[其他]加大膨胀比的变压缩比内燃机

说明书

本实用新型涉及一种往复活塞式内燃机。

传统的四冲程内燃机活塞的压缩冲程和膨胀冲程相等，其几何压缩比和膨胀比也相等，当膨胀冲程结束时，废气的温度和压力仍很高。在非增压内燃机中，这种状态的废气将直接排出机外，故损失很高。传统内燃机提供的压缩比是固定不变的，若在满负荷工况时正合适，那么在低负荷时就显得偏低了。同一内燃机燃用不同品质的燃油时，其所需求的最佳压缩比也不同，因此传统内燃机很难使用多种燃料。此外传统内燃机对着火提前角的改变十分敏感，当提前角过大时会使压缩负功增加过多而降低整机的效率，因此，在负荷较低时就无法依靠加大提前角来使工质达到所允许的最高温度，这时的效率就很低。

本实用新型的目的就在于提供一种膨胀比大于压缩比，且膨胀比和压缩比均可改变的往复活塞式内燃机，克服传统内燃机效率低，只能燃用单一燃料等缺点。

本实用新型的内燃机主要由缸体（6）、缸盖、油底壳（19）、曲轴（9）、连杆（5）、活塞（22）、飞轮（23）、配气机构、供给系统、润滑系统、冷却系统等组成。本实用新型最突出的特点是，为了使内燃机的膨胀比大于压缩比，并且使膨胀比和压缩比均可根据需要随时调整，设置了偏心轴、齿圈、操纵杆以及操纵杆控制机构。将一侧固定有曲轴齿轮（13）的曲轴（9）的主轴颈安装在偏心轴（8）和动力输出偏心轮（21）的偏心孔内。曲轴主轴颈与偏心孔之间装有曲轴主轴承（10）。曲轴一侧的曲轴齿轮（13）与齿圈（1）互相啮合，二者的齿数比为1：3。曲轴齿轮（13）的分度圆直径和偏心轴（8）以及动力输出偏心轴（21）上的偏心孔的偏心距（e）相等。偏心轴（8）和动力输出偏心轴（21）分别安装在缸体（6）两侧的轴承（7）内。动力输出偏心轴（21）其结构如图2所示，由于既要将飞轮（23）固定其上，又要使它不跟曲轴齿轮（13），以及齿圈（1）发生干涉，所以将动力输出偏心轴（21）做成台阶式，并带月牙缺口的轴，轴的端面中线两边有螺栓孔，用以安装固定飞轮（23）的螺栓。偏心轴（8）和动力输出偏心轴（21）与齿圈（1）的旋转中心在一条直线上。齿圈（1）安装在动力输出轴（21）外侧，齿圈（1）外缘靠缸体（6）外壁处装有止推轴承（26）。齿圈（1）通过安装在径向轴承支架（4）上的径向轴承（3）径向定位，而径向轴承支架（4）固定在缸体（6）上。操纵杆（2）固定在齿圈（1）上，用它来调整齿圈（1）的位置，也就改变了压缩比。若想获得所需的压缩比，只要通过控制操纵杆（2）使齿圈（1）转到适当的位置就可以实现。操纵杆（2）可由手动控制，也可由自动控制机构控制。齿圈护罩（11）用来把齿圈（1）与外部大气隔离，因为齿圈（1）与油底壳（19）相连通。另外，在偏心轴（3）的外端装有正时齿轮（24），用于驱动供给系统，同时还装有配气凸轮（27），即可直接驱动配气机构。而传统的内燃机是通过由正时齿轮驱动，且转速为曲轴转速一半的配气凸轮轴来驱动配气机构的，因此，本实用新型又可省去一根配气凸轮轴。

假设偏心孔的偏心距为e，曲轴（9）的曲柄半径为R，当曲轴主轴颈位于最低点时，若令曲柄中心线与气缸轴线的夹角为0，则活塞的膨胀和排气行程是2R＋e，而吸气和压缩行程为2R－e，显而易见，本实用新型的膨胀比要大于压缩比。一般来说，当e大于R的一半以上时，可节约燃料15％以上。但e也不宜过大，否则由于吸气行程减少过多，而使整机进气充量下降，造成输出功率下降过多。同时e也不宜过小，过小则节油效果不明显，同时会造成齿圈分度圆直径过小，使轮齿强度降低。本实用新型允许偏心距（e）的取值范围在0.2R——2R之间。本实用新型在活塞上止点前后不小于π／6的范围内，不论是压缩冲程还是膨胀冲程，其瞬时输出扭矩均为正值，即使压缩冲程也不做负功。这样，就可采用较大的着火提前角，使工质最高温度达到允许值，来提高整机在各种工况下的效率，而不会象传统往复活塞式内燃机那样增加负功。设曲轴主轴颈位于最低点时，曲柄中心线与气缸轴线的夹角为φ，则当φ＞0时，在排气上止点时的活塞位置要高于压缩上止点时的活塞位置，即排气余隙要小于压缩余隙，表明本实用新型的余气系数要小于传统往复活塞式内燃机的余气系数。另外当φ增加时，排气余隙减小，而压缩余隙却增加，这表明压缩比在减小。φ值的范围可根据最小排气余隙和最低压缩比来确定，本实用新型的φ值在0～π／4之间。