[发明专利]多缸内摆线机构内燃机的辅助输出轴布置形式

说明书

技术领域  本发明涉及一种内燃机辅助输出轴，尤其是多缸内摆线机构内燃机的辅助输出轴布置形式。

背景技术  多缸内燃机主要应用在火车、汽车、轮船上。6缸以下的内燃机气缸的布置形式一般为直线式。每个气缸均包含缸体、活塞和曲柄连杆机构等部件。每个气缸内活塞在缸体内往复运动，各活塞所作的功通过曲柄连杆机构传递到同一根曲轴上，再通过减速机构输出。内摆线机构内燃机是利用圆的内摆线在特殊参数(动圆半径r等于1/2定圆半径R)时为直线的原理，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。其中，定圆可设计成一内齿圈，动圆可设计成一行星齿轮，行星齿轮圆周上设计一与齿轮轴平行的连接连杆大头的圆柱销，即可实现两种运动之间的转换。

内摆线形式机械结构最早由Huf.Franz等人提出。内摆线机构内燃机由于连杆在工作时不发生摆动，因此理论上活塞工作时不存在侧压力，这将大大减小内燃机的机械摩擦功损失和由于倾覆力矩引起的运转振动。但是，内摆线多缸内燃机每段输出轴是独立的，无法从内燃机的一端获得全部输出功。尽管采用特殊机构可以将内摆线机构各输出轴段的扭矩合成后得到综合扭矩，但会使结构复杂，使内燃机的整体长度加大。另外在装配与加工工艺上内摆线机构也存在一些困难，如大齿圈需通过螺钉和定位销安装在机体的隔板上，其安装精度和安装强度不易保证；行星齿轮与输出轴做成一体时会导致齿轮加工困难，分开加工时由于输出轴曲柄为悬臂梁支撑，齿轮与轮轴之间的安装强度和刚度如何保证等都是不易解决的问题。因此，目前的结构无法实现内摆线机构内燃机高效运转。

中国专利CN2890371号所公开的“发动机缓冲输出轴装置”专利(申请号：200620055324.6)，是由发动机输出轴，锁紧螺母，轴承，螺塞，锥齿轮，传力凸爪，弹簧座，弹簧，轴承座组成，锥齿轮空套在发动机输出轴上，传力凸爪与发动机输出轴用花键连接，弹簧座安装在发动机的输出轴上，弹簧安装在传力凸爪和弹簧座之间，传力凸爪的端面凸轮与锥齿轮的内端面凸轮接触。这项专利的不足之处在于：只是具有一定的缓冲效果，并不能够减少内摆线机构存在输出功损失的问题，实现内摆线机构内燃机高效运转。

中国专利CN1959088号所公开的“可变排量的多缸发动机系统”专利(申请号：200610039007.X)，是各气缸上连固电控气门执行机构，动力输出端处设固转速传感器和力矩传感器，力矩传感器和转速传感器接电控单元(ECU)的输入端，电控单元(ECU)的输出连接电控气门执行机构中的电磁线圈，在相关软件的支持下，电控单元可根据传感信号计算出所需功率，实时指挥控制多缸发动机系统参加工作的气缸数量，以达到所需功率与输出功率的匹配。这项专利的不足之处在于：传感器和电控器件可以通过气缸排量的改变来减少输出功损失，但仍然无法从结构上解决内摆线机构存在输出功损失的问题，实现内摆线机构内燃机高效运转。

发明内容  本发明的目的就是要提供一种多缸内摆线机构内燃机的辅助输出轴布置形式，在解决内摆线机构存在输出功损失问题的同时，合理确定内燃机整机高度和宽度，实现高效利用空间的目的。

与本发明一同提交了专利名称为“具有辅助输出轴结构的多缸内摆线机构内燃机”的申请，已经说明了辅助输出轴结构的组成及输出功的传递关系。“具有辅助输出轴结构的多缸内摆线机构内燃机”除了具有缸体、活塞、连杆、行星齿轮组和输出轴外，还具有辅助输出轴结构，其中，辅助输出轴结构由主动齿轮、从动齿轮和辅助输出轴组成；辅助输出轴与输出轴平行排列；主动齿轮有多个，主动齿轮固定在输出轴上，主动齿轮分布在连杆的两侧；从动齿轮与主动齿轮具有相同的数量，从动齿轮固定在辅助输出轴上；主动齿轮和从动齿轮两两对应搭配在一起形成齿轮连接。这里说的输出轴就是曲轴。

为了达到上述目的，本发明提供的多缸内摆线机构内燃机的辅助输出轴布置形式包含三种方式：一是曲轴中心与辅助输出轴中心连线与气缸中心线间夹角为180°，这种布置形式能够最大限度减小内燃机整机的宽度；二是曲轴中心与辅助输出轴中心连线与气缸中心线间夹角为90°，这种布置形式能够减小内燃机整机的高度；三是曲轴中心与辅助输出轴中心连线与气缸中心线间夹角为15°至90°，其中15°为辅助输出轴不与气缸和活塞连杆干涉的最小夹角，这种布置形式能够同时减小内燃机整机的宽度和高度。当本发明使用时，能够根据实际的空间大小来确定曲轴中心与辅助输出轴中心连线与气缸中心线间的夹角，即确定多缸内摆线机构内燃机的辅助输出轴布置形式，在解决内摆线机构存在输出功损失问题的同时，合理确定内燃机整机高度和宽度，实现高效利用空间的目的。