專(zhuān)利名稱(chēng)：擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是內(nèi)燃機(jī)，特別是一種擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
在普通內(nèi)燃機(jī)中，汽缸中的活塞行程基本上是固定不變的，這
種不變的活塞行程也使汽缸排量相對(duì)不變，這樣，在只需內(nèi)燃機(jī)發(fā)出較小功率 時(shí)，如城市中在汽車(chē)很低的車(chē)速狀態(tài)下，因內(nèi)燃機(jī)的排量不能隨所需功率的減 小而改變，使內(nèi)燃機(jī)在低功率時(shí)油耗增大，尤其是在汽油機(jī)中由于受關(guān)小的節(jié) 氣門(mén)影響，在低速狀態(tài)下油耗更大
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)功率大小可改變汽缸排量的擺盤(pán)
式可變行程內(nèi)燃機(jī)，讓內(nèi)燃機(jī)在保持原來(lái)較大排量的同時(shí)，在所需功率減少時(shí), 還可相應(yīng)減小活塞的行程，讓汽缸的排量也相應(yīng)減少，從而使其更適應(yīng)低功率 狀態(tài)，以減少低功率時(shí)的油耗。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)包括繞主軸環(huán)形排列的 汽缸、汽缸內(nèi)的活塞和主軸上所裝的擺盤(pán)，擺盤(pán)裝在主軸的斜軸頸上，并被約 束機(jī)構(gòu)保持在相應(yīng)位置，擺盤(pán)上的球座經(jīng)連桿與相對(duì)應(yīng)汽缸內(nèi)的活塞相連，其 特征在于斜軸頸被制成軸套結(jié)構(gòu)活動(dòng)裝在空心的主軸上，在斜軸頸上設(shè)有穿 過(guò)主軸和主軸內(nèi)變程推柱的橫軸，主軸上所設(shè)的讓橫軸穿過(guò)的孔是長(zhǎng)形孔，能 讓變程推柱經(jīng)橫軸帶動(dòng)斜軸頸向汽缸方向相應(yīng)移動(dòng)，在斜軸頸上的背對(duì)汽缸側(cè) 并遠(yuǎn)離橫軸位置處設(shè)有支座，在主軸上與支座相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有立架，該立架 經(jīng)支板與斜軸頸上的支座相連，并把移動(dòng)到這一位置的活塞支移到上止點(diǎn)處；
在主軸內(nèi)變程推柱的背對(duì)汽缸側(cè)設(shè)有柱塞，該處所形成的主軸內(nèi)的油缸經(jīng)控制
油路通向主軸外端；當(dāng)控制變程的壓力油推動(dòng)柱塞及一體的變程推柱使上、下 止點(diǎn)中間位置的橫軸向汽缸方向相應(yīng)移動(dòng)，處在上止點(diǎn)的活塞被主軸上的立架 和支板支撐位置不變，處在下止、點(diǎn)的活塞則被推動(dòng)向上止點(diǎn)方向相應(yīng)移動(dòng)，使 活塞的行程距離隨之縮短。
為平衡活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性，在立架背部的主軸上套裝有平衡盤(pán)，在平衡 盤(pán)上設(shè)有穿過(guò)主軸和其內(nèi)變程推柱的后橫軸，該后橫軸與斜軸頸上的橫軸相平 行，主軸上讓后橫軸穿過(guò)的孔是不妨礙后橫軸向汽缸方向移動(dòng)的長(zhǎng)形孔，在平 衡盤(pán)的背部設(shè)有與斜軸頸上的支座相隔180° 、同時(shí)徑向位置相同的后支座，后 支座經(jīng)連板與主軸外側(cè)所設(shè)的后立架相連。
為增大發(fā)動(dòng)機(jī)排量，在所述的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上再增設(shè)一套相同但反向布置的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)，形成一臺(tái)雙擺盤(pán)對(duì)置、活塞對(duì)動(dòng)結(jié)構(gòu) 的內(nèi)燃機(jī)，該對(duì)置內(nèi)燃機(jī)由穿過(guò)所增設(shè)的內(nèi)燃機(jī)汽缸體的長(zhǎng)主軸輸出動(dòng)力，或 者在長(zhǎng)主軸中部增設(shè)中隔板及相應(yīng)的軸承，由設(shè)在長(zhǎng)主軸中間位置的齒輪或鏈 輪輸出動(dòng)力；在長(zhǎng)主軸內(nèi)所設(shè)的兩個(gè)對(duì)置變程推柱上的柱塞之間裝有反向同步 傳動(dòng)的螺桿，該螺桿的兩側(cè)分別通過(guò)反向螺紋旋入兩側(cè)柱塞內(nèi)的螺紋孔中，螺 桿通過(guò)其中間位置的中位檔輪)被長(zhǎng)主軸內(nèi)油缸中間所形成的擋座限位。
為控制主軸內(nèi)的變程推柱還設(shè)有行程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電控單元、減 程油泵、放油調(diào)速閥、放油作動(dòng)器、通油接頭和位置傳感器，設(shè)有控制油路出 口的主軸外端伸進(jìn)通油接頭，在控制油路出口處設(shè)有進(jìn)油單向閥，該單向閥可 被外面所設(shè)的放油作動(dòng)器的頂桿作用開(kāi)啟放油，通油接頭經(jīng)油路分別通向減程 油泵和放油調(diào)速閥；當(dāng)電控單元根據(jù)平均車(chē)速需調(diào)整變程推柱的位置時(shí)，先利 用位置傳感器檢測(cè)出變程推柱的所在位置，若此時(shí)變程推柱處在中部位置，如 需加大功率，鬼控單元便先控制放油作動(dòng)器、使其用頂桿開(kāi)啟進(jìn)油單向閥，同 時(shí)也控制放油調(diào)速閥適當(dāng)開(kāi)啟，主軸內(nèi)的變程推柱在汽缸內(nèi)氣體壓力作用下便 遠(yuǎn)離汽缸，讓活塞向下止點(diǎn)方向移動(dòng)以增大行程，當(dāng)變程推柱返移到所相應(yīng)的 位置后，電控單元便讓放油作動(dòng)器的頂桿回位，完成增大排量的控制過(guò)程；如 這時(shí)需減小功率，電控單元可關(guān)閉減程油泵的卸荷閥，減程油泵排出的高壓油 便沿油路經(jīng)進(jìn)油單向閥進(jìn)入主軸內(nèi)的油缸，使變程推柱向汽缸方向移動(dòng)，相應(yīng) 減小活塞的行程距離，使汽缸的排量減少、功率降低，當(dāng)變程推柱被調(diào)整到合 適的位置后，電控單元讓卸荷閥開(kāi)啟，完成減小功率的控制過(guò)程。
為簡(jiǎn)化對(duì)氣門(mén)的控制，在環(huán)形排列的汽缸各缸蓋的環(huán)形中心處還設(shè)有其上 帶進(jìn)排氣控制凸輪的中心凸輪軸，各缸蓋上的進(jìn)排氣門(mén)分別經(jīng)各自的搖臂和推 桿被中心凸輪軸控制。
為改善進(jìn)氣過(guò)程，在環(huán)形排列的汽缸各缸蓋所圍成的空間內(nèi)形成有環(huán)形旋 流室，各缸蓋上的進(jìn)氣道向內(nèi)按相同的傾斜方向分別與環(huán)形旋流室的外圓周面 切線位置相連通，外面所設(shè)的進(jìn)氣總管分別經(jīng)穿過(guò)各缸蓋推桿之間空隙的連通 管與環(huán)形旋流室外端面上的相應(yīng)通氣道連通，各通氣道內(nèi)形成彎管形狀，使其 出口傾斜方向與流入汽缸進(jìn)氣道的氣流方向相同。
為進(jìn)一步改進(jìn)相應(yīng)結(jié)構(gòu)，所設(shè)的可變?nèi)莘e燃燒室布置在汽缸蓋上，其大部 分范圍移進(jìn)汽缸圓周內(nèi)，火花塞安裝在缸體上的汽缸側(cè)邊，伸在汽缸圓周以外 的小部分可變?nèi)莘e燃燒室內(nèi)。在擺盤(pán)的球座與連桿的球頭連接結(jié)構(gòu)中，球座外 面所需的形狀也制成與內(nèi)球相同球心的球形，在球座上套有C形拉件，該拉件 的兩個(gè)側(cè)端分別與連桿上所設(shè)的連接座固定連接，在連桿外側(cè)靠近球頭的位置設(shè)有離開(kāi)連桿一定距離的離心塊。在擺盤(pán)的約束機(jī)構(gòu)設(shè)置中，擺盤(pán)利用自身或 一個(gè)球座上所設(shè)的抗扭座與外殼上的抗扭擺臂上所裝的抗扭架的外端相連，抗 扭架是通過(guò)其外端的小球座與抗扭座上的固定球頭相連，固定球頭的安裝方向 是使其在受主軸扭力作用時(shí)讓球頭頂在抗扭架外端的小球座上。
在本發(fā)明的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)中，由于利用主軸內(nèi)的變程推柱能夠?qū)?擺盤(pán)的擺動(dòng)角度進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)活塞行程的控制，使內(nèi)燃機(jī)根據(jù)所需 的不同功率，能讓汽缸具有不同的相適應(yīng)排量，從而消除了活塞不必要的行程， 減小了機(jī)械摩擦阻力，同時(shí)也讓汽缸的泵氣損失降低。對(duì)于汽油機(jī)，基本上不 用節(jié)氣門(mén)來(lái)控制進(jìn)入汽缸的空氣量，讓采用可變行程的汽油機(jī)效率不再低于柴 油機(jī)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)的總體剖視圖。
圖2是本發(fā)明雙擺盤(pán)對(duì)置式可變行程內(nèi)燃機(jī)的總體剖視圖。
圖3是本發(fā)明擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)汽缸及擺盤(pán)的局部放大剖視圖。
圖4是沿圖3中A-A線的各缸蓋底面圖。
圖5是沿圖3中B-B線的連桿大頭圖。
圖6是沿圖3中C-C線的約束機(jī)構(gòu)與擺盤(pán)相連接的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)主要由繞主軸21環(huán)形排
列的汽缸2、汽缸內(nèi)的活塞8和主軸上所裝的擺盤(pán)12構(gòu)成，擺盤(pán)裝在主軸的斜 軸頸34上，并被約束機(jī)構(gòu)的拉桿71保持在相應(yīng)位置，擺盤(pán)上的球座14經(jīng)連桿 9與相對(duì)應(yīng)汽缸2內(nèi)的活塞8相連。為能控制活塞的行程，裝有擺盤(pán)的斜軸頸 34被制成軸套結(jié)構(gòu)活動(dòng)裝在空心的主軸21上，在斜軸頸上設(shè)有穿過(guò)主軸21和 主軸內(nèi)變程推柱40的橫軸35，主軸上所設(shè)的讓橫軸35穿過(guò)的孔26是長(zhǎng)形孔。 這樣設(shè)置后，使斜軸頸34和其上的擺盤(pán)12能繞橫軸改變擺動(dòng)角度，而主軸內(nèi) 的變程推柱40便能通過(guò)橫軸35帶動(dòng)斜軸頸34向汽缸方向相應(yīng)移動(dòng)，以改變擺 盤(pán)12與汽缸2的距離。在斜軸頸34上的背對(duì)汽缸側(cè)并遠(yuǎn)離橫軸35位置處設(shè)有 支座36，在主軸21上與該支座相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有立架28，立架經(jīng)支板38與斜 軸頸上的支座36相連。擺盤(pán)12經(jīng)這樣設(shè)置的立架、支板和與斜軸頸上的支座 相連后，使移到這一位置的活塞8被支移到上止點(diǎn)處，而另一側(cè)的活塞則處于 下止點(diǎn)的位置。為能控制主軸內(nèi)的變程推柱40改變活塞行程，在變程推柱的背 對(duì)汽缸側(cè)設(shè)有柱塞41，該處安裝柱塞所形成的主軸21內(nèi)的油缸22經(jīng)控制油路 23通向主軸的外端。
為推動(dòng)主軸內(nèi)變程推柱上的柱塞41還設(shè)有專(zhuān)門(mén)的行程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖l所示，包括電控單元55、減程油泵56、放油調(diào)速閥58、放油作動(dòng)器59、 通油接頭61和位置傳感器62。設(shè)有控制油路23出口的主軸21外端伸進(jìn)通油接 頭61，在控制油路出口處設(shè)有進(jìn)油單向閥24，該單向閥可被外面所設(shè)的放油作 動(dòng)器的頂桿60作用開(kāi)啟放油。通油接頭61經(jīng)油路63分別通向減程油泵56和 放油調(diào)速閥58，當(dāng)不需控制油泵時(shí)、油泵的卸荷閥57開(kāi)啟使減程油泵56處于 空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在把本發(fā)明的這種可變行程內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)動(dòng)力后，當(dāng)電控單元55根據(jù)平 均車(chē)速需調(diào)整變程推柱40的位置時(shí)，先利用位置傳感器62檢測(cè)出變程推柱的 所在位置，若此時(shí)變程推柱處在中部位置(圖1中變程推柱正處在遠(yuǎn)離汽缸的 使活塞行程最大位置處)，如需加大功率，電控單元55便先控制放油作動(dòng)器59、 使其用頂桿60開(kāi)啟進(jìn)油單向閥24，同時(shí)也控制放油調(diào)速閥58適當(dāng)開(kāi)啟，主軸 內(nèi)的變程推柱40在汽缸內(nèi)氣體壓力作用下便遠(yuǎn)離汽缸，讓上、下止點(diǎn)中間位置 的橫軸35遠(yuǎn)離汽缸2，使處于下止點(diǎn)的活塞再向下止點(diǎn)方向移動(dòng)形成更大的活 塞行程，讓汽缸的排量增大、功率增加。在這一狀態(tài)中，處在上止點(diǎn)的活塞被 主軸21上的立架28和支板38支撐位置不變。當(dāng)變程推柱40返移到所相應(yīng)的 位置后，電控單元便讓放油作動(dòng)器的頂桿60回位，完成增大排量的控制過(guò)程。 如功率需要，也可讓變程推柱40—直移到圖1中所示的離汽缸最遠(yuǎn)位置，讓活 塞處于最大行程狀態(tài)。
如行車(chē)中根據(jù)平均車(chē)速需減小功率，電控單元55可關(guān)閉減程油泵56的卸 荷閥57，讓油泵能向外排油，減程油泵所排出的高壓油便沿油路63經(jīng)進(jìn)油單向 閥24進(jìn)入主軸內(nèi)的油缸22，推動(dòng)柱塞41及一體的變程推柱40向汽缸方向移動(dòng)， 再通過(guò)變程推柱上的橫軸35帶動(dòng)主軸上面的斜軸頸34和其上的擺盤(pán)12也向汽 缸方向移動(dòng)，這時(shí)因主軸上的立架28和支板38所起的支撐作用，處在上止點(diǎn) 的活塞位置不變(如主軸上側(cè)的活塞位置所示)，而處在下止點(diǎn)的活塞則被推動(dòng) 向上止點(diǎn)方向相應(yīng)移動(dòng)，使活塞的行程距離隨之縮短，讓汽缸的排量和輸出功 率也相應(yīng)減少。當(dāng)變程推柱40被調(diào)整到合適位置后，電控單元55便可讓卸荷 閥57開(kāi)啟，完成減小功率的控制過(guò)程。圖1中當(dāng)變程推柱40被推動(dòng)移到雙點(diǎn) 劃線40'處，活塞8從原來(lái)位置移到雙點(diǎn)劃線81所示位置時(shí)，活塞的行程已經(jīng) 處于最小狀態(tài)。
在圖1的可變行程內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)主軸21和其中的斜軸頸34旋轉(zhuǎn)，也使所 設(shè)的擺盤(pán)12扭擺時(shí)，主軸上的立架28和相連的支板38重量可由主軸上所設(shè)的 內(nèi)飛輪31上另一側(cè)的平衡塊平衡，斜軸頸34和擺盤(pán)12所產(chǎn)生的扭擺慣性力是 由主軸上立架28背部所套裝的平衡盤(pán)43來(lái)平衡的，由圖可見(jiàn)，在平衡盤(pán)上設(shè)有穿過(guò)主軸21和其內(nèi)變程推柱40的后橫軸46，后橫軸與斜軸頸34上的橫軸 35是相平行的，主軸上讓后橫軸穿過(guò)的孔27 (虛線所畫(huà))是不妨礙后橫軸向汽 缸方向移動(dòng)的長(zhǎng)形孔，在平衡盤(pán)43的背部設(shè)有與斜軸頸上的支座36相隔180° 、 同時(shí)徑向位置相同的后支座44，后支座經(jīng)連板45與主軸外側(cè)所設(shè)的后立架29 相連。因平衡盤(pán)43與裝有擺盤(pán)的斜軸頸34都經(jīng)相應(yīng)的橫軸被變程推柱控制， 當(dāng)斜軸頸被改變傾斜角度時(shí)，相連的平衡盤(pán)也隨之相應(yīng)改變自身的角度，以平 衡擺盤(pán)產(chǎn)生的扭擺慣性力。當(dāng)斜軸頸移到使活塞處于最小行程位置時(shí)(如圖中 雙點(diǎn)劃線活塞8'所示)，平衡盤(pán)也從原來(lái)的位置被推到雙點(diǎn)劃線43'所示位置。
由于這種擺盤(pán)式內(nèi)燃機(jī)的汽缸都繞主軸21環(huán)形布置，為簡(jiǎn)化控制氣門(mén)的凸 輪軸結(jié)構(gòu)，在環(huán)形排列的汽缸各缸蓋5的環(huán)形中心處設(shè)有其上帶進(jìn)排氣控制凸 輪的中心凸輪軸6，各缸蓋上的進(jìn)排氣門(mén)分別經(jīng)各自的搖臂和推桿被中心凸輪軸 6控制。
在不增大汽缸直徑及汽缸環(huán)形排列的外形尺寸條件下，如需大幅度增加功 率，可采用如圖2所示的雙擺盤(pán)對(duì)置結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)是在所述的原擺 盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上再增設(shè)一套相同但反向布置的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃 機(jī)，從而形成一臺(tái)雙擺盤(pán)對(duì)置、活塞對(duì)動(dòng)結(jié)構(gòu)的加長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)。在這種內(nèi)燃機(jī)中， 由穿過(guò)所增設(shè)的內(nèi)燃機(jī)汽缸體48的長(zhǎng)主軸49輸出動(dòng)力，為適應(yīng)在環(huán)形中心所 設(shè)的中心凸輪軸結(jié)構(gòu)，也可在長(zhǎng)主軸49的中部增設(shè)中隔板及相應(yīng)的軸承，由設(shè) 在長(zhǎng)主軸中間位置的齒輪或鏈輪向外輸出動(dòng)力(未畫(huà))。由于兩側(cè)活塞的對(duì)動(dòng)遠(yuǎn) 行需同步控制，在長(zhǎng)主軸49內(nèi)所設(shè)的兩個(gè)對(duì)置變程推柱40、 50上的柱塞之間 裝有反向同步傳動(dòng)的螺桿51，該螺桿兩側(cè)分別通過(guò)反向螺紋旋入兩側(cè)柱塞內(nèi)的 螺紋孔中，螺桿51通過(guò)其中間位置的中位擋輪52被長(zhǎng)主軸49內(nèi)油缸中間所形 成的擋座限位。為裝入螺桿51，長(zhǎng)主軸是由左右兩部分相連后而構(gòu)成的。在這 種雙擺盤(pán)對(duì)置可變行程內(nèi)燃機(jī)中，因活塞對(duì)置所產(chǎn)生的慣性力被完全抵消，活 塞所受的氣體壓力也因?qū)χ媒Y(jié)構(gòu)被抵消后、讓長(zhǎng)主軸所受的軸向作用力很小。
在上述可變行程內(nèi)燃機(jī)的活塞行程調(diào)整控制過(guò)程中，在增大活塞行程和功 率控制過(guò)程時(shí)，因有汽缸內(nèi)高壓氣體的壓力作用，同時(shí)因只需讓油缸22向外泄 油即可實(shí)現(xiàn)這一控制，可迅速完成這種增大功率的控制過(guò)程。但在要求通過(guò)減 小活塞行程而降低功率時(shí)，因推動(dòng)變程推柱40需壓力很大的油液，而減程油泵 又不可能具有較大的排油量，會(huì)使這一控制過(guò)程相對(duì)較慢。如把這種可變行程 內(nèi)燃機(jī)制成汽車(chē)用汽油機(jī)，仍需設(shè)置節(jié)氣門(mén)，以便在迅速減速控制過(guò)程中先利 用節(jié)氣門(mén)在十幾秒內(nèi)暫時(shí)起到減小功率作用，待變程推柱移到相應(yīng)位置時(shí)再開(kāi) 啟節(jié)氣門(mén)。由于通過(guò)改變活塞行程來(lái)改變功率大小的反應(yīng)速度肯定比直接控制噴油泵 或節(jié)氣門(mén)要相對(duì)較慢，在把這種可變行程內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)動(dòng)力時(shí)還應(yīng)為其設(shè)有 由發(fā)電機(jī)、電池和電動(dòng)機(jī)所構(gòu)成的輔助動(dòng)力系統(tǒng)，這樣，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在改變行程 加大功率輸出過(guò)程中如功率增加速度較慢，可由輔助動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)提供 補(bǔ)充動(dòng)力，讓汽車(chē)的加速性不會(huì)降低。如只是短時(shí)加大功率并不需改變活塞行 程，也由電動(dòng)機(jī)提供補(bǔ)充動(dòng)力。可變行程內(nèi)燃機(jī)的這種特點(diǎn)使其特別適合制成 汽油機(jī)作為城市汽車(chē)的動(dòng)力，當(dāng)城市內(nèi)的平均車(chē)速較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也被調(diào)整到 相應(yīng)的活塞行程，使低速狀態(tài)行駛下的汽車(chē)油耗不會(huì)增加。另外，為汽缸設(shè)置
的可變?nèi)莘e燃燒室17和其內(nèi)的儲(chǔ)壓活塞18因可消除大部分燃燒室所形成的無(wú) 益容積，讓這部分容積內(nèi)的作功燃?xì)庠谧鞴笃谶€可被儲(chǔ)壓活塞18推入汽缸參
與作功(參看圖1下側(cè)儲(chǔ)壓活塞狀態(tài))，使汽油機(jī)的壓縮比雖然仍會(huì)低于柴油機(jī),
但其效率將與柴油機(jī)相當(dāng)。
圖1中為汽缸所設(shè)的可變?nèi)莘e燃燒室17處在汽缸體1上，這種布置會(huì)讓散 熱面積增加較多。為了能在減少汽缸無(wú)益容積的同時(shí)也盡可能減少散熱面積， 如圖3所示，把可變?nèi)莘e燃燒室17布置在了汽缸蓋5上，使燃燒室的大部分范 圍移進(jìn)汽缸2圓周內(nèi)，火花塞3安裝在缸體1上的汽缸2側(cè)邊、并伸在汽缸圓 周以外的小部分可變?nèi)莘e燃燒室17內(nèi)。
與大多汽缸直列內(nèi)燃機(jī)不同，這種擺盤(pán)式內(nèi)燃機(jī)的汽缸是環(huán)形排列的，為 充分發(fā)揮這種汽缸環(huán)形排列的獨(dú)有特點(diǎn)，改善汽缸的進(jìn)氣過(guò)程，如圖3和圖4 所示，在環(huán)形排列的汽缸各缸蓋5所圍成的空間內(nèi)還形成有環(huán)形旋流室66，各 缸蓋上的進(jìn)氣道7向內(nèi)按相同的傾斜方向分別與環(huán)形旋流室的外圓周面切線位 置相連通，外面所設(shè)的進(jìn)氣總管分別經(jīng)穿過(guò)各缸蓋推桿之間空隙的連通管68與 環(huán)形旋流室66外端面上的相應(yīng)通氣道67連通，各通氣道內(nèi)形成彎管形狀，使 其出口傾斜方向與流入汽缸進(jìn)氣道7的氣流方向相同。這樣布置后，在進(jìn)氣過(guò) 程中，從各通氣道67的傾斜出口流出的空氣進(jìn)入環(huán)形旋流室66后，使其內(nèi)的 氣體會(huì)沿環(huán)形旋流室相應(yīng)循環(huán)流動(dòng)，而在汽缸進(jìn)氣過(guò)程中處在旋流室外圓周面 上的進(jìn)氣道7因能從循環(huán)流動(dòng)的空氣流中順勢(shì)吸氣，從而也有利于讓汽缸順暢 的進(jìn)氣。圖3中的汽缸2如圖4所示，采用了緊湊的6缸環(huán)形布置結(jié)構(gòu)，各汽 缸通向外側(cè)的排氣道73分別與兩側(cè)相應(yīng)的排氣管74和75連通。
一般利用擺盤(pán)機(jī)構(gòu)制成的都是二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，而本發(fā)明的擺盤(pán)式內(nèi)燃機(jī)因 是四沖程，在活塞排氣過(guò)程中，活塞和連桿在上止點(diǎn)附近所形成的對(duì)連桿大頭 的球頭拉力是很大的，而擺盤(pán)上的球座與球頭結(jié)構(gòu)在承受拉力時(shí)，球座對(duì)球頭 的作用面積最小，容易造成球座的損壞。為改變球頭承受拉力較弱的不足，如圖3和圖5所示，在連桿9上增設(shè)了C形拉件16，為讓球座14與拉件相配合， 球座外面所需的形狀也制成與內(nèi)球相同球心的球形，在球座上再套上C形拉件 16，并讓C形拉件的兩個(gè)側(cè)端分別與連桿9上所設(shè)的連接座10固定連接。為讓 C形拉件16能保持如圖6中所示與擺盤(pán)外圓周的等距離，在連桿9的外側(cè)靠近 球頭的位置還設(shè)有離連桿一定距離的離心塊39,以便利用擺盤(pán)在扭擺過(guò)程中所 形成的向外甩力讓C形拉件保持在正常位置。如不設(shè)離心塊39，也可在球座頂 部增設(shè)一個(gè)中間擋銷(xiāo)，再讓其與從連桿上伸過(guò)來(lái)的夾臂相配合，更可靠的使C 形拉件保持在正常位置。
本發(fā)明可變行程內(nèi)燃機(jī)的擺盤(pán)因軸向位置被控制移動(dòng)而不能采用錐齒輪約 束機(jī)構(gòu)。在圖1和圖2中，擺盤(pán)12利用與固定座72相連的拉桿71保持位置， 但這種結(jié)構(gòu)會(huì)因拉桿的擺動(dòng)而讓擺盤(pán)也產(chǎn)生一定的不必要徑向往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際中也可采用如圖3中所示的約束機(jī)構(gòu)，在這種機(jī)構(gòu)中，擺盤(pán)12是利用一個(gè) 球座14上所設(shè)的抗扭座15與外殼33上的抗扭擺臂68上所裝的抗扭架69的外 端相連，抗扭架是通過(guò)其外端的小球座70與抗扭座15上的固定球頭20相連。 固定球頭20的安裝方向是使其在受主軸扭力作用時(shí)讓球頭頂在抗扭架外端的小 球座70上，圖3中的這種擺盤(pán)約束機(jī)構(gòu)可讓擺盤(pán)基本上只進(jìn)行沿軸向的往復(fù)扭 擺運(yùn)動(dòng)。
以上利用附圖充分說(shuō)明了擺盤(pán)式和雙擺盤(pán)對(duì)置式兩種可變行程內(nèi)燃機(jī)的結(jié) 構(gòu)和所改進(jìn)的各部分結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。由于通過(guò)改變活塞行程可使汽缸排量從100%減 少到30%，將使這種內(nèi)燃機(jī)在制成汽油機(jī)時(shí)大大減少低功率狀態(tài)下的油耗，從 而特別適合作為汽車(chē)尤其是城市汽車(chē)的動(dòng)力裝置。
權(quán)利要求
1、一種擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)，包括繞主軸(21)環(huán)形排列的汽缸(2)、汽缸內(nèi)的活塞(8)和主軸上所裝的擺盤(pán)(12)，擺盤(pán)裝在主軸的斜軸頸(34)上，并被約束機(jī)構(gòu)保持在相應(yīng)位置，擺盤(pán)上的球座(14)經(jīng)連桿(9)與相對(duì)應(yīng)汽缸(2)內(nèi)的活塞(8)相連，其特征在于斜軸頸(34)被制成軸套結(jié)構(gòu)活動(dòng)裝在空心的主軸(21)上，在斜軸頸上設(shè)有穿過(guò)主軸(21)和主軸內(nèi)變程推柱(40)的橫軸(35)，主軸上所設(shè)的讓橫軸(35)穿過(guò)的孔(26)是長(zhǎng)形孔，能讓變程推柱(40)經(jīng)橫軸(35)帶動(dòng)斜軸頸(34)向汽缸方向相應(yīng)移動(dòng)，在斜軸頸(34)上的背對(duì)汽缸側(cè)并遠(yuǎn)離橫軸(35)位置處設(shè)有支座(36)，在主軸(21)上與支座(36)相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有立架(28)，該立架經(jīng)支板(38)與斜軸頸上的支座(36)相連，并把移動(dòng)到這一位置的活塞(8)支移到上止點(diǎn)處；在主軸內(nèi)變程推柱(40)的背對(duì)汽缸側(cè)設(shè)有柱塞(41)，該處所形成的主軸內(nèi)的油缸(22)經(jīng)控制油路(23)通向主軸(21)外端；當(dāng)控制變程的壓力油推動(dòng)柱塞(41)及一體的變程推柱(40)使上、下止點(diǎn)中間位置的橫軸(35)向汽缸方向相應(yīng)移動(dòng)，處在上止點(diǎn)的活塞被主軸(21)上的立架(28)和支板(38)支撐位置不變，處在下止點(diǎn)的活塞則被推動(dòng)向上止點(diǎn)方向相應(yīng)移動(dòng)，使活塞的行程距離隨之縮短。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在立架(28)背 部的主軸(21)上套裝有平衡盤(pán)(43)，在平衡盤(pán)上設(shè)有穿過(guò)主軸(21)和其內(nèi) 變程推柱(40)的后橫軸(46)，該后橫軸與斜軸頸(34)上的橫軸(35)相平 行，主軸(21)上讓后橫軸穿過(guò)的孔(27)是不妨礙后橫軸向汽缸方向移動(dòng)的 長(zhǎng)形孔，在平衡盤(pán)(43)的背部設(shè)有與斜軸頸上的支座(36)相隔180° 、同時(shí) 徑向位置相同的后支座(44)，后支座經(jīng)連板(45)與主軸(21)外側(cè)所設(shè)的后 立架(29)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺盤(pán)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在所述的擺盤(pán)式可 變行程內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上再增設(shè)一套相同但反向布置的擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)，形 成一臺(tái)雙擺盤(pán)對(duì)置、活塞對(duì)動(dòng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，該對(duì)置內(nèi)燃機(jī)由穿過(guò)所增設(shè)的內(nèi) 燃機(jī)汽缸體(48)的長(zhǎng)主軸(49)輸出動(dòng)力，或者在長(zhǎng)主軸(49)中部增設(shè)中 隔板及相應(yīng)的軸承，由設(shè)在長(zhǎng)主軸中間位置的齒輪或鏈輪輸出動(dòng)力；在長(zhǎng)主軸(49)內(nèi)所設(shè)的兩個(gè)對(duì)置變程推柱(40、 50)上的柱塞之間裝有反向同步傳動(dòng) 的螺桿(51)，該螺桿的兩側(cè)分別通過(guò)反向螺紋旋入兩側(cè)柱塞內(nèi)的螺紋孔中，螺 桿(51)通過(guò)其中間位置的中位檔輪(52)被長(zhǎng)主軸(49)內(nèi)油缸中間所形成的擋座限位。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于為控制 主軸(21)內(nèi)的變程推柱(40)設(shè)有行程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電控單元(55)、 減程油泵(56)、放油調(diào)速閥(58)、放油作動(dòng)器(59)、通油接頭(61)和位置 傳感器(62)，設(shè)有控制油路(23)出口的主軸(21)外端伸進(jìn)通油接頭(61), 在控制油路出口處設(shè)有進(jìn)油單向閥(24)，該單向閥可被外面所設(shè)的放油作動(dòng)器(59)的頂桿(60)作用開(kāi)啟放油，通油接頭(61)經(jīng)油路(63)分別通向減 程油泵(56)和放油調(diào)速閥(58);當(dāng)電控單元(55)根據(jù)平均車(chē)速需調(diào)整變程 推柱(40)的位置時(shí)，先利用位置傳感器(62)檢測(cè)出變程推柱的所在位置， 若此時(shí)變程推柱處在中部位置，如需加大功率，電控單元便先控制放油作動(dòng)器(59)、使其用頂桿(60)開(kāi)啟進(jìn)油單向閥(24)，同時(shí)也控制放油調(diào)速閥(58) 適當(dāng)開(kāi)啟，主軸內(nèi)的變程推柱(40)在汽缸內(nèi)氣體壓力作用下便遠(yuǎn)離汽缸，讓 活塞向下止點(diǎn)方向移動(dòng)以增大行程，當(dāng)變程推柱返移到所相應(yīng)的位置后，電控 單元便讓放油作動(dòng)器(59)的頂桿回位，完成增大排量的控制過(guò)程；如這時(shí)需 減小功率，電控單元(55)可關(guān)閉減程油泵(56)的卸荷閥(57)，減程油泵排 出的高壓油便沿油路(63)經(jīng)進(jìn)油單向閥(24)進(jìn)入主軸(21)內(nèi)的油缸(22)， 使變程推柱(40)向汽缸方向移動(dòng)，相應(yīng)減小活塞的行程距離，使汽缸的排量 減少、功率降低，當(dāng)變程推柱被調(diào)整到合適的位置后，電控單元讓卸荷閥(57) 開(kāi)啟，完成減小功率的控制過(guò)程。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在環(huán)形 排列的汽缸各缸蓋(5)的環(huán)形中心處設(shè)有其上帶進(jìn)排氣控制凸輪的中心凸輪軸(6)，各缸蓋上的進(jìn)排氣門(mén)分別經(jīng)各自的搖臂和推桿被中心凸輪軸(6)控審"
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在環(huán)形排列的汽 缸各缸蓋(5)所圍成的空間內(nèi)形成有環(huán)形旋流室(66)，各缸蓋上的進(jìn)氣道(7) 向內(nèi)按相同的傾斜方向分別與環(huán)形旋流室的外圓周面切線位置相連通，外面所 設(shè)的進(jìn)氣總管分別經(jīng)穿過(guò)各缸蓋推桿之間空隙的連通管(68)與環(huán)形旋流室(66) 外端面上的相應(yīng)通氣道(67)連通，各通氣道內(nèi)形成彎管形狀，使其出口傾斜 方向與流入汽缸進(jìn)氣道(7)的氣流方向相同。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所設(shè)的 可變?nèi)莘e燃燒室(17)布置在汽缸蓋(5)上，其大部分范圍移進(jìn)汽缸(2)圓 周內(nèi)，火花塞(3)安裝在缸體(1)上的汽缸(2)側(cè)邊，伸在汽缸圓周以外的 小部分可變?nèi)莘e燃燒室(17)內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在擺盤(pán)的球座(14)與連桿(9)的球頭(11)連接結(jié)構(gòu)中，球座(14)外面所需的形 狀也制成與內(nèi)球相同球心的球形，在球座(14)上套有C形拉件(16)，該拉件 的兩個(gè)側(cè)端分別與連桿(9)上所設(shè)的連接座(10)固定連接，在連桿(9)外 側(cè)靠近球頭的位置設(shè)有離開(kāi)連桿一定距離的離心塊(39)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可變行程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于擺盤(pán)(12) 利用自身或一個(gè)球座(14)上所設(shè)的抗扭座(15)與外殼(33)上的抗扭擺臂 (68)上所裝的抗扭架(69)的外端相連，抗扭架(69)是通過(guò)其外端的小球 座(70)與抗扭座(15)上的固定球頭(20)相連，固定球頭的安裝方向是使 其在受主軸扭力作用時(shí)讓球頭頂在抗扭架(69)外端的小球座(70)上。
全文摘要
一種擺盤(pán)式可變行程內(nèi)燃機(jī)，包括繞主軸(21)環(huán)形排列的汽缸(2)、汽缸內(nèi)的活塞(8)和主軸上所裝的擺盤(pán)(12)，擺盤(pán)裝在主軸的斜軸頸(34)上。由于通過(guò)控制主軸內(nèi)的變程推柱(40)經(jīng)橫軸(35)可推動(dòng)主軸上的斜軸頸(34)和其上裝成一體的擺盤(pán)(12)來(lái)改變所處的傾斜角度，從而可相應(yīng)帶動(dòng)汽缸內(nèi)的活塞(8)改變行程，使汽缸根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小的不同能處在相適應(yīng)的排量上，減少了不必要的活塞行程和泵氣損失。因活塞行程可變，汽缸的排量可從100％減少到30％。本發(fā)明的可變行程內(nèi)燃機(jī)特別適合以汽油為燃料作為汽車(chē)的動(dòng)力裝置，解決了普通汽油機(jī)在汽車(chē)因城市路況而低速行駛中所產(chǎn)生的油耗偏大問(wèn)題。
文檔編號(hào)F02B55/00GK101418719SQ200810188249
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者韓培洲 申請(qǐng)人:韓培洲