CN103174507A - 一种可增加膨胀行程的内燃机 - Google Patents

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于双源
张本西
郑波
熊树生
郎文
孙坤
范港
朱天竹
王英辉
朱昭林
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Abstract

本发明涉及一种内燃机，公开了一种可增加膨胀行程的内燃机，其包括气缸（1）、活塞（2）、上连杆（3）、中间连杆（4）、下连杆（5）、曲轴（7）、凸轮（8）和凸轮轴（6）；所述上连杆（3）的上端与活塞相连，下端与中间连杆的左端相连；所述下连杆（5）的上端与中间连杆的中部相连，下端与曲轴相连；所述凸轮（8）设于凸轮轴上，所述中间连杆右端与凸轮外轮廓相接触；所述凸轮轴（6）通过同步齿形带与曲轴相连并由曲轴带动沿径向转动，所述曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。本发明能提升做功能力，提高燃油效率。

Description

一种可增加膨胀行程的内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机，尤其涉及一种可增加膨胀行程的内燃机。
背景技术
内燃机气缸的一个工作循环包括进气、压缩、膨胀和排气四个活塞行程。所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程。在膨胀行程中，进、排气门关闭，活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气；高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。增加膨胀行程即可提高做功能力和燃油效率。现有内燃机的膨胀行程都有待提高。
发明内容
本发明针对现有技术中内燃机在一定程度做功能力不足，提供了一种能提升做功能力，提高燃油效率的可增加膨胀行程的内燃机。 
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种可增加膨胀行程的内燃机，包括气缸、活塞、上连杆、中间连杆、下连杆、曲轴、凸轮和凸轮轴；所述上连杆的上端与活塞相连，下端与中间连杆的左端相连；所述下连杆的上端与中间连杆的中部相连，下端与曲轴相连；所述凸轮设于内燃机的凸轮轴上，所述中间连杆右端与凸轮外轮廓相接触；所述凸轮轴通过同步齿形带与曲轴相连并由曲轴带动沿径向转动，所述曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。
作为优选，还包括一对限位杆；所述中间连杆在与凸轮外轮廓接触面的两侧设有限位块，所述限位块上设有限位孔；所述凸轮两端面在与两限位孔相对应处设有凹槽，所述限位杆穿过限位孔与凸轮的凹槽相接触；所述限位杆（9）穿过限位孔的部分设有防脱凹槽，所述防脱凹槽内设有弹性挡圈。
活塞往复运动中，分别将力传递到上、中、下连杆，再转换为曲轴的旋转运动。其间，中间连杆右端由凸轮支持，凸轮由凸轮轴控制转动。在下止点处，进气末阶段和做功末阶段的凸轮8升程量是不一样的，由进气末阶段的0变为做功末阶段的2a。凸轮8的升程使中间连杆4右端抬起，由于杠杆效应，中间连杆4左端降低，活塞2降低，进而引起进气阶段的活塞行程小于做功阶段的活塞行程。做功行程（膨胀行程）增大，提升了内燃机做功能力，提高燃油效率。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）能够在气缸中燃烧的油气混合物在膨胀行程中体积膨胀得更大，做功更加充分。
（2）提高了燃烧热效率。
（3）减少了CO、HC、NOx的排放。   
附图说明
图1 为本发明实施例的结构示意图。
图2 为本发明实施例四气缸的工作状态示意图。
图3 为凸轮与中间连杆的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例
一种连续可变排量内燃机，包括气缸1、活塞2、上连杆3、中间连杆4、下连杆5、曲轴7、凸轮8、凸轮轴6和一对限位杆91、92；所述上连杆3的上端与活塞相连，下端与中间连杆的左端铰接；所述下连杆5的上端与中间连杆的中部铰接，下端穿孔套于曲轴7的连杆颈；所述凸轮8设于内燃机的凸轮轴上，所述中间连杆右端与凸轮外轮廓相接触；所述凸轮轴6通过同步齿形带与曲轴相连并由曲轴带动沿径向转动，所述曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。所述中间连杆4在与凸轮外轮廓接触面的两侧设有限位块41、42，所述限位块上设有限位孔；所述凸轮8两端面在与两限位孔相对应处设有凹槽81、82，所述限位杆9穿过限位孔与凸轮的凹槽相接触；所述限位杆9穿过限位孔的部分设有防脱凹槽，所述防脱凹槽内设有弹性挡圈。
内燃机工作时，气缸1中气体燃烧膨胀，产生的压力推动活塞2做上下往复运动。运动通过连接活塞2的上连杆3，推动作竖直平面运动的中间连杆4左端上下摆动，同时通过与中间连杆4中部连接的下连杆5，推动曲轴7做旋转运动。中间连杆4的右端与凸轮8相接触，凸轮8绕着凸轮轴6运动，凸轮轴6通过同步齿形带由曲轴7带动，传动比凸轮轴6：曲轴7=1:2。
如图2所示，四缸内燃机的点火顺序是1-1、1-3、1-4、1-2，即先1-1缸做功，再1-3，再1-4，再1-2。从该图可以看出每个行程的工作状态。气缸1-1处于进气行程的初始时刻，即排气行程末了时，凸轮8的升程量为a。气缸1-2处于压缩行程的初始时刻，即进气行程末了时，凸轮8的升程量为0。气缸1-3处于排气行程的初始时刻，即做功行程末了时，凸轮8的升程量为2a。气缸1-4处于做功行程的初始时刻，即压缩行程末了时，凸轮升程量为a。由此可见，在上止点处，凸轮8升程量始终保持为a。在下止点处，进气末阶段和做功末阶段的凸轮8升程量是不一样的，由进气末阶段的0变为做功末阶段的2a。凸轮8的升程使中间连杆4右端抬起，由于杠杆效应，中间连杆4左端降低，活塞2降低，进而引起进气阶段的活塞行程小于做功阶段的活塞行程。现有内燃机中，1-2进气末了时刻气缸体积和1-3做功末了时刻气缸体积一样，即进气阶段的活塞行程与做功阶段的活塞行程相等。而本发明实施例使得做功行程，即膨胀行程增大，提升了内燃机做功能力，提高燃油效率。
凸轮的升程量由凸轮的形线所决定。根据凸轮升程量的要求设计出相应的形线，是本领域技术人员很容易实现的。凸轮形线设计使得活塞膨胀行程下止点时行程最大。
通过内燃机工作分析软件，可以模拟出不同工况内燃机需使用的最佳排量。再将这些数据导入电子控制单元，在一定工况下，电子控制单元发出信号通过液压机构调整凸轮轴位置，凸轮调整连杆和活塞行程，最终使内燃机在最佳的排量下工作。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种可增加膨胀行程的内燃机，其特征在于：包括气缸（1）、活塞（2）、上连杆（3）、中间连杆（4）、下连杆（5）、曲轴（7）、凸轮（8）和凸轮轴（6）；所述上连杆（3）的上端与活塞相连，下端与中间连杆的左端相连；所述下连杆（5）的上端与中间连杆的中部相连，下端与曲轴相连；所述凸轮（8）设于凸轮轴上，所述中间连杆右端与凸轮外轮廓相接触；所述凸轮轴（6）通过同步齿形带与曲轴相连并由曲轴带动沿径向转动，所述曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。
2.根据权利要求1所述的一种可增加膨胀行程的内燃机，其特征在于：还包括一对限位杆（91、92）；所述中间连杆（4）在与凸轮外轮廓接触面的两侧设有限位块（41、42），所述限位块上设有限位孔；所述凸轮（8）两端面在与两限位孔相对应处设有凹槽（81、82），所述限位杆（9）穿过限位孔与凸轮的凹槽相接触；所述限位杆（9）穿过限位孔的部分设有防脱凹槽，所述防脱凹槽内设有弹性挡圈。
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PB01 Publication
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