[其他]自动调整内燃机压缩比的偏心机构

说明书

技术领域：内燃机（汽油机和柴油机）

现有技术：

目前实际应用中的内燃机的压缩比多是固定不变的。这种内燃机存在许多问题。汽油机在高速大负荷工况和各种转速的低负荷工况下，压缩比都可比原机压缩比有不同程度的提高，若随工况改变压缩比，则可降低这些工况的燃油耗率并提高效率;柴油机在增压比大于一定值后，最高爆压将超过允许值，解决这一问题的有效办法是降低压缩比，但启动、低负荷工况又要求压缩比不低于一定值，因此，若能随负荷改变压缩比，则可满足提高功率又不影响启动及低负荷性能的要求。但是，由于内燃机的压缩比是固定不变的，因此，这些希望的结果都无法得到。

基于这种原因，人们设计了各种压缩比可变的内燃机。具体实现压缩比改变的机构有：

（一）可变压缩比活塞（技术文件〔1〕〔4〕〔5〕）;

（二）安装于缸盖或缸体上的各种调整燃烧室容积的机构（自动的或外控的）（技术文件〔2〕〔3〕〔4〕〔8〕）;

（三）利用液压方法使缸盖上下移动的机构（技术文件〔4〕）;

（四）利用液压方法使连杆长度改变的机构（技术文件〔5〕）;

（五）安装于连杆小端与活塞销之间的偏心套简机构（技术文件〔6〕）;

（六）安装于曲柄销上的离心套阀机构（技术文件〔7〕）;

技术文件：

〔1〕《变压缩比活塞发动机的发展》，国外内燃机，1970年，第1～2期。

〔2〕V.V·马卡勒蒂阿尼《气垫式变压缩比强化柴油机工作特性》，第十三届国际内燃机会议文集（柴油机部分），七院十一所。

〔3〕P.夏维等《利用膨涨室控制柴油机的最高爆发压力》，同〔2〕。

〔4〕《专利文献报》（发动机和泵），专利文献出版社。

〔5〕《专利文献通报》（汽车），专利文献出版社。

〔6〕西德专利，3108486（专利号），F02b-15/00（国际专利分类号），VOLKSWAGENWERK    AG（申请者名称）。

〔7〕美国专利，4254743（专利号），F02b-75/04（国际专利分类号）。

〔8〕李文华、唐开元《变压缩比-旁通高增压系统的理论分析》，海军工程学院研究生学报，一九八四年第一期。

发明的目的：

为内燃机提供一种在各种转速下均能随负荷自动调整压缩的简单机构，使汽油机低负荷及高速大负荷工况下的燃油耗率有显著降低，使柴油机功率在不影响启动、低负荷性能的情况下有明显提高。

发明说明：

一、基本原理

自动调整内燃机压缩比的偏心机构（简称偏心机构），是在连杆小端轴承内表面与活塞销外表面之间，或连杆大端轴承内表面与曲柄销外表面之间，安装一个内园中心与外园中心有一定距离的偏心套筒（简称偏心），并在连杆与偏心之间安装一个弹簧（图1）。偏心套筒横截面上过内外园园心的轴线称为横轴线，横轴线与连杆中心线的夹角A决定了活塞销或曲柄相对于连杆的位置，亦即决定了连杆的实际长度。调整夹角A，就可调整连杆长度，从而调整活塞在上死点位置时的燃烧室容积和内燃机的压缩比。

加装了偏心套筒的曲柄连杆机构的自由度大于1，只有使夹角A确定，或者使其变化规律确定，才能使机构的自由度等于1。因此，如何确定夹角A，并使其值符合内燃机压缩比变化规律的要求，便成为偏心机构的关键。

自动调整内燃机压缩比的偏心机构是采用确定气缸压力、机构惯性力和弹簧弹力三者对偏心的共同作用结果来确定夹角A的。在这三项力的作用下，夹角A在一个工作循环中（360度或720度曲轴转角）是不断变化的。在确定的工况下，气缸压力、机构惯性力有固定的变化规律，由于它们的作用，在一个工作循环后，夹角A将产生一个增量DA₁;弹簧弹力是人为确定的，在一个工作循环之后，它也使夹角A产生一个增量DA₂。DA₁和DA₂是两者单独作用的结果，实际上一个工作循环后的夹角A的增量应为两增量之和DA，即DA＝DA₁+DA₂。若DA＝0，则经过一个循环后，夹角A又回复原值，在循环中，夹角A的值作规律确定的波动，各循环中的压缩比值保持不变。若DA大于0，则夹角A在一个循环后增加一个角度DA，循环中的各A值有一定增加，压缩比值增大;经过数循环后，DA的值不断减小直至0，压缩比在一个新值上确定不变。若DA小于0，则情形与DA大于0时相反，最终仍过渡到DA＝0。