專利名稱：少排量制式發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種少排量制式發(fā)動機(jī)，屬于往復(fù)式發(fā)動機(jī)的一種新的工作制式。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的往復(fù)式發(fā)動機(jī)一般都是利用活塞全行程容積作為設(shè)計(jì)工作排量，即滿排量工作制式，不利于燃料的充分燃燒和減少廢氣污染。此外，滿排量工作制式的往復(fù)式發(fā)動機(jī)一旦設(shè)計(jì)定型，其進(jìn)氣量和壓縮比一般均很難調(diào)節(jié)，除非采用復(fù)雜的進(jìn)氣增壓裝置來補(bǔ)償進(jìn)氣量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題設(shè)計(jì)一種少排量制式發(fā)動機(jī)，利用活塞全行程容積的一部分容積作為設(shè)計(jì)工作排量，有利于燃料的充分燃燒和減少廢氣污染，也可通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣終止相位，以補(bǔ)償進(jìn)氣量和調(diào)節(jié)壓縮比。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案1、設(shè)計(jì)思想為了改善往復(fù)式發(fā)動機(jī)的工作性能，以適應(yīng)越來越嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)排放標(biāo)準(zhǔn)，以及儲備一些可進(jìn)一步利用的相應(yīng)功能—進(jìn)氣補(bǔ)償和壓縮比調(diào)節(jié)等，研究發(fā)明一種少排量工作制式的往復(fù)式發(fā)動機(jī)。
2、設(shè)計(jì)方案一種少排量制式發(fā)動機(jī)，包括氣缸總成(1)、活塞總成(2)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)(3)及配氣相位裝置(4)，其發(fā)明要點(diǎn)是設(shè)計(jì)工作排量V1′小于活塞全行程容積V1。且進(jìn)氣終止相位變化時(shí)，實(shí)際進(jìn)氣量和工作壓縮比會相應(yīng)增大或減小。
V1-對應(yīng)于S行程的氣缸容積，V1′-對應(yīng)于S′行程的氣缸吸氣容積，工作壓縮比εg＝(v1+v2)/v2定義壓縮比εd＝(v1′+v2)/v2k＝s′/s(k＜1)εd＝(εg-1)/k+1 εg＝k(εd-1)+1 εg＜εdεg的最佳值可根據(jù)所用燃料及點(diǎn)火方式來選擇確定。k值為可控變量，當(dāng)k值大于設(shè)計(jì)初值時(shí)，將有主動補(bǔ)進(jìn)氣量功能和提高εg的功能；當(dāng)k值小于設(shè)計(jì)初值時(shí)，會使εg減小，一般只適用于燃料品種改變后，其抗爆性能低于設(shè)計(jì)初值時(shí)的情況。
配氣相位裝置(4)由安裝在曲軸上的曲軸正時(shí)齒輪(5)、安裝在缸體上的中間隨動齒輪(6)、安裝在凸輪軸上的凸輪軸正時(shí)齒輪(7)和凸輪(8)組成，曲軸正時(shí)齒輪(5)與中間隨動齒輪(6)相嚙合，中間隨動齒輪(6)與凸輪軸正時(shí)齒輪(7)相嚙合，凸輪(8)頂在挺柱(9)上，頂桿(10)的一端與挺柱(9)鉸接，另一端與氣門搖臂(11)的一端鉸接，氣門搖臂(11)的另一端與氣門頂桿(12)相觸。曲軸正時(shí)齒輪(5)的齒數(shù)與凸輪凸正時(shí)凸輪軸正時(shí)齒輪(7)的齒數(shù)之比為1∶2。配氣開閉的相位角度由凸輪軸上的凸輪(8)的外廓曲線的升程角決定。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果1、與同等活塞行程的滿排量工作制式相比較，在排氣開始相位一樣的情況下，少排量制式的相對燃燒行程和時(shí)間增大，有利于燃料的充分燃燒和減少廢氣污染，且排氣初始壓力及與之相關(guān)的排氣噪聲降低。
2、可根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度條件或海拔高度和氣壓條件，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣終止相位，即k值，以補(bǔ)償進(jìn)氣量和調(diào)節(jié)壓縮比。
3、可根據(jù)燃料燃燒性能和抗爆震性能，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣終止相位，即k值，以補(bǔ)償進(jìn)氣量和調(diào)節(jié)壓縮比，方便使用多種燃料。


圖1為本發(fā)明的活塞行程示意圖，S-為活塞在上下止點(diǎn)間的行程距離，O-上止點(diǎn)，O′-下止點(diǎn)，S′-為活塞從上止點(diǎn)下行到A點(diǎn)的行程距離，A-進(jìn)氣終點(diǎn)，B-排氣終點(diǎn)，V2-燃燒室容積，圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖1、2描述本發(fā)明的一種實(shí)施例采用固定配氣相位裝置的少排量制式發(fā)動機(jī)。
1、發(fā)動機(jī)類型四行程單缸柴油機(jī)。
2、技術(shù)參數(shù)工作壓縮比εg＝17.0∶1，定義壓縮比εd＝23.9∶1，s′/s的k值＝0.7。
3、固定配氣相位裝置由曲軸正時(shí)齒輪、中間隨動齒輪、凸輪軸正時(shí)齒輪和凸輪組成。曲軸正時(shí)齒輪的齒數(shù)與凸輪凸正時(shí)凸輪軸正時(shí)齒輪的齒數(shù)之比為1∶2。
傳動關(guān)系由曲軸正時(shí)齒輪帶動中間隨動齒輪，再由中間隨動齒輪帶動凸輪軸正時(shí)齒輪，從而使凸輪軸旋轉(zhuǎn)，帶動凸輪通過挺柱、頂桿、氣門搖臂、氣門頂桿確定配氣相位。配氣開閉的相位角度由凸輪軸的凸輪外廓曲線的升程角決定。
進(jìn)氣開啟點(diǎn)，上止點(diǎn)前約20°，關(guān)閉點(diǎn)，過上止點(diǎn)后約110°。
排氣開啟點(diǎn)，下止點(diǎn)前約65°，關(guān)閉點(diǎn)，過上止點(diǎn)后約20°。
4、工作循環(huán)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，在到達(dá)上止點(diǎn)前約20°時(shí)，進(jìn)氣凸輪開始頂開進(jìn)氣門，此時(shí)氣缸內(nèi)排氣門還未關(guān)閉，處于掃氣階段；在活塞過上止點(diǎn)后約20°，排氣門完全關(guān)閉，掃氣結(jié)束，氣缸處于進(jìn)氣行程；當(dāng)活塞繼續(xù)下行，到達(dá)s′/s＝k＝0.7的位置時(shí)，也即是過上止點(diǎn)后約110°的位置時(shí)，進(jìn)氣門完全關(guān)閉，此時(shí)氣缸中吸入對應(yīng)于s′行程的v1′容積的空氣。
活塞繼續(xù)向下止點(diǎn)運(yùn)動，由于進(jìn)氣門已關(guān)閉，吸入的空氣開始負(fù)壓膨脹攏動。到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，負(fù)壓膨脹結(jié)束。
活塞過下止點(diǎn)后，向上止點(diǎn)運(yùn)動，開始壓縮行程。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)前某一轉(zhuǎn)角時(shí)，噴油嘴開始噴油點(diǎn)火(適當(dāng)?shù)奶崆包c(diǎn)火)。
活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)的工作壓縮比εg雖然小于定義壓縮比εd，但其數(shù)值的選擇設(shè)定，跟同等工況的滿排量工作制式完全一樣，因此熱效率不會降低。
活塞過上止點(diǎn)后，在燃燒壓力的推動下，開始做功行程。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)前約65°時(shí)，排氣門提前開啟，在氣體燃燒結(jié)束后的殘余壓力下開始排氣。
由于少排量工作制式與同等條件的滿排量工作制式相比，其活塞行程相等，因此相對的燃燒做功行程和時(shí)間增大，有利于燃料充分燃燒和減少廢氣污染。
活塞過下止點(diǎn)后，向上止點(diǎn)運(yùn)動，繼續(xù)排氣，當(dāng)活塞在到達(dá)上止點(diǎn)前約20°時(shí)，進(jìn)氣門提早開啟，此時(shí)排氣還在進(jìn)行，排氣門、進(jìn)氣門都打開，處于掃氣階段；在活塞過上止點(diǎn)后約20°時(shí)，排氣門完全關(guān)閉，掃氣結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣行程。
由于少排量工作制式與同等條件的滿排量工作制式都采用同樣的優(yōu)化排氣相位和掃氣相位，因此排氣初始壓力及與之相關(guān)的排氣噪聲降低，但掃氣效果保持一樣。
權(quán)利要求
1.一種少排量制式發(fā)動機(jī)，包括氣缸總成(1)、活塞總成(2)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)(3)及配氣相位裝置(4)，其特征是設(shè)計(jì)工作排量V1′小于活塞全行程容積V1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的少排量制式發(fā)動機(jī)，其特征是進(jìn)氣終止相位變化時(shí)，實(shí)際進(jìn)氣量和工作壓縮比會相應(yīng)增大或減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的少排量制式發(fā)動機(jī)，其特征是配氣相位裝置(4)由安裝在曲軸上的曲軸正時(shí)齒輪(5)、安裝在缸體上的中間隨動齒輪(6)、安裝在凸輪軸上的凸輪軸正時(shí)齒輪(7)和凸輪(8)組成，曲軸正時(shí)齒輪(5)與中間隨動齒輪(6)相嚙合，中間隨動齒輪(6)與凸輪軸正時(shí)齒輪(7)相嚙合，凸輪(8)頂在挺柱(9)上，頂桿(10)的一端與挺柱(9)鉸接，另一端與氣門搖臂(11)的一端鉸接，氣門搖臂(11)的另一端與氣門頂桿(12)相觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的少排量制式發(fā)動機(jī)，其特征是曲軸正時(shí)齒輪(5)的齒數(shù)與凸輪凸正時(shí)凸輪軸正時(shí)齒輪(7)的齒數(shù)之比為1∶2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的少排量制式發(fā)動機(jī)，其特征是配氣開閉的相位角度由凸輪軸上的凸輪(8)的外廓曲線的升程角決定。
全文摘要
一種少排量制式發(fā)動機(jī),包括氣缸總成(1)、活塞總成(2)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)(3)及配氣相位裝置(4),其設(shè)計(jì)工作排量V′
文檔編號F01L1/344GK1388307SQ02114670
公開日2003年1月1日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者王曉東 申請人:王曉東