帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種帶帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括一個助力機(jī)構(gòu)，所述助力機(jī)構(gòu)包括：壓縮桿(8)，采取鉸接方式固定在連桿(6)的下方的一側(cè)；彈簧(10)，安裝在壓縮桿(8)中端和連桿(6)之間；曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)，所述曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)位于曲軸箱一側(cè)的內(nèi)壁。本實(shí)用新型改善活塞與曲軸之間相互作用，在整個工作循環(huán)中，旋轉(zhuǎn)力距保持最佳狀態(tài)，減少了機(jī)械損耗，提高了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率和機(jī)械效率20％以上；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性高，運(yùn)行平穩(wěn)、大大延長了使用壽命；結(jié)構(gòu)緊湊，適用于各種多缸柴油和汽油內(nèi)燃機(jī)以及空壓機(jī).對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改動小，加工容易，節(jié)約成本，易于推廣。
【專利說明】帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地說，就是在內(nèi)燃機(jī)的活塞連桿機(jī)構(gòu)上增加助力裝置，提高內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的工作原理是可燃?xì)怏w在氣缸內(nèi)燃燒，推動活塞運(yùn)動，通過一個曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞在汽缸中的直線運(yùn)動，轉(zhuǎn)化成曲軸的圓周運(yùn)動對外做功。
[0003]現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)能量轉(zhuǎn)換是將缸內(nèi)氣體膨脹壓力通過活塞和連桿傳給曲柄，在曲柄上以切向獲得扭矩由曲軸輸出。除了缸內(nèi)氣體膨脹壓力值是一個變化值，由于連桿在垂直方向夾角的改變，其切向力值也是變化的，當(dāng)缸內(nèi)氣體膨脹壓力達(dá)到最高值，此時連桿和垂直方向夾角為O度，其切向作用力也為O。
[0004]只有做功沖程是燃?xì)鈱钊龉?，其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的。可燃?xì)獾膲嚎s比越大，壓縮終了時混合氣的壓力和溫度也越高，混合氣的燃燒速度以及燃燒過程的最高溫度和壓力就越高。因此，在其他條件相同時，發(fā)動機(jī)的壓縮比越大，而經(jīng)濟(jì)性也越好。目前，汽油機(jī)的壓縮比約為6?10。但如壓縮比過高時，將會引起不正常的燃燒一爆震。
[0005]點(diǎn)火提前角:從點(diǎn)火時刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn),這段時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱為點(diǎn)火提前角?；旌蠚鈴狞c(diǎn)燃、燃燒到燒完有一個時間過程，最佳點(diǎn)火提前角的作用就是在各種不同工況下使氣體膨脹趨勢最大段處于活塞做功下降行程。這樣效率最高，振動最小，溫升最低。影響點(diǎn)火提前量最大的因素是轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)過同樣角度的時間變短，只有更大的提前角才能得到相應(yīng)的提前時間。理論上最小點(diǎn)火提前角為O度，但為了防止在進(jìn)氣行程點(diǎn)燃進(jìn)氣，往往設(shè)為5度以上，這也是啟動轉(zhuǎn)速所需要的角度。最大點(diǎn)火提前角也不能太大，一般不能超過60度，一般點(diǎn)火提前角的范圍是20?60°，否則振動和溫升問題將凸顯，效率也將下降。實(shí)際上曲軸結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速是受限的，點(diǎn)火過早，會造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨損加劇，這是應(yīng)該防止的。點(diǎn)火過遲，氣體做功效率低，排氣聲大。不論點(diǎn)火過早或過遲，都會影響轉(zhuǎn)速的提升。
[0006]實(shí)際上，適當(dāng)?shù)臏p小提前量，更能獲得車輛的最高速。但是，現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)以及曲軸與活塞之間的結(jié)構(gòu)，不能充分利用壓縮沖程的動力，造成機(jī)械能浪費(fèi)和機(jī)械損耗，活塞容易敲缸、連桿軸承受到的沖擊大、發(fā)動機(jī)噪音大、溫度高點(diǎn)火過遲，對整個發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)都不利，如何消除上述影響，提高內(nèi)燃機(jī)的效率是長期以來人們所最求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種機(jī)械效率高、解決因?yàn)楝F(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)以及曲軸與活塞之間的結(jié)構(gòu)的固有缺陷，不能充分利用壓縮沖程的動力，造成機(jī)械能浪費(fèi)和機(jī)械損耗的問題。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)所采用的技術(shù)解決方案是這樣的:[0009]一種帶帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)還包括一個助力機(jī)構(gòu)，所述助力機(jī)構(gòu)包括:
[0010]壓縮桿8，采取鉸接方式固定在連桿6的下方的一側(cè)；
[0011]彈簧10，安裝在壓縮桿8中端和連桿6之間；
[0012]曲軸箱側(cè)壁凸緣7，所述曲軸箱側(cè)壁凸緣7位于曲軸箱一側(cè)的內(nèi)壁。
[0013]所述曲軸箱側(cè)壁凸緣7的形狀為弧形突起，曲軸箱側(cè)壁凸緣7所處的位置以及弧線的形狀與壓縮桿8在連桿6上的位置配合，確定曲軸箱側(cè)壁凸緣7對彈簧10的作用的開始角度，持續(xù)作用的角度以及彈簧10對連桿6的側(cè)向力持續(xù)作用的角度。
[0014]所述曲軸箱側(cè)壁凸緣7對彈簧10的作用的開始角度為上止點(diǎn)前40度，當(dāng)?shù)竭_(dá)16度時，彈簧10被擠壓到最大程度；彈簧10作用的持續(xù)角度為22度。
[0015]本實(shí)用新型具有了以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]改善活塞與曲軸之間相互作用，在整個工作循環(huán)中，旋轉(zhuǎn)力距保持最佳狀態(tài)，減少了機(jī)械損耗，提高了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率和機(jī)械效率20%以上；
[0017]機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性高，運(yùn)行平穩(wěn)、大大延長了使用壽命；
[0018]結(jié)構(gòu)緊湊，適用于各種多缸柴油和汽油內(nèi)燃機(jī)以及空壓機(jī).[0019]對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改動小，加工容易，節(jié)約成本，易于推廣。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1顯示進(jìn)氣沖程，活塞處于向下運(yùn)動時本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；
[0021]圖2顯示進(jìn)氣沖程結(jié)束，活塞處于下止點(diǎn)本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；
[0022]圖3顯示壓縮沖程，活塞處于向上運(yùn)動時本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；
[0023]圖4顯示壓縮沖程結(jié)束，活塞處于上止點(diǎn)時本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)。
[0024]圖中
[0025]I進(jìn)氣門 7曲軸箱側(cè)壁凸緣
[0026]2排氣門 8壓縮桿
[0027]3火花塞 9曲柄軸頸
[0028]4氣缸 10彈簧
[0029]5活塞 11曲柄
[0030]6 連桿【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]圖1-圖4說明了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理，如圖所示，本內(nèi)燃機(jī)為活塞式內(nèi)燃機(jī)，而且大部分結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)相同，包括:進(jìn)氣門1、排氣門2和火花塞3組成進(jìn)排氣點(diǎn)火系統(tǒng)；氣缸4和活塞5組成氣缸活塞系統(tǒng),連桿6和曲柄11組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，完成將活塞的上下直線運(yùn)動和曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的動力轉(zhuǎn)換。
[0033]本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于增加助力機(jī)構(gòu)，該助力機(jī)構(gòu)是由曲軸箱側(cè)壁凸緣7、壓縮桿8和彈簧10構(gòu)成；其中,壓縮桿8米取鉸接方式固定在連桿6的下方的一側(cè)；壓縮桿8中端和連桿6之間安裝彈簧10 ;曲軸箱側(cè)壁凸緣7位于氣缸一側(cè)的內(nèi)壁。
[0034]圖1顯示進(jìn)氣沖程，活塞處于向下運(yùn)動時本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；此時，活塞4處于向下運(yùn)動，進(jìn)氣過程中進(jìn)氣門I始終處于打開的狀態(tài)，排氣門關(guān)閉；此時，由于曲軸的轉(zhuǎn)動慣性的作用，曲柄11順時針旋轉(zhuǎn)，壓縮桿8和彈簧10處于自由狀態(tài)，隨連桿6向右運(yùn)動；助力機(jī)構(gòu)沒有作用，和普通的進(jìn)氣過程一樣。
[0035]圖2顯示進(jìn)氣沖程結(jié)束，活塞處于下止點(diǎn)本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；此時，進(jìn)排氣門全部關(guān)閉，即將進(jìn)入壓縮沖程。壓縮桿8和彈簧10仍然處于自由狀態(tài)，隨連桿6運(yùn)動曲軸箱的下方；助力機(jī)構(gòu)沒有作用。
[0036]圖3顯示壓縮沖程，活塞處于向上運(yùn)動時本實(shí)用新型的助力機(jī)構(gòu)狀態(tài)；此時活塞處于氣缸之間的上行狀態(tài)，壓縮可燃?xì)?；此時，連桿6運(yùn)動到左側(cè)，壓縮桿8和彈簧10雖然接近曲軸箱側(cè)壁凸緣7，但是壓縮桿8沒有接觸凸緣7，彈簧10仍處于自由狀態(tài)，助力機(jī)構(gòu)沒有作用。
[0037]活塞繼續(xù)上行，達(dá)到圖4顯示壓縮沖程結(jié)束，活塞處于上止點(diǎn)時的狀態(tài)，在這個過程中，壓縮桿8和曲軸箱側(cè)壁凸緣7發(fā)生接觸，曲軸箱側(cè)壁凸緣7的弧線狀邊沿和連桿6運(yùn)動的結(jié)果，造成曲軸箱側(cè)壁凸緣7逐漸擠壓壓縮桿8，進(jìn)而擠壓彈簧10。當(dāng)活塞5到達(dá)圖4所示的上止點(diǎn)，彈簧10被擠壓到最大程度。此時，壓縮桿8的下端抵住曲軸箱側(cè)壁凸緣7，在被壓彈簧10的作用下，連桿6接受到一個最大的側(cè)向力的作用，使連桿6迅速偏離垂直狀態(tài)，連桿6和曲柄產(chǎn)生角度，可燃?xì)怏w膨脹產(chǎn)生的推力對曲柄的切向分力快速加大。
[0038]助力機(jī)構(gòu)的作用一方面使連桿6迅速偏離垂直狀態(tài)，同時還繼續(xù)作用，使偏離角度迅速加大，更有效利用了可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的動力，造成曲柄的旋轉(zhuǎn)力矩快速加大。
[0039]曲軸箱側(cè)壁凸緣7的形狀和位置被和壓縮桿8在連桿6上的位置，決定了曲軸箱側(cè)壁凸緣7對壓彈簧10的作用的開始時間的時間以及側(cè)向力對連桿6作用的時間。如果將時間對應(yīng)曲柄的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，曲軸箱側(cè)壁凸緣7對壓彈簧10的作用的開始角度為上止點(diǎn)前40度，當(dāng)?shù)竭_(dá)16度時，彈簧10被擠壓到最大程度的，彈簧10對連桿6的作用一直持續(xù)到曲柄旋轉(zhuǎn)到上止點(diǎn)以后6度。彈簧10作用的時間持續(xù)22度。
[0040]根據(jù)傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，在氣體壓縮到最大時，活塞處于上止點(diǎn)，連桿處于垂直方向，此時點(diǎn)火，活塞下行推力對曲軸軸頸的水平分力為零。也就是說，當(dāng)可燃?xì)怏w燃燒爆發(fā)力最大的時候，對曲軸軸頸的旋轉(zhuǎn)作用力為零，必然要降低燃燒效率。
[0041]在本技術(shù)方案，由于本增力機(jī)構(gòu)的作用，即可對曲軸軸頸產(chǎn)生較大旋轉(zhuǎn)作用力。本技術(shù)方案在整個作工行程充分利用了可燃?xì)怏w燃燒形成的壓力，并將其充分轉(zhuǎn)化為推動曲軸軸頸旋轉(zhuǎn)的動力，使燃燒效率大大提高，發(fā)動機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。
[0042]以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸活塞機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)還包括一個助力機(jī)構(gòu)，所述助力機(jī)構(gòu)包括: 一壓縮桿(8)，所述壓縮桿(8)采取鉸接方式固定在連桿(6)的下方的一側(cè)； 一彈簧(10)，所述彈簧(10)安裝在壓縮桿(8)中端和連桿(6)之間； 一曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)，所述曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)位于曲軸箱一側(cè)的內(nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)的形狀為弧形突起，曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)所處的位置以及弧線的形狀與壓縮桿(8)在連桿(6)上的位置配合，確定曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)對彈簧(10)的作用的開始角度，持續(xù)作用的角度以及所述彈簧(10)對所述連桿(6)的側(cè)向力持續(xù)作用的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶助力機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述曲軸箱側(cè)壁凸緣(7)對彈簧(10)的作用的開始角度為上止點(diǎn)前40度，當(dāng)?shù)竭_(dá)16度時，彈簧(10)被擠壓到最大程度；彈簧(10)對 連桿(6)作用的持續(xù)角度為22度。
【文檔編號】F02B75/32GK203809119SQ201420041733
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】陳云橋 申請人:陳云橋