[发明专利]双摆杆内燃机

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种内燃机，具体说是一种双摆杆内燃机。

【背景技术】

现有内燃机能量转换输出的公知方式是：燃料在气缸内燃烧所产生的气体膨胀压力作用于活塞，并与活塞组往复惯性力相加后，以作用合力P_∑通过连杆传给曲柄销，在曲柄销上再以切向分力t获得扭矩推动曲轴旋转并将其能量输出。其切向分力t值的数字表达式为t＝P_∑[Sin(α+β)/cosβ]，因曲柄连杆机构的运动学特性，当活塞在上、下“死点”时，曲轴转角α、连杆摆角β均为零。可见t值是在零至P_∑又到零之间变化。并在活塞上下“死点”附近为低值区，内燃机工作中主要作用力的变化情况是：作用合力P_∑的最大值出现在α为15～20度时，但此时却因α、β值较小而低。当α在60～120度的范围里，是t值高值区，此时一是P_∑值因气缸内容积增大而下降：二是出现了侧压力P_N的高值区，加剧了活塞与气缸壁之间的摩擦和内燃机的振动。当α在120度以上时，往复惯性力逐步接近最大值，此时P_∑值变大，但t值又因α、β值较小而很低。可见现代曲柄连杆内燃机的优点是结构简单，工作可靠，缺点是因结构原因能量转换效率不高。

【发明内容】

为克服现有内燃机的上述缺陷，本发明的目的是取消现有内燃机的曲轴，提供一种通过采用摆杆和半圆齿轮机构，来提高内燃机能量转换效率的双摆杆内燃机。

为解决其技术问题，本发明采用的技术方案是：在内燃机的机架中心安装有中心轴O₁，在中心轴O₁上安装有两边具有相等长度的刚性双摆杆、扇形中心齿轮和控摆杆，双摆杆的两端通过摆杆销各与一个活塞连杆的下端相连接，扇形中心齿轮与输出轴O₂、过桥轴O₃上的半圆齿轮有机啮合。双摆杆和扇形中心齿轮在60～120°内往复摆动。内燃机工作时，活塞上作用合力P_∑使活塞作上下运动，通过连杆传给双摆杆和扇形中心齿轮并使其控制在α60～120°范围内往复摆动，再由扇形中心齿轮传给装在输出轴上的半圆齿轮将能量输出。双摆杆上所得作用力的数字表达式仍为P∑[sin(α+β)/cosβ ]，因α是从60度开始到120度结束，β值也很小，所以双摆杆上所得作用力是0.9P_∑～P_∑之间变化，没有零值和低值区，从而内燃机的能量转换效率大大提高。

本发明的主要优点是：

1、从理论分析本发明能提高内燃机的出力30～35％左右，或降低燃油消耗20～25％左右；

2、能减少废气排放量，有利于环境保护；

3、能减少摩擦损失，提高关键零部件的使用寿命，可延长维护周期；

4、翻转力矩很小，内燃机的工作状态平稳；

5、与现有曲轴内燃机相比，虽然零部件数量有所增加，但制造难度比曲轴要低，所以每功率单位制造成本变化不大。

【附图说明】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有内燃机动力学关系图。图2是四缸四冲程双摆杆内燃机结构示意主视图。图3是图2的左视图。图4是图3中的A-A视图。图5是图2的俯视图。图6是图2的B向视图。图7是四缸二冲程双摆杆内燃机结构示意主视图。图8是图7的左视图。图9是图7的俯视图。图10是图7中的B向放大图。图11是新旧内燃机切向力比较图。    

图中：1气缸，2活塞组，3连杆，4连杆销，5双摆杆，6扇形中心齿轮，7半圆齿轮，8过桥齿轮，9控摆杆，10控摆连杆销，11控摆连杆，L是摆杆中心至气缸中心距离，L₁是双摆杆水平位置时外端销孔中心至气缸中心尺寸，S是活塞行程，α是双摆杆工作时与中心铅垂线的摆角，β是连杆摆角，当L₁大于0后，β有正负值，e是过桥轴和输出轴一端的偏心距。

【具体实施方式】

实施例1：四缸四冲程双摆杆内燃机