发动机和机械设备及应用制造技术

本发明专利技术提供了一高效率汽车系统及其应用，其中所述高效率汽车系统包括一车辆主体和一可变燃烧室体积的发动机，其中所述可变燃烧室体积的发动机被装配于所述车辆主体，用于为所述车辆主体提供动力，其中所述可变燃烧室的体积变化范围为1/50到1，其中所述发动机在最佳效率区的转速比不小于2，以使所述高效率汽车系统能够通过增大发动机的转速范围和采用可变体积燃烧室的方式使得系统效率提高。

Engine and mechanical equipment and Application

【技术实现步骤摘要】
发动机和机械设备及应用
本专利技术涉及到移动设备领域，尤其涉及到一发动机和机械设备及应用。
技术介绍
内燃机是一种典型的提供动力的机械，其能够将燃料燃烧释放出的热能直接转换成动力。而汽车、摩托车、轮船、火车以及飞机等配置有发动机的机械设备存在一个很大的问题在于不同工况下时整个汽车系统的效率低下。以常见的内燃机式汽车为例进行说明。导致汽车系统效率低下的原因之一在于内燃机式汽车在最佳效率工作时的输出功率远大于汽车所需要的行驶阻力的需求，因此汽车发动机只能降低效率和行驶阻力匹配。而内燃机式汽车预留的后备功率非常大，特别是在低车速时，负载率非常小。虽然可以兼顾汽车的动力性能和载重性能，但是汽车发动机实际的效率仍非常低。以汽油为燃料的汽车主要是空燃比不变，通过减少进气量，降低压缩比，以降低输出功率。以柴油为燃料的汽车主要是压缩比不变，通过减少油量，增大空燃比，以降低输出功率。这都使得发动机的效率下降，并且发动机效率损耗增大，同时汽车无法在压缩比和空燃比最佳状态下工作，使得燃烧时间延长，汽车效率也会下降。进一步地，内燃机式汽车的发动机最佳效率区的转速范围很小，它的最大转速和最小转速比值为2～3，无法通过大范围的调整转速，高效的改变输出功率。而汽车不同工况下阻力功率变化的范围很大，汽车发动机只能降低效率和行驶阻力匹配使在最佳效率区范围之外工作的发动机效率将会明显下降。另一个问题在于，整个汽车系统十分复杂，提高系统效率受到众多因素的影响，单独提高一个因素会影响到其他的因素，使得最后系统效率并不一定得到提高。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备在不同工况下能够以高系统效率工作。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备能够在以高系统效率工作时，保证动力性能。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中不论进气量多少，所述机械设备能够接近最佳压缩比和空燃比工作，使得发动机效率损耗系数接近于1。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备能够降低后备功率，以提高系统效率，特别是在低速匀速区。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备的发动机最佳效率状态下的输出功率，更接近行驶阻力功率曲线。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备的轻载损耗能够被降低。本专利技术的另一目的在于提供一发动机和机械设备及应用，其中所述机械设备的变速器损耗能够被降低。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例的一种可变燃烧室体积的发动机的结构示意图。图2示出了根据本专利技术的上述实施例的所述可变燃烧室体积的发动机的主气缸的主气缸盖的俯视示意图。图3A示出了根据本专利技术的上述实施例的所述可变燃烧室体积的发动机的辅助气缸的结构示意图。图3B示出了根据本专利技术的上述实施例的所述辅助气缸的工作示意图。图4A示出了根据本专利技术的上述实施例的所述辅助气缸的一个变形实施方式。图4B示出了根据本专利技术的上述变形实施方式的所述辅助气缸的作动机构中传动机构的凸轮的结构示意图。图4C示出了根据本专利技术的上述变形实施方式的所述辅助气缸的工作示意图。图5示出了配置有根据本专利技术的上述实施例的所述可变燃烧室体积的发动机的机械设备的一个示例。图6示出了根据本专利技术的一实施例的一种可变燃烧室体积的发动机的操作方法的示意图。图7是车辆在不同速度下的行驶阻力功率、百公里阻力功耗、风阻力功率一级阻力功率变化示意图。图8是车辆在不同速度下的阻力功率百分比和阻力百分比变化的曲线图示意图。图9是国五尾气排放测试标准示意图。图10是传统的汽车系统的发动机的最大输出功率和汽车行驶阻力功率变化的曲线图示意图。图11根据专利技术的一较佳实施例所述的所述高效率汽车系统在不同车速匀速行驶的各项数据变化示意图。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。本领域技术人员应理解的是，在本专利技术的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本专利技术的限制。可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。根据本专利技术的一方面，本专利技术设计了一内燃机式的高效率机械设备，其中所述高效率机械设备能够克服目前的内燃机式机械设备的缺点，在不同的工况下，能够以较高效率下进行工作。本专利技术设计的所述内燃机式的高效率机械设备，可被实施为多种移动设备，如摩托车、轮船、火车等，在此以高效率汽车系统为例进行描述。本领域技术人员应当理解的是，所述高效率汽车系统仅为所述高效率机械设备的一种实施方式，仅为举例说明并且本专利技术的所述高效率机械设备并不限制于所述高效率汽车系统。目前市场上的内燃机式汽车的发动机在其最佳效率区工作时对应的转速范围很小，发动机的最大转速和最小转速的比值，也就是转速比一般为2到3，无法通过大范围的调整转速，高效的改变输出功率。而汽车不同工况下阻力功率变化的范围很大，因此只能够通过降低发动机的效率降低输出功率。例如，假定传统汽油机最大进气量的最佳效率为40％，转速范围为1000～6000r/min，转速比为6，假定发动机最佳效率状态下对应转速范围为1750～4500r/min，此转速范围之外，汽油机效率明显下降，是一个类似不规则的倒盆状效率曲线。换档除1档外，一般在1800～2500r/min，1000r/min、最大进气量时，压缩比或者空燃比无法在最佳状态下工作，故传统汽车发动机最佳效率状态下的转速比为2～3。轿车车速10～60km/h时，负载率约为0.02～0.18％，实际小进气量下，汽油机的效率约为14～25％，轿车实际的系统效率为4～20％，它反映的就是系统效率存在提升的巨大潜力。在此以目前的内燃机式汽车的运行状态为例进行说明，并且值得注意的是，在对于汽车系统，不管是目前的内燃机汽车系统还是本专利技术提供的高效率的汽车系统进行分析之前，首先需要建立如何对于一个汽车系统进行有效的分析的方法。汽车系统本身十分复杂，由于各种复杂的工况和运行状态。在本专利技术中，着重考察汽车的最大阻力功率比、汽车在最小载重量的最大加速时间以及汽车在最小载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一机械设备，其特征在于，包括：/n一机械设备主体；和/n一可变燃烧室体积的发动机，其中所述可变燃烧室体积的发动机被装配于所述机械设备主体，用于为所述机械设备主体提供动力，其中所述可变燃烧室的体积变化范围为1/50到1，其中所述发动机在最佳效率区的转速比不小于5。/n

【技术特征摘要】
1.一机械设备，其特征在于，包括：
一机械设备主体；和
一可变燃烧室体积的发动机，其中所述可变燃烧室体积的发动机被装配于所述机械设备主体，用于为所述机械设备主体提供动力，其中所述可变燃烧室的体积变化范围为1/50到1，其中所述发动机在最佳效率区的转速比不小于5。


2.根据权利要求1所述的机械设备，其中所述发动机的燃烧室可变体积比的范围为Lj～15，其中Lj为进气量的临界值。


3.根据权利要求1所述的机械设备，其中所述发动机的燃烧室经济性区可变体积比的范围为1～5。


4.根据权利要求1至3任一所述的机械设备，其中所述发动机的转速比的范围为10到20。


5.根据权利要求1至3任一所述的机械设备，其中所述发动机的发动机输出功率衰减系数Bs≥1。


6.根据权利要求5所述的机械设备，其中所述发动机的发动机输出功率衰减系数，Bs＝n/ny*(N/Ny)，其中n代表气缸总数，N代表气缸转速，ny代表进油的气缸数目，Ny代表气缸进油频率，其中N/Ny＞1。


7.根据权利要求5所述的机械设备，其中所述发动机的发动机输出功率衰减系数，Bs＝n/ny*(N/Ny)，其中n代表气缸总数，N代表气缸转速，ny代表进油的气缸数目，Ny代表气缸进油频率，其中n/ny＞1。


8.根据权利要求5所述的机械设备，其中所述发动机包括一主气缸和至少二辅助气缸，其中所述主气缸具有一体积恒定的主燃烧室，其中所述辅助气缸被设置于所述主气缸，并且所述辅助气缸具有一体积可变的辅助燃烧室，每一所述辅助气缸的每一所述辅助燃烧室被连通于所述主气缸的所述主燃烧室，其中至少一所述辅助气缸的大小和其他所述辅助气缸的大小不同。


9.根据权利要求1至3任一所述的机械设备，其中所述机械设备在低加速启动时在变速箱的中间档位，在最高加速度启动时在变速箱的最低档位；或者是所述机械设备加速或者是载重量增大时至超过最大输出功率时，降低变速箱档位...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠民，
申请(专利权)人：襄阳康捷飞龙机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42