行星輪系發動機傳動機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于發動機技術領域，主要涉及的是一種行星輪系發動機傳動機構。
【背景技術】
[0002]眾所周知，發動機的作用就是將燃料的化學能轉化為機械能，即通過燃料燃燒增大汽缸內壓力并推動活塞做直線運動，公知的往復活塞式發動機是利用連桿曲軸機構來實現的(如圖1-1?圖1-6)所示)。20世紀90年代以來，汽車行業的競爭已從單一的性能競爭轉向性能、環保、節能等多元綜合競爭。僅就汽車發動機而言，為應對能源危機和減少對環境污染，其研究開發工作已側重于降低油耗、減少排放、輕質及減少磨損等方面。由于受連桿曲軸傳動結構的制約，如圖2所示，活塞受到來自燃燒氣體膨脹的力Fp，由于曲軸連桿的往復運動不是在一條直線上的運動，會產生對氣缸壁分力Fp2，而活塞連桿傳遞來的力Fpl和曲軸運動不在同一條直線上，所以真正推動曲軸的力只有力S，而在發動機做壓縮做工過程中，曲軸旋轉推動連桿使活塞壓縮氣體，曲軸的力V與向心力W合成FpP，再傳遞至活塞，分解出壓縮氣體的力Fp'和摩擦力Fp2'，正是因此原因，活塞組摩擦和曲軸連桿機構造成的機械能損失很大，只能在相比較下減少汽缸壁與活塞的磨損和連桿曲軸的震動。另一方面，早在19世紀80年代就存在一種高壓縮比，長膨脹行程的內燃機工作循環一一阿特金森循環，阿特金森發動機的特點是使燃燒在氣缸中的油/氣混合物的體積膨脹得更大，也就是讓膨脹比大于壓縮比，借此讓動力裝置能更高效地利用燃油。如圖3，1-2-3-4為傳統發動機的PV圖，6-2-3-5為阿特金森循環PV圖，圖中陰影部分可以理解為阿特金森額外的活塞行程及其利用的能量，但是因為這種循環結構比較復雜，所以目前大多選用了奧拓循環的發動機(即傳統發動機)，但是，這種發動機受連桿曲軸傳動結構的制約，活塞連桿不能在同一直線上完成往復運動，活塞和汽缸間仍然存在較大的摩擦，損失一部分機械能，同時連桿的往復擺動產生較大的震動。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的由此產生，提出一種行星輪系發動機傳動機構，通過使活塞連桿在同一條直線上完成往復運動，提高發動機在運行時動平衡性，減小振動，增加活塞行程，改變進氣門開閉時間，從而達到一種高壓縮比，長膨脹行程，高效率的阿特金森發動機。同時，減少了加工步驟、縮短了生產周期、降低了制造成本。
[0004]本實用新型實現上述目的采取的技術方案是:一種行星輪系發動機傳動機構包括活塞、內齒圈、行星架、曲柄連桿、行星齒輪、平衡行星齒輪、發動機主軸和輸出傳動齒輪組，所述活塞的連桿與曲柄連桿的一端轉動副鏈接，曲柄連桿另一端與行星齒輪固定連接，所述內齒圈固定在發動機缸體內，行星齒輪的外齒與內齒圈的內齒嚙合連接、行星齒輪的內齒與平衡行星齒輪的外齒嚙合連接，行星齒輪和平衡行星齒輪通過軸固定在行星架上，且行星齒輪和平衡行星齒輪在行星架同側，行星架另一側與輸出傳動齒輪組固定連接，輸出傳動齒輪組連接發動機主軸，發動機主軸一端連接飛輪，另一端連接正時帶輪，通過正時皮帶驅動進排氣門的凸輪軸帶輪轉動。
[0005]本實用新型所述的曲柄連桿與行星齒輪以梅花鍵槽配合連接。
[0006]本實用新型所述的內齒圈的內齒模數是行星齒輪模數的二倍。
[0007]本實用新型行星輪設計的創新之處就在于不利用連桿曲軸機構，而是使用一個是外殼半徑一半的連桿代替曲軸，連桿一端沿直線運動，另一端沿圓周運動，同樣實現了將往復直線運動轉化為回轉運動，同時借助行星輪系機構來解決發動機在高速運行時動平衡性，從而避免了使用單一偏心輪振動大的問題，還提高了活塞的行程，另外配合一套進氣門延時關閉的凸輪機構，從而實現膨脹比大于壓縮比。
[0008]本實用新型在動力性能與曲軸連桿機構相比有大副提升，由于曲軸連桿機構的偏心輪外緣與發動機內壁嚙合，在運動時會與發動機內壁形成杠桿，從而使理論扭矩輸出提高一倍，第二方面，由于活塞在汽缸內高速往復運動，與缸套間有很大的摩擦力，非增壓發動機活塞組摩擦損失約占發動機機械損失的45%?65%。而本實用新型的傳動機構連桿部分沒有左右擺動，活塞對汽缸壁的壓力變的很小，這樣防止活塞與汽缸壁因摩擦而損失的機械效率，同時潤滑更簡單，也使的潤滑效果更好，與經典連桿曲軸機構在機械效率上也會有較大提高。另外，在相同的曲軸回轉直徑時新型傳動機構的活塞行程是曲軸連桿機構的兩倍，行程的增大可以提高發動機的熱效率和功率，同時長行程也帶來了另一個問題一一超高壓縮比(此處的壓縮比是與相同曲軸回轉直徑的傳統發動機比較，壓縮比提高近一倍)，但是由于內燃發動機按照不同燃料分為兩大類:一類是以柴油為主要燃料的壓燃式內燃發動機(即柴油發動機)，這一類發動機是靠活塞壓縮空氣，使空氣的溫度和壓力達到柴油的燃點后，由氣缸上方的噴油嘴噴射燃料，燃燒做工，此類發動機的壓縮比很高，一般在12-22，所以高壓縮比對壓燃式內燃發動機是有利的，所以本實用新型可以在不做其他修改即可適應柴油發動機的工作條件；另一類是以汽油為主要燃料的點燃式內燃發動機(即汽油發動機)，這一類發動機特點是燃料和空氣同時進入氣缸，進氣門關閉(如圖4所示)，活塞對氣缸內可燃氣體壓縮，使燃料與空氣充分混合，最后由氣缸上方的火花塞打火點燃，燃燒做工。由于汽油自身的一些物理性質，汽油發動機的壓縮比不能太高，一般情況壓縮比在9-12，所以為適應汽油發動機的特點，本實用新型在參考阿特金森循環的基礎上，采用一種進氣門延時關閉的凸輪機構與之配合，而進氣門依然保持開啟狀態，活塞運動的同時將一部分氣體從進氣門排出，等活塞運動到合適的位置時再關閉進氣門(圖5所示陰影部分即為延時關閉進氣門排出的氣體量)，這樣活塞壓縮的混合氣體的體積就會減小，達到降低壓縮比的目的