專利名稱：外置連桿發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機領域。
背景技術：
從發(fā)動機的結(jié)構來說，傳統(tǒng)發(fā)動機由于曲柄連桿的結(jié)構所限，發(fā)動機在爆 炸沖程和壓縮沖程時活塞對氣缸內(nèi)壁都有很大的側(cè)向力作用。由于側(cè)向力的存 在，加速了氣缸的變形和磨損，長時間的磨損就直接影響了氣缸的密封性，密 封性越差，發(fā)動機的性能、效率和壽命就會大大降低。另外，對于多缸發(fā)動機 來說，缸數(shù)越多曲軸的設計和加工難度也就越大，同時也增加了連桿和轉(zhuǎn)動部 件的數(shù)量，隨之帶來的問題就是發(fā)動機中的摩擦損耗上升。若能夠消除或減小 發(fā)動機缸內(nèi)側(cè)向力，降低摩擦損耗，就會大大提高發(fā)動機的效率和壽命。
從發(fā)動機的燃燒工況來說，傳統(tǒng)的發(fā)動機的行程受缸徑的影響較大，在活 塞壓縮到上止點時，活塞的最上端距氣缸蓋底部的距離很小，這樣就直接導致 活塞在處于上止點時，燃燒室內(nèi)存有狹縫，影響缸內(nèi)的油氣混合程度。由于在 燃燒室邊緣狹縫處燃油無法混合到，爆炸時缸內(nèi)的溫度迅速升高，在邊緣狹縫 處就很容易產(chǎn)生氮氧化物，從而影響了發(fā)動機的環(huán)保性能。若是能夠設計出一 種大行程的發(fā)動機此類問題也就迎刃而解了，發(fā)動機的燃燒效率和排放都會有 所改善。
為此需要設計一種缸內(nèi)無側(cè)向力的，可實現(xiàn)大行程的，摩擦損耗小的，結(jié) 構簡單的新型發(fā)動機。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要實現(xiàn)發(fā)動機活塞對氣缸無側(cè)向力作用，可實現(xiàn)大行 程，摩擦損耗小，結(jié)構簡單的新型發(fā)動機。為此本發(fā)明公開了一種外置連桿發(fā) 動機，包括氣缸，活塞，連接件，滑動聯(lián)接件，具體實現(xiàn)形式如下
所述活塞與所述連接件聯(lián)接，所述連接件與所述滑動結(jié)構件聯(lián)接，所述滑 動結(jié)構件與外置連桿轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置連桿與外置曲軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置
4曲軸設為頂置式或側(cè)置式。
在一個發(fā)動機中對稱設置兩個所述外置連桿，所述外置曲軸設為頂置式。 在一個發(fā)動機中設置兩個側(cè)置設置的所述外置曲軸，兩個所述外置曲軸設
為經(jīng)齒輪A和齒輪B相嚙合，所述滑動結(jié)構件經(jīng)滑塊與所述外置曲軸聯(lián)接。
在多缸發(fā)動機中，所述活塞設為對置式并構成氣缸組合體，所述外置連桿 設在單一所述氣缸組合體或多個所述氣缸組合體的兩側(cè)，或在由所述氣缸組合 體組成的多缸發(fā)動機中，所述外置連桿設在所述氣缸組合體之間。
所述氣缸的排列方式設為線性排列式，矩形排列式或圓形排列式。
將兩個或多個所述氣缸并列設置，所述外置曲軸經(jīng)齒輪相互嚙合聯(lián)接，或 并列設置的所述氣缸共用一個所述外置曲軸，并列設置的所述氣缸中的所述活 塞在所述外置曲軸上的工作相位可設為相同或不同，并列設置的所述氣缸的軸 線可設為平行式或非平行式。
在對置設置的兩個所述氣缸之間設有氣缸距離可調(diào)機構，所述氣缸距離可 調(diào)機構設為機械式或液壓式。
在所述外置曲軸的偏心軸和中心軸之間設有行程可調(diào)機構，所述行程可調(diào) 機構設為機械式或液壓式。
頂置設置的所述曲軸和所述氣缸之間設有位移可調(diào)裝置，所述位移可調(diào)裝 置設為機械式或液壓式。
對傳統(tǒng)發(fā)動機來說，若要減小活塞對氣缸的側(cè)向力，可通過增加連桿的長 度來實現(xiàn)，但受到發(fā)動機整體結(jié)構和空間的限制，增加連桿的長度并不實際。 而本發(fā)明是通過設置所述外置連桿來消除缸內(nèi)的側(cè)向力，從而降低了發(fā)動機氣 缸的磨損。但是所述外置連桿發(fā)動機在運行過程中，滑動連接件與其相配合的 滑動軌道之間同樣會存在有側(cè)向力作用，而由于滑動連接件和滑動軌道都設置 在氣缸的外部，其環(huán)境溫度較缸內(nèi)低，潤滑條件好，所以他們之間由側(cè)向力所 致的變形和摩損要比傳統(tǒng)發(fā)動機中活塞和氣缸間的側(cè)向力對發(fā)動機的效率和 壽命的影響要小的多。
本發(fā)明所述外置連桿發(fā)動機由于設置了外置連桿和外置曲軸，特別是對于 多缸發(fā)動機來說，其連桿和曲軸的曲拐較傳統(tǒng)的同缸數(shù)發(fā)動機要少的多，減少了曲軸軸承之間的摩擦損耗，也不用考慮多曲拐的配重問題，制造簡單，成本 低。除此之外，傳統(tǒng)發(fā)動機中各連桿是間歇的受到壓力的作用，而本發(fā)明中的 所述外置連桿在整個過程中受到交替的壓力和拉力的作用，由此充分的利用和 發(fā)揮了外置連桿在發(fā)動機中的作用。連桿的數(shù)量減少了，曲軸的結(jié)構變簡單了， 發(fā)動機的整體布局和結(jié)構也由此變的更加緊湊和簡單，尤其是多缸發(fā)動機更能 體現(xiàn)其優(yōu)越性。
由于本發(fā)明的這種結(jié)構，制造出大行程的發(fā)動機就變得更加容易實現(xiàn)。增 大發(fā)動機的行程的目的就是要增大活塞到達上止點時距氣缸底部的距離，使燃 燒室內(nèi)的油氣混合充分，燃燒后的氮氧化物生成少，使發(fā)動機的排放更好。不 僅如此，增大發(fā)動機的行程還可提高發(fā)動機的熱效率。其原因在于，具有同等 熱量的容器，比表面積越小的其散熱速度越慢，在本發(fā)明中發(fā)動機缸內(nèi)單位體 積的油氣混合物的摩爾數(shù)一定時，增大發(fā)動機的行程，其比表面積(比表面積 是指體表面積與體積的比值)較同缸徑的傳統(tǒng)發(fā)動機要小，熱量損失率小，發(fā) 動機的熱效率也就有所提高。
本發(fā)明所公開的外置連桿發(fā)動機的結(jié)構不僅可以實現(xiàn)發(fā)動機大行程，還可 以實現(xiàn)發(fā)動機的壓縮比和排氣量連續(xù)可調(diào)。其實現(xiàn)方式是在所述外置連桿發(fā) 動機中設置所述氣缸距離可調(diào)機構、行程可調(diào)機構和位移可調(diào)裝置，其中所述 氣缸距離可調(diào)機構是用來改變對置設置的兩個所述氣缸間的相對距離，所述行 程可調(diào)機構是通過調(diào)整所述外置曲軸的偏心軸和中心軸間的距離來改變活塞 的運動行程，所述位移可調(diào)裝置是為了保證當氣缸間距離發(fā)生變化時，對置設 置的兩個所述氣缸的對稱軸到外置曲軸的中心線的距離不變。通過調(diào)整所述氣 缸距離可調(diào)裝置和所述位移可調(diào)裝置可實現(xiàn)發(fā)動機的壓縮比連續(xù)可調(diào)，再通過 調(diào)整所述行程可調(diào)機構可實現(xiàn)發(fā)動機的排氣量連續(xù)可調(diào)。發(fā)動機的壓縮比和排 氣量可依據(jù)負荷的變化進行相應的調(diào)整，就進一步提高了發(fā)動機的效率和低排 放性。
在本發(fā)明中，特別是多缸發(fā)動機，所有所述活塞或活塞組都做同向的直線 運動，會導致所述外置曲軸受力不均衡，旋轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。因此為更好的解決所述 外置曲軸受力的均衡性和運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，本發(fā)明通過在所述外置連桿發(fā)動機中設置兩個或多個相位不同的外置曲軸，使各活塞或活塞組的運動非同步，即發(fā) 動機在運行的過程中，部分活塞或活塞組處于壓縮完了狀態(tài)，部分活塞或活塞
纟M!;于壓縮過程中，部分活塞或活塞組處于爆炸沖程完了狀態(tài)等等；或兩個或 多個氣缸和活塞組合體共用一個外置曲軸，曲軸上設置兩個或多個相位不同的 曲拐的方式，兩個或多個氣缸和活塞組合體可平行排列也可成一定角度排列。
發(fā)動機處于爆炸沖程或壓縮沖程時，活塞和氣缸會受到相反的作用力，為 平衡氣缸所受的作用力可通過設置兩個對轉(zhuǎn)偏心塊的方式，從而達到發(fā)動機受 力均衡，運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)的目的。
本發(fā)明中對置式設置的所述活塞構成的氣缸組合體是指對置設置的兩個 所述活塞與對置設置的兩個所述氣缸構成兩個燃燒室的氣缸組合體，或是指對 置設置的兩個所述活塞與一個氣缸構成一個燃燒室的氣缸組合體。
本發(fā)明有以下有益的效果
1、 缸內(nèi)無側(cè)向力，轉(zhuǎn)動部件少，摩擦損失小。
2、 多缸發(fā)動機更易體現(xiàn)其結(jié)構的簡單，制造成本低的特點。
3、 易實現(xiàn)大行程，氮氧化物生成少，排放好。
4、 易實現(xiàn)壓縮比和排氣量的連續(xù)可調(diào)，效率高。
圖1是本發(fā)明頂置式曲軸單個外置連桿的單缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖
圖2是本發(fā)明頂置式曲軸對稱設置兩個外置連桿的單缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖
圖3是本發(fā)明側(cè)置式曲軸的單缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖
圖4是K向視圖
圖5是本發(fā)明頂置式曲軸對稱設置兩個外置連桿的雙缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖 圖6是本發(fā)明頂置式曲軸對稱設置兩個外置連桿的八缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖 圖7是本發(fā)明頂置式曲軸氣缸組合體之間設置外置連桿的多缸發(fā)動機的結(jié)構示 意8是本發(fā)明對置設置的兩個活塞與一個氣缸構成一個燃燒室的單缸發(fā)動機的 結(jié)構示意圖
圖9是本發(fā)明氣缸排列方式為線性排列方式的結(jié)構示意圖 圖10是本發(fā)明氣缸排列方式為矩形排列方式的結(jié)構示意圖 圖11是本發(fā)明氣缸排列方式為圓形排列方式的結(jié)構示意圖 圖12是本發(fā)明設置有兩外置曲軸的四缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖 圖13是A向視圖
圖14是本發(fā)明設置有兩曲軸曲拐相位成90度的四缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖 圖15是B向視圖
圖16是本發(fā)明設置有兩曲軸曲拐相位成180度的四缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖 圖17是C向視圖
圖18是本發(fā)明兩氣缸組合體平行排列共用一個曲軸兩曲拐相位相同的實施例
結(jié)構示意圖
圖19是D向視圖
圖20是本發(fā)明兩氣缸組合體平行排列共用一個曲軸兩曲拐相位成90度的實施
例結(jié)構示意圖
圖21是E向視圖
圖22是本發(fā)明兩氣缸組合體成一定角度排列共用一個曲軸的實施例結(jié)構示意 圖
圖23是本發(fā)明設有液壓式氣缸距離可調(diào)機構和液壓式行程可調(diào)機構的實施例 結(jié)構示意圖
圖24是本發(fā)明設有機械式氣缸距離可調(diào)機構和機械式行程可調(diào)機構的實施例 結(jié)構示意25是F向放大視圖
圖26是本發(fā)明設有液壓式位移可調(diào)裝置和液壓式行程可調(diào)機構的實施例結(jié)構
示意圖
圖27是本發(fā)明多曲拐的頂置式曲軸多缸發(fā)動機的結(jié)構示意圖
具體實施例方式
附圖編號
I. 氣缸
4.滑動結(jié)構件
61.偏心軸
8.氣缸組合體
II. 位移可調(diào)裝置
2.活塞
5.外置連桿
62.中心軸
3.連接件
6. 外置曲軸
7. 滑塊
9.氣缸距離可調(diào)機構 10.行程可調(diào)機構
12.齒輪A
13.齒輪B
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明-
請參照圖1、 2、 3和4所示外置連桿發(fā)動機，包括氣缸1，活塞2,連 接件3，滑動結(jié)構件4，其特征在于所述活塞2與所述連接件3聯(lián)接，所述 連接件3與所述滑動結(jié)構件4聯(lián)接，所述滑動結(jié)構件4與外置連桿5轉(zhuǎn)動聯(lián)接， 所述外置連桿5與外置曲軸6轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置曲軸6設為頂置式或側(cè)置式。
請參照圖2、 5、 6和8所示外置連桿發(fā)動機，在一個發(fā)動機中對稱設置兩 個所述外置連桿5，所述外置曲軸6設為頂置式。
請參照圖3和4所示外置連桿發(fā)動機，在一個發(fā)動機中設置兩個側(cè)置設置 的所述外置曲軸6，兩個所述外置曲軸6設為經(jīng)齒輪A12和齒輪B13相嚙合， 所述滑動結(jié)構件4經(jīng)滑塊7與所述外置曲軸6聯(lián)接。
請參照圖5、 6、 7和8所示外置連桿發(fā)動機，在多缸發(fā)動機中,所述活塞 2設為對置式并構成氣缸組合體8，所述外置連桿5設在單一所述氣缸組合體8 或多個所述氣缸組合體8的兩側(cè)，或在由所述氣缸組合體8組成的多缸發(fā)動機
9中，所述外置連桿5設在所述氣缸組合體8之間。
請參照圖9、 10和11所示外置連桿發(fā)動機，所述氣缸1的排列方式設為 線性排列式，矩形排列式或圓形排列式。
請參照圖11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22和27所示 外置連桿發(fā)動機，將兩個或多個所述氣缸1并列設置，所述外置曲軸6經(jīng)齒輪 相互嚙合聯(lián)接，或并列設置的所述氣缸1共用一個所述外置曲軸6，并列設置 的所述氣缸1中的所述活塞2在所述外置曲軸6上的工作相位可設為相同或不 同，并列設置的所述氣缸1的軸線可設為平行式或非平行式。
請參照圖23、24和25所示外置連桿發(fā)動機，在對置設置的兩個所述氣缸 1之間設有氣缸距離可調(diào)機構9，所述氣缸距離可調(diào)機構9設為機械式或液壓 式。
請參照圖23、 24和25所示外置連桿發(fā)動機，在所述外置曲軸6的偏心軸 61和中心軸62之間設有行程可調(diào)機構10，所述行程可調(diào)機構10設為機械式 或液壓式。
請參照圖26所示外置連桿發(fā)動機，頂置設置的所述曲軸6和所述氣缸1 之間設有位移可調(diào)裝置11，所述位移可調(diào)裝置11設為機械式或液壓式。
權利要求
1.一種外置連桿發(fā)動機，包括氣缸(1)，活塞(2)，連接件(3)，滑動結(jié)構件(4)，其特征在于所述活塞(2)與所述連接件(3)聯(lián)接，所述連接件(3)與所述滑動結(jié)構件(4)聯(lián)接，所述滑動結(jié)構件(4)與外置連桿(5)轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置連桿(5)與外置曲軸(6)轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置曲軸(6)設為頂置式或側(cè)置式。
2. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于在一個發(fā)動機中對稱 設置兩個所述外置連桿(5)，所述外置曲軸(6)設為頂置式。
3. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于在一個發(fā)動機中設置 兩個側(cè)置設置的所述外置曲軸(6)，兩個所述外置曲軸(6)設為經(jīng)齒輪A (12) 和齒輪B (13)相嚙合，所述滑動結(jié)構件(4)經(jīng)滑塊(7)與所述外置曲軸(6) 聯(lián)接。
4. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于在多缸發(fā)動機中，所 述活塞(2)設為對置式并構成氣缸組合體(8)，所述外置連桿(5)設在單一 所述氣缸組合體(8)或多個所述氣缸組合體(8)的兩側(cè)，或在由所述氣缸組 合體(8)組成的多缸發(fā)動機中，所述外置連桿(5)設在所述氣缸組合體(8) 之間。
5. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于所述氣缸(1)的排列方式設為線性排列式，矩形排列式或圓形排列式。
6. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于將兩個或多個所述氣缸(1)并列設置，所述外置曲軸(6)經(jīng)齒輪相互嚙合聯(lián)接，或并列設置的所 述氣缸(1)共用一個所述外置曲軸(6)，并列設置的所述氣缸(1)中的所述 活塞(2)在所述外置曲軸(6)上的工作相位可設為相同或不同，并列設置的 所述氣缸(1)的軸線可設為平行式或非平行式。
7. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于在對置設置的兩個所述氣缸(1)之間設有氣缸距離可調(diào)機構(9)，所述氣缸距離可調(diào)機構(9)設 為機械式或液壓式。
8. 如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于在所述外置曲軸(6)的偏心軸(61)和中心軸(62)之間設有行程可調(diào)機構(10)，所述行程可調(diào)機構(10)設為機械式或液壓式。
9.如權利要求1所述外置連桿發(fā)動機，其特征在于頂置設置的所述曲軸(6)和所述氣缸(1)之間設有位移可調(diào)裝置(11)，所述位移可調(diào)裝置(11)設為機械式或液壓式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種外置連桿發(fā)動機，包括氣缸，活塞，連接件，滑動結(jié)構件，所述活塞與所述連接件聯(lián)接，所述連接件與所述滑動結(jié)構件聯(lián)接，所述滑動結(jié)構件與外置連桿轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置連桿與外置曲軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，所述外置曲軸設為頂置式或側(cè)置式。本發(fā)明所述活塞對所述氣缸無側(cè)向力作用，可實現(xiàn)大行程，磨擦損耗小，結(jié)構簡單，制造成本低。
文檔編號F02B75/32GK101555832SQ20081018729
公開日2009年10月14日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權日2008年12月22日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪