CN104213977A - 气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸型内燃发动机的可变行程气缸活塞，当发动机活塞在吸气工作时曲轴拉动连杆，连杆带动活塞，由于气缸内气体负压作用，连杆轴滑移到活塞上长孔的远端才能带动其工作，相当于延长了连杆的长度；当活塞进行压缩工作或做功工作时由于气缸内气体正压作用，曲轴推动连杆或活塞推动连杆，连杆轴滑移到活塞长孔上的近端，连杆恢复原有的长度，从而实现发动机吸气行程比做功行程比相对减少，通过这一途径可将发动机每一次燃烧后膨胀的气体压力更多地转化成做功，其具有燃耗少、功效高、等优点和有益效果。

Description

气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞

技术领域

本发明涉及一种以提高气缸型内燃发动机的燃料使用效率为目的，所进行针对其气缸活塞结构的机械领域的设计和改进。从而设计出一种气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞。

背景技术

一般现有内燃发动机都有吸气、压缩、做功、排气个四冲程，空气通过活塞完成吸气和压缩冲程，其体积被压缩了几倍到几十倍并同燃料混合，当其被点燃爆发后，其体积会在原来的基础上再膨胀几十倍，这样膨胀的气体推动推动活塞运动做功。由于一般现有的内燃发动机的活塞在吸气、做功、排气、压缩的工作行程都是等程的，其膨胀气体所产生的气压只能有一部分用于做功，其余的被消音器、排气管等消耗，然后排放掉了。试想：发动机工作时，气缸内每一次气体燃烧膨胀后，若气缸活塞吸气和做功的行程为X，气缸内膨胀的燃爆气体平均压力为1，推动活塞做功为100％的话；如果活塞做功行程为2X，气缸内燃爆气体压力虽减少至50％，但做功增加50％；当活塞做功行程为3X，气缸内燃爆气体压力减少至33％，做功又增加33％；当活塞做功行程为4X，气缸内燃爆气体压力减少至25％，做功又增加25％；这样活塞做功行程增加3倍，总做功量＝100％+50％+33％+25％＝208％。因此本发明可以设计成：活塞吸气的行程为做功行程的几分之一或活塞做功的行程比吸气行程大几倍，通过这一途径可将每一次燃烧后膨胀的气体压力更多地转化成做功，实现内燃发动机功效成倍增长。

发明内容

本发明以提高内燃发动机燃料使用效率为目的，采用一种气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞以增加做功与吸气行程的比例为改进手段，所进行的机械领域的零、配件结构及功能部位的设计。

1.一种气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞1，其特征是：连杆与活塞的连接轴通过设在上活塞的长孔1a与活塞连接，连杆的连接轴在活塞的长孔1a内除可转动外还可沿长孔1a自由滑动，其中活塞上的长孔1a两端圆心距离称为可变行程＝E，当发动机活塞在吸气工作时曲轴拉动连杆，连杆带动活塞，由于气缸内气体负压作用，连杆轴滑移到活塞上长孔的远端才能带动其工作，相当于延长了连杆的长度；当活塞进行压缩工作或做功工作时由于气缸内气体正压作用，曲轴推动连杆或活塞推动连杆，连杆轴滑移到活塞长孔上的近端，连杆恢复原有的长度，从而实现发动机吸气行程比做功行程比相对减少。由于连接轴在活塞的长孔1a内来回转动和滑动对活塞滑动产生影响，故在气缸活塞上设滑动防偏装置1b以消除之。

其中：可变行程＝E与气缸型内燃发动机的参数之间逻辑关系：

压缩比＝(A+D-E)/A；

气缸排气量＝(A+D)*R*R*3.14；

气缸吸气量＝(A+D-E)*R*R*3.14；

排气量与吸气量之比称为排吸比＝A+D/(A+D-E)。

其中：A为活塞压气表面与缸顶压缩之后之间的距离；D为曲轴轴心的回转直径；R为气缸内圆半径。

附图说明

图1是本发明气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞1结构示意图。

图2是本发明气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞1工作原理示意图。

其中：

1、图1所示为可变行程气缸活塞1结构及所在位置。

其中：活塞-1，1a为活塞上与连杆的轴相连接的长孔，1b为气缸活塞滑动防偏装置，气缸-2、连杆-3、曲轴-4、自吸式吸气阀-5、排气阀-6。

2、图2所示为可变行程气缸活塞1工作原理。

其中：图2-1、2-2、2-3为气缸活塞做功工作状态示意图；图2-3、2-4、2-5为气缸活塞排气工作状态示意图；图2-5、2-6、2-7为气缸活塞吸气工作状态示意图，吸气采用自吸式吸气阀；图2-7、2-8、2-9、2-10为气缸活塞压工作缩状态示意图；

3、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。

3-1、本发明可以设计成：内燃发动机气缸活塞的做功行程比吸气行程大数倍，可将每一次气体燃烧膨胀后产生的压力更高效地转化成做功，提高燃料使用效率降低高压尾气排放，减轻其震动和噪音。

3-2、本发明气缸活塞在压缩过程的初始状态，由于连杆处于行程转换过程，活塞可保持暂时的静止状态，为气缸内的喷油和油气充分混合提供了宝贵时间，有利于后面的充分燃烧。

3-3、本发明的气缸活塞滑动防偏装置，不仅为气缸内活塞运动防偏也为活塞环的密封和提高其使用寿命创造有利条件。

3-4、本发明仅对现有气缸型内燃发动机的活塞进行改进，简单易行。

4、工业应用性，可行性，适用性，先进性。

4.1可行性分析

由于本发明是在现有传统气缸型内燃发动机的气缸活塞上进行构造改进，可行性显而易见不虞赘述。

4.2适用性分析

由于本发明是在现有传统气缸型内燃发动机的气缸活塞上进行构造改进，适用性显而易见不虞赘述。

4.3先进性效能分析

以直径100单缸气缸型内燃发动机为原机：设其发动机：A＝10mm；D＝100mm；压缩比＝10∶1；排气量＝吸气量。

以原机进行改造换用气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞，其他不变，称之为-改进机，设其发动机：A＝2.5mm；D＝100mm；活塞可变行程E＝75mm；压缩比＝(A+D-E)/A＝10∶1；排吸比＝A+D/(A+D-E)＝4∶1，排气量是吸气量的4倍，即排气行程是吸气行程的4倍。试想：发动机工作时，气缸内每一次气体燃烧膨胀后，若气缸活塞吸气和做功的行程为X，气缸内膨胀的燃爆气体平均压力为1，推动活塞做功为100％的话；如果活塞做功行程为2X，气缸内燃爆气体压力虽减少至50％，但做功增加50％；当活塞做功行程为3X，气缸内燃爆气体压力减少至33％，做功又增加33％；当活塞做功行程为4X，气缸内燃爆气体压力减少至25％，做功又增加25％；这样活塞做功行程增加3倍，总做功量＝100％+50％+33％+25％＝208％。

如果原机和改进机吸入的空气和燃料的比例不变，改进机做功虽是原机的1/2，但改进机燃料消耗是原机的1/4，从价值工程的观点上看是可以接受的；如果改进机气缸加大，吸入的空气和燃料的容量增加1倍，改进机与原机做功相等，但改进机燃料消耗是原机的1/2，其先进性显而易见。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于上述事例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种气缸型内燃发动机可变行程气缸活塞1，其特征是：连杆与活塞的连接轴通过设在上活塞的长孔1a与活塞连接，连杆的连接轴在活塞的长孔1a内除可转动外还可沿长孔1a自由滑动，其中活塞上的长孔1a两端圆心距离称为可变行程＝E；并在气缸活塞上设滑动防偏装置1b。