一种新型内燃发动机的制作方法

本发明涉及内燃发动机，尤其涉及一种新型内燃发动机。

背景技术：

1、在内燃机领域中，发动机被广泛地用在国民经济的各个方面。自诞生一百多年以来，对人类社会做出巨大的贡献，也改变了人们的生产生活习惯，但是随着科学技术的进步，就像人们对照相机、电视机和手机的更新换代一样，也认识到为我们所用的发动机虽然对我们做出巨大的贡献，满足了我们对动力机械的需求，但仍然存在不尽人意的方面。发动机是不是好的能量转换机构.或者是有比它更好的转换方式，一直以来都是广大科技工作者努力探索的方向，实践中也取得显著的成效、使发动机的性能一次又一次地得到提高。但同时又发现有些成果是我们通用的成功典范、也有通用的过程，如:展示内燃机的工作原理，无论是涡轮发动机、涡扇发动机还是我们常见的曲柄连杆活塞式发动机、都是将燃烧介质在压缩的空气中产生爆炸力，获取动能，对外做功。也都同样经历进气、压缩、做功、排气这四个过程。这些成熟的原理也被我们一代又一代沿用，今后依然被沿用。但是，无论各种发动机都有一套机构附助完成燃烧爆炸并重复完成这四个过程，才能对外连续做功。在取得优良的机械性能和节能、环保中的经验总结中，各种落后的机械被淘汰、便出现更先进的机械。

2、现有的曲柄连杆活塞发动机、是各种发动机中的优秀产品,其高的热效率，产品性能稳定、具有体积小、重量轻，马力大被广泛应用。曲柄连杆活塞式发动机，最核心的部分是曲柄连杆机构。在人们认知的过程中,逐渐认识到现有的曲柄连杆机构存在一定的结构缺点：比如现有的曲柄连杆机构在产生最大力臂时，所产生的侧压力也是最大的，摩擦力也就最大，因此发动机的热能内耗损失就越多，同时容易降低主要部件的工作寿命；又如：燃料燃烧不完全；产生的爆发压力利用率低，发动机整体热效率低，排放污染严重，内损大等。

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：采用偏角设计，为偏角内的燃烧室出现恒温恒压的利用，增加了发动机扭矩，同时提高功率，减少摩擦损耗，提高了主要部件工作寿命；同时增加了自润滑控制功能；还采用超长行程，以适应不同的燃烧介质的利用，可以使燃烧室的燃烧更完全，产生的压力被充分利用，降低排放污染，提高热效率，最终使发动机达到高效、节能、环保。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种新型内燃发动机，包括机体和行星杠杆齿轮，所述机体的内壁处开设有固定孔，所述固定孔的内壁处安装有轴承，所述轴承的内部套装有主轴，所述主轴的外侧表面固定套设有飞轮，所述主轴的末端连接有曲半轴，所述曲半轴的末端表面连接有曲半轴轴颈，所述行星杠杆齿轮套装在曲半轴轴颈的外侧表面，所述机体的内壁处固设有齿圈，所述行星杠杆齿轮与齿圈相互啮合，所述行星杠杆齿轮上的分度圆位置处固设有连杆轴颈，所述连杆轴颈的末端连接有连杆，所述连杆的一端开设有连杆轴孔，所述连杆轴颈套装于连杆轴孔的内壁处，所述连杆的另一端表面固设有活塞组，所述机体的表面开设有开口，所述开口的内壁处固设有缸套，所述活塞组活动于缸套内部，便组成了新的曲柄连杆机构，缸套内部的活塞受力位移中心线于连杆轴颈运动轨在同一直线上，即缸套中心线与连杆轴颈直线轨迹在同一直线的上方。

3、需要说明的是，若行星杠杆齿轮与齿圈错齿装配，则会导致新的曲柄连杆机构的连杆工作出现摆动，造成连杆轴颈的运动轨迹线和活塞受力线之间存在夹角，这个夹角可以在活塞受力中心线的左边或右边，改变了发动机的压缩比；择定选择左边的夹角，下述的偏角即为连杆轴颈的直线运动轨迹和活塞受力中心线之间的夹角，利用偏角的设计可实现燃烧室恒温恒压的效果，同时改善进气、换气以及排气的循环，有利于实现发动机顺时针转动的工作过程；

4、进一步的，所述行星杠杆齿轮的分度圆直径与齿圈的分度圆半径相同，所述行星杠杆齿轮的半径与曲半轴的长度相同，所述行星杠杆齿轮与连杆轴颈为一体成型结构，连杆轴颈轴向中心线设定装在行星杠杆齿轮的切点处，即连杆轴颈的运动轨迹是过此切点的齿圈的直径线；所述连杆的长度不小于齿圈直径和机体壳壁厚度以及活塞裙部之和，使得行星杠杆齿轮充当杠杆的作用，齿圈的运转中心同行星杠杆齿轮的运转中心在同一平面上，行星杠杆齿轮运动时既公转又自转，使曲半轴轴颈围绕主轴转动和杠杆齿轮自转和公转中，由于运转的方向不同、使连杆工作时的摆动得以消除，同时为动力的转换加入了杠杆撬动之力，起到杠杆的作用，为增加扭矩提供技术支持；

5、所述齿圈的外侧表面通过连接件固定在机体上，齿圈和行星杠杆齿轮形成两圆内齿合运动，齿合可以采用齿轮齿合也可以采用凸轮和凹轮圈进行齿合，上述部件加工难度低，无需过度的精密配件，适合批量和模块化生产；利用偏角，使得偏角内燃烧室出现恒温恒压，为最大爆发力的利用，争得大的力臂，提供结构上的技术支持，同时也改善部件的工作环境并改变了受力方向，以及配气质量的提升，为发动机增加扭矩，提高功率、减少摩擦损失，最终提高发动机的热效率，降低排放污染。

6、进一步的，所述活塞组包括活塞，所述活塞的内部开设有销孔，所述销孔的内壁处设有活塞销，所述活塞销与连杆的顶端套装连接，所述活塞的外侧表面套设有密封气环和密封油环，所述缸套的侧壁开设有进气口、换气口和排气口，采用了超长活塞行程，所述进气口、换气口和排气口的位置根据发动机的冲程设置，因连杆工作中不摆动只做直线运动，在运动过程中活塞、活塞环、缸套不受侧压力的作用，从而从根本上消除了现有曲柄连杆机构在结构上带来的内耗，达到了提高热效率，同时由于新型曲柄连杆机构的活塞行程大小不受其他结构制约，可以根据不同的燃烧介质加大活塞行程，以适应爆炸燃料和延时燃烧的介质，为其充分燃烧提供充足的燃烧空间，如油、气、可燃冰，特别是水，电解后的水所产生的氢气或电解后的氢气、空气混合体，具有点燃爆炸的特点；对其利用，提供一个很好的应用平台。

7、活塞在缸套内直线来回运行，而每个缸套下可以采用一个齿合组，也可以采用两个齿合组，使两个连杆轴颈在同一个连杆套内，用于推动大马力的机件，可沿动力输出主轴中心线的平行线上加装独立的动力输出轴，进行多缸联动布置，采用对置布局、v型布局、一字布局或沿动力输出轴中心、进行四周布局，不但能立式设置，还可以卧式没置，功率覆盖范围广，几匹到几万匹马力的发动机，都适用，而且节能、高效，扭矩大，可使柴油机的热效率提高到60％～70％之间。

8、进一步的，所述连杆轴颈的外壁处设置有连杆瓦，所述连杆瓦连接于连杆轴颈和连杆轴孔之间，所述连杆瓦的内部开设有油孔。

9、进一步的，所述曲半轴轴颈的外侧分布有润滑油孔，所述主轴的内侧设置有润滑油道，所述润滑油孔与润滑油道连通，所述行星杠杆齿轮的中心轴孔与曲半轴轴颈之间设置有润滑轴瓦。

10、进一步的，所述行星杠杆齿轮内开设有油道，所述油道通过轴瓦孔连通至润滑油道，油道延伸至连杆轴颈表面。

11、进一步的，所述主轴与曲半轴相互垂直，所述主轴与曲半轴以及曲半轴轴颈为一体成型结构。

12、进一步的，还包括控制面板，所述控制面板包括速度感应单元、速度校准单元、润滑控制单元和限速提醒单元；

13、速度感应单元用于通过设置在主轴上的第一速度传感器获取主轴转速，通过设置在连杆上的第二速度传感器获取连杆的直线速度，将主轴转速和直线速度发送至速度校准单元；

14、速度校准单元包括进程划分模块和速度校准模块，其中进程划分模块根据新型内燃发动机的做功进程，将新型内燃发动机的一个工作循环划分为进气压缩模式和做功排气模式，速度校准模块获取主轴转速和直线速度后针对进气压缩模式和做功排气模式中分别计算速度误差值，并对速度误差值作出判断生成加润滑信号发送至润滑控制单元；

15、润滑控制单元根据新型内燃发动机的润滑系统建立油压和润滑效率的相关模型，进而根据速度误差值计算油压调节值，输出油压调节值至润滑系统实现加润滑效果，润滑系统完成加润滑后生成验证信号；

16、限速提醒单元获取验证信号后向速度校准单元发出请求指令，若获得加润滑信号则生成限速提醒信号，向内燃机显示系统发送限速提醒信号提醒内燃机工件故障。

17、进一步的，针对进气压缩模式和做功排气模式中分别计算速度误差值并生成加润滑信号的具体过程如下：

18、s1、通过进程划分模块对新型内燃发动机的工作循环进行计时，分别对进气压缩模式和做功排气模式中的速度误差值计算：

19、s101、在进气压缩模式中通过飞轮带动主轴转动，进而带动连杆移动；

20、s102、在进气压缩模式的起始时刻t0时，获取进气压缩模式下的主轴转速vp1，随着工作循环的进行，在进气压缩模式的t1时，获得连杆的直线速度vz1；

21、s103、在进气压缩模式下根据以下公式，计算速度误差值er：其中e1和e2为预设的比例系数，速度误差值er表示在新型内燃发动机的工作循环过程中由于润滑不充足或者其他因素导致的工效下降情况，速度误差值er越大，表示润滑效果越差，反之速度误差值er越小，表示润滑效果越号；

22、s201、做功排气模式中活塞带动连杆移动，进而带动主轴转动；

23、s202、在功排气模式的起始时刻t2时，获取功排气模式下的连杆的直线速度vz2，随着工作循环的进行，在功排气模式的t3时，获得主轴转速vp2；

24、s203、在功排气模式下根据以下公式，计算速度误差值er：其中e3和e4为预设的比例系数；

25、s2、获取预设的速度误差值emin，若er大于或者等于emin，则生成加润滑信号；

26、若er小于emin，则不生成任何信号。

27、进一步的，根据速度误差值计算油压调节值的具体过程如下：

28、s301、获取润滑系统中的油压数据pt和润滑油出量数据qx，以油压数据pt为横坐标，以润滑油出量数据qx为纵坐标建立润滑效率坐标系，进而建立润滑效率相关方程：f(qx)：其中e5和e6为预设的参数,bp为常数，bp的值根据润滑系统的储油量设置；

29、s302、获取tm时刻的速度误差值代入润滑效率相关方程中输出润滑油出量数据qm；

30、s303、获取tm-1时刻的润滑油出量数据qm，根据以下公式计算得到油压调节值δq：δq＝|qm-qm-1|。

31、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

32、本发明通过内切圆齿轮转换组合成新的曲柄连杆机构替代现有发动机的曲柄连杆机构，使连杆和活塞在工作中只做上、下直线运动，经动力学、静力学结合内燃机的的工作原理分析论证，新型曲柄连杆机构原理新颖、先进、可行；同时具有超长的活塞行程，以营造良好的燃烧空间，适应不同燃烧介质的燃烧，达到燃烧完全、所产生的压力充分利用，还有减排的效果；采用偏角设计，为偏角内的燃烧室出现恒温恒压的利用，增加了发动机扭矩，同时提高功率，减少摩擦损耗，提高了主要部件的工作环境和寿命，最终提高其热效率，使发动机达到高效、节能、环保，从根本上解决传统曲柄连杆内燃发动机存在的技术难题。