CN100462533C - 变压缩比变排量活塞式发动机 - Google Patents

Abstract

变压缩比变排量活塞式发动机，是在普通活塞式发动机的基础上，把曲轴箱与汽缸体分为上下两个独立的部件，其间留一个可调整的缝隙。均布在汽缸体周边的多组螺旋丝杠，将其上端旋进汽缸体内，其下端固定在曲轴箱内。同步旋转丝杠上的蜗轮，使汽缸体上下移动而改变燃烧室的容积，达到变压缩比的目的。本发明原理简单实用，大部分利用现有发动机零部件，仅对汽缸体彻底改革。它能大幅提高发动机中小负荷时的热效率。本发明可以是汽油发动机，也可以是柴油发动机。尤其能解决柴油发动机在小负荷时的高油耗，震动大噪音大，高污染的缺点。本发明是对现有发动机的缺点最实质的改革，其蕴涵的社会效益与经济效益不可估量。

Description

变压缩比变排量活塞式发动机

所属技术领域

本发明涉及发动机的设计与制造技术，尤其是涉及一种变压缩比变排量活塞式发动机的设计及制造技术。

背景技术

公知的，活塞式发动机在最佳的空燃比和较高压缩比时，才能产生较高的热效率。现有的汽油机及柴油机都有固定的燃烧室和活塞行程，所标定的压缩比及排量与实际情况不同。其功率大小采用控制充入汽缸里混合气的多少实现的。大负荷时汽缸里充满混合气，压缩比与空燃比达到最佳值，发动机的热效率较高。在中小负荷时关小节气门汽缸只充入部分混合气，实际压缩比远小于最佳值，发动机的热效率就较低。现代汽车要求有优良的动力性能，发动机都有较大的功率储备，尤其是大排量汽车大部分时间是在中小负荷下工作的，发动机因实际压缩比的降低而造成热效率很低。如果为了提高压缩比而加大充气量，则空燃比必然劣化。这是现有汽油发动机难以解决的实质问题。柴油机工作原理与汽油机不同，它是向高温高压空气里喷射柴油而燃烧做功，不论输出功率大小都必须有较高压缩比才能正常工作。其大负荷时喷入大量柴油与汽缸里足量空气混合燃烧可达到标准状态。而在小负荷时喷油量减少，却与大负荷时相同量的空气混合燃烧，其中多余的空气也陪同进行高压缩比压缩。产生了很大的压气功耗，既增加了油耗还由此产生了很大震动和噪音。这是现有柴油机缺点。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的重大缺点，提供一种变压缩比变排量发动机，解决了汽油及柴油发动机不能改变燃烧室容积的缺点。它是在原有活塞式发动机的基础上，把汽缸体与曲轴箱在其相连接处，截然分开为上下两个部分.用一组螺旋丝杠分布在汽缸体周围，如四缸发动机则可用十只。可旋转的螺旋丝杠将上段丝扣旋进汽缸体内，下段则固定在曲轴箱上的定位旋塞的圆孔中。在汽缸体与曲轴箱上下之间，留一个可调整高度的缝隙，通过螺旋丝杠连接，使上下成为整体结构。为使整组螺旋丝杠同步转动，在每支螺旋丝杠的底部都装有一个蜗轮，均与纵向水平设置的蜗杆相啮合。两根蜗杆的轴颈上均装有大伞齿轮，与之对应啮合的两个小伞齿轮，均固定在一水平横向设置的压缩比控制轴上。压缩比控制轴的轴颈，经轴封引出到曲轴箱外，连接由计算机控制的电机。当电机按计算机指令运转时，即可改变汽缸体与曲轴箱之间的距离，可使燃烧室容积随之变化，可达到变压缩比的目的。设置丝杠衬套可增强汽缸体中丝杠孔的强度，又能协调丝杠组同步时的公差。采用本发明方法，既适用于汽油机也适用于柴油机。汽缸体与曲轴箱之间的可变缝隙宽度，不超过活塞行程的1/10，可用方形不锈钢薄板波纹套筒上下封闭固定。

发动机可变排量的实质意义，就是控制进入汽缸气体数量。本发明采用的变排量方法是，利用螺旋丝杠调节汽缸体上下移动的关系，拉动正时链使进气门滞后开启，使充气量减少。还可以利用汽缸体上下移动的关系控制凸轮轴的升降，以达到控制气门升程的目的。也可以直接利用节气门的阻塞作用，使进气减少。采用先进的计算机控制电磁气门***，能精确地控制气门启闭，并且能简化气门机构.

综上所述，本发明的工作原理如下:由计算机根据汽车荷载情况而确定输出功率，由输出功率确定发动机排量，再由排量确定燃烧室容积大小，使压缩比恒定在最佳值。本发明的优点是，工作原理简单实用，以原有汽油或柴油发动机零部件为基础，在数控机床的支持下，只对发动机的机体进行最彻底的改进。它提高了汽油机在中小负荷时的热效率，能大幅地节油环保。尤其能解决传统柴油机在小负荷时，震动大噪音大油耗高的难题。利用本发明技术可以开发出当代最优秀的发动机，其深远的社会与经济效益不可估量。

附图说明

下面结合附图对本发明及实施例进一步说明

图1为本发明结构示意图

图2为图1的A—A剖示图

1—汽缸体2—曲轴箱3—螺旋丝杠

4—不锈钢波纹套筒5—定位旋塞6—丝杠蜗轮

7—蜗杆轴8—小伞形齿轮9—压缩比控制轴

10—大伞形齿轮11—控制电机12—丝杠衬套

具体实施方式

将汽缸体1置于曲轴箱2的上方并留一个调节缝隙，其缝隙宽度按活塞行程的1/10设置。将螺旋丝杠3的上段丝扣旋进丝杠衬套12孔内，再固定到汽缸体1的孔内。螺旋丝杠3的中段为带凸起的光面轴，其安装在定位旋塞5的圆孔内，使螺旋丝杠3轴向定位，并且使上下连为整体结构。丝杠蜗轮6安装在螺旋丝杠3的下段花键轴上。螺旋丝杠3底部轴颈，固定在曲轴箱2内轴承座上。丝杠蜗轮6均与纵向水平设置的，蜗杆轴7上的蜗轮啮合。两只蜗杆轴7的轴端，均固定在曲轴箱内的轴承座上，两只轴颈上均安装大伞形齿轮10。大伞形齿轮10，与横向水平设置的压缩比控制轴9上的两个小伞形齿轮8啮合。压缩比控制轴9两端固定在曲轴箱内的轴承座上，其轴颈经轴封引出到曲轴箱外，连接到控制电机11上。由不锈钢波纹套筒4，密封连接到汽缸体1与曲轴箱2之间的可动缝隙外，以阻挡机油外泄。

Claims (5)

1.变压缩比变排量活塞式发动机，包括汽缸体、曲轴箱、汽缸活塞连杆气门，及燃油喷射***，其特征在于汽缸体(1)与曲轴箱(2)分为上下相邻的两个独立部件，在两部件之间设一个可调整的缝隙，均布在汽缸体(1)周边的螺旋丝杠(3)的上段丝扣，旋进丝杠衬套(12)圆孔内，再固定到汽缸体(1)上对应的圆孔里，

螺旋丝杠(3)的中段，安装到曲轴箱(2)上面的定位旋塞(5)的圆孔内，丝杠蜗轮(6)固定在螺旋丝杠(3)上与蜗杆轴(7)相啮合，大伞形齿轮(10)固定在蜗杆轴(7)的轴颈上，与压缩比控制轴(9)上的小伞形齿轮(8)相啮合，压缩比控制轴(9)经轴封引出到曲轴箱(2)的外侧，连接控制电机(11)。

2.根据权利要求1所述的变压缩比变排量活塞式发动机，其特征在于方形不锈钢波纹套筒(4)由均布在其周边的螺栓，密封固定在汽缸体(1)与曲轴箱(2)之间的可调缝隙外侧。

3.根据权利要求1所述的变压缩比变排量活塞式发动机，其特征在于蜗杆轴(7)的轴颈上安装着链轮。

4.根据权利要求1所述的变压缩比变排量活塞式发动机，其特征在于只用四只螺旋丝杠(3)设置在汽缸体的四角处。

5.根据权利要求1所述的变压缩比变排量活塞式发动机，其特征是汽油发动机或柴油发动机。

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