CN106762165B - 凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，涉及发动机制造技术领域，包括气缸和设在所述气缸内的活塞，所述活塞具有活塞本体和设在该活塞本体底部的杆部，所述杆部通过回位弹簧固定；有一根穿装在滑轮轴上的摇臂，所述摇臂上设有推力滑轮，所述推力滑轮穿装在所述滑轮轴上并通过推力滑轮外缘与动力凸轮的外缘相抵接；所述摇臂的一端穿过所述杆部，所述摇臂的另一端穿装有容积偏心轴；所述动力凸轮的圆心角包括上行变径凸缘区域ZT、上止点等径凸缘区域TW、下行变径凸缘区域WS和下止点等径凸缘区域SZ。较之现有技术，本发明活塞本体到达上止点后静止一定时间，此时进行提前点火，由于活塞本体不用继续上行，则没有提前点火功耗，大幅度减少内耗、降低了油耗。

Description

凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机
技术领域
本发明涉及发动机制造技术领域，尤其是一种燃烧室可变容的活塞内燃发动机。
背景技术
目前，活塞内燃发动机主要包括气缸和设在该气缸内的活塞，活塞通过连杆与曲轴连接。其混合气体在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程；这些冲程由活塞在气缸内的下行-下止点－上行－上止点－下行-下止点完成；活塞接近上止点时，混合气体被电火花点燃，气体猛烈膨胀，活塞在燃气的强大压力作用下，向下止点迅速运动，推动连杆带动曲轴转起来，这个冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。由于活塞接近上止点时混合气体就被点燃，存在提前点火功耗，耗油量大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，以解决现有活塞内燃发动机存在提前点火功耗大和耗油量大的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：这种凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机包括气缸和设在所述气缸内的活塞，所述活塞具有活塞本体和设在该活塞本体底部的杆部，所述杆部通过回位弹簧固定；有一根穿装在滑轮轴上的摇臂，所述摇臂上设有推力滑轮，所述推力滑轮穿装在所述滑轮轴上并通过推力滑轮外缘与动力凸轮的外缘相抵接；所述摇臂的一端穿过所述杆部，所述摇臂的另一端穿装有容积偏心轴；所述动力凸轮的圆心角包括上行变径凸缘区域ZT、上止点等径凸缘区域TW、下行变径凸缘区域WS和下止点等径凸缘区域SZ。
上述凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述气缸具有工作段部和外缘分布有多个缺口的栅栏排气部，在所述工作段部与所述栅栏排气部连结处设有限位凸环；所述栅栏排气部插装在栅栏式排气阀呈圆周分布的栅栏孔上并通过外缘上的滑块在排气阀套的竖直滑道上滑行，在所述栅栏式排气阀上设有防止所述活塞本体冲撞的上缓冲垫。
进一步的：所述排气阀套插装在缸套内，所述缸套在低于所述限位凸环高度的侧壁处设有排气口。
进一步的：所述缸套设在所述机壳顶部，所述杆部伸入所述机壳内并通过所述回位弹簧与所述机壳连接；所述杆部于所述机壳内的杆段上开设有穿装所述摇臂的孔，在该孔顶部铰接有与所述摇臂相抵接的滑靴；在所述机壳内设有防止所述摇臂冲撞的下缓冲垫。
进一步的：所述缸套排气口与所述缸套底面的距离大于所述排气阀套的高度。
进一步的：在所述栅栏式排气阀与所述缸套底面之间设有防冲缸弹片。
进一步的：所述动力凸轮的所述上止点等径凸缘区域TW的圆心角为45°～55°，所述动力凸轮的所述下止点等径凸缘区域SZ的圆心角为100°～110°。
进一步的：所述摇臂上开设有放置所述推力滑轮的通孔。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：1、本凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机的动力凸轮的曲线决定活塞本体的循环方式，让活塞本体到达上止点后静止进行二次补油，可有效控制爆燃，可提高发动机压缩比，从而提高发动机的动力性和经济性；活塞本体到达上止点后静止一定时间，此时进行提前点火，由于活塞本体不用继续上行，则没有提前点火功耗，大幅度减少内耗、降低了油耗；2、通过控制容积偏心轴实现快捷变容，根据变容偏心轴的受力分析，在需要增大发动机功率时可在工作状态下，直接旋转变容偏心轴进行增大燃烧室容积，而在需要减小发动机功率时只要作短时间的断油、断气，就可以旋转变容偏心轴减小燃烧室容积；通过燃烧室变容，让发动机小功率时进行类似米勒循环，大功率时进行类似啊特金森循环，保证发动机在全工况下保持最佳油气混合比、压缩比，提高燃油效率；3、在气缸的栅栏排气部套设栅栏式排气阀可有效防止机油泄漏和活塞被卡死，并且排气门开启大小能够随燃烧室大小变化而变化，保证排气通畅；减少了排气门开启功耗；上进气、下排气的设计安排，方便在设计进、排气门时可曾大进、排气通道的截面面积，提高进、排气速度，减少进、排气摩擦阻力；4、效率高，动力凸轮旋转360度单缸就可以做工一次；本发动机具备二冲程发动机的高效，同时优于四冲程发动机的性能。
附图说明
图1是本发明的动力凸轮旋转至下止点等径凸缘区域时的结构示意图。
图2是本发明的动力凸轮旋转至上止点等径凸缘区域始点时的结构示意图。
图3是本发明的动力凸轮旋转至上止点等径凸缘区域终点时的结构示意图。
图4是本发明的栅栏式排气阀的结构示意图。
图5是图4的A－A处的剖视图。
图6是本发明的摇臂的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详述：
实施例1：
如图1、图2和图3所示的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机包括气缸7和装在气缸7内的活塞16，在气缸7上设有汽缸盖，在汽缸盖上设有喷油嘴10、进气阀9和火花塞8；气缸7具有工作段部7-3和外缘间隔分布有多个缺口的栅栏排气部7-1，多个缺口的开口朝向下方，在气缸7的工作段部7-3与栅栏排气部7-1连结处设有限位凸环7-2；气缸7的栅栏排气部插装在栅栏式排气阀11呈圆周分布的栅栏孔11-2上，如图4和图5所示；栅栏式排气阀11通过其外缘上的滑块11-1在排气阀套12的多个环形的竖直滑道上滑行，在栅栏式排气阀11上设有防止活塞本体16-1冲撞的上缓冲垫，本实施例在栅栏式排气阀11内环呈圆周分布有多个销孔，在每个销孔上装有一个上缓冲柱13；排气阀套12插装在缸套6-1内，缸套6-1在低于气缸7限位凸环7-2高度的侧壁处开设有排气口，本实施例的缸套6-1排气口与缸套6-1底面的距离大于排气阀套12的高度；在栅栏式排气阀11与缸套6-1底面之间装有防冲缸弹片14；缸套6-1设在机壳6的顶部；活塞16具有活塞本体16-1和连结在该活塞本体16-1底部的杆部16-2，活塞16的杆部16-2伸入机壳6内，杆部16-2在位于机壳6内的杆段上开设有穿装摇臂3的孔，在该孔顶部通过铰轴17铰接有与摇臂3一端顶面相抵接的滑靴18；本实施例在机壳6内的顶部装设有防止摇臂3冲撞的下缓冲垫15；活塞16的杆部16-2通过回位弹簧19固定，回位弹簧19的一端通过张力弹簧片21装在杆部16-2底端，回位弹簧19的另一端固定在机壳6内的底面，回位弹簧19的作用是防止活塞本体16-1上窜并保证活塞本体16-1下行至下止点时滑靴与摇臂粘连，防止运动中发生冲击声；有一根穿装在滑轮轴4上的摇臂3，摇臂3上设有推力滑轮5，推力滑轮5放置在摇臂3上开设的放置推力滑轮5的通孔中并穿装在滑轮轴4上，如图6所示，推力滑轮5外缘与动力凸轮1的外缘相抵接, 动力凸轮1设在凸轮轴上并通过轴承装在机壳6上；摇臂3的一端穿过杆部16-2孔，并且伸入杆部16-2孔的摇臂3的顶面与滑靴18相抵接；摇臂3的另一端通过安装孔装有一根容积偏心轴2，通过旋转容积偏心轴2能改变摇臂3与容积偏心轴2固定连接的位置，从而改变活塞本体16-1顶面与汽缸盖之间的高度h，即改变了燃烧室的大小；动力凸轮1的圆心角包括上行变径凸缘区域ZT、上止点等径凸缘区域TW、下行变径凸缘区域WS和下止点等径凸缘区域SZ，动力凸轮1的上止点等径凸缘区域TW的圆心角a为45°，动力凸轮的下止点等径凸缘区域SZ的圆心角b为100°。
实施例2：
动力凸轮1的上止点等径凸缘区域TW的圆心角a为55°，动力凸轮的下止点等径凸缘区域SZ的圆心角b为110°，其他特征与实施例1相同。
实施例3：
动力凸轮1的上止点等径凸缘区域TW的圆心角a为50°，动力凸轮的下止点等径凸缘区域SZ的圆心角b为108°，其他特征与实施例1相同。
工作时，燃烧室内的混合气体被点燃后产生膨胀力推动活塞本体16-1，活塞16的杆部16-2带动摇臂3，摇臂3通过向下压迫动力凸轮1旋转对外做工，活塞本体16-1运行到下止点附近时，活塞本体16-1在惯性和回位弹簧19的共同作用下继续向下运动，活塞本体16-1带动栅栏式排气阀11同时向下运动，气缸7内的气体向外排放；活塞本体16-1运行到下止点（动力凸轮的S点），由于此时，推力滑轮5在凸轮轴凸轮的下止点等径凸缘区域SZ行走，活塞本体16-1在下止点处静止一定时间，完成气缸7的排气和进气；动力凸轮1在惯性力的作用下继续旋转推动推力滑轮5、摇臂3和活塞16的杆部16-2，杆部16-2带动活塞本体16-1向上运动，排气门自动关闭，喷油嘴进行第一次喷油，活塞本体16-1上行对气缸7内的低浓度混合气体进行压缩；活塞本体16-1运行到上止点T点附近，喷油嘴10进行第二次补油，由于此时推力滑轮5在凸轮轴凸轮的上止点等径凸缘区域TW行走，活塞本体16-1在上止点处静止一定时间，可根据发动机的工况选择点火提前角进行点火，由于活塞本体不用继续上行，则没有提前点火功耗，大幅度减少内耗、降低了油耗。

Claims (6)

1.一种凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，包括气缸（7）和设在所述气缸（7）内的活塞（16），其特征在于：所述活塞（16）具有活塞本体（16-1）和设在该活塞本体（16-1）底部的杆部（16-2），所述杆部（16-2）通过回位弹簧（19）固定；有一根穿装在滑轮轴（4）上的摇臂（3），所述摇臂（3）上设有推力滑轮（5），所述摇臂（3）上开设有放置所述推力滑轮（5）的通孔，所述推力滑轮（5）穿装在所述滑轮轴（4）上并通过推力滑轮（5）外缘与动力凸轮（1）的外缘相抵接；所述摇臂（3）的一端穿过所述杆部（16-2），所述摇臂（3）的另一端穿装有容积偏心轴（2），通过旋转所述容积偏心轴（2）能改变所述摇臂（3）与所述容积偏心轴（2）固定连接的位置，从而改变所述活塞本体（16-1）顶面与汽缸盖之间的高度；所述动力凸轮（1）的圆心角包括上行变径凸缘区域ZT、上止点等径凸缘区域TW、下行变径凸缘区域WS和下止点等径凸缘区域SZ；缸套（6-1）设在机壳（6）顶部，所述杆部（16-2）伸入所述机壳（6）内并通过所述回位弹簧（19）与所述机壳（6）连接；所述杆部（16-2）于所述机壳（6）内的杆段上开设有穿装所述摇臂（3）的孔，在该孔顶部铰接有与所述摇臂（3）相抵接的滑靴（18）；在所述机壳（6）内设有防止所述摇臂（3）冲撞的下缓冲垫（15）。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，其特征在于：所述气缸（7）具有工作段部（7-3）和外缘分布有多个缺口的栅栏排气部（7-1），在所述工作段部（7-3）与所述栅栏排气部（7-1）连结处设有限位凸环（7-2）；所述气缸（7）的栅栏排气部插装在栅栏式排气阀（11）呈圆周分布的栅栏孔11-2上，所述栅栏式排气阀（11）通过其外缘上的滑块11-1在排气阀套12的多个环形的竖直滑道上滑行，在所述栅栏式排气阀（11）上设有防止所述活塞本体（16-1）冲撞的上缓冲垫。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，其特征在于：所述排气阀套（12）插装在所述缸套（6-1）内，所述缸套（6-1）在低于所述限位凸环（7-2）高度的侧壁处设有排气口。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，其特征在于：所述缸套（6-1）排气口与所述缸套（6-1）底面的距离大于所述排气阀套（12）的高度。
5.根据权利要求3所述的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，其特征在于：在所述栅栏式排气阀（11）与所述缸套（6-1）底面之间设有防冲缸弹片（14）。
6.根据权利要求1或2或3述的凸轮轴式燃烧室可变容活塞内燃发动机，其特征在于：所述动力凸轮（1）的所述上止点等径凸缘区域TW的圆心角为45°～55°，所述动力凸轮（1）的所述下止点等径凸缘区域SZ的圆心角为100°～110°。
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