專利名稱：可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是涉及一種可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)普遍采用曲柄連桿機(jī) 構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的功用是在作功行程中，將燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械 能，再轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。在這種內(nèi)燃機(jī)的作功行程中， 燃?xì)鈱?duì)活塞頂部的壓力通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，由于連桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變 化，產(chǎn)生的垂直于作功方向的分力作用于活塞與氣缸的接觸面上，產(chǎn)生較大的 磨擦阻力。在活塞的各個(gè)位移點(diǎn)上，驅(qū)動(dòng)力臂不斷變化，最終傳遞到曲軸使其
旋轉(zhuǎn)的力均小于甚至遠(yuǎn)小于燃?xì)鈱?duì)活塞頂?shù)膲毫ΓΦ霓D(zhuǎn)換效率僅有30%左 右，力的傳遞損耗大、效率低，這種情況使內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性受到制約。 現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)排量幾乎都是固定值，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不論負(fù)荷大小， 所有排量都參與工作。由內(nèi)燃機(jī)原理得知，作功相同的情況下，在負(fù)荷率較小 時(shí)，內(nèi)燃機(jī)效率低，油耗較高，排放污染較大；負(fù)荷率較大時(shí)，內(nèi)燃機(jī)效率高， 油耗較小，排放污染也較小。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)最佳效率工況轉(zhuǎn)速區(qū)域是在額定轉(zhuǎn)速 75-95%中高負(fù)荷范圍內(nèi)，例如汽油機(jī)一般在負(fù)荷率約為80%— 90%時(shí)油耗最 低，排放污染最少。內(nèi)燃機(jī)功率都是按照滿載時(shí)的極端工況配備的，而在大多 數(shù)使用情況下，例如在城市市區(qū)行駛，負(fù)荷率通常只有18%-50%，因而油耗較 高。上世紀(jì)60年代開(kāi)始研究閉缸節(jié)油技術(shù)，如申請(qǐng)?zhí)枮?00610039007的專利 申請(qǐng)文件公開(kāi)的一種技術(shù)方案，在內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷行駛工況時(shí)，停止部分氣缸的 工作(停缸法)，使實(shí)際參與工作的內(nèi)燃機(jī)排量減少，剩余氣缸處于中高負(fù)荷 工作狀態(tài)，可以使內(nèi)燃機(jī)比不停缸法節(jié)油15-25%。但是在采用停缸法時(shí)會(huì)造 成內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，各缸受力不平衡引起內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)增大等問(wèn)題，以及因斷油 斷氣后使排氣空燃比變化，不能保證汽油機(jī)安裝的三效催化轉(zhuǎn)化器在化學(xué)計(jì)量 條件下有效工作，使尾氣中有害物質(zhì)的排放量增加，這對(duì)環(huán)境保護(hù)是不利的。 由于存在上述諸多不足等問(wèn)題，這種停缸變排量法技術(shù)至今不能推廣使用。
3現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后即使沒(méi)有負(fù)荷，仍以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，即怠速狀態(tài)。在
交通擁擠的道路，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)消耗的燃油占總油耗的5%以上，造成
了很大的浪費(fèi)和污染。目前僅在混合動(dòng)力汽車可以實(shí)現(xiàn)無(wú)怠速狀態(tài)，在其它領(lǐng) 域尚無(wú)成熟的無(wú)怠速解決方案。
內(nèi)燃機(jī)壓縮比的大小直接關(guān)系到內(nèi)燃機(jī)的性能。混合汽的壓力越高越容易 燃燒，效率越高，排放越低。壓縮比過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自燃，引起暴振，受暴振 現(xiàn)象的限制，提高壓縮比有一定的限度。固定壓縮比的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，只能按照 最大節(jié)氣門開(kāi)度確定壓縮比，在小節(jié)氣門狀態(tài)下壓縮比太小，燃燒不完全，效 率低，功率小。在多數(shù)情況下內(nèi)燃機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)氣門僅部分開(kāi)啟， 壓縮比較低，工作效率差。為了讓內(nèi)燃機(jī)能在整個(gè)工況下都可以充分燃燒和高 效率工作，保持理想的壓縮比，早在上世紀(jì)汽車發(fā)展初期已經(jīng)提出并做過(guò)不少 試驗(yàn)。但是由于使用壽命短與制造成本高等諸方面的難題一直不能實(shí)用化。
發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人針對(duì)上述的問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種可連續(xù)改變排量的 內(nèi)燃機(jī)，其效率高、油耗低、排放污染少，在各種負(fù)荷下都能保持最佳工況， 消除內(nèi)燃機(jī)的怠速狀態(tài)，無(wú)需外力內(nèi)燃機(jī)能即刻點(diǎn)火啟動(dòng)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案-
一種可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，包括機(jī)體、電控單元(ECU)、進(jìn)氣機(jī)構(gòu) 及排氣機(jī)構(gòu)，還包括至少四個(gè)并列的氣缸，在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞分別固 定連接有齒條；氣缸下方設(shè)置有至少一根齒輪軸，齒輪軸上設(shè)有擺轉(zhuǎn)傳感器及 齒輪，齒輪軸的一端設(shè)有擺轉(zhuǎn)飛輪，另一端設(shè)有棘輪，棘輪與輸出齒輪嚙合； 齒輪軸上的齒輪分別與對(duì)應(yīng)的齒條嚙合；所述氣缸中的活塞分為兩組，其中一 組活塞上的齒條嚙合在齒輪軸的一側(cè)，另一組活塞上的齒條嚙合在齒輪軸的另 一側(cè)，當(dāng)一組活塞在上止點(diǎn)時(shí)，另一組活塞在下止點(diǎn)；所述齒輪軸或氣缸連接 使齒輪軸與氣缸之間距離可變的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
進(jìn)一步的
所述擺轉(zhuǎn)飛輪的中心設(shè)有侍服電機(jī)，侍服電機(jī)的兩個(gè)軸伸端分別連接兩個(gè) 徑向布置的螺紋軸，螺紋軸上分別嚙合有質(zhì)量相同的帶有螺紋孔的慣性移塊， 兩個(gè)螺紋軸的螺紋旋向相反。
所述氣缸下方設(shè)置有兩根平行的齒輪軸， 一組活塞連接"一"字雙面齒條，在兩平行齒輪軸中間同時(shí)嚙合齒輪軸上的齒輪；另一組活塞連接"口"字雙面 齒條，在兩平行齒輪軸外側(cè)同時(shí)嚙合齒輪軸上的齒輪。
所述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為由電控單元(ECU)控制的液壓油缸或侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)及排氣機(jī)構(gòu)的氣門為電磁式或電液式，其啟閉由電控單元 (ECU)控制。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于-
1、 通過(guò)齒輪軸的平移實(shí)現(xiàn)了該內(nèi)燃機(jī)的排量連續(xù)可調(diào)，齒輪軸處于高位 時(shí)(離氣缸近)，活塞的行程縮短，排量??；齒輪軸處于低位時(shí)(離氣缸遠(yuǎn))， 活塞的行程延長(zhǎng)，排量大。排量調(diào)節(jié)幅度(最大排量/最小排量)達(dá)到三倍以 上，使本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)在各種負(fù)荷下都能保持最佳工況。
2、 由于采用齒輪齒條取代曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿及曲軸，活塞作功過(guò)程中 齒條與齒輪軸的齒輪始終相切，消除了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)活塞作功時(shí)由于連桿運(yùn)動(dòng)產(chǎn) 生的垂直于作功方向的分力，且可降低活塞裙部部分的高度，使活塞與缸體的 接觸面積減少，磨擦阻力減小，避免了機(jī)械力損失，轉(zhuǎn)換效率得到提高。
3、 在零負(fù)荷時(shí)內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止工作，在一定時(shí)間內(nèi)，有負(fù)荷時(shí)無(wú)需外力 本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)能即刻點(diǎn)火啟動(dòng)，消除了內(nèi)燃機(jī)的怠速狀態(tài)，節(jié)省燃料消耗。
4、 通過(guò)調(diào)節(jié)擺轉(zhuǎn)飛輪的慣性及齒輪軸的位置，本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的壓縮比能 夠?qū)崿F(xiàn)智能控制。
5、 因機(jī)械效率高，本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)發(fā)熱量低，可以簡(jiǎn)化冷卻系統(tǒng)，另外， 因舍去了正時(shí)鏈(或是正時(shí)皮帶、挺桿)、正時(shí)鏈漲緊機(jī)構(gòu)、正時(shí)鏈輪(或是 正時(shí)齒輪)、凸輪軸、搖臂、搖臂銷、搖臂架、曲軸等復(fù)雜零部件和現(xiàn)有的一 切"可變配氣相位機(jī)構(gòu)"，本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)得到部分簡(jiǎn)化，降低內(nèi)燃機(jī)的 制造成本。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(小排量時(shí)，活塞一、活塞四處于上止點(diǎn)，活 塞二、活塞三處于下止點(diǎn))。 圖2為圖1的仰視圖。 圖3為圖1的A-A向視圖。 圖4為圖1的B-B向視圖。圖5為圖1的C向視圖。
圖6為小排量時(shí)的狀態(tài)圖(活塞一、活塞四處于下止點(diǎn)，活塞二、活塞三 處于上止點(diǎn)，齒輪軸由侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng))。
圖7為大排量時(shí)的狀態(tài)圖(活塞一、活塞四處于上止點(diǎn)，活塞二、活塞三 處于下止點(diǎn))。
圖8為大排量時(shí)的狀態(tài)圖(活塞一、活塞四處于下止點(diǎn)，活塞二、活塞三 處于上止點(diǎn))。
圖9為本發(fā)明另一種實(shí)現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖(小排量時(shí)，活塞一、活塞四 處于上止點(diǎn)，活塞二、活塞三處于下止點(diǎn))。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 如圖1、 2、 3、 4、 5所示，本內(nèi)燃機(jī)包括機(jī)體、電控單元(ECU)、進(jìn)氣 機(jī)構(gòu)及排氣機(jī)構(gòu)，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)及排氣機(jī)構(gòu)的氣門19為電磁式或電液式，其啟閉 由電控單元(ECU)控制。氣缸一 1、氣缸二 2、氣缸三3、氣缸四4并列排列， 活塞一5、活塞二6、活塞三7、活塞四8分別在氣缸一1、氣缸二2、氣缸三 3、氣缸四4中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊?、活塞二6、活塞三7、活塞四8分別固 定連接有齒條501、齒條601、齒條701、齒條801。氣缸正下方設(shè)置有第一齒 輪軸9及第二齒輪軸10，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10相互平行，相互位置 始終固定，所形成的面始終與齒條垂直。第一齒輪軸9上設(shè)有擺轉(zhuǎn)傳感器11， 擺轉(zhuǎn)傳感器11測(cè)量第一齒輪軸9擺轉(zhuǎn)速度、擺轉(zhuǎn)幅度并反饋給電控單元 (ECU)。第一齒輪軸9的一端設(shè)有擺轉(zhuǎn)飛輪12，另一端設(shè)有棘輪13，第二齒 輪軸10的同一端也設(shè)有棘輪13，棘輪13與輸出齒輪14嚙合，輸出齒輪14 可以是內(nèi)齒輪，也可以是外齒輪。四個(gè)氣缸中的活塞分為兩組，活塞一5、活 塞四8為一組，活塞二6、活塞三7為另一組，活塞一5、活塞四8剛性連接 的齒條501及齒條801為"一"字雙面齒條，齒條501及齒條801在兩平行的 第一齒輪軸9及第二齒輪軸10中間與第一齒輪軸9及第二齒輪軸IO上的齒輪 16同時(shí)嚙合(如圖3)，活塞二 6、活塞三7剛性連接的齒條601及齒條701 為"口 "字雙面齒條，齒條601及齒條701在兩平行的第一齒輪軸9及第二齒 輪軸10外側(cè)同時(shí)嚙合第一齒輪軸9及第二齒輪軸10上的齒輪16 (如圖4)， 齒輪16與第一齒輪軸9及第二齒輪軸10剛性連接，齒輪16的位置與各齒條
6對(duì)應(yīng)。當(dāng)一組活塞(如活塞一 5、活塞四8)在上止點(diǎn)時(shí)，另一組活塞(如活 塞二 6、活塞三7)在下止點(diǎn)(如圖1中狀態(tài))。第一齒輪軸9及第二齒輪軸10 連接可調(diào)節(jié)齒輪軸與氣缸之間距離的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是液壓油缸15 或侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20 (如圖6)，兩側(cè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的液壓油缸15或侍服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)20是同步移動(dòng)，用以調(diào)節(jié)齒輪軸與氣缸之間距離。如圖5所示，擺轉(zhuǎn) 飛輪12的中心設(shè)有侍服電機(jī)1201，侍服電機(jī)1201的兩個(gè)軸伸端分別連接兩個(gè) 徑向布置的螺紋軸1203及螺紋軸1204，兩根螺紋軸上分別嚙合有質(zhì)量相同的 帶有螺紋孔的慣性移塊1202，螺紋軸1203及螺紋軸1204的螺紋旋向相反，當(dāng) 啟動(dòng)侍服電機(jī)1201時(shí)，兩個(gè)慣性移塊1202同時(shí)向內(nèi)或時(shí)向外移動(dòng)，改變擺轉(zhuǎn) 飛輪12慣性大小。
在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)一組氣缸里活塞上行時(shí)，另一組氣缸里活塞下行；一 組氣缸里活塞處于上止點(diǎn)時(shí)，另一組氣缸里活塞則處于下止點(diǎn)。如圖1中，活 塞一 5、活塞四8處于上止點(diǎn)，活塞二 6、活塞三7處于下止點(diǎn)，氣缸一 1點(diǎn) 燃，氣缸一 1內(nèi)高壓使活塞一 5作功下行，齒條501通過(guò)齒輪16驅(qū)動(dòng)第一齒 輪軸9及第二齒輪軸10旋轉(zhuǎn)，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10的旋轉(zhuǎn)又通過(guò)齒 輪16驅(qū)動(dòng)齒條801下行，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒條601、齒條701上行，活塞四8處于 吸氣行程，活塞三7處于壓縮行程，活塞二6處于排氣行程；當(dāng)氣缸一l的氣 壓與氣缸三3氣壓相同時(shí)，擺轉(zhuǎn)飛輪12、活塞、齒條、齒輪軸的慣性使第一齒 輪軸9及第二齒輪軸10繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，氣缸三3繼續(xù)壓縮；當(dāng)氣缸一 1的氣壓小 于氣缸三3的氣壓時(shí)，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10轉(zhuǎn)速下降，直至停止。 此時(shí)，如圖六，活塞三7及活塞二6處于上止點(diǎn)，活塞一5及活塞四8同時(shí)停 止并處于下止點(diǎn)，完成一次作功循環(huán)。此時(shí)，電控單元(ECU)信號(hào)觸發(fā)氣缸三 3火花塞點(diǎn)火，活塞三7作功下行，通過(guò)齒條701使第一齒輪軸9及第二齒輪 軸10開(kāi)始反向旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始下一個(gè)作功循環(huán)。在每一次作功循環(huán)中，由電控單 元ECU控制各個(gè)氣缸電磁式或電液式氣門19開(kāi)啟或閉合。
隨著內(nèi)燃機(jī)油門、負(fù)荷的改變，齒輪軸擺速隨之改變，電控單元ECU發(fā) 出信號(hào)，兩側(cè)的液壓油缸15或侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20同步運(yùn)行，沿齒條行進(jìn)方 向同時(shí)移動(dòng)第一齒輪軸9及第二齒輪軸10，從而改變第一齒輪軸9及第二齒輪 軸10與氣缸之間的距離，與第一齒輪軸9及第二齒輪軸10上的齒輪16嚙合 的齒條501、齒條601、齒條701及齒條801使活塞一5、活塞二 6、活塞三7、活塞四8與氣缸頂部的距離同時(shí)變化，由于氣缸頂部對(duì)活塞的限位作用，第一
齒輪軸9及第二齒輪軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度及活塞一5、活塞二6、活塞三7、活塞 四8的行程隨之發(fā)生變化。如圖1、 6所示，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)低負(fù)荷時(shí)，擺轉(zhuǎn)傳感器 11測(cè)得齒輪軸擺轉(zhuǎn)速度低，反饋電控單元ECU，控制第一齒輪軸9及第二齒 輪軸10上移，接近氣缸，活塞一5、活塞二6、活塞三7、活塞四8與氣缸頂 部的距離同時(shí)縮短，由于氣缸頂部對(duì)活塞的限位，使活塞一 5、活塞二 6、活 塞三7、活塞四8可移動(dòng)的距離變短，即活塞的行程縮短，內(nèi)燃機(jī)排量減小。 如圖7、 8所示，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)高負(fù)荷時(shí)，擺轉(zhuǎn)傳感器ll測(cè)得齒輪軸擺轉(zhuǎn)速度高， 反饋電控單元ECU，控制第一齒輪軸9及第二齒輪軸IO下移，遠(yuǎn)離氣缸，活 塞一5、活塞二6、活塞三7、活塞四8與氣缸頂部的距離同時(shí)增加，可移動(dòng)的 距離變長(zhǎng)，即活塞的行程增長(zhǎng)，內(nèi)燃機(jī)排量增大，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)排量的連 續(xù)可調(diào)。
在零負(fù)荷時(shí)，電控單元ECU使火花塞停止點(diǎn)火(或停止噴油)，電磁式或 電液式氣門19全部停止動(dòng)作，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10回到高位(接近 氣缸)，內(nèi)燃機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，由于已作功氣缸的較高壓力以及第一齒 輪軸9及第二齒輪軸IO回到高位所致的壓縮，使待作功(已壓縮)氣缸能維 持一定的壓縮比，在內(nèi)燃機(jī)有負(fù)荷時(shí)，ECU發(fā)出信號(hào)使待作功(己壓縮)氣缸 火花塞點(diǎn)火(或開(kāi)始噴油)、各氣缸電磁式或電液式氣門19全部開(kāi)始工作，內(nèi) 燃機(jī)便能即刻啟動(dòng)，從而消除了內(nèi)燃機(jī)的怠速狀態(tài)。內(nèi)燃機(jī)停止工作較長(zhǎng)時(shí)間 后，仍然需要啟動(dòng)電機(jī)輔助啟動(dòng)。
如圖1、 5所示，擺轉(zhuǎn)飛輪12的中心設(shè)有侍服電機(jī)1201及螺紋旋向相反 的螺紋軸1203、螺紋軸1204，兩根螺紋軸上分別設(shè)有質(zhì)量相同的慣性移塊 1202，侍服電機(jī)1201轉(zhuǎn)動(dòng)可使慣性移塊1202同時(shí)向內(nèi)或向外移動(dòng)，兩個(gè)慣性 移塊1202向內(nèi)移動(dòng)擺轉(zhuǎn)飛輪慣性減小，兩個(gè)慣性移塊1202向外移動(dòng)則擺轉(zhuǎn)飛 輪慣性增大，由電控單元ECU控制侍服電機(jī)1201,調(diào)節(jié)慣性擺轉(zhuǎn)飛輪的慣性。 由于擺轉(zhuǎn)飛輪12設(shè)置在第一齒輪軸9的一端，當(dāng)擺轉(zhuǎn)飛輪12慣性增大后，作 用于氣缸壓縮的慣性力增加，氣缸的壓縮比提高，相反擺轉(zhuǎn)飛輪慣性減小后， 作用于氣缸的壓縮的慣性力減少，氣缸的壓縮比減低。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷及油門不 變時(shí)，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10微動(dòng)上移(接近氣缸)，第一齒輪軸9 及第二齒輪軸10擺轉(zhuǎn)速度或活塞、齒條線速度的減速幅度提高，擺轉(zhuǎn)飛輪、
8齒輪軸、活塞、齒條慣性力增加，慣性力更多作用于氣缸的壓縮，內(nèi)燃機(jī)壓縮
比增高；第一齒輪軸9及第二齒輪軸10微動(dòng)下移(遠(yuǎn)離氣缸)，第一齒輪軸9 及第二齒輪軸10擺轉(zhuǎn)速度或活塞、齒條線速度減速幅度降低，擺轉(zhuǎn)飛輪、齒 輪軸、活塞、齒條慣性力減少，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力較少作用于氣缸的壓縮，內(nèi)燃機(jī)壓 縮比減少。通過(guò)調(diào)節(jié)慣性擺轉(zhuǎn)飛輪的慣性大小及微動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪軸的位置，來(lái)實(shí) 現(xiàn)設(shè)定的內(nèi)燃機(jī)壓縮比。
如圖1、 2，第一齒輪軸9及第二齒輪軸10的一端設(shè)有棘輪13，棘輪13 與輸出齒輪14嚙合，通過(guò)棘輪13與輸出齒輪14的嚙合，將第一齒輪軸9及 第二齒輪軸10的擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成輸出齒輪14的單向旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，輸 出齒輪14由第一錐盤1401與第二錐盤1402構(gòu)成，第一錐盤1401與第二錐盤 1402均呈圓錐形，第一錐盤1401中設(shè)有內(nèi)齒輪，第一錐盤1401中的內(nèi)齒輪與 棘輪13嚙合，第一錐盤1401與第二錐盤1402之間的距離為可調(diào)節(jié)的，從動(dòng) 輪17由兩個(gè)固定的錐盤組成，橫截面為梯形的鋼帶18在輸出齒輪14和從動(dòng) 輪17之間運(yùn)行，當(dāng)調(diào)整第一齒輪軸9及第二齒輪軸10與氣缸的距離時(shí)，由電 控單元ECU控制，同時(shí)調(diào)節(jié)第二錐盤1402，使第一錐盤1401與第二錐盤1402 間距發(fā)生改變，從而使鋼帶18的工作半徑也隨之改變。當(dāng)?shù)谝积X輪軸9及第 二齒輪軸10下移時(shí)，輸出齒輪14與從動(dòng)輪17接近，第一錐盤1401與第二錐 盤1402之間的間距同時(shí)縮小，鋼帶18的工作半徑隨之增大；相反，當(dāng)?shù)谝积X 輪軸9及第二齒輪軸10上移時(shí)，輸出齒輪14與從動(dòng)輪17遠(yuǎn)離，第一錐盤1401 與第二錐盤1402之間的間距同時(shí)擴(kuò)大，鋼帶18的工作半徑隨之減小，使鋼帶 與帶輪始終緊密接觸，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)比的連續(xù)變化，即通過(guò)無(wú)級(jí)變速實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力 輸出。
如圖9為本發(fā)明另一種實(shí)施方式，內(nèi)燃機(jī)機(jī)體分為上下兩部分，上半部分 由上半機(jī)體、氣缸、氣門等構(gòu)成，下半部分由下半機(jī)體、齒輪軸等構(gòu)成，上半 部分機(jī)體的位置由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15調(diào)節(jié)，以改變各氣缸與第一齒輪軸9及第二齒 輪軸IO之間的距離，其余結(jié)構(gòu)及工作原理與上述實(shí)施例相同。
本發(fā)明中電控單元(ECU)控制各零部件之間的協(xié)同運(yùn)行。
9
權(quán)利要求
1. 一種可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，包括機(jī)體、電控單元、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)及排氣機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括至少四個(gè)并列的氣缸，在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞分別固定連接有齒條；氣缸下方設(shè)置有至少一根齒輪軸，齒輪軸上設(shè)有擺轉(zhuǎn)傳感器及齒輪，齒輪軸的一端設(shè)有擺轉(zhuǎn)飛輪，另一端設(shè)有棘輪，棘輪與輸出齒輪嚙合；齒輪軸上的齒輪分別與對(duì)應(yīng)的齒條嚙合；所述氣缸中的活塞分為兩組，其中一組活塞上的齒條嚙合在齒輪軸的一側(cè)，另一組活塞上的齒條嚙合在齒輪軸的另一側(cè)，當(dāng)一組活塞在上止點(diǎn)時(shí)，另一組活塞在下止點(diǎn)；所述齒輪軸或氣缸連接使齒輪軸與氣缸之間距離可變的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述 擺轉(zhuǎn)飛輪的中心設(shè)有侍服電機(jī)，電機(jī)的兩個(gè)軸伸端分別連接兩個(gè)徑向布置的螺 紋軸，螺紋軸上分別嚙合有質(zhì)量相同的帶有螺紋孔的慣性移塊，兩個(gè)螺紋軸的 螺紋旋向相反。
3. 按照權(quán)利要求1所述的可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述 氣缸下方設(shè)置有兩根平行的齒輪軸， 一組活塞連接"一"字雙面齒條，在兩平行齒輪軸中間同時(shí)嚙合齒輪軸上的齒輪；另一組活塞連接"口"字雙面齒條， 在兩平行齒輪軸外側(cè)同時(shí)嚙合齒輪軸上的齒輪。
4. 按照權(quán)利要求1所述的可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為由電控單元控制的液壓油缸或侍服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5. 按照權(quán)利要求1所述的可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述 進(jìn)氣機(jī)構(gòu)及排氣機(jī)構(gòu)的氣門為電磁式或電液式，其啟閉由電控單元控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于包括至少四個(gè)并列的氣缸，在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞分別固定連接有齒條；氣缸下方設(shè)置有至少一根齒輪軸，齒輪軸上設(shè)有齒輪，齒輪軸的一端設(shè)有擺轉(zhuǎn)飛輪，另一端設(shè)有棘輪，棘輪與輸出齒輪嚙合；所述氣缸中的活塞分為兩組，當(dāng)一組活塞在上止點(diǎn)時(shí)，另一組活塞在下止點(diǎn)；所述齒輪軸或氣缸連接使齒輪軸與氣缸之間距離可變的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明公開(kāi)的一種可連續(xù)改變排量的內(nèi)燃機(jī)，其效率高、油耗低、排放污染少，在各種負(fù)荷下都能保持最佳工況，消除內(nèi)燃機(jī)的怠速狀態(tài)，無(wú)需外力內(nèi)燃機(jī)能即刻點(diǎn)火啟動(dòng)。
文檔編號(hào)F02D15/00GK101451470SQ200810242918
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者嚴(yán)衛(wèi)東 申請(qǐng)人:嚴(yán)衛(wèi)東