一种可调压缩比往复活塞式内燃机制造技术

本发明专利技术是一种可调压缩比往复活塞式内燃机，公开了气缸体与曲轴箱之间以可滑动嵌套式箱体进行连接的方案，通过调整气缸体与曲轴箱之间的距离和位置以实现按需连续可变调节压缩比，使得发动机可以在各种工况下使用适合的压缩比，发动机在各种工况下运行都能够达到较高的性能和热效率；能够有效减少污染有害物排放；可以使用多种不同标号的燃油；本发明专利技术方案结构组成简单，发动机的主要部件无需作较大改变，容易生产实施。

【技术实现步骤摘要】
一种可调压缩比往复活塞式内燃机
本专利技术涉及一种往复活塞式内燃机。
技术介绍
往复活塞式内燃机是指活塞在气缸内作往复直线运动的活塞式内燃机。四冲程往复活塞式发动机由活塞运动形成进气、空气压缩、燃烧和膨胀做功、排气四个有序步骤形成一个工作循环，不断重复循环就形成其工作过程。往复活塞式内燃机按着火方式可以分为点燃式和压燃式两类，主要分别是汽油机和柴油机。现在的汽油机热效率一般为35%左右，最高达到40%，柴油机热效率一般为40%左右，最高达到46%左右。往复活塞式内燃机发展了一百多年，各项技术相对成熟，但热效率却不高，想要进一步提高热效率十分困难。即使当前往复活塞式内燃机的最高热效率不高，但在实际使用中，往复活塞式内燃机在大多数的工况情况下仍然难以达到其较高的热效率，大多数工况下只能达到较低的热效率，也就是大多数工况下都是在较低的热效率下运行，比如当前作为汽车发动机的一般汽油机最高热效率约为37%左右，但在实际使用过程中，多数工况下往往其热效率还达不到30%。往复活塞式内燃机在使用过程中往往难以达到其理想的最高热效率状态，其原因在于，当前大多数的往复活塞式内燃机都是固定压缩比的发动机，其只有在特定的工况下才能达到最高热效率状态，也就是与其压缩比相适应的工况，相适应的功率和转速下，发动机在理想的运行状态，才能达到最高的热效率。在其他工况下，比如功率较小时，所需要的空气量和燃油量也都相应较小，发动机通过调节进气门减少空气的进气量，其实际进气量相应的压缩比就达不到发动机的标示压缩比，所以发动机此时的实际压缩比较低，其热效率也就较低，由于汽车行驶时实际的工况多样化，在多数情况下都难以在理想的情况下行驶，也就是在多数情况下都难以达到理想的热效率。比如汽车在高速公路和在市区道路行驶相比较，其燃油效率完全不同，油耗相差很大。固定压缩比发动机在低功率时，不但其热效率比较低，其扭矩和动力同样也比较低下。根据不同的工况状态来调节发动机的压缩比，使发动机在不同的工况下可以工作在与之相适应的压缩比，在高负载时使用较低的压缩比，在低负载使用较高的压缩比，可以使得在不同的工况下都能够达到较高的热效率。到目前为止，内燃机在发展过程中也出现了各种各样的可调可变压缩比方案，但由于可变压缩比方案都比较复杂，使得发动机的设计制造成本大增，并且由于复杂的可变压缩比方案会导致更大的机械损耗，所产生的效果并不显著，大都难以得到实际的应用。比如瑞典工程师开发的可变压缩比SVC发动机，它的核心技术就是通过铰链式连接机体顶部（包括气缸和气缸盖），并旋转机体顶部，倾斜缸体的顶部使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的容积，从而改变压缩比，其压缩比范围可从8：1至14：1之间变化；铰链式连接使得机体密封比较困难，而且由于活塞与气缸和气缸盖之间压力和振动都很大，其铰链式挡块结构难以确保机体的稳定，最终导致成本过高而难以投入生产。当前真正能够量产和实施应用的只有日产的VC-Turbo可变压缩比发动机，日产的VC-Turbo可变压缩比发动机方案有别于传统发动机的曲柄连杆结构，独创多连杆系统，其在轴颈上有曲柄销杠杆，一端连接活塞连杆，另一端连接控制连杆，控制杆与偏心轴相连，通过调节控制偏心轴就可以调节压缩比；可以实现发动机压缩比由8:1（高性能）—14:1（高效能）之间的无级切换。法国公司MCE-5发动机的可变压缩比技术也与日产的VC-Turbo发动机类似，使用了带齿轮的杠杆连接多连杆，其最大的特点是使用了滚珠轴承系统导向的活塞，活塞和活塞连杆是刚性连接，活塞对气缸不会产生径向压力和拍击。日产VC-Turbo发动机和MCE-5发动机都使用了多连杆和杠杆结构，使得发动机结构十分复杂，特别是作为杠杆支点的轴颈，其上的应力成倍增加，发动机总体上增加了运动机构的质量和机械损耗，虽然这两者对比一般发动机的动力和热效率有所提高，但与当前最高性能发动机的动力和热效率相比较，并没有显现出较好的优势，但发动机的设计制造成本却有大幅的增加，并且机械的复杂性也必然导致故障率的增加；例如搭载可变压缩比发动机的英菲尼迪QX50对比奥迪Q5和宝马X3，无论是在城市路段还是在高速公路的测试中，其动力和燃油效率都没有取得任何优势，这甚至令人们对可变压缩比发动机方案的效率产生了怀疑。如何使得发动机在各种工况下都能够满足达到理想的动力和热效率，设计生产出简单的、低成本的、在不同工况下都能够达到较高热效率和较高动力性能的可变压缩比发动机方案，这是当前难以解决的问题。
技术实现思路
要使得发动机在不同工况下都能够达到相应理想的强动力性能和较高热效率，必须使用可变压缩比发动机，并且发动机在不同工况下要与压缩比相适应；如何实现在不同工况下都能够达到较强动力和高热效率的发动机方案，这是难以解决的问题；本专利技术提供一种可调压缩比往复活塞式内燃机方案，可以完全解决以上这些问题。本专利技术往复活塞式内燃机方案与发动机的机身结构密切相关，往复活塞式内燃机的机身一般来说从上到下依次为气缸盖、气缸体、曲轴箱、储油箱等四大部分；气缸盖是组成燃烧室的独立部件，通常与配气结构组合在一起；以往内燃机的气缸体与曲轴箱通常合成一体，形成机体，由于气缸体与曲轴之间产生的压力或拉力都很大，气缸体的侧压力也比较大，两者之间的振动也很强烈，两者合成为机体有利于发动机的机身紧凑和稳定，易于克服压力、拉力等各种应力和削弱机身振动。本专利技术方案是，把往复活塞式内燃机的机身分为两大部分，气缸盖和气缸体以上部分为上机身，曲轴箱和储油箱以下部分为下机身，在气缸体与曲轴箱之间以可滑动嵌套式箱体进行连接，并且气缸体与曲轴箱之间的箱体嵌套以油封进行密封，以防止机油泄漏；在曲轴箱外设置若干固定连接的滑动柱，在气缸体外设置相应固定连接的滑套环(两者也可以互换，以曲轴箱固定连接滑套环，而气缸体固定连接滑动柱)，使得滑套环套住滑动柱并可以沿着滑动柱进行滑动，并且滑动方向与嵌套连接的箱体滑动方向一致，气缸体和曲轴箱也相应滑动以改变两者之间的距离和位置；在曲轴箱固定滑动柱的另一端，以梁架相互连接各个滑动柱成为刚性的固定架，在固定架与气缸体之间沿滑动方向设置定位器，定位器是可以调节和固定滑动位置的部件，比如使用液压定位器或螺旋定位器，通过调节定位器可以使得气缸体与曲轴箱两者通过滑套环和滑动柱进行滑动，定位器可以在滑动的任意点固定下来，以固定气缸体和曲轴箱的位置；为了定位更加紧密准确和刚性更好，可以同时在连接之间均匀设置多个定位器；通过调整气缸体与曲轴箱的距离和位置，以调节往复活塞式内燃机的压缩比。气缸体与曲轴箱之间的箱体以嵌套式进行连接，是可以通过滑动来改变距离的，但是它们之间很难承受较大的应力和振动，所以需要一个可以承受很大应力和振动的滑动导向构件，滑动柱和滑套环就是这样的构件，这构件的作用就是滑动导向和承受拉力、压力和侧向应力，还有减弱和防止振动，所以滑动柱和滑套环分别与曲轴箱和气缸体固定连接时必须具有足够的稳定和刚度。与滑动柱连接的固定架可以起到稳定滑动柱的作用，并且固定架与气缸体之间的定位器可以调节和固定气缸体与曲轴箱之间的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种往复活塞式内燃机，其特征是：把往复活塞式内燃机的机身分为两大部分，气缸盖和气缸体以上部分为上机身，曲轴箱和储油箱以下部分为下机身，在气缸体与曲轴箱之间以可滑动嵌套式箱体进行连接，并且气缸体与曲轴箱之间的箱体嵌套以油封进行密封，以防止机油泄漏；在曲轴箱外设置若干固定连接的滑动柱，在气缸体外设置相应固定连接的滑套环(两者也可以互换，以曲轴箱固定连接滑套环，而气缸体固定连接滑动柱)，使得滑套环套住滑动柱并可以沿着滑动柱进行滑动，并且滑动方向与嵌套连接的箱体滑动方向一致，气缸体和曲轴箱也相应滑动以改变两者之间的距离和位置；在曲轴箱固定滑动柱的另一端，以梁架相互连接各个滑动柱成为刚性的固定架，在固定架与气缸体之间沿滑动方向设置定位器，定位器是可以调节和固定滑动位置的部件，通过调节定位器可以使得气缸体与曲轴箱两者通过滑套环和滑动柱进行滑动，定位器可以在滑动的任意点固定下来，以固定气缸体和曲轴箱的位置；为了定位更加紧密准确和刚性更好，可以同时在连接之间均匀设置多个定位器；通过调整气缸体与曲轴箱的距离和位置，以调节往复活塞式内燃机的压缩比。/n

【技术特征摘要】
1.一种往复活塞式内燃机，其特征是：把往复活塞式内燃机的机身分为两大部分，气缸盖和气缸体以上部分为上机身，曲轴箱和储油箱以下部分为下机身，在气缸体与曲轴箱之间以可滑动嵌套式箱体进行连接，并且气缸体与曲轴箱之间的箱体嵌套以油封进行密封，以防止机油泄漏；在曲轴箱外设置若干固定连接的滑动柱，在气缸体外设置相应固定连接的滑套环(两者也可以互换，以曲轴箱固定连接滑套环，而气缸体固定连接滑动柱)，使得滑套环套住滑动柱并可以沿着滑动柱进行滑动，并且滑动方向与嵌套连接的箱体滑动方向一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金宏，
申请(专利权)人：东莞宏大动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44