用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机的制作方法
【专利摘要】一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，包括汽缸(21)、活塞(22)和经连杆传动相连的曲轴(24)，在缸盖(2)上设有小汽缸套(26)，其中装有辅助活塞(31)，由小汽缸套和辅助活塞构成下侧的可变容积燃烧室(27)，辅助活塞经连杆与缸盖(2)上侧的辅助曲轴(35)传动相连，小汽缸套中的辅助活塞被辅助曲轴带动以提前25至100度的适当转角压进可变容积燃烧室、形成内燃机开始燃烧时的压缩比，从而带动辅助活塞在作功过程开始后迅速把可变容积燃烧室内的作功燃气压进汽缸参与作功，消除了燃烧室容积损失，使效率大幅度提高，这种内燃机包括二行程和四行程两种机型，可用于汽车、内燃机车和船舶等。
【专利说明】
用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机
[0001]技术领域本发明涉及一种内燃机，特别是一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机。
[0002]【背景技术】在申请号为201510130475.7的带有辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机中，为了在作功过程中尽快消除燃烧室容积，形成更高的相对压缩比并降低燃油消耗，在二行程机型中所设的辅助活塞在辅助曲轴带动下也能压进小汽缸燃烧室，但由于辅助活塞还起到排气阀门的作用，只能提前15度左右压进小汽缸燃烧室，无法让燃烧室容积在作功过程开始后尽快消除，使发动机效率提高的幅度还不是很大。在四行程不同机型中所设的辅助活塞可被回涨弹簧或辅助曲轴带动压进小汽缸燃烧室，但压缩回涨弹簧的凸轮受力很大实际应用时可能出现强度问题，而被辅助曲轴带动的辅助活塞因被设定为当汽缸中的活塞行到上止点完成压缩过程时，小汽缸内的辅助活塞也被辅助曲轴带动移进小汽缸上侧形成最大的燃烧室容积并在小汽缸内产生作功燃气，是无法让燃烧室容积在作功过程开始后尽快消除的，使发动机效率提高的幅度也不是很大。
[0003]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种改进的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，在汽缸内开始进行燃烧作功过程后，不但能让辅助活塞尽快的压进小汽缸燃烧室、把小汽缸燃烧室内的作功燃气在作功过程开始后尽早的推到汽缸中作功，让效率大幅度提高，而且也适合制成排气污染更小的高效率汽油机。
[0004]本发明第一实施方式的带有辅助活塞的可变容积燃烧室四行程内燃机包括汽缸、汽缸中的活塞和经连杆与曲轴箱中传动相连的曲轴，在汽缸的下止点位置上设有换气口，在汽缸上面的缸盖上设有小汽缸套，在小汽缸套中装有辅助活塞，由小汽缸套和辅助活塞构成下侧的可变容积燃烧室，辅助活塞经连杆与装在缸盖上侧的辅助曲轴传动相连，辅助曲轴与曲轴箱内的曲轴转速相同并按二行程运转，当汽缸中的活塞完成压缩过程时，小汽缸套内的辅助活塞也被辅助曲轴带动移到小汽缸套上部、让辅助活塞下侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套内的具有较长头部的辅助活塞被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸参与作功，直至辅助活塞被继续带动伸进汽缸内；缸盖上的小汽缸套位于汽缸上方的偏侧位置处，在缸盖上的小汽缸套以外范围的汽缸上设有一或二个通气阀，由通气阀控制着汽缸与缸盖内通气道的沟通或关闭；当汽缸中的活塞行到上止点开始燃烧作功时，小汽缸套中的辅助活塞已被辅助曲轴带动离开辅助曲轴下止点位置、以提前25°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞被带动继续下行，让其头部穿过可变容积燃烧室伸进汽缸;在汽缸内的活塞移动到下止点进行二行程换气时，凸轮带动通气阀开启。
[0005]当制成火花塞点火内燃机时，在缸盖上的可变容积燃烧室一侧，设有从二个通气阀之间穿过的上下设置的火花塞和喷油器，在活塞的顶面设有导气屏，当活塞行到上止点时，具有适当高度和宽度的导气屏的凹弧面正好处于与下侧的喷油器相对应位置处，这时从缸盖底面被活塞顶面所挤出的气流也正好把喷油器所喷出的油雾在导气屏的遮挡导流作用下向上流向火花塞被点燃。
[0006]本发明第二实施方式的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机包括汽缸、汽缸中的活塞和经连杆与曲轴箱中传动相连的曲轴，在汽缸的下止点位置上设有换气口，在汽缸上面的缸盖上设有小汽缸套，在小汽缸套中装有辅助活塞，由小汽缸套和辅助活塞构成下侧的可变容积燃烧室，辅助活塞经连杆与装在缸盖上侧的辅助曲轴传动相连，辅助曲轴与曲轴箱内的曲轴转速相同并按二行程运转，当汽缸中的活塞完成压缩过程时，小汽缸套内的辅助活塞也被辅助曲轴带动移到小汽缸套上部、让辅助活塞下侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套内的具有较长头部的辅助活塞被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸参与作功，直至辅助活塞被继续带动伸进汽缸内；缸盖上的小汽缸套位于汽缸中心位置的上方，在小汽缸套周围设有多个均匀分布的通气阀，由通气阀控制着汽缸与缸盖内通气道的沟通或关闭，这些通气阀的阀门杆穿过缸盖上的阀门导管伸到缸盖上面，在小汽缸套上装有可上下滑动的开启环套，各通气阀的阀门杆顶在开启环套下侧的挡环底面，在通气阀的各阀门杆之间设有顶在开启环套下侧的挡环底面的回位弹簧，在开启环套的一侧设有装在缸盖的支承轴上的叉形摇臂，叉形摇臂的一侧外端被凸轮轴上的凸轮控制，另一侧叉开的两内端伸到开启环套下侧的挡环上面；当汽缸中的活塞行到上止点开始燃烧作功时，小汽缸套中的辅助活塞已被辅助曲轴带动离开辅助曲轴下止点位置、以提前25°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞被带动继续下行，让其头部穿过可变容积燃烧室伸进汽缸;在汽缸内的活塞移动到下止点进行二行程换气时，凸轮经叉形摇臂带动开启环套下移，再同时压动下面的各通气阀开启。
[0007]当制成火花塞点火内燃机时，在缸盖上的可变容积燃烧室一侧，设有从二个通气阀之间穿过的上下设置的火花塞和喷油器，在活塞的顶面设有导气屏，当活塞行到上止点时，具有适当高度和宽度的导气屏的凹弧面正好处于与下侧的喷油器相对应位置处，这时从缸盖底面被活塞顶面所挤出的气流也正好把喷油器所喷出的油雾在导气屏的遮挡导流作用下向上流向火花塞被点燃。
[0008]本发明第三实施方式的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机包括汽缸，汽缸中的活塞及经连杆相连的曲轴，为汽缸设有小汽缸套，在小汽缸套中装有辅助活塞，由小汽缸套和辅助活塞顶部的容积构成可变容积燃烧室，辅助活塞经连杆与辅助曲轴传动相连，辅助曲轴与曲轴转速相同并按二行程运转，当汽缸中的活塞完成压缩过程时，小汽缸套内的辅助活塞也被辅助曲轴带动移到小汽缸套外侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套内的具有较长头部的辅助活塞被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸参与作功，直至辅助活塞被继续带动伸进汽缸内；由两个汽缸对置构成长筒汽缸、其中的两对置活塞和经各自连杆与长筒汽缸两端曲轴箱中的各自曲轴传动相连，在长筒汽缸内各对置活塞的下止点位置上分别设有进气口和扫气口，所设的小汽缸套布置在长筒汽缸的一侧，位于长筒汽缸内的两对置活塞的上止点中间位置处，并与长筒汽缸垂直布置，小汽缸套内的辅助活塞经连杆与副曲轴箱内的辅助曲轴传动相连当两对置的活塞行到上止点时，小汽缸套中的辅助活塞已被辅助曲轴带动离开辅助曲轴下止点位置，提前25°至100°的适当转角压进可变容积燃烧室，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，燃烧作功过程的开始后，小汽缸套内的辅助活塞被辅助曲轴带动把作功燃气推出小汽缸参与作功，随着辅助活塞被辅助曲轴继续带动，辅助活塞的头部穿过可变容积燃烧室伸进长筒汽缸。
[0009]为控制曲轴和辅助曲轴的协调运转，在两侧曲轴箱的两侧曲轴和两曲轴侧面之间的辅助曲轴的同一端分别安装有相同的曲轴齿轮，其中，辅助曲轴经一个直径较大的中间齿轮与一侧曲轴上的曲轴齿轮传动啮合，中间齿轮再经一个直径与曲轴齿轮相同或与中间齿轮相同的中间副齿轮与另一侧曲轴上的曲轴齿轮传动嗤合。
[0010]本发明第四实施方式的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机是四行程发动机，包括带进、排气门的汽缸、汽缸中的活塞和经连杆与曲轴箱中传动相连的曲轴，在汽缸上面的缸盖上设有小汽缸套，在小汽缸套中装有辅助活塞，由小汽缸套和辅助活塞构成下侧的可变容积燃烧室，辅助活塞经连杆与装在缸盖上侧的辅助曲轴传动相连，辅助曲轴与曲轴箱内的曲轴转速相同并按四行程运转。小汽缸套处在部分偏出汽缸上部范围的一侧位置处，让汽缸体顶面形成露出的顶台并相处在小汽缸套范围内，在辅助活塞的顶部形成有避免撞在汽缸体顶台的低台，该低台再经过渡斜面形成活塞头部，当汽缸中的活塞行到上止点时，小汽缸套中的辅助活塞已被辅助曲轴带动向下离开辅助曲轴下止点位置、提前75°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞被带动继续下行，穿过可变容积燃烧室，让辅助活塞的活塞头部伸进汽缸;在排气过程中为能排出小汽缸内的作功后废气，在小汽缸套的外侧设有被供气阀控制的扫气孔，供气阀安装在阀腔内，并经其后的密封块和经拉杆相连的压块被弹簧作用处于关闭状态，扫气孔处在靠近辅助曲轴下止点的位置，当汽缸中的活塞行到上止点时，辅助活塞上的活塞环已移过扫气孔，在汽缸进行排气过程时，不被遮挡的扫气孔被供气阀控制与连接着压气机的供气道连通，让供气道来的空气进入小汽缸套挤走其中的废气;在汽缸体上设有喷油器或火花塞，所设的喷油器或火花塞从汽缸体顶面的顶台处伸进小汽缸套。
[0011 ]为了实现较好的小汽缸扫气效果，在小汽缸套的外侧分别设有被各自的供气阀控制的两个扫气孔，两供气阀随两个扫气孔靠近布置，其外端的压块随阀腔按一定的倾斜角布置而相距较远，在两供气阀的两压块之间分别设有两个摇臂轴，各供气阀的摇臂的中部和安装端呈叉开结构，在移过供气阀的拉杆后通过安装端安装在各自的摇臂轴上，并用中部顶在各自供气阀的压块上，两摇臂的从动端分别被从小汽缸套两侧穿过来的推杆控制，两推杆的另一端再被安装轴上的压动摇臂下侧叉开的两压动端同时控制。
[0012]本发明的四行程可变容积燃烧室内燃机是装有火花塞的汽油机，为让燃油混合气在不同功率下容易被点燃，发动机还需设置节气门装置。为消除节气门所产生的截流栗气损失，还为可变容积燃烧室设置点火凹坑，在露出小汽缸套内的汽缸体的顶台上形成有锥形的点火凹坑，在汽缸体上装有其喷油口伸在点火凹坑底部的喷油器，在汽缸体上所设的火花塞从点火凹坑的外侧壁上伸进点火凹坑，在进行点火燃烧过程时，从喷油器喷出的油雾被喷射到火花塞的点火范围内。
[0013]由于辅助活塞占据了较大的汽缸面积，为获得较大的进、排气门通气截面，在进气门和排气门布置中，其中的一种气门是大直径气门，其直径与辅助活塞相当并靠近辅助活塞布置，另一种气门直径较小采用两个、布置在大直径气门与辅助活塞之间的两侧。
[0014]在上述本发明各实施方式的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机中，由于小汽缸套中的辅助活塞可被辅助曲轴以提前25度至100度的适当转角下行压进可变容积燃烧室、并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，这样便能带动辅助活塞在作功过程开始后，迅速把可变容积燃烧室内的作功燃气推进汽缸参与作功，消除了燃烧室的容积损失，使发动机的效率大幅度提高。让辅助活塞被辅助曲轴带动，也能抵抗小汽缸燃烧室内很大的作功燃气压力，在结构上比采用压缩回涨弹簧和凸轮控制辅助活塞更为简单，并适合发动机的高速运转。在所制成的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室汽油机中，因能让燃油与空气更好的雾化混合，在提高发动机效率的同时，也有利于降低排气中的污染。
[0015]【附图说明】下面结合附图对本发明的带有辅助活塞的可变容积燃烧室四行程内燃机进行详细的说明。
[0016]图1是本发明第一实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的二行程可变容积燃烧室内燃机的结构剖视图。
[0017]图2是本发明第二实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的二行程可变容积燃烧室内燃机的结构剖视图。
[0018]图3是沿图2中A-A线剖面图。
[0019]图4是本发明第三实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的二行程可变容积燃烧室内燃机的结构剖视图。
[0020]图5是图4实施方式中内燃机的各曲轴和辅助曲轴的传动齿轮布置图。
[0021]图6是本发明第四实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的四行程可变容积燃烧室内燃机的结构剖视图。
[0022]图7是沿图6中B-B线的供气阀布置及控制机构图。.
[0023]图8是本发明第四实施方式中的四行程可变容积燃烧室内燃机采用点火凹坑结构的剖视图。
[0024]【具体实施方式】在图1中给出的本发明第一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机中，包括汽缸21、汽缸中的活塞22和经连杆23与曲轴箱42中传动相连的曲轴24。在汽缸21的下止点位置上设有换气口 25，由于扫气栗48是与换气口 25相连通的，该换气口也成为了扫气口。在汽缸21上面的缸盖2上设有小汽缸套26，在小汽缸套中装有辅助活塞31，由小汽缸套26和辅助活塞31构成下侧的可变容积燃烧室27。辅助活塞31经连杆36与装在缸盖2上侧的辅助曲轴35传动相连，辅助曲轴35与曲轴箱42内的曲轴24转速相同并按二行程运转。图1中给出的内燃机是一种汽油机，不设节流阀，但在可变容积燃烧室27的侧壁上设有处于上面位置的火花塞38和下面的喷油器39，从喷油器喷出的油雾可被活塞22顶面和缸盖2底面的挤气流吹向火花塞38在作功过程时被点燃。为防止辅助活塞31上的密封环受火花塞和喷油器间的连通凹槽40影响，密封环30设在了小汽缸套的内壁上。
[0025]当汽缸21中的活塞22完成压缩过程时，小汽缸套26内的辅助活塞31也被辅助曲轴35带动移到小汽缸套上部、让辅助活塞下侧形成可变容积燃烧室27，并在燃烧室容积内产生作功燃气。当汽缸内的活塞22被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套26内的具有较长头部32的辅助活塞31被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸21参与作功，直至辅助活塞31被继续带动伸进汽缸21内。缸盖2上的小汽缸套26位于汽缸21上方的偏侧位置处，为进行二行程时的直流换气，在缸盖上的小汽缸套26以外范围的汽缸21上设有一或二个通气阀4，由通气阀4控制着汽缸21与缸盖2内通气道41的沟通或关闭。由于在汽缸上设置了作为扫气口的换气口 25，这时的通气阀4就成为了排气阀，通气道41就成为了排气管。为了在燃烧作功过程开始后让辅助活塞能尽快的把可变容积燃烧室27内的作功燃气压进汽缸21，辅助活塞被辅助曲轴35带动可提前25°至100°的适当转角让辅助活塞下行压进可变容积燃烧室27。在图1中给出的第一种可变容积燃烧室内燃机中，辅助曲轴35提前45°转角让辅助活塞下行压进可变容积燃烧室27的。在图1中，当汽缸中的活塞22行到上止点开始燃烧作功时，小汽缸套26中的辅助活塞31已被辅助曲轴35带动下行，提前45°离开辅助曲轴下止点位置并形成内燃机开始燃烧时的压缩比(由于是汽油机，压缩比在10:1以内)，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞31被带动继续下行，把作功燃气压进汽缸21参与作功，随着辅助活塞31被继续带动下行，辅助活塞的头部32穿过可变容积燃烧室伸进汽缸21;当汽缸内的活塞22被推动下移完成作功过程后，在露出汽缸下止点处的扫气口进行二行程换气时，凸轮15带动作为排气阀的通气阀4开启。
[0026]在图1中的可变容积燃烧室内燃机中，由于辅助活塞31会被推动直至伸进汽缸21，在辅助活塞的行程等于汽缸直径条件下，汽缸内的活塞22被作功燃气推动离开曲轴的上止点45°时，所形成的相对压缩比可达到34:1，离开曲轴的上止点50°时，所形成的相对压缩比可达到50:1。在辅助活塞完全移出可变容积燃烧室后，燃烧室的容积完全被消除。在辅助活塞下行移到双点划线31'的最下部位置后(辅助曲轴的上止点)，因汽缸内的作功燃气压力下降的更低，效率提高的幅度已增加的很少，然后辅助活塞又被辅助曲轴带动向上返回。
[0027]在汽缸开始进行燃烧作功过程后，由于辅助活塞是在活塞下行的条件下把作功燃气压进汽缸，虽然达到了很高的相对压缩比，但作功燃气的最大爆发力并未增加，在保持活塞连杆轻便传动效率很高的条件下，把小汽缸燃烧室内的作功燃气推到汽缸中去膨胀作功，消除了小汽缸燃烧室的废容积损失，使发动机的效率大幅度提高。让辅助活塞被辅助曲轴带动，也能抵抗小汽缸燃烧室内很大的作功燃气压力，并适合发动机的高速运转。
[0028]图2给出的是本发明第二实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的二行程可变容积燃烧室内燃机，在这种内燃机中，所设的汽缸21、活塞22、连杆23、曲轴24和辅助活塞31经连杆36被缸盖2上侧的辅助曲轴35带动，以及在活塞22行到上止点时、辅助活塞31被辅助曲轴35带动提前25°至100°的适当转角压进小汽缸套26等都与图1中的实施方式相同，不同之处在于，在图2给出的可变容积燃烧室内燃机中，缸盖2上的小汽缸套26位于汽缸21中心位置的上方(参看图3)，在小汽缸套26周围设有多个均匀分布的通气阀4，图2中的通气阀设置了七个，由这些通气阀4控制着汽缸21与缸盖2内通气道41的沟通或关闭。这些通气阀的阀门杆5穿过缸盖2上的阀门导管伸到缸盖上面，在小汽缸套26上装有可上下滑动的开启环套9，各通气阀4的阀门杆5顶在开启环套下侧的挡环10底面。在通气阀4的各阀门杆5之间设有顶在开启环套下侧的挡环10底面的回位弹簧13，在开启环套9的一侧设有装在缸盖的支承轴19上的叉形摇臂16，叉形摇臂的一侧外端被凸轮轴14上的凸轮15控制，另一侧叉开的两内端伸到开启环套下侧的挡环10上面。当汽缸21中的活塞22行到如图2所示的上止点开始燃烧作功时，小汽缸套26中的辅助活塞31已被辅助曲轴35提前45°带动离开辅助曲轴下止点位置、以形成内燃机开始燃烧时的压缩比。随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞31被带动继续下行，让其头部32穿过可变容积燃烧室伸进汽缸21。在汽缸内的活塞22移动到下止点进行二行程换气时，凸轮15经叉形摇臂16带动开启环套9下移，再同时压动下面的各通气阀4开启(未画)。在图2中因刚要开始燃烧作功过程，各通气阀4是处于关闭状态的。
[0029]图2给出的二行程可变容积燃烧室内燃机是一种汽油机，在燃烧室的侧壁上安装了火花塞38和喷油器39，火花塞和喷油器设在了缸盖2上的可变容积燃烧室27的一侧，火花塞38和喷油器39从二个通气阀4之间穿过并上下设置。为让喷油器所喷出的油雾能被火花塞38点燃，在活塞22的顶面设有导气屏52，当活塞22行到上止点时，具有适当高度和宽度的导气屏的凹弧面53正好处于与下侧的喷油器39相对应位置处，这时从缸盖2底面被活塞22顶面所挤出的气流也正好把喷油器39所喷出的油雾在导气屏52的遮挡导流作用下向上流向火花塞38被点燃。
[0030]这种在活塞上通过设置导气屏52进行点火的方式也可用于图1的可变容积燃烧室内燃机中，在图1中的内燃机采用两个通气阀4时，让上下布置的火花塞和喷油器穿过两通气阀之间即可。制成柴油机时最简单，只需在燃烧室的侧壁上安装一个喷油器。
[0031]图4给出的是本发明第三实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的二行程可变容积燃烧室内燃机，与第一第二实施方式不同，第三实施方式中的汽缸21和小汽缸套26采用了 T型结构的布置方式。如图4所示，这种可变容积燃烧室内燃机也包括汽缸21、汽缸中的活塞22及经连杆23相连的曲轴24。为汽缸21设有小汽缸套26，在小汽缸套中装有辅助活塞31，由小汽缸套26和辅助活塞31顶部的容积构成可变容积燃烧室27。在这里，由两个汽缸21对置构成横置的长筒汽缸45，长筒汽缸中的两对置活塞22和经各自连杆23与长筒汽缸两端曲轴箱42中的各自曲轴24传动相连。在长筒汽缸45内各对置活塞的下止点位置上分别设有进气口 46和扫气口 47，以进行作功过程之后的二行程直流换气过程。所设的小汽缸套26布置在长筒汽缸45的一侧，位于长筒汽缸内的两对置活塞22的上止点中间位置处并与长筒汽缸垂直布置。小汽缸套26内的辅助活塞31经连杆36与副曲轴箱49内的辅助曲轴35传动相连。辅助活塞31经连杆36与副曲轴箱49中的辅助曲轴35传动相连，辅助曲轴35与曲轴24转速相同。
[0032]当两对置的活塞22行到上止点完成压缩过程时，两对置的活塞已把中间的压缩空气压缩进小汽缸套26内，小汽缸套中的辅助活塞31也被辅助曲轴35带动离开辅助曲轴的下止点位置，以提前25°至100°的适当转角压进可变容积燃烧室27，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比。图4中的辅助活塞31是被辅助曲轴35带动，提前了85°离开了辅助曲轴的下止点压进可变容积燃烧室27。燃烧作功过程的开始后，小汽缸套26内的辅助活塞31被辅助曲轴带动把作功燃气推出小汽缸参与作功，随着辅助活塞31被辅助曲轴继续带动，辅助活塞的较长头部32穿过可变容积燃烧室伸进长筒汽缸45，这时长筒汽缸内两侧的活塞22也相互离开了一定的距离，不会与伸进的辅助活塞头部相撞击。
[0033]图4中的可变容积燃烧室内燃机具有三个不同的曲轴，各曲轴间的齿轮传动布置如图5所示，在两侧曲轴箱的两侧曲轴24和两曲轴侧面之间的辅助曲轴35的同一端分别安装有相同的曲轴齿轮55，其中，辅助曲轴35经一个直径较大的中间齿轮56与一侧曲轴24上的曲轴齿轮55传动啮合，中间齿轮56再经一个直径与曲轴齿轮相同或与中间齿轮相同的中间副齿轮57与另一侧曲轴24上的曲轴齿轮55传动啮合。这样布置后，使两侧的曲轴24转速相同但转向相反，也由于两活塞22对动布置，发动机的不平衡震动力较小。这种具有两个输出曲轴的可变容积燃烧室内燃机可用于双螺旋桨飞机、无人机及双推进轮的船舶上。
[0034]图6是本发明第四实施方式的采用辅助曲轴带动辅助活塞的四行程可变容积燃烧室内燃机，包括带进、排气门的汽缸21、汽缸中的活塞22和经连杆23与曲轴箱42中传动相连的曲轴24，在汽缸21上面的缸盖2上设有小汽缸套26，在小汽缸套中装有辅助活塞31，由小汽缸套26和辅助活塞31构成下侧的可变容积燃烧室27。辅助活塞31经连杆36与装在缸盖2上侧的辅助曲轴35传动相连，辅助曲轴35与曲轴箱42内的曲轴24转速相同并按四行程运转(参看图8)。在这里，小汽缸套26处在部分偏出汽缸21上部范围的一侧位置处，让汽缸体63顶面形成露出的顶台64并相处在小汽缸套26范围内，在辅助活塞31的顶部形成有避免撞在汽缸体顶台64的低台29，该低台再经过渡斜面形成活塞头部34。在汽缸体上设有喷油器或火花塞，所设的喷油器或火花塞可从汽缸体63顶面的顶台64处伸进小汽缸套。图6中的内燃机被制成了汽油机，在汽缸体63上装有伸出顶台64的火花塞38。当汽缸21中的活塞22行到上止点时，小汽缸套26中的辅助活塞31已被辅助曲轴35带动向下离开辅助曲轴下止点位置、以提前75°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室27，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比。在图6中，辅助活塞31是被辅助曲轴35带动提前85°向下离开辅助曲轴下止点并下行压进可变容积燃烧室27，由于是汽油机，这时的压缩比在10:1内。在汽缸21中的活塞22行到上止点后，这时火花塞38会把进入可变容积燃烧室27内的燃油混合气点燃形成作功燃气，以进行燃烧作功过程。随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞31被带动继续下行，穿过可变容积燃烧室，让辅助活塞的活塞头部34伸进汽缸21，把小汽缸套内的作功燃气快速压进汽缸膨胀以获得更多的输出动力，让发动机的效率大幅度提高。
[0035]当汽缸21中的活塞22被曲轴箱中的曲轴24带动离开上止点50°曲轴转角时，因辅助曲轴35离开下止点135°带动辅助活塞31继续下行已让可变容积燃烧室27内的容积已经变得很小(如图8中所示)，这时所形成的相对压缩比可达到70:1至80:1，由于辅助活塞31是在汽缸中的活塞22下行后把作功燃气压进汽缸的，汽缸内的燃气压力并未上升，但因作功燃气的压力降幅较小，远高于一般内燃机，从而增加了对活塞22的作功推动力。在较大的辅助曲轴提前角条件下(85度至100度)，因辅助活塞的头部34伸进汽缸内的距离也相应减少，可相应降低辅助活塞头部34的高度。
[0036]在排气过程中为能排出小汽缸内的作功后废气，在小汽缸套26的外侧设有被供气阀70控制的扫气孔67，供气阀70安装在阀腔65内(参看图7)，并经其后的密封块69和经拉杆68相连的压块71被弹簧51作用处于关闭状态。扫气孔67处在靠近辅助曲轴35下止点的位置，当汽缸21中的活塞22行到上止点时，辅助活塞31上的活塞环33已移过扫气孔67(如图6中状态所示)。在汽缸21进行排气过程时，不被遮挡的扫气孔被供气阀70控制与连接着压气机的供气道43连通，让供气道来的空气进入小汽缸套26挤走其中的废气。
[0037]为了实现较好的小汽缸扫气效果并能防止辅助活塞上的活塞环被扫气孔卡住，如图7中所示，在小汽缸套26的外侧分别设有被各自的供气阀70控制的两个扫气孔67，两供气阀靠近布置，其外端的压块71随阀腔65按一定的倾斜角布置而相距较远，在两供气阀的两压块71之间分别设有两个摇臂轴79，各供气阀的摇臂80的中部和安装端呈叉开结构，在移过供气阀70的拉杆68后通过安装端安装在各自的摇臂轴79上，并用中部顶在各自供气阀的压块71上，两摇臂80的从动端81分别被从小汽缸套26两侧穿过来的推杆62控制，两推杆的另一端再被安装轴84上的压动摇臂82下侧叉开的两压动端83同时控制。图7中的供气阀70被弹簧作用正处于关闭状态。
[0038]图6给出的本发明四行程可变容积燃烧室内燃机是装有火花塞的汽油机，为让燃油混合气在不同功率下容易被点燃，发动机还需设置节气门装置。为消除节气门所产生的截流栗气损失，在图8中给出了一种为可变容积燃烧室设有点火凹坑的可变容积燃烧室内燃机。如图8所示，在露出小汽缸套26内的汽缸体63的顶台64上形成有锥形的点火凹坑37，在汽缸体63上装有其喷油口伸在点火凹坑37底部的喷油器39，在汽缸体上所设的火花塞38从点火凹坑的外侧壁上伸进点火凹坑，在进行点火燃烧过程时，从喷油器喷出的油雾被喷射到火花塞的点火范围内。
[0039]由于辅助活塞占据了较大的汽缸面积，为获得较大的进、排气门通气截面，在进气门73和排气门75布置中，其中的一种气门是大直径气门，其直径与辅助活塞31相当并靠近辅助活塞布置，另一种气门直径较小采用两个、布置在大直径气门与辅助活塞之间的两侧(未画)。
【主权项】
1.一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，包括汽缸(21)、汽缸中的活塞(22)和经连杆(23)与曲轴箱(42)中传动相连的曲轴(24)，在汽缸(21)的下止点位置上设有换气口(25)，在汽缸(21)上面的缸盖(2)上设有小汽缸套(26)，在小汽缸套中装有辅助活塞(31)，由小汽缸套(26)和辅助活塞(31)构成下侧的可变容积燃烧室(27)，辅助活塞(31)经连杆(36)与装在缸盖(2)上侧的辅助曲轴(35)传动相连，辅助曲轴(35)与曲轴箱(42)内的曲轴(24)转速相同并按二行程运转，当汽缸(21)中的活塞(22)完成压缩过程时，小汽缸套(26)内的辅助活塞(31)也被辅助曲轴(35)带动移到小汽缸套上部、让辅助活塞下侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞(22)被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套(26)内的具有较长头部(32)的辅助活塞(31)被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸(21)参与作功，直至辅助活塞(31)被继续带动伸进汽缸(21)内，其特征在于:缸盖(2)上的小汽缸套(26)位于汽缸(21)上方的偏侧位置处，在缸盖上的小汽缸套(26)以外范围的汽缸(21)上设有一或二个通气阀(4)，由通气阀(4)控制着汽缸(21)与缸盖(2)内通气道(41)的沟通或关闭；当汽缸(21)中的活塞(22)行到上止点开始燃烧作功时，小汽缸套(26)中的辅助活塞(31)已被辅助曲轴(35)带动离开辅助曲轴下止点位置、以提前25°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室(27)，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞(31)被带动继续下行，让其头部(32)穿过可变容积燃烧室伸进汽缸(21);在汽缸内的活塞(22)移动到下止点进行二行程换气时，凸轮(15)带动通气阀(4)开启。2.根据权利要求1所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:当制成火花塞点火内燃机时，在缸盖(2)上的可变容积燃烧室(27)—侧，设有从二个通气阀(4)之间穿过的上下设置的火花塞(38)和喷油器(39)，在活塞(22)的顶面设有导气屏(52)，当活塞(22)行到上止点时，具有适当高度和宽度的导气屏的凹弧面(53)正好处于与下侧的喷油器(39)相对应位置处，这时从缸盖(2)底面被活塞(22)顶面所挤出的气流也正好把喷油器(39)所喷出的油雾在导气屏(52)的遮挡导流作用下向上流向火花塞(38)被点燃。3.一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，包括汽缸(21)、汽缸中的活塞(22)和经连杆(23)与曲轴箱(42)中传动相连的曲轴(24)，在汽缸(21)的下止点位置上设有换气口(25)，在汽缸(21)上面的缸盖(2)上设有小汽缸套(26)，在小汽缸套中装有辅助活塞(31)，由小汽缸套(26)和辅助活塞(31)构成下侧的可变容积燃烧室(27)，辅助活塞(31)经连杆(36)与装在缸盖(2)上侧的辅助曲轴(35)传动相连，辅助曲轴(35)与曲轴箱(42)内的曲轴(24)转速相同并按二行程运转，当汽缸(21)中的活塞(22)完成压缩过程时，小汽缸套(26)内的辅助活塞(31)也被辅助曲轴(35)带动移到小汽缸套上部、让辅助活塞下侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞(22)被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套(26)内的具有较长头部(32)的辅助活塞(31)被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸(21)参与作功，直至辅助活塞(31)被继续带动伸进汽缸(21)内，其特征在于:缸盖(2)上的小汽缸套(26)位于汽缸(21)中心位置的上方，在小汽缸套(26)周围设有多个均匀分布的通气阀(4)，由通气阀(4)控制着汽缸(21)与缸盖(2)内通气道(41)的沟通或关闭，这些通气阀的阀门杆(5)穿过缸盖(2)上的阀门导管(8)伸到缸盖上面，在小汽缸套(26)上装有可上下滑动的开启环套(9)，各通气阀(4)的阀门杆(5)顶在开启环套下侧的挡环(10)底面，在通气阀(4)的各阀门杆(5)之间设有顶在开启环套下侧的挡环(10)底面的回位弹簧(13)，在开启环套(9)的一侧设有装在缸盖的支承轴(19)上的叉形摇臂(16)，叉形摇臂的一侧外端被凸轮轴(14)上的凸轮(15)控制，另一侧叉开的两内端伸到开启环套下侧的挡环(10)上面；当汽缸(21)中的活塞(22)行到上止点开始燃烧作功时，小汽缸套(26)中的辅助活塞(31)已被辅助曲轴(35)带动离开辅助曲轴下止点位置、以提前25°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室(27)，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞(31)被带动继续下行，让其头部(32)穿过可变容积燃烧室伸进汽缸(21);在汽缸内的活塞(22)移动到下止点进行二行程换气时，凸轮(15)经叉形摇臂(16)带动开启环套(9)下移，再同时压动下面的各通气阀(4)开启O4.根据权利要求3所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:当制成火花塞点火内燃机时，在缸盖(2)上的可变容积燃烧室(27)—侧，设有从二个通气阀(4)之间穿过的上下设置的火花塞(38)和喷油器(39)，在活塞(22)的顶面设有导气屏(52)，当活塞(22)行到上止点时，具有适当高度和宽度的导气屏的凹弧面(53)正好处于与下侧的喷油器(39)相对应位置处，这时从缸盖(2)底面被活塞(22)顶面所挤出的气流也正好把喷油器(39)所喷出的油雾在导气屏(52)的遮挡导流作用下向上流向火花塞(38)被点燃。5.一种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，包括汽缸(21)、汽缸中的活塞(22)及经连杆(23)相连的曲轴(24)，为汽缸(21)设有小汽缸套(26)，在小汽缸套中装有辅助活塞(31)，由小汽缸套(26)和辅助活塞(31)顶部的容积构成可变容积燃烧室(27)，辅助活塞(31)经连杆(36)与辅助曲轴(35)传动相连，辅助曲轴(35)与曲轴(24)转速相同并按二行程运转，当汽缸(21)中的活塞(22)完成压缩过程时，小汽缸套(26)内的辅助活塞(31)也被辅助曲轴(35)带动移到小汽缸套外侧形成可变容积燃烧室，并在燃烧室容积内产生作功燃气，当汽缸内的活塞(22)被作功燃气推动作功开始向下止点方向移动时，小汽缸套(26)内的具有较长头部的辅助活塞(31)被辅助曲轴带动也向下移动把作功燃气压进汽缸(21)参与作功，直至辅助活塞(31)被继续带动伸进汽缸(21)内，其特征在于:由两个汽缸(21)对置构成长筒汽缸(45)、其中的两对置活塞(22)和经各自连杆(23)与长筒汽缸两端曲轴箱(42)中的各自曲轴(24)传动相连，在长筒汽缸(45)内各对置活塞的下止点位置上分别设有进气口(46)和扫气口(47)，所设的小汽缸套(26)布置在长筒汽缸(45)的一侧，位于长筒汽缸内的两对置活塞(22)的上止点中间位置处，并与长筒汽缸垂直布置，小汽缸套(26)内的辅助活塞(31)经连杆(36)与副曲轴箱(49)内的辅助曲轴(35)传动相连;当两对置的活塞(22)行到上止点时，小汽缸套(26)中的辅助活塞(31)已被辅助曲轴(35)带动离开辅助曲轴下止点位置，以提前25°至100°的适当转角压进可变容积燃烧室(27)，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，燃烧作功过程的开始后，小汽缸套(26)内的辅助活塞(31)被辅助曲轴带动把作功燃气推出小汽缸参与作功，随着辅助活塞(31)被辅助曲轴继续带动，辅助活塞的头部(32)穿过可变容积燃烧室伸进长筒汽缸(45)。6.根据权利要求5所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:在两侧曲轴箱的两侧曲轴(24)和两曲轴侧面之间的辅助曲轴(35)的同一端分别安装有相同的曲轴齿轮(55)，其中，辅助曲轴(35)经一个直径较大的中间齿轮(56)与一侧曲轴(24)上的曲轴齿轮(55)传动啮合，中间齿轮(56)再经一个直径与曲轴齿轮相同或与中间齿轮相同的中间副齿轮(57)与另一侧曲轴(24)上的曲轴齿轮(55)传动啮合。7.—种用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，包括带进、排气门的汽缸(21)、汽缸中的活塞(22)和经连杆(23)与曲轴箱(42)中传动相连的曲轴(24)，在汽缸(21)上面的缸盖(2)上设有小汽缸套(26)，在小汽缸套中装有辅助活塞(31)，由小汽缸套(26)和辅助活塞(31)构成下侧的可变容积燃烧室(27)，辅助活塞(31)经连杆(36)与装在缸盖(2)上侧的辅助曲轴(35)传动相连，辅助曲轴(35)与曲轴箱(42)内的曲轴(24)转速相同并按四行程运转，其特征在于:小汽缸套(26)处在部分偏出汽缸(21)上部范围的一侧位置处，让汽缸体(63)顶面形成露出的顶台(64)并相处在小汽缸套(26)范围内，在辅助活塞(31)的顶部形成有避免撞在汽缸体顶台(64)的低台(29)，该低台再经过渡斜面形成活塞头部(34)，当汽缸(21)中的活塞(22)行到上止点时，小汽缸套(26)中的辅助活塞(31)已被辅助曲轴(35)带动向下离开辅助曲轴下止点位置、以提前75°至100°的适当转角下行压进可变容积燃烧室(27)，并形成内燃机开始燃烧时的压缩比，随着燃烧作功过程的开始，辅助活塞(31)被带动继续下行，穿过可变容积燃烧室，让辅助活塞的活塞头部(34)伸进汽缸(21);在小汽缸套(26)的外侧设有被供气阀(70)控制的扫气孔(67)，供气阀(70)安装在阀腔(65)内，并经其后的密封块(69)和经拉杆(68)相连的压块(71)被弹簧(51)作用处于关闭状态，扫气孔处在靠近辅助曲轴(35)下止点的位置，当汽缸(21)中的活塞(22)行到上止点时，辅助活塞(31)上的活塞环(33)已移过扫气孔(67)，在汽缸(21)进行排气过程时，不被遮挡的扫气孔被供气阀(70)开启与连接着压气机的供气道(43)连通，让供气道来的空气进入小汽缸套(26)挤走其中的废气;在汽缸体上设有喷油器或火花塞，所设的喷油器或火花塞从汽缸体(63)顶面的顶台(64)处伸进小汽缸套。8.根据权利要求7所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:在小汽缸套(26)的外侧分别设有被各自的供气阀(70)控制的两个扫气孔(67)，两供气阀随两个扫气孔靠近布置，其外端的压块(71)随阀腔(65)按一定的倾斜角布置而相距较远，在两供气阀的两压块(71)之间分别设有两个摇臂轴(79)，各供气阀的摇臂(80)的中部和安装端呈叉开结构，在移过供气阀(70)的拉杆(68)后通过安装端安装在各自的摇臂轴(79)上，并用中部顶在各自供气阀的压块(71)上，两摇臂(80)的从动端(81)分别被从小汽缸套(26)两侧穿过来的推杆(62)控制，两推杆的另一端再被安装轴(84)上的压动摇臂(82)下侧叉开的两压动端(83)同时控制。9.根据权利要求7或8所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:在露出小汽缸套(26)内的汽缸体(63)的顶台(64)上形成有锥形的点火凹坑(37)，在汽缸体(63)上装有其喷油口伸在点火凹坑(37)底部的喷油器(39)，在汽缸体上所设的火花塞(38)从点火凹坑的外侧壁上伸进点火凹坑，在进行点火燃烧过程时，从喷油器喷出的油雾被喷射到火花塞的点火范围内。10.根据权利要求7或8所述的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机，其特征在于:在进、排气门(73、75)中，其中一种是大直径气门，其直径与辅助活塞(31)相当并靠近辅助活塞布置，另一种气门直径较小采用两个、布置在大直径气门与辅助活塞之间的两侧。
【文档编号】F02F1/24GK105909382SQ201610274193
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】韩培洲
【申请人】韩培洲