[发明专利]内燃引擎

说明书

技术领域

本发明是关于将活塞的往复直线运动转换成曲柄轴的旋转运动而从输出轴取出旋转动力的内燃引擎，特别是关于以使曲柄销经由连结于曲柄轴的小齿轮构件与内齿轮构件进行往复直线运动的方式构成的内燃引擎。

背景技术

以往，已知的往复式内燃引擎具备：燃烧室，由缸内径(cylinder bore)和活塞形成；曲柄轴，具有从输出轴的轴心偏心的曲柄销；以及连杆，以可旋转的方式外嵌于曲柄销且因应活塞的往复直线运动而摆动。

在上述的引擎中，由于曲柄销是形成于从输出轴的轴心偏心曲柄臂的长度量的偏心位置，故连杆会因应活塞的往复直线运动而一边以既定角度摆动一边进行上下运动，以将活塞的往复直线运动转换成曲柄轴的旋转运动，而对输出轴赋予旋转运动。

由于连杆为左右摆动且上下运动的构造，所以连杆与活塞的连结部形成旋转滑动部，连杆与曲柄销的连结部亦形成旋转滑动部，在四汽缸的内燃引擎中，设有安置部位的旋转滑动部。而且，由于连杆会摆动，所以也在四个活塞作用侧压。

在此，一般来说，引擎的效率低是根据热效率理论所得的认知。然而，若进行将膨张力乘以活塞的微小移动距离来进行积分的源头(source)输出与轴输出的比较测量结果，则可容易判断不仅是理论热效率的问题。

在以往的内燃引擎的问题点方面，有因排气耗损等而导致热效率降低的问题，也有因摩擦或振动而导致损耗较大的问题，然而多数的技术人员认为难以更大幅度地改善。

若旋转体的角速度没有变化，则不需从外部供给能量，然而一般的汽车用内燃引擎中，需要较大的能量。也就是说，在包含无负荷运转(idling)的空转时会消耗大量的燃料。以下，表示在排气量1700mL的引擎中，关闭空调机，于P模式下测得的燃料消耗量。

1000rpm时，相当于10.4kW的燃料消耗量

2000rpm时，相当于17.6kW燃料消耗量

3000rpm时，相当于26.4kW的燃料消耗量

4000rpm时，相当于35.2kW的燃料消耗量

5000rpm时，相当于47.2kW的燃料消耗量

储存汽车在进行一般运转时其瞬时的燃料消耗量与旋转数的资料。

具体而言，例如，在行驶中瞬间的燃料消耗量相当于17.6kW，旋转数为2000rpm的情况下，引擎没有完全输出，可以说是在空转状态。同样地，该旋转数的燃料消耗量相当于30kW，差量(difference)12.4kW略有助于行驶能量。在此情况下，仅仅30kW中的12.4kW(约41％)有助于行驶。然而，实际的轴输出因热效率的问题而更大幅度地降低。

此种资料收集实施了3个月，结果，燃料消耗量中有45％是消耗在维持引擎的旋转，剩余的55％是消耗在行驶。假定理论效率为30％，则燃料消耗量中仅有16％对行驶有帮助。此外，若加上变速器效率，则对行驶有帮助的值变更低。

关于上述原因方面，可列举：摩擦与振动。关于上述摩擦方面，可列举因作用于活塞与汽缸间的侧压所导致的摩擦；作用于活塞销与连杆间的摩擦；作用于连杆与曲柄销间的摩擦；以及作用于曲柄轴与外罩间的摩擦等。由于在往复滑动部或旋转滑动部，无法确保充分的油膜，所以认为摩擦损耗必然会变大。

在振动方面，虽伴随膨胀冲程的转矩变动产生的振动不能避免，但是旋转系的振动无法忽视，最后变成热而散失。旋转系以外的问题是能量振动。在四汽缸引擎的情况，全部的活塞与连杆同时反复进行加速与减速。于上死点与下死点的活塞与连杆的动能为零，但在其它时候则具有与其速度的平方成比例的动能。而且，在一般的四汽缸引擎中，四个活塞会同时失去速度，同时加速。

上述的加速是在一旋转反复进行两次，其动能是经由包含连杆的连结机构，在曲柄轴与活塞间接收而始终移动。因此，对曲柄轴的角速度产生影响而成为振动，同时每次在往复移动时动能会在四组连结机构中形成摩擦而失去较多的能量。

专利文献1的水平相对向二汽缸引擎(参照图8)具备包含旋转输出用主轴的曲柄轴、与水平相对向的一对活塞一体连结的共享连杆、以及设置于该共享连杆和一对曲柄销之间的一对行星机构，各行星机构具备与曲柄轴的旋转中心呈同心状的太阳齿轮(固定内齿轮)及具有太阳齿轮的内齿的直径的1/2的外径的行星齿轮，行星齿轮以可旋转的方式枢支于上述曲柄轴的曲柄销，在各行星机构中齿轮销朝共享连杆侧延伸而一体形成于一对行星齿轮的侧部外周部，一对齿轮销是一体形成并连结于共享连杆。