CN202176410U - 新型高效节能内燃机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种燃烧室容积，压缩比，压缩行程和作工行程得比，都能无级调节的顶置凸轮轴内燃机，其主要由缸体（1）和设有进气门（18）排气门（19）喷油口（23）和火花塞（24）的活塞式缸盖（2），活塞式缸盖的回位弹簧（3），活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和控制它的齿轮（9）步进电机（10），还有进气正时凸轮轴（4）排气凸轮轴（6）和它们的控制机构（8），还有一个负责采集数据和控制（8）和（10）的电脑（11）组成，电脑（11）通过控制步进电机（10）和正时控制机构（8），来实现对内燃机的燃烧室容积和压缩比，压缩行程和作功行程的比值进行无极的调节，从而提高内燃机的经济性和动力性。
Description
技术领域
本发明是一种燃烧室容积，压缩比，压缩行程和做功行程的比，都能无级调节的顶置凸轮轴内燃机。
背景技术
大家都知道传统的内燃机的缸盖大部分都是固定在缸体上的，所以不能实现用缸盖位移调节内燃机燃烧室容积。用其它方法改变燃烧室容积，不是成本高就是不耐用。而不改变燃烧室容积的情况下，想大幅度的调节压缩比，做功行程和压缩行程的比值就很难实现。所以内燃机的能源利用率很低，约在30%——45%左右急需改进，本发明对此进行了重大改进，现在的专利文献并无此类设计。
实用新型内容
大家都知道目前的内燃机的能源利用率很低，约在30%——45%左右急需改进。但是在提高能源利用率的同时往往要牺牲掉部分内燃机的动力性。根据内燃机的工作原理可知，内燃机的能源利用率主要取决于工作时它的燃烧室容积，压缩比，压缩行程和工作行程的比值3个因素。但是目前的内燃机缸盖大部分都是固定在缸体上的，所以不能实现用缸盖位移调节内燃机燃烧室容积。用其它方法改变燃烧室容积，不是成本高就是不耐用。而不改变燃烧室容积的情况下，想大幅度的调节压缩比，做功行程和压缩行程的比值就很难实现。所以都不能很好的做到对燃烧室容积，压缩比，压缩行程和工作行程的比值3个因素进行大幅度无极调节，以适应人们对动力性和经济性需求的变化，有的甚至是不可调的。所以难以提高能源利用率。
所以本人发明了一种又节能又有很好动力性的内燃机。主要由发动机机体和汽缸筒组合成的缸体（1）和设有进气门（18）排气门（19）喷油口（23）和火花塞（24）的活塞式缸盖（2），活塞式缸盖的回位弹簧（3），活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和控制它的齿轮（9）步进电机（10），还有进气正时凸轮轴（4）排气凸轮轴（6）和它们的控制机构（8），还有一个负责采集数据和控制（8）和（10）的电脑（11）组成，其特征是：缸体（1）由机体和其内的汽缸筒组成；活塞式缸盖（2）是一个圆柱体可视为一个活塞，把进气门(18)排气门（19）（19）喷油口（23）和火花塞（24）传统的设置在其一端的平面上这里称为下端，把活塞式缸盖（2）的下端放入缸体（1）的汽缸筒内并且与内燃机的工作活塞的压缩气体面对应放置组成一个可变的燃烧室，活塞式缸盖（2）的圆柱体只有一半是放在缸体（1）内的，活塞式缸盖（2）的圆柱体内部有一个平行于上端圆形平面的贯通的内孔（29)，内孔（29）的大小和形状为可以放置正时凸轮轴（4）(6)，并且内孔（29）和圆柱体上端圆形平面要有一定距离，在内孔（29）与下端圆形平面之间设有一个平行于下端圆形平面并且凸出于圆柱壁体外的环形平台（12），环形平台（12）要设成靠近内孔（29)的边缘上，活塞式缸盖（2）放入缸体（1）的汽缸筒时环形台（12）是留在缸体（1）汽缸筒外的并与缸体有留有一定距离，环形台（12）与缸体（1）的机体之间由回位弹簧（3）连接；活塞式缸盖（2）上端顶部与活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）上的凸轮滑动连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）与控制它的齿轮（9）固定连接并固定在缸体（1）上，正时凸轮轴（4）(6)设置成穿过活塞式缸盖（2）内孔（29），并且它们上的凸轮正好分别置于缸盖（2）空腔内的进气门杆（7）和排气门杆（36）的顶部，正时凸轮轴（4）(6)与它们的控制机构（8）固定连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和正时凸轮轴（4）(6)均按实际要求的高度和距离平行于曲轴方向固定在缸体（1）的机体部分的顶部并可以旋转，正时控制机构（8）和步进电机（10）分别连接在电脑（11）上加以控制。
所以他的缸盖经电脑控制可以相对缸体位移来改变燃烧室容积，又可以通过电脑控制 正时控制机构调节进气量，来配合燃烧室容积变化的需要。所以它的燃烧室容积，压缩比，压缩行程和工作行程的比都能由电脑大幅度无级调节，以得到理想的能耗，功率和扭矩。
本发明节油效果明显不影响动力性结构简单可以普遍应用。
附图说明
下面以普通四冲程内燃机为实例并结合附图对本发明专利进一步说明
图1为内燃机的缸盖驱动凸轮轴（5）的凸轮处于下止点，正时凸轮轴（4）的凸轮和工作活塞（28）全部处于上止点时的内燃机剖面图；
图2是内燃机的缸盖驱动凸轮轴（5）的凸轮，正时凸轮轴（4）的凸轮和工作活塞（28）全部处于上止点时的内燃机剖面图；
图3是内燃机的缸体（1）和缸盖（2）分解后的内燃机剖面图；
图4是内燃机的缸体（1）和缸盖（2）分解后和图3成90度角的内燃机剖面图；
图5是内燃机的正时控制机构的分解后的正时机构剖面图；
图6是缸盖驱动凸轮轴（5）和套在它的凸轮上的轴承作型部件（30）分解图。
上述图中1--由机体和汽缸筒组成的缸体 2--活塞式缸盖 3--活塞式缸盖的回位弹簧 4--进气正时凸轮轴 5--活塞式缸盖的驱动凸轮轴 6--排气凸轮轴 7-- 的进气门杆 8--（4）和（6）的控制机构 9--控制（5）的齿轮 10--步进电机 11--电脑 2--环形的台 13-- 曲轴 14--活塞环 15--进气孔 16--排气孔 18--进气门口 19--排气门口 20--水冷通道 21--限位键槽 22--限位键 23--喷油口 24--火花塞 25--进气孔 26-- 排气孔 27--水冷通道 28--工作活塞 29-- 活塞式缸盖（2）的内孔 30--轴承座型的部件 31--轮齿的从动盘 32--正时齿轮 33--步进电机 34--对置的两个滑动齿轮 36--排气门杆
具体实施方式
1本发明主要由发动机机体和汽缸筒组合成的缸体（1）和设有进气门（18）排气门（19）喷油口（23）和火花塞（24）的活塞式缸盖（2），活塞式缸盖的回位弹簧（3），活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和控制它的齿轮（9）步进电机（10），还有进气正时凸轮轴（4）排气凸轮轴（6）和它们的控制机构（8），还有一个负责采集数据和控制（8）和（10）的电脑（11）组成，其特征是：缸体（1）由机体和其内的汽缸筒组成；活塞式缸盖（2）是一个圆柱体可视为一个活塞，把进气门(18)排气门（19）（19）喷油口（23）和火花塞（24）传统的设置在其一端的平面上这里称为下端，把活塞式缸盖（2）的下端放入缸体（1）的汽缸筒内并且与内燃机的工作活塞的压缩气体面对应放置组成一个可变的燃烧室，活塞式缸盖（2）的圆柱体只有一半是放在缸体（1）内的，活塞式缸盖（2）的圆柱体内部有一个平行于上端圆形平面的贯通的内孔（29)，内孔（29）的大小和形状为可以放置正时凸轮轴（4）(6)，并且内孔（29）和圆柱体上端圆形平面要有一定距离，在内孔（29）与下端圆形平面之间设有一个平行于下端圆形平面并且凸出于圆柱壁体外的环形平台（12），环形平台（12）要设成靠近内孔（29)的边缘上，活塞式缸盖（2）放入缸体（1）的汽缸筒时环形台（12）是留在缸体（1）汽缸筒外的并与缸体有留有一定距离，环形台（12）与缸体（1）的机体之间由回位弹簧（3）连接；活塞式缸盖（2）上端顶部与活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）上的凸轮滑动连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）与控制它的齿轮（9）固定连接并固定在缸体（1）上，正时凸轮轴（4）(6)设置成穿过活塞式缸盖（2）内孔（29），并且它们上的凸轮正好分别置于缸盖（2）空腔内的进气门杆（7）和排气门杆（36）的顶部，正时凸轮轴（4）(6)与它们的控制机构（8）固定连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和正时凸轮轴（4）(6)均按实际要求的高度和距离平行于曲轴方向固定在缸体（1）的机体部分的顶部并可以旋转，正时控制机构（8）和步进电机（10）分别连接在电脑（11）上加以控制。
2如图1缸盖（2）在齿轮（9）的控制下处于下止点的状态，此时工作活塞（28）和缸盖（2）之间的距离最近他的燃烧室容积最小，正时凸轮(4)和和气门杆(7)的距离最远所以,气门杆行程最小，电脑(11)为配合燃烧室容积的大小而控制正时工作机构（8）使气门杆（7）开的最晚关闭的也最晚,此时的正时时间根据本内燃机情况设置来减少到要求的充气量，得到最小的充气量，和最大的压缩行程和做功行程的比值，此时内燃机的功率最小，但是油耗也最低此状态为初始状态.
3如图2所示电脑（11）控制（10）使齿轮（9）带动缸盖驱动凸轮轴（5）的凸轮旋转上移，缸盖（2）在回位弹簧（3）的作用下向上移动，缸盖（2）越往上移动它和工作活塞（28）的距离越远燃烧室容积也随之变大，直至到达上止点，同时气门杆（7）和正时凸轮轴（4）的相对位置也随变小，气门行程也随之变大了, 电脑(11)为配合燃烧室容积的大小来控制 正时工作机构（8），使气门杆（7）开的最早关闭的也最早(此时的正时时间和一般的内燃机要相仿)，此时工作活塞（28）和缸盖（2）之间的燃烧室容积最大，气门杆行程最大，得到最大的充气量，和最小的压缩行程和做功行程的比值，此时内燃机的功率最大，但是油耗也最高。
如图2电脑（11）通过控制调正时控制机构（8）使正时凸轮轴（4）旋转来调节气门杆（7）的开合时间，来配合燃烧室容积的变化，从而实时得到理想的充气量和压缩比。
电脑（11）通过采集输油量和内燃机转速和进气量和内燃机负荷等数据，分别控制时控制机构（8）和步进电机（10）,使内燃机达到理想的状态。
如图3在缸体（1）与活塞式缸盖（2）接触的位置上，对应缸盖（2）上进气孔（25）排气孔（26）水冷通道（27）的位置，缸体（1）也分别设有进气孔（15）排气孔（16）水冷通道（20），并分别设有密封部件使其不会在活塞式缸盖（2）发位移时不会漏水 漏气，这些孔道也可以由可弯曲的管路连接，也可以把这些管道都设在缸体（1）和活塞式缸盖（2）的接触位置以外的机体 和缸盖（2)的上部的部分，但必须是靠两个正时凸轮轴（4）（6）的一端，并用可弯曲的管路连接。
如图1正时凸轮轴（4）（6）轴向固定在缸体（1）上,并与正时控制机构（8）连接，并经过凸出的环形台（12）的顶部，并且穿过活塞式缸盖（2）内孔（29），并且它们上的凸轮正好分别置于缸盖（2）内的气门杆（7）和（36）的顶部，并且在驱动凸轮轴（5）推动活塞（2）运行到下止点两个正时凸轮轴（4）（6）凸出部运行到最远离气门杆顶部时，进排气门杆（7）和（36）的顶部要与正时凸轮轴（4）（6）的凸轮留有一定间隙，
可通过控制 正时控制机构（8）来控制 正时凸轮轴（4）（6），以调节气门开合时间，来控制压缩比和充气量 。
如图3和4所示活塞式缸盖（2）上传统的设有喷油（23）嘴火花塞（24）和进气门口（18）排气门口（19），有密封作用的活塞环（14），和缸盖（2）中上部分有1个凸出与圆柱壁的环形的台（12），（12）和（1）之间有个限位弹簧（3），活塞式缸盖（2）还有一个限位鍵（22）来对应缸体（1）的限位键槽（21）来限制缸盖（2）相对缸体（1）上下和旋转的行程，缸体（1）还连接有曲轴（13）和工作活塞（28）。
如图5正时控制机构（8）主要由与各自的正时凸轮轴轴向固定连接的圆盘形并且盘内设有向内的轮齿的从动盘（31）和一个正时齿轮（32）对接组成，并且正时齿轮（32）上的一侧相应位置安装有两个相互对应并且与之经滚针轴承滑动连接的齿轮（34），正时齿轮（32）上还固定有一个输出轴两端都由螺杆齿轮组成的步进电机（33）,步进电机两端的螺杆齿轮分别与（34）的两个齿轮咬合，并且对接时齿轮（34）和（31）的内齿咬合，工作原来是：正时齿轮（32）转动时其上齿轮（34）和（31）的内齿咬合，同时（34）有被步进电机（33）的螺杆齿轮锁死，所以（31）和（32）同步运动。需要调节相位是电脑（11）驱动步进电机（33），（33）带动齿轮组（34）正反转动，（34）又与从动盘（31）咬合，从而带动从动盘（31）正反转动，正时凸轮轴也就随之正反转动来调节 正时相位。
如图6驱动凸轮轴（5）的凸轮上还套有轴承座型的部件（30），让（30）的下平面和缸盖（2）滑动连接可以增大接触面以减少磨损。
如在柴油机中应用是要去掉火花塞。
Claims (10)
1.一种新型高效节能内燃机，主要由发动机机体和汽缸筒组合成的缸体（1）和设有进气门（18）排气门（19）喷油口（23）和火花塞（24）的活塞式缸盖（2），活塞式缸盖的回位弹簧（3），活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和控制它的齿轮（9）步进电机（10），还有进气正时凸轮轴（4）排气凸轮轴（6）和它们的控制机构（8），还有一个负责采集数据和控制（8）和（10）的电脑（11）组成，其特征是：缸体（1）由机体和其内的汽缸筒组成；活塞式缸盖（2）是一个圆柱体可视为一个活塞，把进气门(18)排气门（19）（19）喷油口（23）和火花塞（24）传统的设置在其一端的平面上这里称为下端，把活塞式缸盖（2）的下端放入缸体（1）的汽缸筒内并且与内燃机的工作活塞的压缩气体面对应放置组成一个可变的燃烧室，活塞式缸盖（2）的圆柱体只有一半是放在缸体（1）内的，活塞式缸盖（2）的圆柱体内部有一个平行于上端圆形平面的贯通的内孔（29)，内孔（29）的大小和形状为可以放置正时凸轮轴（4）(6)，并且内孔（29）和圆柱体上端圆形平面的有一定距离，在内孔（29）与下端圆形平面之间设有一个平行于下端圆形平面并且凸出于圆柱壁体外的环形平台（12），环形平台（12）要设成靠近内孔（29)的边缘上，活塞式缸盖（2）放入缸体（1）的汽缸筒时环形台（12）是留在缸体（1）汽缸筒外的并与缸体有留有一定距离，环形台（12）与缸体（1）的机体之间由回位弹簧（3）连接；活塞式缸盖（2）上端顶部与活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）上的凸轮滑动连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）与控制它的齿轮（9）固定连接并固定在缸体（1）上，正时凸轮轴（4）(6)设置成穿过活塞式缸盖（2）内孔（29），并且它们上的凸轮正好分别置于缸盖（2）空腔内的进气门杆（7）和排气门杆（36）的顶部，正时凸轮轴（4）(6)与它们的控制机构（8）固定连接，活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）和正时凸轮轴（4）(6)均按实际要求的高度和距离平行于曲轴方向固定在缸体（1）的机体部分的顶部并可以旋转，正时控制机构（8）和步进电机（10）分别连接在电脑（11）上加以控制。
2.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：在于缸体（1）缸壁与活塞式缸盖（2）接触的位置范围内，对应缸盖（2）上进气孔（25）排气孔（26）水冷通道（27）的位置，也分别设有进气孔（15）排气孔（16）水冷通道（20），并分别设有密封部件使其各自对应连通还不会在活塞式缸盖（2）发生位移时出现漏水和漏气现象；缸体（1）上的进气孔（15）排气孔（16）水冷通道（20）也可以设在汽缸筒外的机体上并经外部的可弯曲管路与缸盖（2）上进气孔（25）排气孔（26）水冷通道（27）分别密封连接，缸体（1）上对应缸盖（2）的限位键（22）的位置还设有限位键槽（21）。
3.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：活塞式缸盖（2）为一个圆柱体其内有一个空腔孔洞（29)，进气门杆（7）和排气门杆（36）的顶部与内孔（29）相通，活塞式缸盖（2）设有进气门(18)排气门（19）的一端视为下端并放置在缸体（1）内，并能像活塞一样相对于缸体（1）做往返运动，活塞式缸盖（2）上传统的设有喷油（23）嘴火花塞（24）和进气门（18）排气门（19）；缸盖（2）的进气孔（25）排气孔（26）水冷通道（27）设在缸盖（2）与缸体（1）相互接触面的圆柱壁上，或圆柱壁的环形的台（12）和上端圆形平面之间的位置上，并经软管与外相连，；对应工作活塞（28）的下端的圆柱壁上设有活塞环（14），缸盖（2）与缸体（1）汽缸筒之间相互接触的圆柱壁上还设有与圆柱体平行并凸于圆柱体的限位键（22），并且可放入缸体（1）的限位键槽（21）来限制缸盖（2）相对缸体（1）上下和旋转的行程，如用在柴油机上要去掉火花塞。
4.根据权利要求1或3所述的新型高效节能内燃机，其特征是：可把缸盖（2）看作一个活塞，可相对与工作活塞（28）做往返运动，并通过缸盖（2）中上部突出于圆柱壁的环形的台（12）与缸体（1）的机体部分由一个活塞式缸盖的回位弹簧（3）相连，使它不会自行下移，缸盖（2）的顶部与活塞式缸盖的驱动凸轮轴（5）连接，可以通过控制步进电机（10）使齿轮（9）带动驱动凸轮轴（5）旋转，来控制活塞式缸盖（2）的往返运动，以改变燃烧室容积。
5.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：两个正时凸轮轴（4）（6）轴向固定在缸体（1）上,并与正时控制机构（8）连接，并经过凸出的环形台（12）的上顶部，并且穿过活塞式缸盖（2）内孔（29），并且它们上的凸轮正好分别置于缸盖（2）内的气门杆（7）和（36）的顶部，并且在驱动凸轮轴（5）推动活塞（2）运行到下止点两个正时凸轮轴（4）（6）凸出部运行到最远离气门杆顶部时，进排气门杆（7）和（36）的顶部要与正时凸轮轴（4）（6）的凸轮留有一定间隙，可通过控制才正时控制机构（8）来控制正时凸轮轴（4）（6），以调节气门开合时间，来控制压缩比和充气量。
6.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：缸盖的驱动凸轮轴（5）设在缸盖（2）与工作活塞相对应面的另一端，并与凸轮轴（5）上的轴承座形状的部件（30）滑动连接，在缸盖的驱动凸轮轴（5）旋转时要能够对缸盖（2）作用使其产生位移，所述的两个正时凸轮轴（4）（6）轴要固定在缸体（1）上，并且要穿过缸盖（2）内的孔洞（29)而且两个正时凸轮轴（4）（6）上的凸轮要正对应在缸盖（2）内的进排气门杆（7）和（36）的顶部，它们之间的间隙要设成当缸盖（2）产生位移时正时凸轮轴（4）（6）上的凸轮与进排气门杆（7）和（36）距离也要有一定位移。
7.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：电脑（11）与步进电机（10）正时控制机构（8）连接，电脑（11）通过采集来的车速和内燃机转速和供油量和进气量和发动机负荷等数据来同时控制步进电机（10）和正时控制机构（8）来改变燃烧室容积，气门正时和气门行程，使内燃机能保持在理想的状态下工作。
8.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：齿轮（9）与驱动凸轮轴（5）轴向固定连接，并通过一个与它咬合的，并且固定在步进电机转轴上的螺杆齿轮，来与步进电机（10）连接，步进电机固定在机体上，以实现由电脑（11）控制; 驱动凸轮轴（5）上的凸轮还套在一个轴承座形状的部件（30）里面，让它的底下平面与缸盖（2）的顶部滑动连接。
9.根据权利要求1所述的新型高效节能内燃机，其特征是：正时控制机构（8）由一个设有内向轮齿的从动盘（31）和一个正时齿轮（32）对接组成，所诉的正时齿轮（32）的与从动盘连接的一侧固定安置有两个相互没有咬合的但与从动盘（31）内轮齿正好咬合的齿轮组（34），齿轮（34）的两个齿轮轴与正时齿轮（32）的齿轮轴平行并分置在正时齿轮（32）的齿轮轴的两侧，正时齿轮（32）上还固定有一个输出轴两端都由螺杆齿轮组成的步进电机（33）,步进电机两端的螺杆齿轮分别与（34）的两个齿轮咬合，并且对接时齿轮（34）和（31）的内齿咬合。
10.根据权利要求5或9所述的新型高效节能内燃机，其特征是：所诉的喷油嘴经可弹性弯曲的管路连接有喷油机构，所述电脑（11）经电路连接有各种数据采集装置，并把采集来的燃烧室容积和车速和内燃机转速和供油量和进气量和发动机负荷等数据经电路传给并且电脑(11)处理后控制正时控制机构（8），来相应的减少或增加内燃机的充气量，来调节内燃机的压缩比和压缩行程和作功行程的比值。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120328 Termination date: 20140710 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |