CN105257403A - 将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统 - Google Patents
将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105257403A CN105257403A CN201510249858.6A CN201510249858A CN105257403A CN 105257403 A CN105257403 A CN 105257403A CN 201510249858 A CN201510249858 A CN 201510249858A CN 105257403 A CN105257403 A CN 105257403A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- double link
- piston
- bent axle
- combustion engine
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
- F02B69/06—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different cycles, e.g. convertible from two-stroke to four stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B75/021—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having six or more strokes per cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
- F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J7/00—Piston-rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/04—Engines with prolonged expansion in main cylinders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49718—Repairing
Abstract
本发明涉及一种将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统。机械转换系统,包括具有适合于可枢转地连接到传统内燃机的活塞上的顶部部分和适合于连接到传统内燃机的曲轴的底部部分。支撑件围绕每一个双连杆并且包括可伸缩装置。解耦装置适于位于传统内燃机的曲轴上。双连杆具有第一工作,并且其中双连杆是刚性的并当活塞移动时连接到曲轴。在第二工作位中,双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月15日递交的美国临时申请61/993818的优先权权益,其内容通过引用的方式包含在本公开文本中。
发明领域
本发明涉及内燃机。更具体地,本发明涉及具有机械转换系统的内燃机引擎,能将4冲程的标准内燃机转换为8冲程的引擎。进一步的,本发明涉及机械转换系统的组成部分的元件。
背景知识
内燃机(IC引擎)使用2冲程的或4冲程的热力循环。如图1中所示,标准内燃机基本上包括汽缸2,包含有影响往复运动的活塞4,通过连杆6和曲轴8将其转换为循环运动。
在一个4冲程的内燃机中,活塞完成4个独立的冲程,构成一个热力循环。一个冲程是指活塞沿着汽缸的完全行程,在任何一个方向上。
图1显示了传统IC引擎的四个独立冲程:
进气冲程:在这个冲程中,活塞4在上止点(TDC)开始。活塞4从汽缸2的顶部下降至汽缸的底部,汽缸2的体积增加。燃料和气体的混合物被大气(或更大的)压力通过进气阀3压入汽缸。
压缩冲程:在进气阀3和排气阀5都关闭时,活塞4回到汽缸2的顶部,将空气或燃料-空气混合物压缩进入汽缸盖。
点火冲程:这是本循环的第二次运行的开始。当活塞4对于上止点(TDC)是关闭的时,在汽油引擎中压缩的空气-燃料混合物被点燃,通过火花塞7。来自于压缩的燃料-空气混合物的点火而得到的压力使得活塞4朝向下止点(BDC)向下压回。
排气冲程:在排出冲程中,活塞4回到上止点(TDC),而排气阀5开启。这个动作通过排出阀将剩余的燃料-气体混合物驱出。
两个冲程IC引擎是很常见的,但是与4冲程引擎相比,它们是效率较低的并且会排出更多的有害化学物质。
多年来对IC引擎已经做了许多的改进,来改善引擎的性能。这些改进主要是试图通过使用可延长的连接杆、使用减震弹簧、使用对活塞的支撑梢、使用长的或短的活塞运行或椭圆曲轴来延长传统冲程的周期。不幸的是,已知的现有技术的改进通常表现为相对复杂的、多联动系统,由于多数活动件的增加的摩擦和惯性,这会增加功率损耗。
需要一种提高引擎的性能的系统,而无需使用复杂的和多连杆系统。
发明概述
本发明涉及一种转换的机械系统,包括具有顶部部分和底部部分的双连杆,双连杆的顶部部分适于可枢转地连接到传统内燃机上的活塞,每一双连杆的底部部分适于连接到传统的内燃机的曲轴;围绕每个双连杆的支撑,支撑包括一个可伸缩的装置,适于固定于传统内燃机的曲轴的解耦装置;双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接至曲轴,在第二工作位置,双连杆通过解耦装置的作用将曲轴与活塞断开,双连杆的第一部分保持与活塞的连接并且于传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的,活塞依靠在支撑上,在传统内燃机的每一止点的结束,双连杆将曲轴连接至活塞。
另外,本发明涉及一种内燃机,包括至少一个汽缸;进气阀连接到每个汽缸来允许空气进入每个汽缸;排气阀连接到汽缸以将气体释放出每个汽缸;活塞可操作地连接到每一个汽缸,每一活塞具有第一端和第二端,每个活塞的第一端连接到相应的汽缸;具有第一端和第二端的曲轴,曲轴的第一端设计为连接到一个外力装置;转换机械系统包括:具有顶部部分和底部部分的双连杆,每一个双连杆的顶部部分枢转地连接到相应的活塞,每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端;围绕每个双连杆的支撑件,支撑件包括一个可伸缩的装置;和位于曲轴上的解耦装置,双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接到曲轴,在第二工作位,双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开,双连杆的第一部分保持活塞连接至活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的,活塞依靠在支撑件上,,在传统内燃机的每一止点的结束,双连杆将曲轴连接至活塞。
此外,本发明涉及一种用于将4冲程内燃机转换成8冲程内燃机的方法,该方法包括以下步骤:1)在内燃机上放置机械系统,所述内燃机包括在至少一个汽缸,进气阀连接到每个汽缸以允许空气进入每个汽缸,排气阀连接到汽缸以从每个汽缸释放气体,活塞可操作地连接到每个汽缸,具有第一端和第二端的每个活塞,每个活塞的第一端连接到相应的汽缸,具有第一端和第二端的曲轴,曲轴的第一端设计为连接到一个外力装置;机械系统包括:具有顶部部分和底部部分的双连杆,每一个双连杆的顶部部分枢转地连接到相应的活塞,每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端;围绕每个双连杆的支撑件,支撑件包括一个可伸缩的装置;和位于曲轴上的解耦装置;并且其中,双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接到曲轴,在第二工作位,双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开,双连杆的第一部分保持活塞连接至活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的,活塞依靠在支撑件上,双连杆在传统内燃机的每一止点的结束将曲轴连接至活塞;其中所述双连杆的顶部部分包括一个安装在滑动槽中的销,滑动槽是支撑在可伸缩装置上的;其中所述双连杆的底部部分包括:一个具有孔的头部,该孔容纳有曲轴残端;固定触发器,通过激活定位停止梢以释放活塞来操作可伸缩装置的释放;和位于头部附近的解耦凸轮,解耦装置旋转解耦凸轮以将曲轴从活塞断开;2)建立进气冲程,当活塞移动并且双连杆是刚性且是拉长的时,双连杆的顶部部分与双连杆的底部部分被锁定与活塞、连杆和曲轴形成刚性单元时,进气冲程被建立;3)创建下止点,当双连接与活塞和曲轴解耦并且双连杆的顶部部分和底部部分是断开的时,下止点被创建;4)建立压缩冲程,当活塞移动,双连杆是刚性的和短的,双连杆的顶部部分和底部部分相接触形成与活塞、连杆和曲轴的刚性单元时,压缩冲程被创建;5)创建第一上止点,当活塞从曲轴断开,双连杆的顶部部分和底部部分断开,并且活塞、双连杆、和曲轴断开时,第一上止点被创建;6)创建点火冲程,当活塞移动并且双连杆是刚性和拉长的时,点火冲程被创建;7)创建第二下止点,当双连杆达到其最小幅度,连接至曲轴的双连杆的底部部分继续旋转,第二下止点被创建;8)创建排气冲程,当双连杆是短的及刚性的时,排气冲程被创建;和9)创建第二下止点,当活塞与曲轴断开,双连杆的顶部部分和底部部分断开,并且活塞、双连杆、和曲轴断开时,第二下止点被创建。
附图简述
为进一步阐述和理解本发明,在不同的附图中显示了其中仅作为一个例子的优选实施例:
图1显示了传统4冲程IC引擎的四个独立冲程;
图2显示了根据本发明实施例的包括系统的IC引擎的横截面图;
图3显示了根据本发明实施例的双连杆和活塞支撑件的立体正视图;
图4显示了图3的双连杆的纵向横截面图;
图5显示了图3的双连杆的横向纵截面图;
图6显示了图3双连杆在进气-点火阶段的的横向纵向横截面图;
图7显示了图3的双连杆在压缩-排气阶段的横向纵向横截面视图;
图8显示了根据本发明实施例的包括可伸缩装置的支撑件的顶视图;
图9A显示了在第一位置的可伸缩装置的图8中的支撑件的细节的横截面图;
图9B显示了在第二位置的可伸缩装置的图8中的支撑件的细节的横截面图;
图10显示了根据本发明另一实施例的机械系统的立体正视图;
图11显示了在压缩-排气阶段的图10的机械系统的横向纵截面视图;
图12显示了在进气-点火阶段的图10的机械系统的横向纵截面视图;
图13显示了图10的机械系统的支撑件和可伸缩装置的顶视图;
图14显示了在第一位置的可伸缩装置的细节的图13的支撑件的横截面图;
图15A显示了根据本发明的双连杆是刚性并拉长的第一冲程、进气的示意图;
图15B显示了根据本发明的双连杆解耦活塞和曲轴,第二冲程,下止点BDT的示意图;
图15C显示了根据本发明的双连杆是刚性的和短的,第三冲程,压缩,的示意图;
图15D显示了根据本发明的活塞从曲轴断开,第四冲程,第一上止点(1TDT)的示意图;
图15E显示了根据本发明的连接杆是刚性的和拉长的,第五冲程,点火,的示意图;
图15F显示了根据本发明的活塞和曲轴是断开的,双连杆是自由的和短的,在约590℃,双连杆的各部分抵触并变得刚性的,第六冲程,第二下止点(第二BDT)的示意图;
图15G显示了根据本发明其中双连杆是短的和锁定的,第七冲程,排气的示意图;
图15H显示了根据本发明的其中双连杆解锁并且各部分是自由的,第八冲程,第二上止点(第二TDT)的示意图;
图16显示了根据本发明的第一周期的前4冲程;
图17显示了第二周期的4个第二次;和
图18A显示了根据本发明的另一实施例在较短的位置的机械的横向纵截面图;
图18B显示了图18A的机械系统在较长的位置的横向纵截面图;
图18C显示了图18A的机械系统的细节图;和
图18D显示了可伸缩装置的细节的图18C的支撑件的顶部横截面图。
发明详述
本发明涉及一种机械转换系统10,用于将传统的4冲程内燃机转换成8冲程内燃机。系统10的所有组件一起工作,并以同步的方式来保活塞持在止点(DC)的固定,转化止点(DC)为止时(DT),一个短的时间段,例如1/6周期。
本发明的上止点(TDC)是指当活塞式在其向上的(远离曲轴)行程中的最远程度时的位置。
本发明中的下止点(BDC)是指当活塞在向下(朝向曲轴)的最远程度时的位置。
本发明中的止点(DC)是指当曲轴不能由连杆转动,当曲柄和连杆在同一行时在一个冲程的每一端时产生的位置。
本发明的止时(DT)是指当活塞脱开并依靠在支撑件上时的位置,这创建了对于传统IC引擎的新冲程。
可以在图2看到,根据本发明的机械系统10包括:双连接杆20,支撑件30;和解耦装置40。
为简单描述本发明,附图仅阐述了一个活塞在汽缸内部连接到一个曲轴。本发明可使用任何数量的汽缸和活塞,以及多个双连杆。附图是说明性的而不是按比例绘制的,但示意性地描绘了操作本发明的方法。本引擎可以是火花点火(SI)、压缩点火(CI)、或利用一些其它方式来点燃可燃混合物。本发明中使用的燃料包括所有烃以及氢或它们的混合物。
图2显示了一个传统的IC引擎横截面图,包括根据本发明的实施例的机械系统10。IC引擎通常包括汽缸50作为主要部件,其中旋转动力通过曲轴60旋转通过活塞70的上下往复运动产生,它通过双连杆20传递。曲轴60容纳在曲轴箱80中。活塞70通过使用销90可枢转地连接到双连接杆20。进气阀100打开以允许空气或混合物进入汽缸50。排气阀110打开以允许气体从汽缸50释放出来。
双连接杆20可以由坚硬的、刚性的、轻质材料制成。该材料可以是,例如,钢、钛、铝、碳纤维、碳纤维结合其它金属,或它们的混合物。
根据本发明的双连接杆20以两个不同的方式运转,一个是当活塞70移动的时是刚性连接的,而另一个方式是通过内部机制在DT期间曲轴60与活塞70断开的连杆。当活塞70穿过止点时,解耦会发生。当曲轴60解耦时,活塞70依靠在支撑件30上并且保持固定启动DT。短时间后,双连接杆20连接曲轴60至活塞70及这在DT的末尾发生。为了将活塞70从曲轴60断开,双连杆20包括两个部分,连接至活塞70并且是固定的顶部部分120和连接到曲轴60通过使用残端150并且是移动的的底部部分130(图3)。
从图3-图7可以看到,双连杆20可包括顶部部分120和底部部分130。顶部部分120和底部部分130可以作为滑动件或伸缩件内置。顶部部分120和底部部分130之间的连接可以是机械的、机电的、磁的、电磁的、液压的、气动或及其组合。顶部部分120和底部部分130之间的连接可以包括锁定和解锁的内部和/或外部装置,这将稍后在本申请公开;从而顶部部分120的底端170和底部部分130的顶端180相互接触或彼此独立。
双连杆20的顶部部分120可以包括孔140,用于容纳活塞70的销90。双连接杆20的底部部分130可以通过置于位于双连杆20的底部部分130上的头部240上的孔160上的残端150(图2)连接到曲轴60。
顶部部分120可以包括底端170,及底部部分130可以包括顶端180。底端170和顶端180可以在压缩和排气冲程期间连接。双连杆20的顶部部分120可包括安装在底部部分130的滑动槽192上的销190,滑动槽192是支撑在可伸缩装置200上的。在TDT期间,销190可容纳活塞70于可伸缩装置200中。
双连杆20的底部部分130可以包括位于双连杆20的头部240的孔160。孔160可以容纳曲轴残端150。另外,底部部分130可包括固定触发器210,激活位于支撑件30上的可伸缩装置200。
可伸缩装置200可包括定位停止梢220(图8、图9A、图9B),以通过触发器210释放活塞70的销190。触发器210推动定位停止梢220以释放活塞70的销190。解耦凸轮230可以位于双连杆20的底部部分130的头部240附近。BDT期间,解耦凸轮230可以被激活以缩短双连杆20。解耦装置40位于曲轴60的外部,激活凸轮230以推动固定框270和用于滚轴260以离开固定框270从而允许双连杆20开始缩短。活塞70是固定的,与曲轴60断开并且表面245依靠在支撑件30上。支撑件30的销190依靠在可伸缩支撑件200上,将双连接杆20从曲轴60断开。连接到曲轴60的双连杆20的底部部分130继续旋转。
在一些实施例中,头部240可以包括上部部分242和通过至少一个紧固件250连接的下部部分244。在一些实施例中,头部240可以是一个整体件。
在图2、图8、图9A、图9B中可以看到,可伸缩装置200可包括上引导件235,可操作地连接到双连接杆20的顶部部分120的销190,在DTS的结束,释放定位停止梢220可通过固定触发器210拉出,而裙部245可以在BDT中依靠在支撑件30上。
当周期是在TDT中,销190依靠在支撑件30上保持活塞70固定的和独立的,双连杆20的底部部分130可以继续其与曲轴60的运动,直到双连接杆20到达它的最大长度。此外,可伸缩支撑件30具有在BDT期间通过支撑件30上的裙部245来保持活塞70的功能。
解耦装置40可以位于曲轴60上。解耦装置40在曲轴运动期间,在BDT的开始,具有旋转解耦凸轮230以将曲轴60从活塞70断开的功能。凸轮230推动金属片280,及在旋转期间,释放位于固定框270上的滚轴260和双连接杆20可以再次自由地缩短。
可以在图6-图7中看到,在进气点火冲程,双连接杆20是拉长的,并且在排气和压缩冲程期间是短的。在这期间内被引入到固定框270以锁定双连接杆20的滚轴260是在其较大的振幅连接活塞70和曲轴60。金属片280保持滚轴260。在一些实施例中,金属片280可为U形。
金属片280可以负责解锁活塞70、双连接杆20、和曲轴60之间的连接,通过DTB期间在解耦装置40上的凸轮230的操作。
穿孔螺丝300可以用以保持头240的两部分。穿孔螺丝300可允许润滑油通过油导电通道295循环以在其运动期间润滑双连杆20的部件(图4)。
图10-图14显示了根据本发明另一实施例的的机械系统10A。机械系统10A可以包括机械系统10的相同的部分。在耦合和解耦期间,导件235是开放的,销231推动金属片280转动齿轮350和通过移动齿轮350的弹簧的操作在其更大的长度彼此面对的齿。
在本实施例中,连接杆20的解耦内部系统40是一组具有保留连杆在其较长和较小长度的刚性的功能的组件。在这系统10中,当连杆到达其更大的长度(在上止时)时,滚轴260被引入到弹簧320并且保持刚性(耦合),并在下止时通过销231和曲轴上的装置40,金属片280推动滚轴260从弹簧320释放双连杆20以再次缩短。在本实施例中的双连接杆20是矩形的。
系统10A被2齿轮实现,一个移动和另一个固定,这是连杆20的一部分。具有互相插入的重叠梳子形状的齿的顶部部分120,当连接杆20是短的时它是(下止时)。当连杆(20)达到其最大长度时,移动齿轮由容纳在齿轮350内的弹簧352旋转,留下具有面对的伸长长度相同的齿并留下连接杆20的刚性(耦合)。这发生在上止时间。在下止时间,双连杆20通过曲轴的装置40断开并且销231固定到齿轮350,旋转移动齿轮和齿轮齿位置,使得齿互相嵌入并留下双连杆20在其更低的长度。在这种情况下,双连接杆20是圆的。
图18A-18D显示了根据本发明另一实施例的机械系统10B。系统10B是通过双连杆20的一部分的移动螺栓630和固定螺帽610完成。当双连杆20变得拉长的时,移动螺栓630旋转直到双连杆20到达其最大长度同时双连接杆20保持刚性(耦合),因为移动螺栓630不能向相反的方向旋转。这是在上止时间中。在下止时间中,曲轴60的装置40转动销232,其允许移动螺栓630的反向运动,从而双连接杆20被再次缩短。
图15A-图15H显示了汽缸50,活塞70,双连杆20,解耦装置40、阀100、110;曲轴箱80;圆周820,绘制的半径由与残端150和曲轴60的中心线形成;曲轴波850由将曲轴60的残端150与曲轴60的轴线360连接的部分形成,并且命名为“曲轴半径”,箭头指明了根据每一个视图对应的周期时间。
图15A显示了第一冲程的示意图,进气,根据本发明所示,由于活塞70移动,双连杆是刚性且拉长的。双连杆20的顶部部分120与双连杆20的底部部分130被锁定形成带活塞连接的杆-轴刚性单元。这个周期大约从54°到180°。
图15B显示了第二冲程的示意图,下止时间BDT,根据本发明显示,双连接杆20与活塞70和曲轴60解耦,并且双连杆20的两部分是自由的,本周期是从180°直到234°左右。
图15C显示了第三冲程的示意图,压缩,根据本发明,其中,因为活塞70移动,双连杆20是刚性的和短的。双连杆20的顶部部分120与双连杆20的底部部分130相接触,形成带活塞连接的杆-曲轴的刚性单元。这个周期需要经过残端,从约234°直到360°。
图15D显示了第四冲程的示意图,第一上止时间(1TDT),根据本发明,活塞70从曲轴60断开。双连杆20解除锁定,其各部分是自由的和拉长的。大约在410°时,双连接杆20被锁定。活塞70-双连杆20-曲轴60的组件被释放。该周期循环运行需要经过残端,从360°至414°左右。
图15E表示第五冲程的示意图,点火,根据本发明,其中,连接杆是刚性的。在该周期中,双连接杆20是刚性且拉长的。该周期持续时间从大约414°到540°。
图15F表示第六冲程的示意图,第2下止时间(第2BDT),根据本发明,其中所塞和曲轴断开。双连杆的两个部分是自由的,非刚性的,和缩短的。表面245可依靠在支撑件30上,将双连接杆20从曲轴60断开。与曲轴60连接的双连杆20的底部部分130继续旋转。位于曲轴60的外部的解耦装置40,激活凸轮230以推动装置280用于滚轴260离开固定框270从而允许双杆20开始缩短。活塞70是固定的,从曲轴60断开并且表面245依靠在支撑件30上。连接到曲轴60的双连接杆20的底部部分130继续旋转。当双连杆20达到其最小幅度,该冲程持续时间,它需要经过残端150,从540°到594°左右。
图15G显示了第七冲程,排气,根据本发明,其中双连杆是短的和刚性的。这个周期大约从594°至720°。
图15H显示了第八冲程的示意图,第2上止时间(第2次TDT),根据本发明,其中双连杆解锁并且各部件都式没有刚性的。大约到770℃时,双连杆20被锁定。该滚轴260由弹簧320推动容纳在腔310中,以这样的方式锁定双连接杆20的顶部部分120与底部部分130,并几乎立刻,它被锁定被释放。为了释放,支撑件30的双连接杆20,底部部分130的触发器210激活定位停止梢220从而允许销190从支撑件200中释放。
连接至曲轴的双连杆20的底部部分130继续旋转。大约4°后,活塞-连杆-曲轴组件被释放。这会持续一段时间,经过残端,从720°直到约774°。
图16显示了第一周期的第一个4冲程,代表了变化发生处的近似角的值。在1,双连杆被锁定。在2,双连杆被解锁。在3,是进气。在4,是DTB,解耦装置40激活凸轮230并解锁活塞-连杆-曲轴组件,活塞70的裙部依靠在支撑件30的表面245上,并开始缩短直到双连杆20的的底部部分顶端180与连接杆20的顶部部分的下端170相接触。在6-DTS中,的双连接杆20的顶部部分120的销190依靠在由引导件235锁定的可伸缩支撑件200上。
根据本发明,对于标准引擎的由双连杆、活塞支撑件、和连接杆解耦装置集成一体,传统内燃机循环的止点DP被转化为止时DT。因此,创建了内燃机的4冲程至8冲程的机械转换,其中增加4个额外的冲程,进气-压缩-点火-排气。增加的冲程是2下止时(DTB)和2上止时(DTT)。
在本发明中,在DTT期间,活塞保持在固定,而在几乎1/3的时间的DTB期间它相对曲轴转动。
现有技术显示了一些也用于本发明中的其它元件。但现有技术没有以顺序和同步的方式使用这些元件,为了延长DTB和DTT中的DC和DT。
此外,现有技术没有从开始到止时保持活塞固定。
保持止点扩展至止时的新奇实际上是一个能对本发明的给予创造性(非显而易见)的特性。
现有技术公开了几项专利针对可伸长的连杆,但其中没有公开双重行为或包括由本发明所需要的机械结构。此外,现有技术的连杆没有再现曲轴与活塞脱开的内部机构,也没有固定到带可伸缩装置的汽缸的活塞支撑件,或在DTB中通常位于曲轴的活塞脱离的元件,此外所有行为以同步和连续的方式在止时中延长了止点。
持续了8个周期的所有时间(包括停止时间DT),曲轴保持旋转,因为它在一个标准的引擎中,而活塞在4个冲程中停止(每一DT2次形成总的旋转总时间的1/3)。
在一个实施例中,根据本发明的双连杆、活塞支撑件、和连杆解耦装置可用于将一个2冲程引擎转换为4冲程引擎。
优势
与标准的引擎相比,本发明所得到的主要优点是:
在进气冲程有一个较长的混合物的预热;
在压缩冲程中,对于混合物的乳剂经受较长时间的高压和混合物的更完全的点燃有了改进;
在点火中,有更大的功率导致对活塞施加推力,在一眨眼的功夫,活塞在DTT中是固定的,关于在由曲柄销轴衬金属和曲轴轴线形成的半径上力的投射产生的杆的时间,因为它移动远离曲轴的轴线中心,更好地由机械杠杆产生;和
在排气中,气体的排出由较低能耗完成,因为在DTB中排气阀的一个更长的开放时间期间,气体自由排出。而且还增加了在DT中获得的优点。
在DTB持续的时间期间:在开始加热位于点火室内部的燃料混合物的同时,冷却汽缸盖,并且,通过保持活塞固定和进气阀开放,通过利用在进气中气体的惯性得到汽缸的更好填充。
在DTS占去的期间:混合物在高压下乳化在一段时间内,相当于在该时间段使活塞保持在这个位置上,即旋转总时间的约1/6。
由于DTS在点火中获得的是在其中,采用施加于曲轴上的力矩的更好机械杠杆的力获得更大的功率。具有更好地利用点火力,比传统引擎更高的直到5倍。另一个优点是,在8倍常规引擎的相同的汽缸(相等的活塞直径和相同运行),由曲轴的轴线形成的半径和残端比标准长15%,随着更好的使用施加力的一刻。
除了这些增益,那些由于各种因素的更低的能量损失,其中可以提及例如:摩擦、屈曲、冷却系统、“活塞-连杆-曲轴”系统的压缩。
综上所获得:
降低约70%消耗
更少时间的激活周期
在点火室更少的热损失
燃料的更好乳剂
氧化亚氮的更低产品
减少产生一氧化碳
更低的氧气消耗
更多有用功率
它允许特氟隆环
缓冲阻尼(减震器)的点火力的有效的可能性
更低的磨损椭圆
发动机尺寸减少大约5倍(与常规发动机相等功率)
为更好地理解本发明,附件是对应于实现本发明的实施例的附图,其中相同的编号对应于相同的部件。
Claims (9)
1.机械转换系统,包括:
具有顶部部分和底部部分的双连杆,双连杆的顶部部分适于可枢转地连接至传统的内燃机上的活塞,每一双连杆的底部部分适于连接到传统内燃机的曲轴;
围绕每个双连杆的支撑件,所述支撑件包括可伸缩的装置;和
适于位于传统内燃机的曲轴上的解耦装置;和
其中所述双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并当活塞移动时连接到曲轴,在第二工作位,通过解耦装置的操作,双连杆将曲轴从活塞断开,双连杆的第一部分仍然连接到活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连杆的第二部分连接到曲轴并且是移动的,活塞依靠在支撑件上,在传统内燃机的每一止点的结束双连杆将曲轴连接至活塞。
2.根据权利要求1所述的机械转换系统,其中双连杆的顶部部分包括安装在滑动槽上的销,滑动槽是支撑在可伸缩装置上;其中双连杆的底部部分包括:
具有一个孔的头部,孔容纳曲轴残端;
固定的触发器,通过激活定位停止梢以释放活塞来操作在支撑件上的可伸缩装置的释放;和位于头部附近的解耦凸轮,解耦装置旋转解耦凸轮以将曲轴与活塞断开。
3.一种内燃机,包括:
至少一个汽缸;
进气阀连接到每个汽缸以允许空气进入每个汽缸;
排气阀连接到汽缸以将气体释放出每个汽缸;
活塞可操作地连接到每个汽缸,每个活塞具有第一端和第二端,每个活塞的第一端被连接到相应的汽缸;
具有第一端和第二端的曲轴,曲轴的第一端设计为连接到外力装置;
机械转换系统,包括:
具有顶部部分和底部部分的双连杆,每一个双连杆的顶部部分枢轴地连接到相应的活塞,每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端;
围绕每个双连杆的支撑件,该支撑件包括可伸缩的装置;及
位于曲轴上的解耦装置;和
其中双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并当活塞移动时连接到曲轴,在第二工作位,双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开,双连杆的第一部分仍然连接到活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连杆的第二部分保持连接到曲轴和是移动的,活塞依靠在支撑件上,双连杆在传统内燃机的每一止点的结束将曲轴连接至活塞。
4.根据权利要求3所述的内燃机,其中所述活塞在止点的开始是固定的,持续约曲轴360°旋转的总时间的1/3。
5.根据权利要求3所述的内燃机,其中所述顶部部分滑动到双连杆的底部。
6.根据权利要求3所述的内燃机,其中所述支撑件是环。
7.根据权利要求3所述的内燃机,其中所述双连杆的顶部部分包括安装在滑动槽上的销,滑动槽是支撑在可伸缩装置上的。
8.根据权利要求3所述的内燃机,其中所述双连杆的底部部分包括:
具有一个孔的头部,孔容纳曲轴残端;
固定的触发器,通过激活定位停止梢以释放活塞来操作支撑件上的可伸缩装置的释放;及位于头部附件的解耦凸轮,解耦装置旋转解耦凸轮以将曲轴从活塞断开。
9.一种用于将4冲程内燃机转换成8冲程内燃机的方法,所述方法包括以下步骤:
1)在内燃机上放置机械系统,内燃机包括至少一个汽缸,进气阀连接到每个汽缸以允许空气或混合物进入到每个汽缸;排气阀连接到汽缸以将气体释放出每个汽缸,活塞可操作地连接到每个汽缸;每个活塞具有第一端和第二端,每个活塞的第一端连接到相应的汽缸,具有第一端和第二端的曲轴,曲轴的第一端设计为连接到外力装置;
机械系统包括:
具有顶部部分和底部部分的双连杆,每一个双连杆的顶部部分枢轴连接到相应的活塞,每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端;
围绕每个双连杆的支撑件,支撑件包括可伸缩的装置;和
位于曲轴上的解耦装置;和
其中所述双连杆具有第一工作位和第二工作位,在第一工作位,双连杆是刚性的并当活塞移动时连接到曲轴,在第二工作位,双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开,双连杆的第一部分的仍然连接到活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的,双连接的第二部分保持连接到曲轴和是移动的,活塞依靠在支撑件上,双连杆在传统内燃机的每个止点的末尾将曲轴连接到活塞;
其中双连杆的顶部部分包括安装在滑动槽上的销,滑动槽是支撑在可伸缩装置上的;
其中双连杆的底部部分包括:
有一个孔的头部,孔容纳曲轴残端;
固定触发器,通过激活定位停止梢以释放活塞来操作可伸缩装置的释放;和
位于头部附近的解耦凸轮,解耦装置旋转解耦凸轮以将曲轴从活塞断开;
2)建立进气冲程,当活塞移动时和双连杆是刚性且拉长的,双连杆2的顶部部分与双连杆的底部部分被锁定与活塞、连杆和曲轴形成刚性单元时,进气冲程被创建,;
3)创建下止时间,当双连杆脱开活塞和曲轴,及双连杆的顶部部分和底部部分被断开时,下止时间被创建;
4)建立压缩行程,当双连杆是刚性的和短的,双连杆的顶部部分和底部部分相接触与活塞、连杆、和曲轴形成刚性单元,活塞移动压缩冲程被创建;
5)创建第一上止时间,当活塞从曲轴断开时,双连杆的顶部部分和底部部分是断开的,并且活塞、双连杆、和曲轴是断开的时,第一上止时间被创建;
6)创建点火冲程,当活塞移动和双连杆是刚性且拉长的时点火冲程被创建;
7)创建第二下止时间,第二下止时间被创建,连接到曲轴额双连杆的底部部分继续旋转,当双连杆达到其最小幅度时;
8)创建排气冲程,当双连杆是短的和刚性的时排气冲程被创建;和
9)创建第二上止时间,当活塞从曲轴断开时,双连杆的顶部部分和底部部分被断开,并且活塞、双连杆、和曲轴断开时,第二上止时间创建;解耦设备位于曲轴上激活凸轮以推动装置用于将辊子离开固定框从而允许双连杆开始缩短,活塞是固定的,与曲轴和支撑件断开时。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201461993818P | 2014-05-15 | 2014-05-15 | |
US61/993818 | 2014-05-15 | ||
US14/696,743 US9334797B2 (en) | 2014-05-15 | 2015-04-27 | System for a mechanical conversion of an internal combustion engine of 4 strokes into 8 strokes |
US14/696743 | 2015-04-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105257403A true CN105257403A (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=53188892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510249858.6A Pending CN105257403A (zh) | 2014-05-15 | 2015-05-15 | 将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9334797B2 (zh) |
EP (1) | EP2944789A1 (zh) |
JP (1) | JP2015218731A (zh) |
KR (1) | KR20150132012A (zh) |
CN (1) | CN105257403A (zh) |
MX (1) | MX2015006117A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107575303A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-12 | 吉林大学 | 一种电机驱动式可变长度连杆 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9988980B2 (en) * | 2014-05-15 | 2018-06-05 | Luis Alberto Velazquez | System for a mechanical conversion of an internal combustion engine of 4 strokes into 8 strokes |
AT517624A1 (de) * | 2015-08-14 | 2017-03-15 | Avl List Gmbh | Längenverstellbare pleuelstange |
AT518265B1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-09-15 | Avl List Gmbh | Pleuelstange mit hydraulischem Klemmkeil |
AT519012B1 (de) * | 2016-05-31 | 2018-03-15 | Avl List Gmbh | Hubkolbenmaschine, insbesondere brennkraftmaschine |
AT518168B1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-08-15 | Avl List Gmbh | Hubkolbenmaschine mit Pleuelstange mit zwei Schraubgetriebeeinheiten |
US11506141B2 (en) | 2018-07-17 | 2022-11-22 | Transcend Energy Group, Llc | Reciprocating-piston assembly, internal combustion engine, and related methods |
CN112601880B (zh) * | 2018-07-17 | 2023-05-26 | 超越能量集团有限公司 | 往复式活塞组合件、内燃机及相关方法 |
US11371609B2 (en) * | 2018-10-26 | 2022-06-28 | Ted Hollinger | Systems, devices, and/or methods for improving engine efficiency |
US11215113B2 (en) * | 2019-07-17 | 2022-01-04 | Hyundai Motor Company | Magnetically-actuated variable-length connecting rod devices and methods for controlling the same |
US11125269B1 (en) | 2020-10-27 | 2021-09-21 | Luis Alberto Velazquez | Connecting rod assembly to modify the phases of an internal combustion engine |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4370901A (en) * | 1981-01-05 | 1983-02-01 | John Sawyer | Connecting rod with variable length |
US4890588A (en) * | 1988-01-29 | 1990-01-02 | Tillman John E | Means to control piston movement in relationship to crank arm rotation in an internal combustion engine |
CN2828338Y (zh) * | 2005-06-01 | 2006-10-18 | 胡在权 | 一种内燃机可伸缩连杆 |
JP2009092036A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Honda Motor Co Ltd | ストローク可変エンジン |
US20110120421A1 (en) * | 2009-11-24 | 2011-05-26 | Hyundai Motor Company | Variable compression ratio system for internal combustion engines and method of varying compression ratio |
CN102159818A (zh) * | 2008-06-17 | 2011-08-17 | 路易斯·卡洛斯·莱特·普罗恩卡 | 具有工作活塞和控制活塞的内燃发动机 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1406886A (en) | 1920-10-06 | 1922-02-14 | Nuta Meyer | Internal-combustion engine |
US1747091A (en) | 1926-08-09 | 1930-02-11 | Trbojevich Nikola | Internal-combustion engine |
US2127361A (en) | 1937-08-07 | 1938-08-16 | Jr John Hlasney | Adjustable piston for internal combustion engines |
FR2600727B3 (fr) * | 1986-06-26 | 1988-08-26 | Berthoud Sa | Embiellage destine au deplacement alternatif d'un piston dans un cylindre. |
US4864975A (en) * | 1987-07-03 | 1989-09-12 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Compression ratio-changing device for internal combustion engines |
US5245962A (en) * | 1991-11-22 | 1993-09-21 | Routery Edward E | Variable length connecting rod for internal combustion engine |
US5682853A (en) | 1995-09-15 | 1997-11-04 | Hull; Harold L. | Combination piston and rod |
US8468997B2 (en) * | 2009-08-06 | 2013-06-25 | Larry C. Wilkins | Internal combustion engine with variable effective length connecting rod |
-
2015
- 2015-04-27 US US14/696,743 patent/US9334797B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-05-13 EP EP15167495.9A patent/EP2944789A1/en not_active Withdrawn
- 2015-05-14 JP JP2015099448A patent/JP2015218731A/ja active Pending
- 2015-05-14 MX MX2015006117A patent/MX2015006117A/es unknown
- 2015-05-15 CN CN201510249858.6A patent/CN105257403A/zh active Pending
- 2015-05-15 KR KR1020150067796A patent/KR20150132012A/ko unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4370901A (en) * | 1981-01-05 | 1983-02-01 | John Sawyer | Connecting rod with variable length |
US4890588A (en) * | 1988-01-29 | 1990-01-02 | Tillman John E | Means to control piston movement in relationship to crank arm rotation in an internal combustion engine |
CN2828338Y (zh) * | 2005-06-01 | 2006-10-18 | 胡在权 | 一种内燃机可伸缩连杆 |
JP2009092036A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Honda Motor Co Ltd | ストローク可変エンジン |
CN102159818A (zh) * | 2008-06-17 | 2011-08-17 | 路易斯·卡洛斯·莱特·普罗恩卡 | 具有工作活塞和控制活塞的内燃发动机 |
US20110120421A1 (en) * | 2009-11-24 | 2011-05-26 | Hyundai Motor Company | Variable compression ratio system for internal combustion engines and method of varying compression ratio |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107575303A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-12 | 吉林大学 | 一种电机驱动式可变长度连杆 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9334797B2 (en) | 2016-05-10 |
EP2944789A1 (en) | 2015-11-18 |
US20150330296A1 (en) | 2015-11-19 |
KR20150132012A (ko) | 2015-11-25 |
JP2015218731A (ja) | 2015-12-07 |
MX2015006117A (es) | 2015-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105257403A (zh) | 将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统 | |
US9988980B2 (en) | System for a mechanical conversion of an internal combustion engine of 4 strokes into 8 strokes | |
AU736058B2 (en) | An engine | |
CN105829678B (zh) | 内燃机 | |
CA2716808C (en) | High efficiency internal explosion engine | |
US20100147269A1 (en) | Internal Combustion Engine With Optimal Bore-To-Stroke Ratio | |
US20070022983A1 (en) | Internal combustion engine | |
US8720410B2 (en) | Modified crankshaft piston interface for optimized cylinder pressure and torque output | |
RU2338079C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания | |
JP2019143638A (ja) | 内燃エンジン | |
RU180225U1 (ru) | Двухтактный двигатель с поршнем обратного действия | |
CN109519277A (zh) | 一种直杆活塞往复式发动机 | |
RU2498095C2 (ru) | Двухтактный детонационный двигатель | |
US9695746B2 (en) | Potential energy storage engine | |
US20160123224A1 (en) | Spring loaded pistons | |
RU2222703C2 (ru) | Кривошипно-шатунный механизм (варианты) | |
TW201211377A (en) | Wheel gas engine | |
WO2014139357A1 (zh) | 节能发动机 | |
CN110645083A (zh) | 自增压-斜槽-旋转-二冲程-单缸-双缸-多缸发动机 | |
KR101065002B1 (ko) | 왕복 피스톤 엔진 및 그 작동 방법 | |
CN2079663U (zh) | 双向活塞式内燃机 | |
BR102015010487A2 (pt) | sistema para uma conversão mecânica de um motor de combustão interno de 4 tempos para 8 tempos | |
CN101201010A (zh) | 能够排清废气的二冲程内燃机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160120 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |