一种可变压缩比内燃机制造技术

本发明专利技术提供了一种可变压缩比内燃机，其通过改变燃烧室容积来改变内燃机压缩比，具有进气门、排气门、辅助活塞、辅助连杆、辅助气缸、辅助曲轴、辅助曲轴运行与调节机构以及内燃机其它零部件；其辅助曲轴运行与调节机构具有控制电机、链轮、内齿圈、偏心轴承、行星轮和辅助曲轴齿轮；所述内燃机的曲轴与辅助曲轴以2：1或1：1的速比旋转。当辅助曲轴运行与调节机构不产生调节运动时，内燃机压缩比保持原压缩比不变。当活塞膨胀做功的同时，辅助活塞也膨胀做功，因此，所述内燃机也可以改变膨胀比。

【技术实现步骤摘要】
一种可变压缩比内燃机
本专利技术涉及到一种内燃机技术，尤其涉及一种可变压缩比和可变膨胀比内燃机。
技术介绍
可变压缩比内燃机专利较多，目前实际商用的可变压缩比内燃机只有多连杆机构(multi-link)一种。一个美国专利(专利号4,516,537)公开了通过在燃烧室中增加一个可移动的辅助活塞来改变燃烧室容积，进一步改变内燃机压缩比的装置。其它美国专利4987863，5195469，6427643，6708655，8418663，7387103和7856952等均有类似想法。这种机构的优点很多，比如成本低、结构紧凑等，但其缺点是：无论辅助活塞采用机械或液压驱动其在辅助气缸中移动，在压缩比无需改变时其辅助活塞在辅助气缸中都是固定不动的，这样当辅助活塞和辅助气缸周边产生积碳时，该积碳是无法清除的，积碳严重时，辅助活塞也会被卡死，同时，也不能对辅助活塞进行有效地冷却和润滑，从而失去压缩比可变的功能。这些缺点导致这种结构不能实现商业化。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题制定的，本专利技术的目的就是克服现有技术的缺陷，通过可变压缩比内燃机的曲轴和辅助曲轴以2：1或1：1速比旋转，使得活塞与辅助活塞始终进行往复运动，并通过辅助曲轴相对于曲轴的相位改变，来改变在内燃机压缩上止点时的燃烧室容积，从而改变了压缩上止点时的压缩比。本专利技术的技术方案是提供了一种可变压缩比内燃机，包括至少一个进气门、至少一个排气门、至少一个活塞、缸盖、曲轴，其特征在于：还包括每个气缸至少一个辅助活塞、辅助气缸、辅助曲轴、辅助曲轴运动与调节机构，所述曲轴与所述辅助曲轴始终以2：1或1：1的速比旋转，所述活塞与所述辅助活塞始终在所述气缸和辅助气缸中进行往复运动；所述辅助曲轴运动与调节机构用于驱动所述辅助曲轴或被所述辅助曲轴驱动，所述辅助曲轴运动与调节机构能够改变所述辅助曲轴相对于所述曲轴的旋转相位α，相位α决定了当所述活塞达到压缩上止点时，其对应的所述辅助活塞在所述辅助气缸中所停留的位置，所述辅助活塞的停留位置决定了所述内燃机在压缩上止点时的燃烧室总容积，从而决定了对应时刻的所述内燃机压缩比。进一步地，所述辅助曲轴相对于曲轴的旋转相位α可连续变化，因此所述内燃机的压缩比也能够连续变化。进一步地，当所述辅助曲轴运动与调节机构不产生调节运动时，所述内燃机压缩比保持原压缩比不变。进一步地，在内燃机的膨胀冲程，在所述活塞膨胀做功的同时，所述辅助活塞也在膨胀做功，故所述可变压缩比内燃机能够改变内燃机的膨胀比。进一步地，所述内燃机为4冲程内燃机或2冲程内燃机。进一步地，辅助曲轴运动与调节机构包括一个控制电机和一个2K-H行星齿轮传动机构，辅助曲轴运行与调节机构安装在辅助曲轴的一端，驱动辅助曲轴旋转或被辅助曲轴驱动，当控制电机以某一速度旋转时可以调节辅助曲轴相对于曲轴的相位α；辅助曲轴安装在缸盖上，辅助曲轴旋转并带动辅助活塞7产生往复运动，辅助活塞7的往复运动行程为S。进一步地，所述辅助曲轴相对于曲轴相位α的调节范围：0°≤α<αmax，其中：αmax<180°。进一步地，所述辅助曲轴相对于所述曲轴的相位α为0度，是指内燃机在最大压缩比工况条件下，当所述活塞到达压缩上止点时，所述辅助活塞也刚好到达其自身的压缩上止点，当所述活塞膨胀做功的同时，所述辅助活塞也膨胀做功。进一步地，所述辅助曲轴相对于所述曲轴的相位α为αmax度，是指内燃机在最小压缩比工况条件下，当所述活塞到达压缩上止点时，所述辅助活塞刚好到达与其自身压缩上止点朝旋转前进方向αmax度的位置，在该位置下，所述活塞膨胀做功的同时，所述辅助活塞也膨胀做功。进一步地，所述可变压缩比内燃机包括直列内燃机、V型内燃机和W型内燃机。进一步地，所述辅助曲轴上安装有信号盘，用于判断所述辅助曲轴相对于所述曲轴的相位α，并以此判断所述辅助活塞在所述辅助气缸中的位置。本专利技术的有益结果是：(1)辅助活塞连续的往复运动能有效防止辅助活塞与辅助气缸周边的积碳发生，即使发生也能及时被其清除，并且也能对辅助活塞进行有效地冷却和润滑；由于辅助活塞在辅助气缸中膨胀做功，因此，内燃机实际上也改变了膨胀比，增加了膨胀冲程，从而增加内燃机的效率。(2)在内燃机的中小负荷区间运行中，压缩比的提高可以极大地提高内燃机效率(通常不少于15％，至多可达30％以上)；与一般可变压缩比内燃机不同，本专利技术所述的可变压缩比还可以改变膨胀比，这比不可改变膨胀比的可变压缩比内燃机具有更高的效率；(3)在中低速中小负荷区间，可以极大地提高内燃机的输出扭矩，对于改善车辆的动力性能和降低二氧化碳排放均具有十分重要的意义。附图说明图1是本专利技术优先实施例的轴测图；图2是本专利技术优先实施例的辅助气缸布置图；图3是本专利技术优先实施例的剖面图；图4是曲轴与辅助曲轴速比为2：1时，活塞和辅助活塞在最大压缩比时的运行图；图5是曲轴与辅助曲轴速比为2：1时，活塞和辅助活塞在最小压缩比时的运行图；图6是辅助曲轴、辅助活塞、运动与调节机构布置图；图7是辅助曲轴运行与调节机构轴测图；图8是2K-H行星齿轮传动机构剖面图；图9是曲轴与辅助曲轴速比为1：1时，活塞和辅助活塞在最大压缩比时的运行图；图10是曲轴与辅助曲轴速比为1：1时，活塞和辅助活塞在最小压缩比时的运行图；图11是不同数量辅助活塞和不同数量气门平面布置图；具体实施方式以下将结合附图1-11对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1-3和图6所示，该实施例提供了一种可变压缩比内燃机，其包括排气凸轮轴1、排气门2、进气凸轮轴3、进气门4、辅助曲轴5、辅助连杆6、辅助活塞7、辅助气缸11、辅助曲轴运行与调节机构28、曲轴8、活塞9、气缸10、缸盖12；内燃机由排气凸轮轴1驱动排气门2以及进气凸轮轴3驱动进气门4进行换气，辅助曲轴5驱动辅助连杆6带动辅助活塞7进行往复运动，同时曲轴8驱动活塞9进行往复运动。如图2所示，排气门2为两个，进气门4为3个，辅助气缸11为1个，其中辅助气缸11按图示布置在气缸10的中部，排气门2和进气门4分别布置在辅助气缸11的周围，活塞9的往复运动在气缸10中进行，辅助活塞7的往复运动在辅助气缸11中进行。图3为压缩比最大和压缩比最小时，其活塞9和辅助活塞7两个活塞之间的位置所形成的燃烧室容积变化的情况。如图3a所示，辅助曲轴5绕辅助曲轴中心20旋转，使辅助连杆大头中心21达到图示位置，该位置是辅助活塞7在辅助气缸11中往复运行至最下方，也是辅助活塞7运行至其自身的压缩上止点位置；同时曲轴8绕曲轴中心22同向旋转，使连杆大头中心23达到图示位置，该位置是活塞9在气缸10中往复运动至最上方，也是活塞9处于压缩上止点位置；由于活塞9和辅助活塞7均处于它们自身的压缩上止点，它们之间的相位差为0°，所以将此时的辅助曲轴5相对于曲轴8的相位α定义为0度。为了叙述方便，将图3a所示的活塞处于压缩上止点，同时辅助活塞7也处于压缩上止点时的位置定义为第一位置。即当活塞9与辅助活塞7处于第一位置时，辅助曲轴5相对于曲轴8的相位α为0°，此时，由辅助活塞7、活塞9和缸盖12等形成的空间构成固定燃烧室24，其容积用Vb表示。如图3b，辅助曲轴5绕辅助曲轴中心20旋转，使辅助连杆大头中心21达到图示位置，也是辅助活塞7在辅助气缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变压缩比内燃机，包括至少一个进气门、至少一个排气门、至少一个活塞、缸盖、曲轴，其特征在于：还包括每个气缸至少一个辅助活塞、辅助气缸、辅助曲轴、辅助曲轴驱动与调节机构，所述曲轴与所述辅助曲轴始终以2：1或1：1的速比旋转，所述活塞与所述辅助活塞始终在所述气缸和辅助气缸中进行往复运动；所述辅助曲轴运动与调节机构用于驱动所述辅助曲轴或被所述辅助曲轴驱动，所述辅助曲轴运动与调节机构能够改变所述辅助曲轴相对于所述曲轴的旋转相位α，相位α决定了当所述活塞达到压缩上止点时，其对应的所述辅助活塞在所述辅助气缸中所停留的位置，所述辅助活塞的停留位置决定了所述内燃机在压缩上止点时的燃烧室总容积，从而决定了对应时刻的所述内燃机压缩比。

【技术特征摘要】
1.一种可变压缩比内燃机，包括至少一个进气门、至少一个排气门、至少一个活塞、缸盖、曲轴，其特征在于：还包括每个气缸至少一个辅助活塞、辅助气缸、辅助曲轴、辅助曲轴驱动与调节机构，所述曲轴与所述辅助曲轴始终以2：1或1：1的速比旋转，所述活塞与所述辅助活塞始终在所述气缸和辅助气缸中进行往复运动；所述辅助曲轴运动与调节机构用于驱动所述辅助曲轴或被所述辅助曲轴驱动，所述辅助曲轴运动与调节机构能够改变所述辅助曲轴相对于所述曲轴的旋转相位α，相位α决定了当所述活塞达到压缩上止点时，其对应的所述辅助活塞在所述辅助气缸中所停留的位置，所述辅助活塞的停留位置决定了所述内燃机在压缩上止点时的燃烧室总容积，从而决定了对应时刻的所述内燃机压缩比。2.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其特征在于：所述辅助曲轴相对于曲轴的旋转相位α可连续变化，因此所述内燃机的压缩比也能够连续变化。3.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其特征在于：当所述辅助曲轴运动与调节机构不产生调节运动时，所述内燃机压缩比保持原压缩比不变。4.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其特征在于：在内燃机的膨胀冲程，在所述活塞膨胀做功的同时，所述辅助活塞也在膨胀做功，故所述可变压缩比内燃机能够改变内燃机的膨胀比。5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的可变压缩比内燃机，其特征在于：所述内燃机为4冲程内燃机或2冲程内燃机。6.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的可变压缩比内燃机，其特征在于：辅助曲轴运动与调节机构包括控制电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大兹，周贤杰，邹鹏，
申请(专利权)人：湖南大兹动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43