專(zhuān)利名稱(chēng)：一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
目前公知的內(nèi)燃機(jī)主要構(gòu)造是由氣缸、活塞、連桿、曲軸以及位于氣缸蓋的進(jìn)排氣門(mén)、火花塞、噴油嘴等構(gòu)成。在活塞上止點(diǎn)與氣缸蓋之間空間為燃燒室，通過(guò)曲軸的旋轉(zhuǎn)完成吸氣、壓縮、作功、排氣四沖程循環(huán)。目前的內(nèi)燃機(jī)所存在的問(wèn)題是I、奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)由于活塞行程固定，在排氣沖程末，氣缸內(nèi)仍然殘留相當(dāng)于燃燒室容積的高溫高壓廢氣，廢氣排放不徹底，阻礙了下一吸氣沖程的進(jìn)氣量，限制了內(nèi)燃機(jī)的功率提升和壓縮比；2、阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)由于多連桿 機(jī)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，故障率高、性能不可靠、低速扭矩差等缺點(diǎn)限制了其使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，以達(dá)到在排氣沖程最大限度排出缸內(nèi)廢氣、吸氣沖程吸入更多的低溫新鮮空氣的目的，并能夠?qū)崿F(xiàn)阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)超過(guò)奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過(guò)連桿連接在曲軸的連桿軸頸上，在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸，所述連桿的連桿大頭套接在該偏心軸上，在偏心軸上還設(shè)有能驅(qū)動(dòng)偏心軸自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪銷(xiāo)和與該齒輪銷(xiāo)相配合的第一錐齒輪、第二錐齒輪，在所述偏心軸的外圓周面上靠近端部位置設(shè)有插孔，齒輪銷(xiāo)的一端固定在此插孔中并能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪銷(xiāo)的另一端位于插孔外部，并在此端部設(shè)有層疊的與齒輪銷(xiāo)同軸的兩個(gè)齒輪，分別為與第一錐齒輪嚙合的小齒輪，與第二錐齒輪嚙合的大齒輪，第一錐齒輪固定在所述曲軸的曲柄的側(cè)面上，第二錐齒輪固定在所述連桿大頭的側(cè)面上，第一錐齒輪和第二錐齒輪的中心線與所述連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷(xiāo)由兩個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)偏心軸圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。所述每一個(gè)齒環(huán)均由兩塊組成，固定安裝在曲柄臂和連桿大頭的相對(duì)面上。所述小齒輪設(shè)在所述大齒輪的上方。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有兩組，分別設(shè)在所述偏心軸靠近兩端部的位置，兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)。設(shè)所述第一錐齒輪與所述小齒輪的齒比為X，所述第二錐齒輪與所述大齒輪的齒比為y，有x=2y，在四沖程循環(huán)中曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周，偏心軸旋轉(zhuǎn)一周。所述偏心軸沿軸孔分為厚緣塊和薄緣塊，厚緣塊和薄緣塊通過(guò)螺栓緊固連接，所述齒輪銷(xiāo)設(shè)在該厚緣塊上。在所述活塞頂部對(duì)應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門(mén)對(duì)應(yīng)位置預(yù)留凹槽，在排氣沖程末使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可只設(shè)有一組。采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)在吸氣和排氣沖程中延長(zhǎng)活塞的行程，在排氣沖程中使活塞行程延長(zhǎng)，活塞頂部對(duì)應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門(mén)對(duì)應(yīng)位置預(yù)留凹槽，使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近，以最大限度排出缸內(nèi)高溫高壓廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個(gè)吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；由于氣缸內(nèi)混合氣溫度降低，可將內(nèi)燃機(jī)壓縮比設(shè)計(jì)的更高，進(jìn)一步提高功率；吸氣沖程進(jìn)入的完全是新鮮低溫空氣，氧氣充足，燃料燃燒充分，排氣沖程將高溫廢氣迅速排出，使有害氣體生成減少；同時(shí)活塞在下止點(diǎn)時(shí)由于偏心軸的作用連桿與曲柄不在一條軸線上，故可以減少活塞貫量引起的震動(dòng)；本內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)上僅在連桿軸頸的外層增加了一個(gè)偏心軸及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)90度安裝偏心軸實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)，與現(xiàn)有阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)施，克服了阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)復(fù)雜的 多連桿機(jī)構(gòu)故障率高，低速扭矩差的缺點(diǎn)，在作功和排氣沖程以較大的曲柄半徑運(yùn)行，因而扭矩提升，達(dá)到了阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)超過(guò)了奧托循環(huán)的動(dòng)力。


圖I為本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)(奧托循環(huán))的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的偏心軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的齒輪銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的四沖程末偏心軸位置示意圖；上述圖中的標(biāo)記均為1、曲柄；2、大齒輪；3、第一錐齒輪；4、偏心軸；5、小齒輪；6、連桿；7、連桿大頭；8、第二錐齒輪；9、厚緣塊；10、薄緣塊；11、插孔。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過(guò)連桿連接在曲軸的連桿軸頸上。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本內(nèi)燃機(jī)在連桿軸頸上套接有一偏心軸4，連桿軸頸位于偏心軸4內(nèi)的偏心位，偏心軸4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，偏心軸4由厚緣塊9和薄緣塊10瓦合而成，并緊固連接，連桿6的連桿大頭7套接在該偏心軸4上，在偏心軸4上還設(shè)有能驅(qū)動(dòng)偏心軸4自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)偏心軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪銷(xiāo)和與該齒輪銷(xiāo)相配合的第一錐齒輪3、第二錐齒輪8。在偏心軸4的厚緣塊9兩端的外圓周面上還設(shè)有沿偏心軸4徑向的插孔11，齒輪銷(xiāo)下段圓柱形的柱身位于該插孔11內(nèi)并能自由旋轉(zhuǎn)，在連桿大頭7和曲柄I相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)置一個(gè)錐齒輪，分別為第一錐齒輪3和第二錐齒輪8，如圖I所示，第一錐齒輪3固定在曲柄I的側(cè)面上，第二錐齒輪8固定在連桿大頭7的側(cè)面上，第一錐齒輪3和第二錐齒輪8的中心線與連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷(xiāo)由兩個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。齒輪銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，齒輪銷(xiāo)上具有層疊的與齒輪銷(xiāo)同軸的兩個(gè)齒輪，分別為與第一錐齒輪3嚙合的小齒輪5，與第二錐齒輪8嚙合的大齒輪2，小齒輪5并設(shè)在大齒輪2的上方。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以只在偏心軸4的一端設(shè)置，也可以設(shè)在偏心軸4的兩端。設(shè)曲柄I上的第一錐齒輪3與齒輪銷(xiāo)上的小齒輪5的齒比為X，連桿大頭7上的第二錐齒輪8與齒輪銷(xiāo)上的大齒輪2齒比為y，有x=2y。隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)，連桿大頭7相對(duì)于連桿軸頸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿大頭7上的第二錐齒輪8驅(qū)動(dòng)齒輪銷(xiāo)上的大齒輪2旋轉(zhuǎn)，齒輪銷(xiāo)上的小齒輪5沿著曲柄I上的第一錐齒輪3滾動(dòng)，從而帶動(dòng)偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)，由于齒比的差異(x=2y)，偏心軸4的旋轉(zhuǎn)速度比連桿大頭7的旋轉(zhuǎn)速度慢一半，即偏心軸4與連桿大頭7作同向不同步旋轉(zhuǎn)。實(shí)施例I奧托循環(huán)在吸氣沖程始、排氣沖程末，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)最上方如圖4a所示，活塞行程最大到氣缸頂部；在作功沖程始、壓縮沖程末，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最下方如圖4c所示，活塞行程縮短，在活塞和氣缸頂部之間形成燃燒室，在吸氣和排氣沖程中活塞行程要大于在作功和壓縮沖程中的活塞行程，即活塞的上止點(diǎn)可變下止點(diǎn)不變。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)通過(guò)增加偏心軸4，在吸氣和排氣沖程中延長(zhǎng)活塞的行程，在排氣沖程末使活塞行程延長(zhǎng)，活塞頂部對(duì)應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣 門(mén)對(duì)應(yīng)位置預(yù)留凹槽，使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近，以最大限度排出缸內(nèi)廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個(gè)吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；由于氣缸內(nèi)混合氣溫度降低，可將內(nèi)燃機(jī)壓縮比設(shè)計(jì)值提高，進(jìn)一步提高功率；吸氣沖程進(jìn)入的完全是新鮮低溫空氣，氧氣充足，燃料燃燒充分，排氣沖程將高溫廢氣迅速排出，使有害氣體生成減少；同時(shí)活塞在下止點(diǎn)時(shí)由于偏心軸4的作用連桿6與曲柄I不在一條軸線上如圖4b、4d所示,故可以減少活塞貫量引起的震動(dòng)。本內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)上僅在連桿軸頸的外層增加了一個(gè)偏心軸4及齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本內(nèi)燃機(jī)的工作原理如下I)吸氣沖程始如圖4a所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最上方，曲軸向下旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿6與活塞向下移動(dòng),偏心軸4與連桿大頭7圍繞連桿軸頸作同向不同步旋轉(zhuǎn)。吸氣沖程末，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的側(cè)方如圖4b所示。2)壓縮沖程始如圖4b所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的側(cè)方，曲軸向上旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿6與活塞向上移動(dòng)，偏心軸4與連桿大頭7圍繞連桿軸頸作同向不同步旋轉(zhuǎn)。壓縮沖程末時(shí)，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最下方，活塞行程變短，不能到達(dá)氣缸頂部，在活塞頂面與氣缸頂之間形成燃燒室，如圖4c所示。3)在燃燒作功沖程開(kāi)始時(shí)如圖4c所示，活塞推動(dòng)連桿6向下運(yùn)行，連桿大頭7與偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲軸向下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的另一側(cè)方，如圖4d所示。4)排氣沖程始如圖4d所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的另一側(cè)方，曲軸向上旋轉(zhuǎn)，連桿大頭7與偏心軸4 一起圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)活塞向上運(yùn)行，當(dāng)連桿6與曲柄I成180度位時(shí)由于偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最上方，相當(dāng)于連桿6長(zhǎng)度變長(zhǎng)，活塞行程最大運(yùn)行至氣缸頂部，原來(lái)的燃燒室空腔縮小，廢氣盡可能排出。實(shí)施例2阿特金森循環(huán)將實(shí)施例I的偏心軸4繞其軸線旋轉(zhuǎn)90度安裝即出現(xiàn)與實(shí)施例I相反的效果，活塞的上止點(diǎn)不變，而下止點(diǎn)可變。在作功沖程和排氣沖程活塞的行程變長(zhǎng)，吸氣沖程和壓縮沖程活塞的行程變短，內(nèi)燃機(jī)的膨脹比大于壓縮比，在作功沖程時(shí)以較大的曲柄I半徑運(yùn)行，因而產(chǎn)生了較大的扭矩，提高了動(dòng)力。本內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)生了超過(guò)奧托循環(huán)的動(dòng)力，同時(shí)克服了阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)低速扭矩差，多連桿機(jī)構(gòu)復(fù)雜，故障率高的缺陷。由于缸內(nèi)廢氣過(guò)度膨脹降低了廢氣溫度，殘余廢氣溫度也降低了，所以可將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)計(jì)值略微提高(以吸氣行程工作容積加燃燒室容積為總?cè)莘e計(jì)算)，由此帶來(lái)動(dòng)力的進(jìn)一步提升。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改 進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿(6)和曲軸，活塞通過(guò)連桿(6)連接在曲軸的連桿軸頸上，其特征在于在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸(4)，所述連桿(6)的連桿大頭(7)套接在該偏心軸(4)上，在偏心軸(4)上還設(shè)有能驅(qū)動(dòng)偏心軸(4)自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪銷(xiāo)和與該齒輪銷(xiāo)相配合的第一錐齒輪(3)、第二錐齒輪(8)，在所述偏心軸(4)的外圓周面上靠近端部位置設(shè)有插孔(11)，齒輪銷(xiāo)的一端固定在此插孔(11)中并能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪銷(xiāo)的另一端位于插孔(11)外部，并在此端部設(shè)有層疊的與齒輪銷(xiāo)同軸的兩個(gè)齒輪，分別為與第一錐齒輪(3)嚙合的小齒輪(5)，與第二錐齒輪(8)嚙合的大齒輪(2)，第一錐齒輪(3)固定在所述曲軸的曲柄(I)的側(cè)面上，第二錐齒輪(8)固定在所述連桿大頭(7)的側(cè)面上，第一錐齒輪(3)和第二錐齒輪(8)的中心線與所述連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷(xiāo)由兩個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)偏心軸(4)圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述小齒輪(5)設(shè)在所述大齒輪(2)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有兩組，分別設(shè)在所述偏心軸(4)靠近兩端部的位置，兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)偏心軸(4)旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于設(shè)所述第一錐齒輪(3)與所述小齒輪(5)的齒比為X,所述第二錐齒輪(8)與所述大齒輪(2)的齒比為y,有x=2y。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述偏心軸(4)沿軸孔分為厚緣塊(9)和薄緣塊(10)，厚緣塊(9)和薄緣塊(10)通過(guò)螺栓緊固連接，所述齒輪銷(xiāo)設(shè)在該厚緣塊(9)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在所述活塞頂部對(duì)應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門(mén)對(duì)應(yīng)位置預(yù)留凹槽，在排氣沖程末使活塞頂面盡可能與氣缸頂A+-.、r—罪近。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有一組。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過(guò)連桿連接在曲軸的連桿軸頸上，在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸，所述連桿的連桿大頭套接在該偏心軸上，在偏心軸上還設(shè)有能驅(qū)動(dòng)偏心軸自轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周偏心軸旋轉(zhuǎn)一周。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)在吸氣和排氣沖程中活塞行程要大于在作功和壓縮沖程中的活塞行程，能最大限度排出缸內(nèi)廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個(gè)吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；與現(xiàn)有阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)相比，克服了其多連桿機(jī)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜、故障率高、低速扭矩差的缺點(diǎn)，產(chǎn)生了超過(guò)奧托循環(huán)的動(dòng)力。
文檔編號(hào)F02B75/04GK102852638SQ201210274438
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者蘇成勝 申請(qǐng)人:蘇成勝