專利名稱：多曲軸可調節氣缸工作數量的內燃發動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多曲軸式的內燃發動機裝置，尤其是能通過改變多根曲軸之間的接合或分離，進而調節氣缸工作數量的內燃發動機。
根據資料(《新編汽車構造》第152頁唐藝編機械工業出版社出版2000年4月第1版)記載，通常在驅動車輪上必須具有約為汽車總重的50％的牽引力，才能滿足在一般道路上最大行駛阻力的需要。而當在良好的平路上行駛時，克服阻力所需要的牽引力僅為汽車總重的2％～2.5％。
汽車發動機的輸出功率等于汽車的牽引力乘以汽車的行駛速度，即N＝F×VN--發動機輸出功率(KW)F--牽引力(KN)V--速度(m/s)1、以載貨汽車為例東風EQ1090E載貨汽車(參考資料《東風載貨汽車》第1頁孫虹主編國防工業出版社出版2001年1月第1版)空載總重4300kg，滿載總重9290kg，按上述情況(1)滿載，在一般道路上行駛，行駛阻力為汽車總重的10％，行駛速度為40km/h所需牽引力F＝9290×9.8×10％≈9104N≈9.1KN所需功率N＝9.1×40×1000/3600≈101KW(2)滿載，在良好的平咯上行駛，行駛阻力為汽車總重的2.5％，行駛速度為V＝60km/h所需牽引力F＝9290×9.8×2.5％≈2276N≈2.3KN所需功率N＝2.3×60×1000/3600≈38KW(3)空載，在一般道路上行駛，行駛阻力為汽車總重的10％，行駛速度為V＝60Km/h所需牽引力F＝4300×9.8×10％＝4214N≈4.2KN所需功率N＝4.2×60×1000/3600≈70KW(4)空載，在良好的平路上行駛，行駛阻力為汽車總重的2.5％，行駛速度為V＝60km/h所需牽引力F＝4300×9.8×2.5％≈1053N≈1.1KN所需功率N＝1.1×60×1000/3600≈18KW
將上述四種情況列表
2、以小型載人車(轎車)為例小型載人車(轎車)的總重一般變化不大，可以認為行駛速度決定發動機的輸出功率。當其在公路上以較高的速度行駛與在市區內以較低的速度行駛相比較，其所需的功率相差很大。一般情況下，其大部分時間是在市內行駛，并且車速較低。例如小型載人車(轎車)在公路上以80km/h的速度行駛與其在市區內以40km/h的速度行駛相比較(路況相同)，其所需的功率相差一倍左右。
由以上兩個例子可以看出，各種汽車在不同的載荷或不同的行駛狀態下，其所需的功率有很大的差別。為了減少燃料的消耗，現有的內燃發動機主要采用控制燃料的供給量來調節發動機的輸出功率，但其調節范圍有限，另外一種是通過關閉或開啟選定的氣缸的氣門來調節氣缸的工作數量(《新編汽車構造》第66頁，唐藝編機械工業出版社出版2000年4月第1版)，這種用控制氣門的開閉來調節某些氣缸工作或停止工作的多缸內燃發動機，當某幾個氣缸的氣門關閉后，雖然氣缸不再工作，但氣缸中的活塞等仍隨著曲軸的旋轉作往復運動，使其存在著無功磨損，無功消耗了部分燃料。
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是在多缸內燃發動機中設置二～三根曲軸，經常工作的一根曲軸為主曲軸，可以與主曲軸分離的曲軸為副曲軸，主曲軸與副曲軸之間或副曲軸與副曲軸之同由定位式離合器接合或分離。定位式離合器除具有一般汽車用離合器的結構、性能外(參考資料《新編汽車構造》第150～151頁、第159頁，唐藝編機械工業出版社出版2000年4月第1版)，還采用了滑銷式離合器的結構原理(參考資料《機械設計手冊》第三版第2卷第6--161頁，成大先主編 化學工業出版社出版)，使得離合器接合后，主曲軸與副曲軸或副曲軸與副曲軸之間處于設定的相對轉角位置。
定位式離合器由滑動端及固定端組成，滑動端前部為一滑動齒轂，滑動齒轂的內花鍵套裝在副曲軸軸端的外花鍵上，滑動齒轂前部有一內錐面，與相應的定位式離合器固定端的外錐面相配合，滑動齒轂后面是一圓盤，圓盤的內花鍵套裝在副曲軸軸端的外花鍵上，圓盤與滑動齒轂之間由多根壓力彈簧相接，彈簧壓力可以由圓盤上的螺釘進行調節，圓盤前部有一內圓柱面，套裝在滑動齒轂的外圓柱面上，并且可以相對滑動，圓盤外圓柱面上套裝一可與其相對滑動或轉動的齒轂套，齒轂套的前部有內齒圈，后部有多個幅面孔，孔中裝有定位鋼球(或定位銷)，定位鋼球由彈簧將其壓在圓盤外圓柱面上的環型溝槽內，圓盤前端面上由螺栓及中間墊圈固定兩個圓鋼片，兩個圓鋼片之間有一鋼盤，鋼盤在兩個圓鋼片之間可以轉動，鋼盤與兩個圓鋼片之間通過3～6個彈簧相互傳遞扭矩，鋼盤上的外齒圈與齒轂套上的內齒圈相嚙合，鋼盤上裝有兩個通過鋼盤中心，在一條直線上的滑銷；固定端端面上有兩個與滑動端滑銷相對應的滑銷孔，在滑銷孔中心所在的圓周上制有導槽，以便于滑銷順利進入滑銷孔，固定端上的外齒圈用于與滑動端齒轂套上的內齒圈相嚙合。當只有主曲軸工作，并且需要增加輸出功率時，此時將定位式離合器接合，則副氣缸帶動副曲軸開始工作，并通過定位式離合器保證主曲軸與副曲軸處于設定的相對轉角位置；當需要發動機輸出較小功率時，則副曲軸與主曲軸之間通過定位式離合器分離，此時被分離的副曲軸及與其相關的氣缸，活塞等停止工作，并處于相對靜止狀態，從而達到了既減少了燃料的消耗，又避免了無功磨損的目的。
本實用新型的有益效果是，可以根據所需輸出功率的大小，通過定位式離合器的接合或分離調節內燃發動機氣缸工作的數量，以適應多種工況的需要，尤其在需要內燃發動機輸出較小功率時，可方便地停止部分氣缸的工作，既減少了燃料的消耗，又避免了無功磨損，結構簡單。
圖1是多曲軸可調節氣缸工作數量的內燃發動機實施例的縱剖面構造圖。
圖2是
圖1的A放大圖。
圖3是圖2的K1向視圖。
圖4是圖3的I-I剖視圖。
圖5是圖2的K2向視圖。
圖6是圖5的II-II剖視圖。
圖7是圖2的動態位置之一。
圖8是圖2的動態位置之二。
圖9是圖2的動態位置之三。
圖中1.副氣缸，2.副氣缸活塞，3.主氣缸，4.主氣缸活塞，5.副曲軸，6.定位式離合器滑動端，7.定位式離合器固定端，8.主曲軸，9.滑動軸承，10.軸承座，11.飛輪，12.氣缸體，13.內六角圓柱端螺釘，14.彈簧，15.定位鋼球，16.滑銷孔，17.滑銷，18.彈簧，19.內六角圓柱端螺釘，20.擋圈，21.外花鍵，22.圓盤，23.滑動齒轂，24.調整墊片，25.擋圈，26.齒轂套，27.撥叉，28.鋼盤，29.外鋼片，30.彈簧，31.內鋼片，32.鉸孔螺栓，33.中間墊圈，34.滑銷導槽。
具體實施方式
在
圖1及圖2中，主曲軸(8)、副曲軸(5)由滑動軸承(9)及軸承座(10)安裝在氣缸體(12)的下部，定位式離合器滑動端(6)與定位式離合器固定端(7)處于分離狀態，啟動本內燃發動機后，主氣缸(3)開始工作，主氣缸活塞(4)帶動主曲軸(8)旋轉，由飛輪(11)向外輸出轉矩，并設定面對飛輪(11)，主曲軸(8)的旋轉方向為順時針。由于副氣缸(1)沒有工作，則與其相關的副氣缸活塞(2)、副曲軸(5)等完全處于相對靜止狀態，從而達到了在需要較小輸出功率的工況時，既減少了燃料的消耗，又避免了無功磨損的目的。
當需要本內燃發動機輸出較大的功率時，則定位式離合器滑動端(6)與定位式離合器固定端(7)接合，具體的接合過程由圖7～圖9示出。
在圖7中，主曲軸(8)處于工作狀態，當撥叉(27)在外力的作用下向右移動時，帶動齒轂套(26)向右移動，并通過定位鋼球(15)帶動圓盤(22)沿著副曲軸(5)軸端的外花鍵(21)向右移動，圓盤(22)通過彈簧(18)帶動滑動齒轂(23)沿著副曲軸(5)軸由端的外花鍵(21)也向右移動，使得滑動齒轂(23)前端的內錐面與定位式離合器固定端(7)上的外錐面接觸后，停止向右移動。
在圖8中，當撥叉(27)繼續向右移動，而滑動齒轂(23)又不能繼續向右移動，此時圓盤(22)的繼續向右移動使得彈簧(18)被逐漸壓縮，彈簧(18)產生的壓力通過滑動齒轂(23)作用在其與定位式離合器固定端(7)相接觸的錐面上，在摩擦力的作用下，滑動齒轂(23)開始轉動，并通過外花鍵(21)帶動副曲軸(5)旋轉，進而帶動圓盤(22)、齒轂套(26)、鋼盤(28)、外鋼片(29)、內鋼片(31)、滑銷(17)等同時轉動，另外，圓盤(22)的逐漸右移，帶動滑銷(17)亦逐漸右移，此時，由于彈簧(18)上的壓力逐漸增大，滑動齒轂(23)上的內錐面與定位式離合器固定端(7)上的外錐面之間的摩擦力亦逐漸增大，從而使得定位式離合器滑動端(6)與定位式離合器固定端(7)的轉速逐漸接近，這樣，滑銷(17)逐漸進入定位式離合器固定端(7)上的滑銷導槽(34)內，并順利地進入滑銷孔(16)內，當滑銷(17)的端面與滑銷孔(16)的底面相接觸后，滑銷(17)停止向右移動，定位過程結束。
在圖9中，由于滑銷(17)的端面與滑銷孔(16)的底面已經接觸，圓盤(22)已不能繼續向右移動，但撥叉(27)在外力的作用下仍將繼續向右移動，當作用在撥叉(27)上的外力足夠大時，將使得齒轂套(26)克服彈簧(14)施加給定位鋼球(15)上的定位力，使得彈簧(14)被壓縮，定位鋼球(15)進入彈簧(14)的孔道內，此時，齒轂套(26)將延著圓盤(22)的外圓柱面向右移動，其前部的內齒圈順利地與定位式離合器固定端(7)上的外齒圈相嚙合，至此，定位式離合器滑動端(6)與定位式離合器固定端(7)接合完畢；由于定位鋼球(15)的定位力已不存在，圓盤(22)施加給彈簧(18)上的力亦隨之消除，彈簧(18)恢復起始狀態，并通過圓盤(22)等帶動滑銷(17)退出滑銷孔(16)，同時，滑動齒轂(23)前部的內錐面與定位式離合器固定端(7)上的外錐面之間的作用力亦隨之消除；在定位式離合器滑動端(6)與定位式離合器固定端(7)接合完畢的同時，副氣缸(1)的燃料供給系統及電路系統同時接通，副氣缸(1)開始工作，并帶動副曲軸(5)旋轉，副曲軸(5)的轉矩向外傳遞的過程為副曲軸(5)的轉矩首先傳遞給圓盤(22)，然后通過由鉸孔螺栓(32)和中間墊圈(33)所固定在圓盤(22)前端面上的外鋼片(29)和內鋼片(31)傳遞給彈簧(30)，再由彈簧(30)傳遞給鋼盤(28)，然后通過鋼盤(28)上的外齒圈、齒轂套(26)上的內齒圈傳遞給定位式離合器固定端(7)上的外齒圈，最后由此外齒圈傳遞給主曲軸(8)、飛輪(11)，向外輸出轉矩。
權利要求1.一種多曲軸可調節氣缸工作數量的內燃發動機，它的主曲軸(8)和副曲軸(5)安裝在氣缸體(12)的下部，主曲軸(8)和副曲軸(5)的曲軸軸頸外面為滑動軸承(9)和軸承座(10)，定位式離合器滑動端(6)套裝在副曲軸(5)軸端的外花鍵(21)上，定位式離合器固定端(7)安裝在主曲軸(8)的左端，其特征是曲軸為二～三根，一根為主曲軸(8)，其余為副曲軸(5)，曲軸之間由定位式離合器滑動端(6)和定位式離合器固定端(7)接合或分離。
2.根據權利要求1所述的多曲軸可調節氣缸工作數量的內燃發動機，其特征是定位式離合器滑動端(6)的前部為一滑動齒轂(23)，由其內花鍵套裝在副曲軸(5)軸端的外花鍵(21)上，滑動齒轂(23)的前部有一內錐面，滑動齒轂(23)的后面有一個圓盤(22)，圓盤(22)亦由其內花鍵套裝在副曲軸(5)軸端的外花鍵(21)上，圓盤(22)與滑動齒轂(23)之間由多根彈簧(18)相接，彈簧(18)由內六角圓柱端螺釘(19)固定在圓盤(22)與滑動齒轂(23)之間，圓盤(22)前部的內圓柱面套裝在滑動齒轂(23)的外圓柱面上，齒轂套(26)由其內圓柱面套裝在圓盤(22)的外圓柱面上，齒轂套(26)前部有一內齒圈，其后部有多個幅向孔，孔中裝有定位鋼球(15)，定位鋼球(15)由內六角圓柱端螺釘(13)及彈簧(14)將其壓在圓盤(22)的外圓柱面上的環型溝槽內，圓盤(22)的前端面上由鉸孔螺栓(32)及中間墊圈(33)固定一個內鋼片(31)和一個外鋼片(29)，內鋼片(31)與外鋼片(29)之間有一鋼盤(28)，其上的外齒圈與齒轂套(26)上的內齒圈相嚙合，在鋼盤(28)與內鋼片(31)和外鋼片(29)中有四個彈簧(30)，鋼盤(28)的端面上固定兩個通過其圓心，在一條直線上的滑銷(17)；定位式離合器固定端(7)上有一與滑動齒轂(23)上的內錐面相對應的外錐面，定位式離合器固定端(7)的端面上有兩個與滑銷(17)相對應的滑銷孔(16)，滑銷孔(16)中心所在的圓周上有兩道滑銷導槽(34)，定位式離合器固定端(7)上有一可以與齒轂套(26)的內齒圈相嚙合的外齒圈。
專利摘要一種多曲軸可調節氣缸工作數量的內燃發動機。它的曲軸為二～三根，由滑動軸承及軸承座將其安裝在氣缸體的下部，經常工作的一根曲軸為主曲軸，可以與主曲軸接合或分離的曲軸為副曲軸，主曲軸與副曲軸之間由定位式離合器接合或分離；定位式離合器在接合的過程中，由其滑動端上的兩個滑銷進入其固定端兩個滑銷孔內后進行定位，以保證主曲軸與副曲軸接合后處于設定的相對轉角位置，當定位式離合器在接合狀態時，主氣缸與副氣缸同時工作，主曲軸與副曲軸同時向外輸出轉矩，以滿足較大輸出功率的需要，當需要較小的輸出功率時，將主曲軸與副曲軸之間的定位式離合器分離，與主曲軸分離的副曲軸及相關的副氣缸停止工作，并處于相對靜止狀態，從而，既減少了燃料的消耗，又避免了無功磨損。
文檔編號F02D17/00GK2570475SQ0225408
公開日2003年9月3日 申請日期2002年9月15日 優先權日2002年9月15日
發明者唐人忠, 唐人惠, 唐心昱 申請人:唐人忠