CN101016860A - 一种压比可调发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压比可调式发动机，包括至少一个气缸、活塞，活塞通过上下连杆与曲柄相连，它还包括一个或两个摆杆，连接活塞的上连杆的下端头与连接曲柄的下连杆的上端头通过一个其上固定有一个或两个辅助驱动轮的偏心销铰接，偏心销的中心线与所述的上连杆的下端头的中心线或下连杆的上端头的中心线偏心设置，所述的摆杆一端与所述的偏心销相连，另一端直接铰接在缸体上并且在该铰接轴上设有一个或两个可受控转动的主动驱动轮，所述的主动驱动轮与所述的辅助驱动轮之间能够相转动配合。本发明装置可以实时地调节发动机的压比，从而确保发动机经常在较高的循环热效率下工作，大大提高燃油效率又具有较低的排放污染。

Description

一种压比可调发动机
技术领域
本发明涉及一种内燃机的改进，尤其涉及一种压比可调发动机。
背景技术
传统往复活塞式内燃机由于曲柄连杆机构的结构限制，压比不可调节，因此限制了其性能的提高。随着技术进步出现了如(EP-0292603)专利所报道的活塞式内燃机，其结构如图1所示。其特点是：活塞由上下连杆与曲柄连接，上连杆上于上下连杆铰接处向外延伸段的端点与一摆杆相铰接，摆杆的另一端支撑在发动机缸体的偏心块上。但其不足之处，首先在于该机构偏心块转动时仅改变上下连杆的夹角，对活塞位置产生的影响很小，压比变化太小；其次，偏心块转动时发动机的动力学性能明显改变，所以该专利说明书并未陈述任何在该方面的优点和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压比可调发动机，该发动机压比可随工况变化调节，从而可提高发动机循环热效率，与增压等其他技术相结合，还可明显改善发动机燃油经济性，提高动力性能，缩小排量，降低排气污染。
本发明的一种压比可调式发动机，包括至少一个气缸、设置在所述气缸内的活塞，所述活塞通过上下连杆与曲柄相连，它还包括一个或两个摆杆，连接活塞的上连杆的下端头与连接曲柄的下连杆的上端头通过一个其上固定有一个或两个辅助驱动轮的偏心销铰接，所述的偏心销的中心线与所述的上连杆的下端头的中心线或下连杆的上端头的中心线偏心设置，所述的摆杆一端与所述的偏心销相连，另一端直接铰接在缸体上并且在该铰接轴上设有一个或两个可受控转动的主动驱动轮，所述的主动驱动轮与所述的辅助驱动轮之间能够相转动配合。
在活塞运动过程中，不需要改变压比时，主动驱动轮的位置不变，这时偏心销位置不变，保证了活塞在上止点时的位置不变从而确保了发动机在保持一个恒定的压比下稳定运转。当需要改变发动机压比情况下，可由控制机构根据发动机工况需要对受控的主动驱动轮实施转动，并同时也使受控的辅助驱动轮转动，改变了与其固接的偏心销的位置，从而使活塞上止点的位置发生变化并改变了发动机的压比。这样就可做到根据发动机工况的需要实时地调节发动机的压比，从而确保发动机经常在较高的循环热效率下工作，大大提高燃油效率又兼顾其具有较低的排放污染。此外由于压比的提高，使热功转换效率提高，同样的燃料消耗下可做更多的功。因此提高发动机的压比会同时改善发动机的动力性能，在输出同样动力情况下，可以减小发动机的排量，进一步降低发动机机械损失，提高发动机的升功率。
附图说明
图1是所引用专利的发动机结构示意图；
图2是本发明的一种压比可调发动机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如图2所示本发明的一种压比可调式发动机，包括至少一个气缸6、设置在所述气缸内的活塞1，所述活塞1通过上下连杆2、3与曲柄5相连，它还包括一个或两个摆杆4，连接活塞的上连杆2的下端头与连接曲柄5的下连杆3的上端头通过一个其上固定有一个或两个辅助驱动轮8的偏心销7铰接，所述的偏心销7的中心线与所述的上连杆2的下端头的中心线或下连杆的上端头的中心线偏心设置，所述的摆杆4一端与所述的偏心销7相连，另一端直接铰接在缸体上并且在该铰接轴上设有一个或两个可受控转动的主动驱动轮9，所述的主动驱动轮9能够驱动所述的辅助驱动轮8转动，所述的曲柄5的曲轴中心线与气缸6中心线可同轴或偏心设置。所述的偏心销中心线与所述的上连杆的下端头的中心线或下连杆的上端头的中心线具有偏心e，其数值应使发动机的压比≤22。所述的驱动轮可以是齿轮、链轮或摩擦轮中的一种，所述的主动驱动轮与辅助驱动轮之间可以通过具有抗冲击能力强、调控精确优点的齿轮系驱动或可通过链条、摩擦轮、皮带等方式驱动。所述的上下连杆和摆杆可以为单头杆或叉形杆或两者组合形杆件。所述的上下连杆摆杆及辅助驱动轮在铰接轴上的内外布置方式是可以调换的，上下连杆和摆杆的内外排序是任意的，譬如可将下连杆布置在中间，其次是上连杆和摆杆；辅助驱动轮可与主动驱动轮以便于驱动和尽量减小应力为原则布置，譬如当摆杆为两个时，可将一个辅助驱动轮与一个主动驱动轮设置在偏心销的中间即中间布置；当摆杆为一个时，可将一个辅助驱动轮与一个主动驱动轮设置在偏心销的同一侧即同侧布置；当摆杆为一个时，可将两个辅助驱动轮与两个主动驱动轮设置在以偏心销的中心为对称轴的双侧对称布置。
对照附图进行分析，本发明与对比发动机的明显区别在于，连接活塞的上连杆2的下端头与连接曲柄5的下连杆3的上端头通过偏心销铰接直接将动力通过曲柄传给其中心线与气缸中心可具有偏心的曲轴来传递动力。而摆杆4一端直接铰接在发动机缸体上，另一端则连接在偏心销上；设置在偏心销上的辅助驱动轮8可由设置在摆杆4与缸体铰接端的铰接轴上的可受控转动的主动驱动轮驱动，驱动方式既可通过齿轮构成的齿轮系传动又可通过链条，摩擦轮或皮带等方式驱动。一般情况下，当曲柄旋转时，上下连杆2和3受摆杆4控制，使发动机运转；当需要调整压比时，可以由控制机构通过调控主动驱动轮的转动使装置在偏心销上的辅助驱动轮转动，从而使活塞位置发生变化改变发动机的压比。
经上述改进后的发动机，结合附图进行说明有以下优点；
经上述改进后的发动机，如图2所示，由于活塞在上止点时的位置可通过上下连杆2和3相互连接的端头处所设置的偏心销7的位置所控制，而且与偏心销固接的辅助驱动轮8，直接受其销轴铰接在缸体上的主动驱动轮9所控制。因此在活塞运动过程中，不需要改变压比时，主动驱动轮的位置不变，这时偏心销位置不变，保证了活塞在上止点时的位置不变从而确保了发动机在保持一个恒定的压比下稳定运转。当需要改变发动机压比情况下，可由控制机构根据发动机工况需要对受控的主动驱动轮9实施转动，并同时也使受控的辅助驱动轮8转动，改变了与其固接的偏心销7的位置，从而使活塞上止点的位置发生变化并改变了发动机的压比。这样就可做到根据发动机工况的需要实时地调节发动机的压比，从而确保发动机经常在较高的循环热效率下工作，大大提高燃油效率又兼顾其具有较低的排放污染。此外由于压比的提高，使热功转换效率提高，同样的燃料消耗下可做更多的功。因此提高发动机的压比会同时改善发动机的动力性能，在输出同样动力情况下，可以减小发动机的排量，进一步降低发动机机械损失，提高发动机的升功率。而相比之下，传统内燃机特别是火花点燃式内燃机，由于其机构限制，具有恒定的压比，即活塞在上止点时的位置是不变的，这使得发动机在许多工况下不得不使用较低的压比，以避免爆震等不正常燃烧，因此发动机经常工作在较低的循环热效率下，大大降低了发动机的燃油经济性。此外，在如图1所示的所引用发动机中，其上下连杆13，12的延伸段上连接了一摆杆17，而摆杆的另一端连接在偏心块上。由于该机构偏心块转动时仅改变上下连杆的夹角，对活塞位置产生的影响较小，因此对压比的改变太小；而且偏心块转动时发动机的动力学性能明显改变，所以该专利说明书并未陈述任何在改变发动机压比方面的优点和应用。因此该发动机依然与传统发动机一样工作在恒定压比的工作状态下。
综上述，本发明提供的一种压比可调发动机有如下主要优点：
发动机输出的低速转矩大、功率高，燃料消耗量少。车用机常用工况的经济性和动力性好。与点火或喷油提前角调节、EGR、增压以及其他可变技术等相结合，既可降低排放又可保持良好的经济性、动力性和较高的升功率并缩小排量。在本发明基础上可应用现有的任何内燃机先进技术。

Claims (7)

1.一种压比可调式发动机，包括至少一个气缸、设置在所述气缸内的活塞，所述活塞通过上下连杆与曲柄相连，其特征在于：它还包括一个或两个摆杆，连接活塞的上连杆的下端头与连接曲柄的下连杆的上端头通过一个其上固定有一个或两个辅助驱动轮的偏心销铰接，所述的偏心销的中心线与所述的上连杆的下端头的中心线或下连杆的上端头的中心线偏心设置，所述的摆杆一端与所述的偏心销相连，另一端直接铰接在缸体上并且在该铰接轴上设有一个或两个可受控转动的主动驱动轮，所述的主动驱动轮与所述的辅助驱动轮之间能够相转动配合。
2.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的主动驱动轮与辅助驱动轮之间可通过齿轮系驱动或可通过链条、摩擦轮、皮带方式驱动。
3.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的驱动轮是齿轮、链轮或摩擦轮中的一种。
4.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的上下连杆和摆杆为单头杆或叉形杆或两者组合形杆件。
5.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的上下连杆摆杆及辅助驱动轮在铰接轴上的内外布置方式是可以调换的。
6.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的辅助驱动轮与所述的主动驱动轮以所述的偏心销的中心为中心设置在偏心销的中间布置，同侧布置，或双侧对称布置。
7.按照权利要求1所说的一种压比可调式发动机，其特征在于：所述的曲柄的曲轴中心线与气缸中心线为同轴或偏心设置。
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