行星轮系发动机传动机构制造技术

本实用新型专利技术公开的行星轮系发动机传动机构包括活塞（1）、内齿圈（2）、行星架（3）、曲柄连杆（4）、行星齿轮（5）、平衡行星齿轮（6）、发动机主轴（7）和输出传动齿轮组（8），活塞的连杆与曲柄连杆的转动副链接，曲柄连杆另一端与行星齿轮固定连接，内齿圈固定在发动机缸体内，行星齿轮的外齿与内齿圈的内齿啮合连接、内齿与平衡行星齿轮的外齿啮合连接，行星齿轮和平衡行星齿轮通过轴固定在行星架上，且行星齿轮和平衡行星齿轮在行星架同侧，行星架另一侧与输出传动齿轮组固定连接，输出传动齿轮组连接发动机主轴，发动机主轴一端连接飞轮，另一端连接正时带轮，通过正时皮带驱动进排气门的凸轮轴带轮转动。达到高压缩比，长膨胀行程，高效率的阿特金森发动机。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发动机
，主要涉及的是一种行星轮系发动机传动机构。
技术介绍
众所周知，发动机的作用就是将燃料的化学能转化为机械能，即通过燃料燃烧增大汽缸内压力并推动活塞做直线运动，公知的往复活塞式发动机是利用连杆曲轴机构来实现的(如图1-1?图1-6)所示)。20世纪90年代以来，汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。仅就汽车发动机而言，为应对能源危机和减少对环境污染，其研究开发工作已侧重于降低油耗、减少排放、轻质及减少磨损等方面。由于受连杆曲轴传动结构的制约，如图2所示，活塞受到来自燃烧气体膨胀的力Fp，由于曲轴连杆的往复运动不是在一条直线上的运动，会产生对气缸壁分力Fp2，而活塞连杆传递来的力Fpl和曲轴运动不在同一条直线上，所以真正推动曲轴的力只有力S，而在发动机做压缩做工过程中，曲轴旋转推动连杆使活塞压缩气体，曲轴的力V与向心力W合成FpP，再传递至活塞，分解出压缩气体的力Fp'和摩擦力Fp2'，正是因此原因，活塞组摩擦和曲轴连杆机构造成的机械能损失很大，只能在相比较下减少汽缸壁与活塞的磨损和连杆曲轴的震动。另一方面，早在19世纪80年代就存在一种高压缩比，长膨胀行程的内燃机工作循环一一阿特金森循环，阿特金森发动机的特点是使燃烧在气缸中的油/气混合物的体积膨胀得更大，也就是让膨胀比大于压缩比，借此让动力装置能更高效地利用燃油。如图3，1-2-3-4为传统发动机的PV图，6-2-3-5为阿特金森循环PV图，图中阴影部分可以理解为阿特金森额外的活塞行程及其利用的能量，但是因为这种循环结构比较复杂，所以目前大多选用了奥拓循环的发动机(即传统发动机)，但是，这种发动机受连杆曲轴传动结构的制约，活塞连杆不能在同一直线上完成往复运动，活塞和汽缸间仍然存在较大的摩擦，损失一部分机械能，同时连杆的往复摆动产生较大的震动。
技术实现思路
本技术的目的由此产生，提出一种行星轮系发动机传动机构，通过使活塞连杆在同一条直线上完成往复运动，提高发动机在运行时动平衡性，减小振动，增加活塞行程，改变进气门开闭时间，从而达到一种高压缩比，长膨胀行程，高效率的阿特金森发动机。同时，减少了加工步骤、缩短了生产周期、降低了制造成本。本技术实现上述目的采取的技术方案是:一种行星轮系发动机传动机构包括活塞、内齿圈、行星架、曲柄连杆、行星齿轮、平衡行星齿轮、发动机主轴和输出传动齿轮组，所述活塞的连杆与曲柄连杆的一端转动副链接，曲柄连杆另一端与行星齿轮固定连接，所述内齿圈固定在发动机缸体内，行星齿轮的外齿与内齿圈的内齿啮合连接、行星齿轮的内齿与平衡行星齿轮的外齿啮合连接，行星齿轮和平衡行星齿轮通过轴固定在行星架上，且行星齿轮和平衡行星齿轮在行星架同侧，行星架另一侧与输出传动齿轮组固定连接，输出传动齿轮组连接发动机主轴，发动机主轴一端连接飞轮，另一端连接正时带轮，通过正时皮带驱动进排气门的凸轮轴带轮转动。本技术所述的曲柄连杆与行星齿轮以梅花键槽配合连接。本技术所述的内齿圈的内齿模数是行星齿轮模数的二倍。本技术行星轮设计的创新之处就在于不利用连杆曲轴机构，而是使用一个是外壳半径一半的连杆代替曲轴，连杆一端沿直线运动，另一端沿圆周运动，同样实现了将往复直线运动转化为回转运动，同时借助行星轮系机构来解决发动机在高速运行时动平衡性，从而避免了使用单一偏心轮振动大的问题，还提高了活塞的行程，另外配合一套进气门延时关闭的凸轮机构，从而实现膨胀比大于压缩比。本技术在动力性能与曲轴连杆机构相比有大副提升，由于曲轴连杆机构的偏心轮外缘与发动机内壁啮合，在运动时会与发动机内壁形成杠杆，从而使理论扭矩输出提高一倍，第二方面，由于活塞在汽缸内高速往复运动，与缸套间有很大的摩擦力，非增压发动机活塞组摩擦损失约占发动机机械损失的45%?65%。而本技术的传动机构连杆部分没有左右摆动，活塞对汽缸壁的压力变的很小，这样防止活塞与汽缸壁因摩擦而损失的机械效率，同时润滑更简单，也使的润滑效果更好，与经典连杆曲轴机构在机械效率上也会有较大提高。另外，在相同的曲轴回转直径时新型传动机构的活塞行程是曲轴连杆机构的两倍，行程的增大可以提高发动机的热效率和功率，同时长行程也带来了另一个问题一一超高压缩比(此处的压缩比是与相同曲轴回转直径的传统发动机比较，压缩比提高近一倍)，但是由于内燃发动机按照不同燃料分为两大类:一类是以柴油为主要燃料的压燃式内燃发动机(即柴油发动机)，这一类发动机是靠活塞压缩空气，使空气的温度和压力达到柴油的燃点后，由气缸上方的喷油嘴喷射燃料，燃烧做工，此类发动机的压缩比很高，一般在12-22，所以高压缩比对压燃式内燃发动机是有利的，所以本技术可以在不做其他修改即可适应柴油发动机的工作条件；另一类是以汽油为主要燃料的点燃式内燃发动机(即汽油发动机)，这一类发动机特点是燃料和空气同时进入气缸，进气门关闭(如图4所示)，活塞对气缸内可燃气体压缩，使燃料与空气充分混合，最后由气缸上方的火花塞打火点燃，燃烧做工。由于汽油自身的一些物理性质，汽油发动机的压缩比不能太高，一般情况压缩比在9-12，所以为适应汽油发动机的特点，本技术在参考阿特金森循环的基础上，采用一种进气门延时关闭的凸轮机构与之配合，而进气门依然保持开启状态，活塞运动的同时将一部分气体从进气门排出，等活塞运动到合适的位置时再关闭进气门(图5所示阴影部分即为延时关闭进气门排出的气体量)，这样活塞压缩的混合气体的体积就会减小，达到降低压缩比的目的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行星轮系发动机传动机构，其特征是：包括活塞（1）、内齿圈（2）、行星架（3）、曲柄连杆（4）、行星齿轮（5）、平衡行星齿轮（6）、发动机主轴（7）和输出传动齿轮组（8），所述活塞的连杆与曲柄连杆的一端转动副链接，曲柄连杆另一端与行星齿轮固定连接，所述内齿圈固定在发动机缸体内，行星齿轮的外齿与内齿圈的内齿啮合连接、行星齿轮的内齿与平衡行星齿轮的外齿啮合连接，行星齿轮和平衡行星齿轮通过轴固定在行星架上，且行星齿轮和平衡行星齿轮在行星架同侧，行星架另一侧与输出传动齿轮组固定连接，输出传动齿轮组连接发动机主轴，发动机主轴一端连接飞轮，另一端连接正时带轮，通过正时皮带驱动进排气门的凸轮轴带轮转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董世杰，
申请(专利权)人：董世杰，
类型：新型
国别省市：河南;41