[發明專利]一種新型曲柄連桿機構

無效

• 申請號: 201410301697.6
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104047718A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 孫培巖;姜楠;唐運榜;滿長忠
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F02B75/32
• 分類號: F02B75/32
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明公開了一種新型曲柄連桿機構，此機構運用在汽車發動機中，不僅可以提高發動機的燃燒效率、減少排氣做功和進氣節流損失，從而提高燃燒效率和機械效率；還可以減小活塞的側壓力，從而減少活塞與缸套的摩擦，減少機械損失。

背景技術

傳統發動機曲柄連桿機構的技術改進大多在兩個方向，一是材料方面的改善，但是只能夠改善結構的可靠性和導熱性能，不能改善氣缸內的燃燒效果；二是結構和數量上的改善，例如多連桿機構和雙曲柄連桿機構。

采用傳統曲柄連桿機構的發動機，存在三個很大缺陷：

(一)定容燃燒比例過小：傳統發動機曲柄連桿結構導致發動機的缸內燃燒是混合燃燒，且定容燃燒所占的比例不大，這導致燃燒效果不好。

(二)進排氣機械損失：傳統發動機進氣初期，由于進氣門開度太小，但活塞下行進氣，所以會產生節流損失，消耗一定的機械功，造成機械損失；排氣過程是中由于燃燒使缸內氣體產生很大的壓強，活塞上行過程中需要推動較大壓強的氣體，是強制排氣過程，存在很大的排氣阻力，消耗一定的機械功，造成機械損失。

(三)壓縮過程緩慢：傳統發動機壓縮過程時間是四分之一循環，這期間上一循環產生的缸內高溫，會隨著缸套和機體向外傳導，造成一定的能量損失。

(四)活塞側向力較大：傳統曲柄連桿機構中連桿大頭的水平擺動決定了活塞側向力的大小，而其擺動為主軸曲柄半徑的大小。

發明內容

本發明提供一種應用在汽車發動機上的新型曲柄連桿機構，使得發動機能夠達到一定時間的自由排氣，從而減少排氣做功，減少機械損失。

本發明采用的技術方案是：

一種新型曲柄連桿機構，采用分置于活塞軸線兩側的主、副雙曲柄，和分別連接主軸曲柄、副軸曲柄和活塞的三個連桿組成，主軸曲柄初始旋轉角為α₀，副軸曲柄初始旋轉角為β₀；主軸曲柄半徑R1是副軸曲柄半徑R2的三倍，副軸旋轉角速度ω₂是副軸旋轉角速度ω₁的三倍，且都為逆時針旋轉；副軸曲柄旋轉角β與主軸曲柄旋轉角α的關系為β＝3(α+α₀)+β₀。

本發明的新型曲柄連桿機構，對于汽油機等內燃機能夠達到一定時間的相對定容燃燒過程和快速壓縮過程，可以大大提高燃燒效率；對于壓縮空氣做功發動機能夠在進氣時達到一定的氣體壓力，可以顯著提高發動機的工作效率。與此同時，該結構三桿連接點運動時的水平位移對比相同主軸半徑的傳統發動機連桿大端的水平位移小很多，能夠達到大大減少活塞側向壓力的效果。

附圖說明

附圖為新型曲柄連桿機構結構示意圖。

圖中：1主軸；2副軸；3與主軸相連連桿；4與副軸相連連桿；

5與活塞相連連桿；6活塞；7三連桿連接點；8主軸曲柄；9副軸曲柄。

具體實施方法

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步說明。

新型曲柄連桿機構，其特征是由主軸1，副軸2，主軸曲柄8，副軸曲柄9，與主軸曲柄8相連的連桿3，與副軸曲柄9相連的連桿4，通過三桿連接點7與活塞相連的連桿5和活塞組成6。

新型曲柄連桿機構的主軸1和副軸2，其特征是主軸1和副軸2分別置于活塞中心線7的右側和左側，副軸2旋轉角速度ω₂是副軸2旋轉角速度ω₁的三倍，主軸曲柄8半徑R₁是副軸曲柄9半徑R₂的三倍。

新型曲柄連桿機構主軸1初始旋轉角為α₀，副軸2初始旋轉角為β₀，由于副軸2旋轉角速度是主軸1旋轉角速度的三倍，所以副軸曲柄9轉過角度β與主軸曲柄8轉過角度α的關系為β＝3(α+α₀)+β₀。

下面對新型曲柄連桿機構的工作過程進行如下描述，

主軸1與副軸2由齒輪相連，主軸曲柄8半徑R₁是副軸曲柄9半徑R₂的三倍，副軸2旋轉角速度ω₂是主軸1旋轉角速度ω₁的三倍。主軸曲柄8旋轉角α時，副軸曲柄9旋轉角β為β＝3(α+α₀)+β₀。主軸1和副軸2的旋轉分別帶動與主軸曲柄8相連連桿3和與副軸曲柄9相連連桿4擺動，進而帶動與活塞相連連桿5擺動，最終帶動活塞6上下運動。