一种活塞往复发动机停缸系统技术方案

本发明专利技术公开一种活塞往复发动机停缸系统，该系统由曲轴(1、4)、输出轴(2、2′)、齿轮组(3、3′)、离合机构(6、6′)构成；左右曲轴依设计的缸排数划分为多个曲轴段，相邻两曲轴段之间和曲轴齿轮的外侧，分别设置离合机构(5、6)，操作离合机构可使任一或多缸停缸转动，当发动机启动或低工况工作时，可按需要只启动部分缸工作，减小发动机启动耗用的动力，提高发动机低工况时燃油的有效热效率，延长发动机的使用寿命；若发动机工作时某一缸发生故障，可将其故障缸脱开而其余缸仍能继续工作；这对于远航船泊和军用设备尤为重要。

【技术实现步骤摘要】
一种活塞往复发动机停缸系统
本专利技术属内燃发动机领域，具体涉及一种活塞往复发动机的停缸技术。
技术介绍
现有活塞往复发动机，当发动机运转时，发动机所有缸都必须统一地随着曲轴的转动而运转，若其中有一缸因故而不能运转时，则整个发动机就得停止运行。由于上述原因，当发动机启动时，所有发动缸都得同时同步地运转，这尤其是给大型大功率发动机的启动带来困难，需采用较大功率的启动装置，不仅增大了资金投入，还占用了使用设备宝贵的空间。发动机低工况运行不需要所有发动缸工作时，由于所有发动缸都得运行，相应地增大了机械损失的热效率，导致降低了燃油热效率而增加了燃油的耗用量。同时增加了无需运转缸的磨损，减少了发动机使用的寿命。发动机因其一缸发生故障而不能工作时，整个发动机就被迫停止工作，进而使得使用发动机的设备陷入瘫痪的境地，这对于不允许中途停机的设备，尤其中远航程船泊或军用设备将是致命的危害。现有技术中，一种克服现有发动机上述缺陷和不足之处的停缸技术，只是本领域科技工作者和广大用户的一种愿望和期盼。为了克服上述现有活塞往复发动机的缺陷和不足之处，本专利技术公开一种活塞往复发动机的停缸系统，其技术方案如下：
技术实现思路
之前公开了“一种U型活塞往复发动机”(参看附图3、4、5示出)，该发动机动力输出系统主要的技术特征是，输出轴(2)设置在左右曲轴(1、4)中心连线中间的垂线上，且只在机体前后两排缸分段设置有轴心彼此相同的输出轴(2、2′)；左右曲轴齿轮(8′、8)分度圆直径相同、转速相同，转动方向相反，同为主动齿轮且分别与输出轴齿轮(2)啮合形成齿轮组；前后对应相同的齿轮组(3、3′)分别设置在发动机机体的前后，详情参看申请201711125824.1说明书记载。本专利技术“一种活塞往复发动机停缸系统”有两种，一种“分段输出轴停缸系统”，另一种是“整根输出轴停缸系统”，分段输出轴停缸停缸系统的技术方案是：主要由左右曲轴、输出轴、齿轮组、相邻曲轴段离合机构、以及曲轴齿轮离合机构构成。所述左右曲轴(1、4)，左右相同地以发动机缸的其排数为段面划分为多个曲轴段，曲轴段的划分，可以将前后两排缸分别划为一段，其余以两排缸划为一段，也可以只将前排或后排缸划为一段，其余缸以两排划为一段，或采用其他排数进行分段，曲轴段具体的划分以设计要求得出；各曲轴段的轴头上作出外直齿。前后段输出轴(2、2′)的圆心对应相同，分别装配在发动机前后排缸上；两相同的前后齿轮组(3、3′)分别对应地装置在机体的前后。所述离合机构，分为相邻曲轴段离合机构和曲轴齿轮离合机构；分别设置在两曲轴段相邻处和前后齿轮组左右曲轴齿轮的外侧。所述相邻曲轴段离合机构，由曲轴段轴头外直齿(13)、内直齿螺母(14)、滑动杆一(17)、摇杆一(16)、压力弹簧一(15)、电磁铁一(18)构成；内直齿螺母(14)可在曲轴段轴头外直齿上作轴向滑动，电磁铁(18)通电磁力大于压力弹簧(15)的压力。相邻曲轴段离合机构工作原理：电磁铁一(18)断电时，弹簧一(15)压力牵动滑动杆一(17)前行，摇杆一(16)拨动内直齿螺母(14)后退，相邻两曲轴段同步运动分离；电磁铁一(18)通电后，通电磁力大于弹簧力而使滑动杆一(17)后退，滑动杆一(17)带动摇杆一(16)拨动内直齿螺母(14)前行与相邻轴段轴头直齿(13)联接，相邻曲轴段两轴头外直齿同处在内直齿螺母(14)中，于是相邻两曲轴段同步地运转。相邻两曲轴段同步运动断开的时刻，可近似地认作是电磁铁一(18)断电的时刻，此时刻可为任一时刻，即在任一时刻下可进行电磁铁一(18)的断电操作。相邻两曲轴段联接为同步运动的时刻，即内齿螺母(14)前行与相邻曲轴段轴头外直齿(13)联接的时刻，可近似地认作是电磁铁一(18)开始通电的时刻，为了维持发动机运转的平稳性，此时刻需作出如下的选择，下面举例说明。相邻两曲轴段处于静止一段的曲柄销相位为“静轴相位”，运动的一段与静止段“静轴相位”相联接的相位为“动轴相位”，动轴相位出现的时刻，即电磁铁(18)通电的时刻。设图2中A曲轴段为“静轴”，B曲轴段为“动轴”，静轴静止时曲柄销的相位(也即静轴缸活塞静止的相位)简称“静轴相位”；“动轴”与静轴“静轴相位”相联接时的曲柄销相位简称为“动轴相位”；当动轴曲柄销转动至“动轴相位”的时刻，即是电磁铁一(18)通电的时刻。“动轴相位”依“动轴”发动缸与“静轴”发动缸的发火顺序和发火间隔角确定，如动轴发动缸发火时间在静轴发动缸发火之前，发火间隔角为90°曲轴转角，则“动轴相位”为“静轴相位”前90°曲轴转角。如“静轴相位”位于上止点，则“动轴相位”位于静轴发动缸活塞上止点前90°曲轴转角。上述“静轴相位”和“动轴相位”(即电磁铁通电时刻)的确定，以及相联两轴段运动的联接与脱开，由电控技术完成，本专利技术从简。曲轴齿轮离合机构：该机构的结构和工件原理与相邻两曲轴段离合机构的结构与工作原理基本相同，所不同的是，用轴向滑动的曲轴齿轮(8)替代轴向滑动的内直齿螺母(14)；电磁铁(12)断电时，压力弹簧(11)的压力驱动滑动杆(10)前行，摇杆(9)拨动曲轴齿轮(8)后退与输出轴齿轮(7)联接，电磁铁(12)通电时，电磁力拉住滑动杆后退，摇杆(9)拨动曲轴齿轮(8)前行与输出轴齿轮(7)脱开。曲轴齿轮(8)与输出轴齿轮(7)脱开即电磁铁(12)通电，可在任一时刻进行。曲轴齿轮(8)与输出轴齿轮(7)联接的时刻也即电磁铁(12)断电的时刻，分以下两种情况具体确定：若曲轴齿轮(8)与输出轴齿轮(7)分开后，如图2示出的曲轴段A与B为联接状态、B曲轴段和输出轴齿轮(7)仍正常地运转，则曲轴齿轮(8)可在任一时刻与输出轴齿轮(7)进行联接，也即可在任一时刻进行电磁铁(12)的断电操作。若曲轴齿轮(8)与输出轴齿轮(7)脱开后，输出轴齿轮(7)正常转动，但B曲轴段处于静止状态，则曲轴齿轮(8)曲轴段(即B曲轴段)为“静轴段”；左边对应的曲轴齿轮(8′)(参看图4示出标记8′)的曲轴段(简称“对应轴段”)为动曲轴段；然后根据上述“相邻曲轴段离合机构”(6)确定“静轴相位”和“动轴相位”的方法，确定出B曲轴段的“静轴相位”和“对应轴段”的“动轴相位”，在“对应轴段”的“动轴相位”出现的同时，进行曲轴齿轮(8)与输出轴齿轮(7)的联接工作，即对电磁铁(12)进行断电操作。整根输出轴停缸系统：该停缸系统同样主要由左右曲轴、输出轴、齿轮组相邻曲轴段离合机构、以及曲轴齿轮离合机构构成；其主要特征在于：所述输出轴为一整根轴贯穿发动机各排缸；左右曲轴的分段、齿轮组、离合机构的结构、工作原理以及布置都与所述“分段输出轴停缸系统”相同。积极效果本专利技术的停缸系统在发动机启动时，可首先只启动一排或两排缸随之带动其他缸进入工作，可大幅度地减少发动机启动耗用的动力，进而减少启动装置的体积和制造费用，减少启动装置占用的空间且便于布置。这对大型大功率和难以启动的发动机，其积极效果更加显著。发动机低工况时，可只用一部分缸工作，相对于低工况全部发动缸工作，可节省燃油耗用量，提高燃油的热效率；将部分发动缸交替地在低工况时工作，可减少发动机的机械磨损、延长发动机的使用寿命。发动机工作中某一缸发生故障时，用离合机构将其脱开后，发动机仍能继本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞往复发动机停缸系统，主要由左右曲轴、输出轴、齿轮轴、相邻曲轴段离合机构、曲轴齿轮离合机构构成，其特征在于：左右曲轴(1、4)相同地以发动机缸排数分为多个曲轴段，各曲轴段轴头上分别作出外直齿；前后段输出轴(2、2′)轴心对应相同，分别设置在发动机前后排缸；前后齿轮组(3、3′)对应相同，分别装置在机体前后；所述相邻曲轴段离合机构(6、6′)设置在两曲轴段轴相相邻处，曲轴齿轮离合机构设置在前后齿轮组曲轴齿轮的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种活塞往复发动机停缸系统，主要由左右曲轴、输出轴、齿轮轴、相邻曲轴段离合机构、曲轴齿轮离合机构构成，其特征在于：左右曲轴(1、4)相同地以发动机缸排数分为多个曲轴段，各曲轴段轴头上分别作出外直齿；前后段输出轴(2、2′)轴心对应相同，分别设置在发动机前后排缸；前后齿轮组(3、3′)对应相同，分别装置在机体前后；所述相邻曲轴段离合机构(6、6′)设置在两曲轴段轴相相邻处，曲轴齿轮离合机构设置在前后齿轮组曲轴齿轮的外侧。2.如权利要求1所述的一种活塞往复发动机停缸系统，其特征在于：所述左右曲轴(1、4)分段，可以前后排缸分别各划分一段，其余缸以两排划分一段，也可以只前排或后排缸划分一段，其余缸以两排缸划为一段或采用其他缸排数划段，具体的划分以设计要求得出。3.如权利要求1所述的一种活塞往复发动机停缸系统，其特征在于：所述相邻曲轴段离合机构，由曲轴段轴头直齿(13)、内直齿螺母(14)、摇杆一(16)、压力弹簧一(15)、电磁铁一(18)构成；内直齿螺母(14)可在轴头直齿上作轴向滑动，电磁铁(18)通电磁力大于压力弹簧一(15)的压力；相邻曲轴段离合机构工作原理：电磁铁一(18)断电时，压力弹簧一(15)压力牵动滑动杆一(17)前行，摇杆一(16)拨动内直齿螺母(14)后退，相邻两曲轴段同步运动分离；电磁铁一(18)断电即相邻两曲轴段的分离可在任一时刻进行；电磁铁一(18)通电后，通电磁力大于弹簧力而使滑动杆一(17)后退，滑动杆一(17)带动摇杆一(16)拨动内直齿螺母(14)前行与相邻轴段轴头直齿(13)联接，相邻两轴头直齿同处在内直齿螺母(14)中，于是...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖光宇，
申请(专利权)人：肖光宇，
类型：发明
国别省市：湖北,42