CN103195566A

CN103195566A - 一种连续可变排量的内燃机

Info

Publication number: CN103195566A
Application number: CN2013101148548A
Authority: CN
Inventors: 于双源; 郎文; 张本西; 熊树生; 郑波; 范港; 孙坤; 朱天竹; 王英辉; 齐志杰
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: CN103195566B

Abstract

本发明涉及一种内燃机，公开了一种连续可变排量的内燃机，其包括气缸、活塞、上连杆、中间连杆、下连杆、曲轴、凸轮、凸轮轴和液压机构；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，所述凸轮的外轮廓沿轴向设有斜面，所述中间连杆的右端设有与凸轮外轮廓斜面相对应的斜面，所述中间连杆右端的斜面与凸轮外轮廓的斜面相接触，所述凸轮轴与液压机构相连并由液压机构驱动沿轴向做直线运动；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。本发明能连续改变内燃机排量，提高发动机效率。

Description

一种连续可变排量的内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机，尤其涉及一种连续可变排量的内燃机。

背景技术

目前，现有市场上的可变排量技术大多运用的是停阀机技术，通俗来讲就是通过改变工作的气缸个数来达到改变发动机排量的目的。比如，当机动车遇到低负荷或怠速工况时，采用停缸手段能达到节油目的。但是停缸时被压缩后的高压空气如何重新回到进气管中，进而进入工作气缸中，是该技术的一个问题。有的气缸在工作有的气缸停止运行，使工作情况不均匀，使局部带来较大的冲击、波动，影响机件的稳定性，也带来噪声。

发明内容

本发明针对现有技术中内燃机在很多工况下负载率低，进而引起的发动机效率降低的不足，提供了一种能够连续改变内燃机排量，在低负荷时或怠速工况使用小排量，随着负荷的增大逐步增大排量，从而达到提高发动机效率的目的连续可变排量内燃机。

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：

一种连续可变排量的内燃机，包括气缸、活塞、上连杆、中间连杆、下连杆、曲轴、凸轮、凸轮轴和液压机构；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，所述凸轮的外轮廓沿轴向设有斜面，所述中间连杆的右端设有与凸轮外轮廓斜面相对应的斜面，所述中间连杆右端的斜面与凸轮外轮廓的斜面相接触，所述凸轮轴与液压机构相连并由液压机构驱动沿轴向做直线运动；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，还包括限位卡箍，所述限位卡箍包括一对“U”形杆；所述“U”形杆一端长一端短；所述中间连杆的右端设有与“U”形杆长端相匹配的通孔，所述两“U”形杆的长端穿于通孔内通过卡扣相连；所述凸轮两端面设有凹槽，所述两“U”形杆的短端卡于凹槽内。

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，同时有液压机构推动凸轮轴轴向运动。凸轮的转动和轴向运动引起凸轮升程的改变，使中间连杆右端上下位置改变。根据杠杆效应，进一步改变活塞下止点行程，改变排量。凸轮的曲面设计应使得活塞在下止点位置随着液压机机构的轴向推动而连续改变，而上止点位置不变，从而使排量连续改变。在低负荷或怠速情况下，可以使用小排量，而在高速情况下，可以使用大排量。本发明原理简单易懂，调节大小排量，能在一定程度上达到节油的目的。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）与不可改变排量内燃机相比，能做到低负荷或怠速工况时使用小排量，随着负荷的增大连续增大排量，从而提高发动机效率。

（2）与通过停缸技术达到可变排量目的的内燃机相比，能适应更多的工况，运行较稳定，对机件冲击小，噪声较小，效果更加理想。

附图说明

图1 为本发明实施例的结构示意图。

图2 为液压机构未驱动凸轮轴水平移动活塞达到下止点时的结构示意图。

图3 为液压机构驱动凸轮轴向右移动后活塞达到下止点时的结构示意图。

图4 为液压机构驱动凸轮轴向左移动后活塞达到下止点时的结构示意图。

图5 为凸轮与中间连杆的局部放大示意图。

图6 为限位卡箍未连接时的结构示意图。

图7 为本发明实施例中间连杆的结构示意图。

图8 为本发明实施例凸轮的结构示意图。

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

一种连续可变排量的内燃机，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、限位卡箍9和液压机构10；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，所述凸轮的外轮廓沿轴向设有斜面，所述中间连杆的右端设有与凸轮外轮廓斜面相对应的斜面，所述中间连杆右端的斜面与凸轮外轮廓的斜面相接触，所述凸轮轴与液压机构相连并由液压机构驱动沿轴向做直线运动；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。所述限位卡箍包括一对“U”形杆91、92；所述“U”形杆一端长一端短；所述中间连杆4的右端设有与“U”形杆长端相匹配的通孔，所述两“U”形杆的长端穿于通孔内通过卡扣相连；所述凸轮8两端面设有凹槽，所述两“U”形杆的短端卡于凹槽内。

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。同时，凸轮轴6能被液压机构10轴向推动。

如图2所示，此时活塞2正处于下止点。液压机构10不驱动凸轮轴水平运动，曲轴7带动凸轮轴6转动，转速比为凸轮轴6：曲轴7=1:2。凸轮轴转一圈，气缸经历一个循环。

如图3所示，此时活塞2正处于下止点。液压机构10推动凸轮轴6向右移动，凸轮8向右有一定的位移，改变了凸轮6与中间连杆4右端的相对位置。由于凸轮8左低右高，向右移动后，相对较低的位置与中间连杆4右端接触。所以中间连杆4右端下降，根据杠杆原理，中间连杆4左端上升，从而带动活塞2上升，下止点的位置上升。相当于排量减小。

如图4所示，此时活塞2正处于下止点。液压机构10推动凸轮轴6向左移动，凸轮8向左有一定的位移，改变了凸轮6与中间连杆4右端的相对位置。由于凸轮8左低右高，向左移动后，相对较高的位置与中间连杆4右端接触。所以中间连杆4右端上升，根据杠杆原理，中间连杆4左端下降，从而带动活塞2下降，下止点的位置下降。相当于排量增加。

根据凸轮形线的设计，可以保持活塞在上止点位置时凸轮具有相同的升程，从而上止点位置不变。

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。

如图7所示，A点为活塞到达上止点时，中间连杆与凸轮的接触点；C点为活塞到达下止点时，中间连杆与凸轮的接触点；B点为活塞在上下止点之间，中间连杆与凸轮的接触点。中间连杆右端始终与凸轮的外轮廓相贴合。

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

1.一种连续可变排量的内燃机，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）、凸轮轴（6）和液压机构（10）；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）设于内燃机的凸轮轴上，所述凸轮的外轮廓沿轴向设有斜面，所述中间连杆的右端设有与凸轮外轮廓斜面相对应的斜面，所述中间连杆右端的斜面与凸轮外轮廓的斜面相接触，所述凸轮轴与液压机构相连并由液压机构驱动沿轴向做直线运动；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所述的一种连续可变排量的内燃机，其特征在于：还包括限位卡箍（9），所述限位卡箍包括一对“U”形杆（91、92）；所述“U”形杆一端长一端短；所述中间连杆（4）的右端设有与“U”形杆长端相匹配的通孔，所述两“U”形杆的长端穿于通孔内通过卡扣相连；所述凸轮（8）两端面设有凹槽，所述两“U”形杆的短端卡于凹槽内。