[其他]加大膨脹比的變壓縮比內燃機

無效

• 申請號: 86207765
• 申請日: 1986-10-16
• 公開（公告）號: CN86207765U
• 公開（公告）日: 1987-08-19
• 發明（設計）人: 錢致疆
• 申請（專利權）人: 吉林工業大學
• 主分類號: F02B75/38
• 分類號: F02B75/38;F02D15/00
• 代理公司: 機械工業部吉林工業大學專利事務所
• 代理人: 邵銘康,李勝武

本實用新型涉及一種往復活塞式內燃機。

傳統的四沖程內燃機活塞的壓縮沖程和膨脹沖程相等，其幾何壓縮比和膨脹比也相等，當膨脹沖程結束時，廢氣的溫度和壓力仍很高。在非增壓內燃機中，這種狀態的廢氣將直接排出機外，故損失很高。傳統內燃機提供的壓縮比是固定不變的，若在滿負荷工況時正合適，那么在低負荷時就顯得偏低了。同一內燃機燃用不同品質的燃油時，其所需求的最佳壓縮比也不同，因此傳統內燃機很難使用多種燃料。此外傳統內燃機對著火提前角的改變十分敏感，當提前角過大時會使壓縮負功增加過多而降低整機的效率，因此，在負荷較低時就無法依靠加大提前角來使工質達到所允許的最高溫度，這時的效率就很低。

本實用新型的目的就在于提供一種膨脹比大于壓縮比，且膨脹比和壓縮比均可改變的往復活塞式內燃機，克服傳統內燃機效率低，只能燃用單一燃料等缺點。

本實用新型的內燃機主要由缸體（6）、缸蓋、油底殼（19）、曲軸（9）、連桿（5）、活塞（22）、飛輪（23）、配氣機構、供給系統、潤滑系統、冷卻系統等組成。本實用新型最突出的特點是，為了使內燃機的膨脹比大于壓縮比，并且使膨脹比和壓縮比均可根據需要隨時調整，設置了偏心軸、齒圈、操縱桿以及操縱桿控制機構。將一側固定有曲軸齒輪（13）的曲軸（9）的主軸頸安裝在偏心軸（8）和動力輸出偏心輪（21）的偏心孔內。曲軸主軸頸與偏心孔之間裝有曲軸主軸承（10）。曲軸一側的曲軸齒輪（13）與齒圈（1）互相嚙合，二者的齒數比為1：3。曲軸齒輪（13）的分度圓直徑和偏心軸（8）以及動力輸出偏心軸（21）上的偏心孔的偏心距（e）相等。偏心軸（8）和動力輸出偏心軸（21）分別安裝在缸體（6）兩側的軸承（7）內。動力輸出偏心軸（21）其結構如圖2所示，由于既要將飛輪（23）固定其上，又要使它不跟曲軸齒輪（13），以及齒圈（1）發生干涉，所以將動力輸出偏心軸（21）做成臺階式，并帶月牙缺口的軸，軸的端面中線兩邊有螺栓孔，用以安裝固定飛輪（23）的螺栓。偏心軸（8）和動力輸出偏心軸（21）與齒圈（1）的旋轉中心在一條直線上。齒圈（1）安裝在動力輸出軸（21）外側，齒圈（1）外緣靠缸體（6）外壁處裝有止推軸承（26）。齒圈（1）通過安裝在徑向軸承支架（4）上的徑向軸承（3）徑向定位，而徑向軸承支架（4）固定在缸體（6）上。操縱桿（2）固定在齒圈（1）上，用它來調整齒圈（1）的位置，也就改變了壓縮比。若想獲得所需的壓縮比，只要通過控制操縱桿（2）使齒圈（1）轉到適當的位置就可以實現。操縱桿（2）可由手動控制，也可由自動控制機構控制。齒圈護罩（11）用來把齒圈（1）與外部大氣隔離，因為齒圈（1）與油底殼（19）相連通。另外，在偏心軸（3）的外端裝有正時齒輪（24），用于驅動供給系統，同時還裝有配氣凸輪（27），即可直接驅動配氣機構。而傳統的內燃機是通過由正時齒輪驅動，且轉速為曲軸轉速一半的配氣凸輪軸來驅動配氣機構的，因此，本實用新型又可省去一根配氣凸輪軸。

假設偏心孔的偏心距為e，曲軸（9）的曲柄半徑為R，當曲軸主軸頸位于最低點時，若令曲柄中心線與氣缸軸線的夾角為0，則活塞的膨脹和排氣行程是2R＋e，而吸氣和壓縮行程為2R－e，顯而易見，本實用新型的膨脹比要大于壓縮比。一般來說，當e大于R的一半以上時，可節約燃料15％以上。但e也不宜過大，否則由于吸氣行程減少過多，而使整機進氣充量下降，造成輸出功率下降過多。同時e也不宜過小，過小則節油效果不明顯，同時會造成齒圈分度圓直徑過小，使輪齒強度降低。本實用新型允許偏心距（e）的取值范圍在0.2R——2R之間。本實用新型在活塞上止點前后不小于π／6的范圍內，不論是壓縮沖程還是膨脹沖程，其瞬時輸出扭矩均為正值，即使壓縮沖程也不做負功。這樣，就可采用較大的著火提前角，使工質最高溫度達到允許值，來提高整機在各種工況下的效率，而不會象傳統往復活塞式內燃機那樣增加負功。設曲軸主軸頸位于最低點時，曲柄中心線與氣缸軸線的夾角為φ，則當φ＞0時，在排氣上止點時的活塞位置要高于壓縮上止點時的活塞位置，即排氣余隙要小于壓縮余隙，表明本實用新型的余氣系數要小于傳統往復活塞式內燃機的余氣系數。另外當φ增加時，排氣余隙減小，而壓縮余隙卻增加，這表明壓縮比在減小。φ值的范圍可根據最小排氣余隙和最低壓縮比來確定，本實用新型的φ值在0～π／4之間。