一种发动机可变排量正时装置及其运作方式的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种发动机可变排量正时装置及其运作方式。
【背景技术】
[0002]现有的活塞式发动机，其行程都是固定不变的(即排量固定)，当连杆在缸内上下运动时，它的吸气行程和做功行程相等，因为发动机在做功行程末期，还有一部分的压力并没有被利用，却提前排气把这部分的能量浪费掉了 ；导致了发动机能量损耗很厉害，使得燃油经济性很低。现有发动机的排气冲程，由于发动机行程被固定，活塞无法到达汽缸最顶部，因此每次做功完毕，所排出的废气总有一部分留在气缸内，无法排除干净，这样降低了所吸入气体的氧气比例，损耗了汽缸压缩时氧气的有效比；在吸气冲程，由于现有技术每次吸气做功的吸气行程都是固定的，也就是不管你需不需要都要向汽缸内吸入这么多的气体，因此也降低了发动机的有效做功；在压缩方面，同样由于压缩比被固定，油气混合比也被固定，只能通过增加发动机转速来提高发动机的扭矩。而本发明通过与发动机相连接的液压栗驱动可变液压正时集成曲轴，来改变汽缸的行程，从而实现发动机排量的可变。这样不仅从转速上提高了发动机的扭矩，更可以在增加发动机转速的同时，增加发动机排量，从而获得更大的输出扭矩，提供更加强大的动力，而排量的增加只是利用汽缸多余压力来实现扭矩的提尚，因此可大大提尚发动机的能效利用率。提尚燃油做功效率，减少尾气排放。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种发动机内的可变排量正时装置及其运作方式，使得燃油经济性被大大提高。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种发动机内的可变排量正时装置，包括曲轴、气缸及气缸内所设有的进气门、排气门、火花塞、喷油嘴，所述的曲轴为可变液压正时集成曲轴，该曲轴由若干根U型管、液压连杆和一根空心轴、中心实体轴相连接形成一个密闭的管道，且整个曲轴内注有液压油；该液压连杆分为单向液压连杆和双向液压连杆，该曲轴的中间部分的U型管与U型管间通过双向液压连杆连接而成，每个U型管上安装有轴承，通过该轴承与气缸内的活塞所连接的连杆相连接；曲轴的一端通过中心实体轴连接有飞轮，该中心实体轴与曲轴间通过单向液压连杆连接，曲轴的另一端通过单向液压连杆与空心轴连接，该空心轴与固定管件空心轴间通过密封圈密封，该固定管件空心轴上固定有储液罐和液压栗，该液压栗与发动机正时皮带相连接。
[0005]作为优选，所述的U型管插入液压连杆，而液压连杆的第一密封环紧贴U型管的外壁形成可上下活动的密闭结构，而U型管上的第二密封环与液压连杆内的导油管外壁形成可上下活动的密闭结构，就此形成内外双扣式密闭结构；同时U型管上设有保证曲轴在转动时稳定和密封性的第一限位座，液压连杆上设有保证曲轴在转动时稳定和密封性的第二限位座。
[0006]作为优选，所述的U型管两端分别设有第一导油孔，双向液压连杆的中间隔层设有第二导油孔，通过该中间隔层使双向液压连杆分成上行腔和下行腔。
[0007]—种利用如上述的发动机内的可变排量正时装置的运作方式，包括如下步骤:
[0008]I)、发动机启动时，带动液压栗开始工作，液压栗随着发动机转速的提高使液压栗的压力随之增大，此时储液罐的液压油会随着液压栗的压力流入于各个气缸所用连杆连接的U型管内；使得整个曲轴形成可伸缩的可变整体，当发动机转速大于700转/分钟时，液压栗所产生的压力会打破限定曲轴的初始平衡压力，使得各液压连杆的距离开始伸长，活塞往复运动的行程增大；
[0009]2)、发动机运作步骤如下:当第一汽缸做功时，排气门和进气门关闭，喷油嘴喷油，火花塞点火，汽油燃烧产生热量，体积膨胀，从而推动活塞向下运动，开始做功；当转速增大时，液压栗压力增大，液压连杆距离伸长，活塞在向下运动过程中行程也随之增长，直到压力平衡，即液压压力与汽缸压力总和等于伸长液压连杆所需压力时，活塞到达下止点，完成做功行程；
[0010]与此同时，第二汽缸的排气门打开，进气门关闭；在曲轴带动下，活塞开始向上运动，液压连杆在压力平衡范围内开始收缩，距离缩短；直到活塞到达汽缸顶端，将缸内废气排放干净，而此时的液压连杆伸长距离为液压连杆伸长最长距离的一半，完成排气行程；
[0011]与此同时第三汽缸的进气门打开，排气门关闭；活塞向下运动，气缸内开始吸入空气，当液压压力增大时，液压连杆的距离伸长，活塞行程增大，液压连杆伸长距离与液压压力保存平衡时为活塞运动的下止点，进入汽缸内的空气增加，使得发动机的排量增大，完成吸气行程；
[0012]与此同时第四汽缸的进气门和排气门关闭，活塞向上运动，直到汽缸内压力与液压压力保存平衡时，活塞到达上止点，空气被压缩，完成压缩行程；此时曲轴完成180°的做功过程；之后第四汽缸开始喷油、点火，进行做功行程，而第一汽缸进行排气行程，第二汽缸进行吸气行程，第三汽缸进行压缩行程，最后完成360°做功旋转；再之后第三汽缸开始喷油、点火，进行做功行程，而第四汽缸进行排气行程，第一汽缸进行吸气行程，第二汽缸进行压缩行程；最后第二汽缸开始喷油、点火，进行做功行程，而第三汽缸进行排气行程，第四汽缸进行吸气行程，第一汽缸进行压缩行程；完成整个四缸发动机的做功循环，即720°做功，总共四个汽缸进行了做功；
[0013]3)、发动机停止时，液压栗的压力回到曲轴的初始平衡压力，即U型管与液压连杆保存行程居中状态，即当活塞处于最高点时，液压连杆伸长距离为液压连杆伸长最长距离的一半，与发动机转速为700转/分钟时保持一致。
[0014]作为优选，曲轴的初始平衡压力为0.1-0.3Mpa，此时设定汽缸做功行程为最小值，即排量最小，最大平衡压力为0.7-1.4Mpa，即此时设定汽缸做功行程为最大值，即排量最大。
[0015]作为优选，所述的气缸设置数量为4的倍数。
[0016]作为优选，设定发动机启动时，怠速运转情况下为该发动机的最小排量；当发动机转速提高时，液压栗压力随之增大，U型管与液压连杆在液压作用下向两边伸长，使得曲轴距离增长，活塞的行程增长，排量增大；在做功冲程，压力越大，液压连杆伸长，做功行程增大，有效做功增强；在排气冲程，由于大气压低于液压栗压力，始终能够伸长到汽缸底部将气缸内废气完全排出；在吸气冲程，压力越大，液压连杆伸长，吸入气缸内的气体增加；在压缩冲程，压力越大，在汽缸内的混合气体压缩程度就越高，压缩比增大。
[0017]作为优选，所述的曲轴上的液压连杆的可伸缩距离为20-60毫米，液压连杆的伸长距离为位于同一个液压连杆内的两个第一限位座背面间的间距；液压连杆伸长最长距离为液压连杆的第二限位座与U型管的第一限位座相接触时的两个第一限位座背面间的间距。
[0018]本发明的有益效果为:利用可变曲轴正时系统，可有效的改变活塞运动的行程，得到相匹配的动力，使得发动机运行效率更佳高效。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的原理结构示意图。
[0020]图2是本发明的曲轴结构示意图。
[0021]图3是本发明的U型管结构示意图。
[0022]图4是本发明的双向液压连杆的剖面结构示意图。
[0023]附图中的标号分别为:1、曲轴；2、气缸；3、进气门；4、排气门；5、火花塞；6、喷油嘴；7、活塞；8、连杆；9、飞轮；10、储液罐；11、U型管；12、液压连杆；13、轴承；14、密封圈；15、空心轴；16、中心实体轴；17、固定管件空心轴；20、液压栗；21、第一气缸；22、第二气缸；23、第三气缸；24、第四气缸；111、第二密封环；112、第一限位座；113、第一导油孔；121、单向液压连杆；122、双向液压连杆；123、第一密封环；124、导油管；125、第二限位座；126、中间隔层；127、第二导油孔；128、上行腔；129、下行腔。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本发明做详细的介绍:如附图1、2所示，本发明包括曲轴1、气缸2及气缸2内所设有的进气门3、排气门4、火花塞5、喷油嘴6，其特征在于:所述的曲轴I为可变液压正时集成曲轴，该曲轴I由若干根U型管11、液压连杆12和一根空心轴15、中心实体轴16相连接形成一个密闭的管道，且整个曲轴I内注有液压油；该液压连杆12分为单向液压连杆121和双向液压连杆122，该曲轴I的中间部分的U型管11与U型管11间通过双向液压连杆122连接而成，每个U型管11上安装有轴承13，通过该轴承13与气缸2内的活塞7所连接的连杆8