专利名称：经改进的具有高增压比的进行压缩点火或火花点火的四冲程变容比内燃机的制作方法
根据定义，活塞式发动机的增压原理在于增加空气量而不是增加气缸工作容积。由此对于固定压缩比的发动机来说会导致燃烧压力增加，使比功率(每升气缸工作容积的功率)更大。然而当增压压力增加时，发动机各部件上的机械应力和热应力也增加。问题的主要原因在于燃烧室和活塞行程造成的容积比不变，这不能适应于进气压力和温度的变化，也不适应于发动机速度和温度的变化。
因此，操作人员在遵守某些程式规则的同时，一方面要测定进气压力变化范围的极限值，另一方面还要求出空气吸气压力和增压压力间的平均压缩比。由于测定平均压缩比是协调发动机各种工况的一种折中，所以空气吸气工况所处的压力和温度很低，而增压压力工况所处的压力和温度很高。
本发明的目的是提供一种变容比发动机，该发动机在于根据进气的密度和温度以及发动机的转速和温度使燃烧室的体积发生变化，这可准许发动机超增压，以承受具有内冷系统的单一或倍增的增压压力。
根据本发明，新发动机包括两根曲轴，一根具有大行程曲柄，另一根具有小行程曲柄。由齿轮组和可变安装角传送装置将这两个曲轴耦联，使它们具有相同的转速，可变安装角传送装置的耦联小齿轮为齿轮组的部件，它相对于小行程曲轴进行角位移，这样就在这两个曲轴之间开成无数个安装角，因而不需要在这两个曲轴之间中断传送。
根据本发明，设计可变安装角传送装置是为了让它可从发动机组上拆下，而不会影响小行程曲轴，其好处在于能够快速方便地更换不合规格的部件或用标准替换次品部件。工作容积不同的气缸每个都设置在两条曲轴的一根的上方。小行程曲轴曲柄随较小气缸的活塞连杆运行，而大行程曲轴曲柄随较大气缸的活塞连杆运行。从一排到另一排的两个气缸通过气缸盖上的气口孔彼此连通，这样使两个相互联通的气缸构成一个组，以便使气体从一个气缸流到另一气缸，而与各气缸活塞的位置无关。
根据本发明，对于压缩点火来讲，发动机的余隙空间中至少有一个碳氢燃料喷嘴，由与大行程曲轴配合的装置采用半速对碳氢燃料进行喷射。
根据本发明，对于强制点火来讲，发动机的余隙空间中至少有一个点火火花塞，由与大行程曲轴配合的装置在半速下通过公知的方法进行同步点火。
按照本发明，至少通过一个与大行程曲轴配合的凸轮轴用半速来保证配气，同时在四冲程循环的精确时刻，利用进排气阀使一组的两个活塞周期地与进排气管道相连通。使两个起到发动机作用的曲轴进行配合的成组的两个活塞的各个活塞同时进行膨胀。让大行程曲轴直接与发动机外部的传送机构相连，使可变安装角的传送装置只将小行程曲轴的扭矩传送到大行程曲轴上，所以可变安装角的传送装置上的力矩取决于成组的两个气缸中的最小气缸工作容积。
在这两个曲轴之间的可变安装角传送装置的各个角位移的功效在于在压缩结束时(最大气缸工作容积时活塞的上死点)，使最小气缸工作容积中形成的附加空间得以改变。该附加空间由余隙空间确定，从而改变发动机在可变安装角传送装置的行程开始时沿最大方向和可变安装角传送装置的行程结束时沿最小方向的容积比。
按照本发明，其伺服起重器作用于可变安装角传送装置的液压增力装置改变与增压压力成正比的最小气缸工作容积的附加容积，从而使发动机保持在最佳工作条件中，并可使污染减到最小。
根据本发明，对主要型发动机预设的程序可以消除由压力和温度引起的过大应力。把发动机各工况的情形贮存在级数换算电路中，以便汇总所有发动机功率，所贮存的各种情况是由四个探测器测量结果构成的组合成果进气压力，进气温度，发动机速度和发动机温度。将各组合结果与可变安装角传送装置的调节起动装置的位置同时记录下来。和对试验台上的发动机的调节一样，该程序可以对系列发动机进行自动调节。由于四个探测器的测量是一种高频探测，所以碳氢燃料的规格也应当相同，以便正确地再现相同的工作。
下面将结合附图对本发明非限定性的实施例进行详细描述，其中
图1为两个成组气缸间的比值为5的四冲程变容燃烧室的发动机的纵向局部剖视图，所示的位置是压缩结束时可变安装角传送装置的行程为起始时的位置。可以看到在同心的第一和第三组件之间进行配合的斜花键，这些斜花键都是与同心的第二和第三组件之间进行配合的斜花键的柱面螺旋线成反向的柱面螺旋线；
图2为图1发动机的分解图，表示拆下两个曲轴的可变安装角传送装置；图3表示根据本发明另一实施例的图1的发动机，它详细示出了同心的第一和第三组件之间进行配合的直键和同心的第二和第三组件之间配合的斜花键；图4为本发明的成组的两个气缸间的比值为5的四冲程变容燃烧室的发动机的横剖示意图，所示的位置是燃烧结束时可变安装角传送装置的行程为起始时的位置，此时小行程曲轴的轴柄相对于大行程曲轴的曲柄的提前角为36°；图5为和图4发动机相同的发动机的横剖示意图，所示的位置是燃烧结束后可变安装角传送装置的行程为结束时的位置，此时小行程曲轴的曲柄相对于大行程曲轴的曲柄的提前角为69°；图6为与图4和5所示发动机相同的发动机的成组的两个气缸的气缸盖的底视平面图；图7为本发明的成组的两个气缸间的比为2.5的四冲程变容燃烧室发动机的发动机的横剖示意图，所示的位置是燃烧结束后可变安装角传送装置的行程为起始时的位置，此时小行程曲轴的曲柄相对于大行程曲轴的曲柄的提前角为30°；图8为和图7发动机相同的发动机的横剖示意图，所示的位置是燃烧结束后可变安装角传送装置的行程为结束时的位置，此时小行程曲轴的曲柄相对于大曲轴的曲柄的超前角为70°；图9为与图7和图8所示的发动机相同的发动机的成组的两个气缸的缸盖的底视平面图；图10为成组的两个气缸的两个气缸工作容积间的容积比为5的发动机的叠置曲线图，它表示在可变安装角传送装置的行程开始或结束时无点火的压缩和膨胀状况下，大行程曲轴(5)的旋转角度和容积比的关系；图11为成组的两个气缸的两个气缸工作容积间的容积比为2.5的发动机的叠加曲线图，它表示在可变安装角传送装置的行程开始或结束时无点火的压缩和膨胀状况下，大行程曲轴(5)的旋转角度和容积比之间的关系。
参照图1至图9，缸体组(1)包括两个平行设置的曲轴(4和5)，其中一个具有大行程曲柄，另一个具有小行程曲柄，分别装有活塞(6和8)以及连杆(7和9)的两个气缸(2和3)均设置在两个曲轴(4和5)的上方，小行程曲轴(5)的曲柄随最小气缸(3)的活塞(8)的连杆(9)运动，而大行程曲轴(4)的曲柄随最大气缸(2)的活塞(6)的连杆(7)运动。从一排到另一排的两个气缸(2和3)通过气缸盖(10)上的气口孔彼此连通，这样使两个相互连通的气缸(2，3)构成一个气缸组。
对于压缩点火来讲，发动机的余隙空间中至少有一个碳氢燃料的喷嘴(未示出)。通过与大行程曲轴曲柄进行齿合的公知设备采用半速对碳氢燃料进行喷射。
对于强制点火来讲，发动机的余隙空间中至少有一个点火火花塞(未示出)。通过与大行程曲轴曲柄进行齿合的公知设备采用半速对碳氢燃料进行喷射。
至少通过一个与大行程曲轴(4)配合的凸轮轴(未示出)用半速来保证配气。缸盖(10)伸到最大气缸(2)的那部分分别包括进气和排气阀(13和14)，这两个阀周期性地使一组的两个活塞(2和3)在四冲程循环的精确时刻与各自的进排气管道(11和12)相连通。
对于气缸工作容量很大的发动机来讲，在缸盖(10)伸到最小气缸(3)的那部分内装有由大行程曲轴(4)利用半速传动的第二凸轮轴(未示出)，以便在最大气缸(2)中完成四冲程循环的开启和关闭的同时保证周期性地对进排气阀进行第二次开启和关闭。成组的两个气缸(2和3)的气缸工作容积之间的比值至少为2.5—5，该值可以使发动机适合于1—7的增压压缩比。
可变安装角传送装置由三个同心叠装组件构成第一个组件由位于内部的传送轴(17)构成，第二个组件由位于外部的齿轮(20)的套管(28)构成，而第三个部件由位于上述两个组件之间的中部位置中的滑管(32)构成。用分成两排的在外加轴承板(15)和套管(28)之间进行配合的斜轴承(16)使所述套管(28)固定在外加轴承板(15)中。将所述外加轴承板(15)固定在发动机组(1)上，以便可变安装角传送装置能够构成一个与小行程曲轴(5)的轴(18)分开的整体设备。为此，所制成的可变安装角传送装置和小行程曲轴(5)均有它们各自的轴(17和18)。使可变安装角传送装置的轴(17)和小行程曲轴(5)的轴(18)之间的连接端加工有相对应的阳直键和阴直键，这样，在发动机组(1)中开的孔内装上外加轴承板(15)时，利用轴向滑动就可利用这两个阴阳直键将上述两根轴耦接在发动机组(1)中。外加轴承板(15)以小行程曲轴(5)的轴(18)为中心轴线，从而使轴(17)和轴(18)自动对齐，当在发动机组(1)上使用外加轴承板(15)时，轴(18)可用作轴(17)的自由轴承，这种方法可以从发动机组上拆下可变安装角传送装置而不必拆卸小行程曲轴(5)。
最好用一个与轴(17)刚性联接的轴承座(22)将传送轴(17)和套管(28)彼此间保持同心同轴。轴承座(22)配有能使轴(17)独立于套筒(28)地作自由旋转的轴向和径向的推力轴承(23)。轴承座(22)的使轴(17)和小行程轴(5)的轴(18)进行耦接的连接端的花键是轴(17)的整体的一部分。轴承座22(22)和套管(28)都位于发动机组(1)内。使轴承座(22)做成同样可以代替飞轮的盘的形状，该飞轮的周边上等间距地开有能对轴瓦(25)进行螺栓装配的孔(24)，轴瓦装在与上述直键所处一侧相反的那一侧的面上。采用把轴瓦(25)装到轴承座(22)飞轮上的措施是为了形成一个固定轴向和径向推力轴承(23)的外轴瓦(26)的场所，而将轴承(23)的内轴瓦(27)固定到靠着隔套(29)的套管(28)上，隔套(29)为围着套管(28)的轴瓦形的隔套，隔套(29)用来补偿轴承(23)的内轴瓦(27)和斜轴承(16)的内轴瓦之间的分开区域，通过唯一的螺母(30)将上述所有部件固定到套管(28)上以后，斜轴承(16)的内轴瓦在轴向上紧靠套管(28)的台肩。
把套管(28)的齿轮(20)装在发动机组(1)的外部，它由与其相联结的齿轮(19)及中间齿轮(21)与大行程曲轴(4)耦接后，具有与大行程曲轴(4)相同的旋转速度，中间齿轮(21)位于上述两个齿轮(19和20)之间。
在轴承座(22)朝向外加轴承板(15)的那一侧，传送轴(17)包括与滑管(32)相配合的斜花键(31)。该滑管(32)的内周面上有与斜花键(1)相配合的键(33)，因而滑管(32)可以在传送轴(17)上沿键滑动，故所述第一和第三组件之间可产生角位移。
滑管(32)的外周面上也开有斜花键(34)，其螺线方向与滑管(32)内表面上开的斜花键(33)的方向相反。套管(28)的内周面上有与滑管(32)外周面上的斜花键(34)相配合的斜花键(35)，从而使滑管(32)能在套筒(28)中沿键滑动，从而在所述第二和第三组件之间产生角位移，同时在上述第一和第三组件之间有沿键的移动，当滑管(32)没有轴向移动时，套筒(28)与轴(17)旋转联接。
当所述滑管(32)的一端位于由轴承座(22)的阻挡所限定的停止极限位置，而该滑管(32)的处于套管(28)外部的另一端通过齿轮(20)从发动机组(1)中伸出时，使滑管(32)的一部分长度处于套管(28)内，以便用适当的工具对双排斜轴承(36)的内轴瓦进行固定。无旋转运动的轴承(36)的外轴瓦与连接件(37)相连，轴承(36)的内轴瓦与滑管(32)相连并随其作旋转运动。
由液压控制系统操纵的压缩比程序判定存储器可以移动连接件(37)和滑管(32)，用以改变两个曲轴(4和5)间的安装角。
调节可变安装角传送装置行程的起点，使滑管(32)处于套管(28)(小力矩)的出口的止动位置(未示出)，该位置对应于小行程曲轴曲柄(5)相对于大行程曲轴曲柄(4)的最小提前角。
调节可变安装角传送装置行程的终点，使滑管(32)处于套管(28)(小力矩)的进口的止动位置(未示出)，该位置对应于小行程曲轴曲柄(5)相对于大行程曲轴曲柄(4)的最大超前角。
根据本发明，为了使两个曲轴(4和5)在可变安装角传送装置之间的安装角的调节精确方便，使齿轮(20)的齿数为双数，而滑管(32)和套管(28)各自的配合键(34和35)、轴(17)和滑管(32)各自的配合键(31和33)以及两轴(17和18)间的连接键的齿数均为单数，反之亦然。
根据本发明的另一实施例，在轴承(22)的面向外加轴承(15)的那一侧，可变安装角传送装置的轴(17)有直键(38)而不是斜花键(31)，该键与滑管(32)相配合，而该滑管的内周面也有直键(39)而不是斜花键(33)，直键(39)与轴(17)的直键(38)相配合。
根据本发明，对于所设计的发动机型号，按照发动机各部件的尺寸，即一方面按照成组的两个气缸(2和3)的气缸工作容积间的比值，另一方面按照这两个气缸(2和3)的两个气缸工作空积的总容积和余隙空间(40)的容积之比值来选择最小和最大容积比，对上面的两个比值进行调节，以便使由可变安装角传送装置的行程结束时(活塞6的上死点)的位置所限定的小行程曲轴(5)的曲柄相应于大行程曲轴(4)的曲柄的最大提前角，在压缩结束时与相应于余隙空间(40)所要求的附加空间的活塞(8)位置一致，以此来限定连杆(9)和小行程曲轴(5)的曲柄之间的角度至少为90°时发动机的最小容积比。
在可变安装角传送装置行程结束位置处对两个曲轴间的与发动机各组件间配合尺寸相关的角度进行调节可以使发动机在下述情况下运行—在膨胀行程，至少根据作用到小行程曲轴(5)的曲柄上的瞬时最大扭矩，用施加到活塞(8)上的相配的燃烧气体。
—在膨胀行程，由于作用到所述活塞(8)上的燃烧气体的反压使排气阀(14)打开之前限制活塞的上升。
—在进气行程结束时，限制气缸(3)中由于充填量下降所引起的活塞上升。
这些运行的好处在于可以保持在满负荷工况下使发动机保持最佳效率。
根据与为最小容积比所限定的尺寸数据基础相同的基础来选择最大容积比，以便使由可变安装角传送装置的行程开始时的位置所限定的小行程曲轴(5)的曲柄相对于大行程曲轴(4)的曲柄的最小提前角在压缩结束时(活塞6的上死点)与相应于余隙空间(40)所要求的附加空间的活塞(8)的位置一致，以此来限定小行程曲轴曲柄(5)的连杆(9)在离开上死点时发动机的最大容积比，使所述连杆(9)与小行程曲轴(5)的曲柄形成一个角度。
在可变安装角传送装置行程起始位置处对两个曲轴间的与发动机各组件间配合尺寸相关的角度进行调节可以使发动机在下述情况下运行—在压缩行程结束时，相应于曲轴(4，5)的曲柄的之间的角位移的每单位度，使活塞(8)具有更大的直线运动。
这种运行的好处在于加速低负荷发动机容积比的改变过程。
所用符号的含义P＝容积比。
V1＝成组的两个气缸的最大气缸工作容积。
V2＝成组的两个气缸的是最小气缸工作容积。
V1/V2＝成组的两个气缸的两个气缸工作容积间的容积比。
α＝小行程曲轴的曲柄的提前角。
ve＝成组的两个气缸为没有过分层压的气体传送所需要的余隙空间体积。
(αmin)＝可变安装角传送装置的行程开始时小行程曲轴曲柄的提前角。
(αmax)＝可变安装角传送装置的行程结束时小行程曲轴曲柄的提前角。
Va(αmin)＝可变安装角传送装置的行程开始时添加给余隙空间体积的附加体积，该附加体积在压缩最后阶段当大行程曲轴曲柄位于上死点时由小行程曲轴曲柄的提前角的最小角度确定。
Va(αmax)＝可变安装角传送装置的行程结束时添加给余隙空间体积的附加体积，该附加体积在压缩最后阶段当大行程曲轴曲柄位于上死点时由小行程曲轴曲柄的提前角的最大角度确定。
Vr(αmin)＝可变安装角传送装置的行程开始时压送空气的体积，压缩最后阶段当大行程曲轴曲柄位于下死点时由小行程曲轴曲柄的提前角的最小角度确定该压送空气体积。
Vr(αmax)＝可变安装角传送装置的行程结束时压送空气的体积，压缩最后阶段当大行程曲轴曲柄位于下死点时由小行程曲轴曲柄的提前角的最大角度确定该压送空气体积。
变压燃烧室发动机的容积比的特性和公式(V1＋V2)×两缸组数＝发动机气缸工作容积。
(V1＋V2－Vr(α)〗)×两缸组数＝由可变安装角传送装置的安装角确定的发动机气缸工作容积。 具有由可变安装角传送装置的安装角导出的容积比的发动机的容积特性。V1+[V2-Vr(αminimum)]+veve+Va(αminimum)=Pmax]]>这里限定的是在可变安装角传送装置的行程开始时的最大容积比。实际上因为Vr(αmin)完全可以忽略，所以可认为不应从V2中减去Vr(αmin)。V1+[V2-Vr(αmaximum)]+veve+Va(αmaximum)=Pmin]]>这里限定的是在可变安装角传送装置的行程开始时的最小容积比。实际上因为进入V1和V2的允许空气值取决于被贮存在最大增压压力中的标准值，所以可认为不应从V2中减去Vr(αmax)。
不论Va(α)处在可变安装角传送装置行程的开始和结束阶段之间的什么角度位置，都可以使容积比的方程简化为V1+V2+veve+Va(α)=P]]>根据本发明，可以在可变安装角传送装置行程结束时的两个极限值之间选择最小容积比。用小行程曲轴(5)曲柄相对于大行程曲轴(4)曲柄的最大提前角求得第一极限值，以确定压缩结束时(活塞6的上死点)相应于余隙空间(40)所要求的附加空间的活塞(8)的位置，从而定义出小行程曲轴(5)的连杆和曲柄间的角度至少为90°时的最小容积比，用小行程曲轴(5)曲柄相对于大行程曲轴(4)曲柄的最小提前角求得第二极限值，它和两个气缸(2和3)的两个气缸工作容积之间的减小量成比例，直至两个曲轴(4和5)的工作区所准许的极限值为止，该工作区根据下面的最小容积比公式由成组的两个气缸并列的靠得很近的位置确定V1+[V2-Vr(αminimum)]+veV2+Va(αminimum)=Pmax]]>可以算得成组的两个气缸的两个气缸工作容积的较大容积比，以便减小作用在较小气缸工作容积发动机的可变安装角传送装置上的应力，反之，也可以算出成组的两个气缸(2和3)的两个气缸工作容积的较小容积比，以便增加较大气缸工作容积的发动机的速度。
实际上，由于允许的进入V1和V2的空气值取决于被贮存在容积比和增压压力之间的标准值，所以不必从V2中减去Vr(αmax)。
根据为最小容积比所限定的尺寸数据值来选择最大容积比，以便在可变安装角传送装置行程开始时，由小行程曲轴(5)曲柄相对于大行程曲轴(4)曲柄的最小提前角来确定压缩结束时(活塞6的上死点)相应于余隙空间(10)所要求的附加空间的活塞(8)的位置，从而定义出小行程曲轴(5)曲柄的连杆(9)在远离其上死点时的最大容积比，让所述连杆(9)与小行程曲轴(5)曲柄之间形成一个角度。因此用下面的公式可以定义最大容积比V1+[V2-Vr(αminmum)]+veV2+Va(αminimum)=Pmax]]>实际上，由于允许的进入V1和V2的空气值取决于被贮存在容积比和进气管中的大气压差之间的标准值，所以不必从V2中减去Vr(αmin)。
图10和11的曲线根据下面的公式求得a＝小活塞的上死点b＝小活寒顶s＝小活塞面积l＝小连杆长度r＝小曲轴长度A＝大活塞的上死点B＝大活寒顶
S＝大活塞面积L＝大连杆长度R＝大曲轴长度Vm＝死点体积α＝旋转角(在上死点为0°)(反时钟方向)ψ＝小曲轴相对于大曲轴的提前角 根据若干应用中的一种应用来制造工作性能良好的发动机的例子。
上述由计算机的计算得到的公式可以管理和选择发动机各组件之间的尺寸值，即成组的两个气缸(2，3)的两个气缸工作容积之间的容积比和由这两个气缸(2，3)的两个气缸工作容积的总容积与余隙空间(10)的容积之比，进行这种计算的目的是使为发动机最大和最小容积比规定的规格与分别在可变安装角传送装置的行程开始和结束时的小行程曲轴曲柄相对于大行程曲轴曲柄的最小和最大提前角的角度相吻合。图10和11的曲线表示相对于大行程曲轴(4)曲柄的旋转角度为360°的成组的两个气缸(2，3)的容积比和容积效率的变化曲线实例。
根据本发明的具体实施例，对于大容量的发电机组(并不排除其他机组)来讲，将这两个曲轴(4和5)每个都与一个发电机进行机械连接，两个发电机的电路进行并联。根据发动机持续运转状态下各个曲轴的功率来确定每个发电机的容量，为此，将可变安装角传送装置和两个曲轴(4和5)之间对应的离合器的补偿力矩进行限制。
压缩点火的四冲程发动机的优点在于—提高容积效率；—增加比功率；—减少机械摩擦的损失；—发动机与十六烷值匹配；—在所有可行情况下(从冷起动到增压到高压)，精确地对理想压缩结束时的温度进行测量，以实现对碳氢燃料的自点火；—在高海拨处发动机具有极佳的性能；—使未燃氧、氮和氢的排放量最小。
火花点火的四冲程发动机的优点在于—提高容积效率；—增加比功率；—减少机械摩擦的损失；—由于与进气管中的压差成正比的压缩比的增加，使部分负载的发动机的效率提高(关闭节气门)；—发动机与十六烷值匹配；—在高海拔处发动机具有极佳的性能；—混合的均匀性极佳；—使未燃的氧化碳，一氧化二氮和烃的排放量最小。
这些就是公路牵引车辆上利用增压高压缩比进行压缩点火的四冲程发动机的优点和条件。
根据活塞的平均速度标准减少每个气缸的气缸工作容积可以增加发动机转速，减少低频的相关程度。可以想像到整个减速箱—传动轴的减速传动更大，直至达到驱动的第二减速比。由于机械摩擦力正比于气缸工作容积，而且对负载不太敏感，所以效率得到提高。当发动机功率增加时，可以保持由车辆上的限速装置支持的发动机的制动。
权利要求
1.一种利用自点火或火花点火进行往复运动的活塞式四冲程发动机，其特征在于，该发动机包括两根曲轴，一根是大行程曲柄(4)的的曲轴，而另一根是小行程曲柄(5)的曲轴，工作容积不同的气缸(2，3)每个都设置在两根曲轴(4，5)的一根的上方，小行程曲轴曲柄(5)随小气缸(3)的活塞(8)的连杆(9)运行，大行程曲轴曲柄(4)随大气缸(2)的活塞(6)的连杆(7)运行，由齿轮组(19、20、21)和可变安装角传送装置将这两个曲轴(4，5)耦联，使它们具有相同的转速，可变安装角传送装置包括一个控制机构，利用一个其伺服起重器作用于可变安装角传送装置的液压增力装置，该控制机构使小行程曲轴曲柄(5)相对于大行程曲轴曲柄(4)的安装角角度变化，从一排到另一排的两个气缸(2，3)通过气缸盖(10)上的气孔彼此连通，这样使两个相互联通的气缸(2，3)构成一个组，以便使气体从一个气缸流到另一个气缸，而与各气缸的活塞(6，8)的位置无关，对于设计的这种发动机来讲，根据发动机各组件的尺寸，即一方面根据成组的两个气缸(2，3)的气缸工作容积间的比值，另一个方面根据这两个气缸(2，3)的两个气缸工作容积的总容积和余隙空间(10)的容积之比值来选择最小和最大容积比，求上面两个比值是为了将由可变安装角传送装置的行程结束位置限定的小行程曲轴曲柄(5)相对大行程曲轴曲柄(4)的最大提前角在压缩结束后(活塞6的上死点)与适应于余隙空间(10)所要求的附加空间的活塞(8)的位置一致，以此来限定连杆(9)和小行程曲轴柄(5)之间的角度至少为90°时发动机的最小容积比，使小行程曲轴曲柄(5)相对于大行程曲轴曲柄(4)的最小提前角在压缩结束时(活塞6的上死点)与适合于余隙空间(10)所要求的附加空间的活塞(8)的位置一致，以此来限定小行程曲轴曲柄(5)的连杆(9)在离开上死点时发动机的最大容积比，使所连杆(9)与小行程曲轴曲柄(5)形成一个角度。
2.如权得要求1的四冲程内燃机，其特征在于，在可变安装角传送装置的行程结束时的最小容积比由小行程曲轴曲柄(5)相对于大行程曲轴曲柄(4)的最小提前角求得，它与这两个气缸(2，3)的两个气缸工作容积之间的比的减少量成比例，直至两个曲轴曲柄(4，5)工作区所准许的极限值为止，该工作区由成组的两个气缸(2，3)并列的靠得很近的位置确定。
3.如权利要求1和2的四冲程内燃机，其特征在于，可变安装角传送装置由三个同心的叠装组件构成，第一个组件由位于内部的传送轴(17)构成，第二个组件由位于外部的齿轮(20)的套管(28)构成，而第三个组件由位于上述两个组件间的中部位置中的滑管(32)组成，用分成两排的在外加轴承板(15)和套管(28)之间进行配合的斜轴承(16)使所述套管(28)固定在外加轴承(15)中，可变安装角传送装置和小行程曲轴(5)均有它们自己的轴(17，18)，这两个轴之间的连接端加工有相对应的阳直键和阴直键，从而使它们耦接在发动机组(1)中，当将外加轴承板(15)固定到发动机组(1)上开的孔中时，轴(18)上的三个同心组件(17，28，32)在轴向上自动对中，在发动机组(1)上拆卸可变安装角传送装置时不必折卸小行程曲轴(5)，借助套管(28)利用轴承座(22)和固定轴瓦(25)对传动轴(17)进行同轴同心固定，轴瓦(25)构成固定轴承(23)的外轴瓦(26)的场所，将轴承(23)的内轴瓦(27)固定到靠近隔套(29)的套管(28)上，隔套管(29)用来补偿内轴瓦(27)和斜轴承(16)的内轴瓦之间的分隔区域，斜轴承(16)的内轴瓦在轴向上紧靠套管(28)的台肩，用唯一的螺母(30)将上述所有组件固定到套管(28)上，把套管(28)的齿轮(20)装在发动机组(1)的外部，它由齿轮(19)和(20)与大行程曲轴(4)耦连后具有与该曲轴相同的旋转速度，在轴承(22)的轴瓦(25)的一侧，传动轴(17)包括可以让滑管(32)套装在其上的斜花键(31)，该滑管的内周面上开有在传送轴(17)上沿键槽滑动的键(33)，套管(28)的内面上所开的键(35)的螺线方向与键(31，33)的螺线方向相反，滑管(32)的外表面上也开有键(34)，以便在套管(28)内沿螺旋进行滑动，滑管(32)的一端一直在套管(28)的外面，并由分成两排的斜轴承(36)进行固定，轴承(36)的内轴瓦与滑管(32)相连并随其转动，而该轴承的外轴瓦与连接件(37)相连，开键(31,33,34,35)的目的是为了让滑管(32)在套管(28)移动时减少曲轴(5)相对于曲轴(4)的提前角。
4.如权利要求1至3的四冲程内燃机，按照本发明的一个变型，其特征在于，在轴承座(22)面向外加轴承板(15)的一侧，可变安装角传送装置的轴(17)包括滑管(32)套装在其上的直键(38)而不是斜花键(31)，而滑管(32)周围面上有与直键(38)配合而不是与斜花键(33)配合的直键(39)。
5.如权利要求1的四中程内燃机，对于压缩点火来讲，其特征在于，压缩点火在余隙空间(10)中至少有一个碳氢燃料喷嘴，相应于大行程曲轴(4)采用半速对碳氢燃料进行喷射。
6.如权利要求1的四冲程内燃机，对于火花点火来讲，其特征在于，火花点火在余隙空间(10)中至少有一个点火火花塞，相对于大行程曲轴(4)以半速进行同步点火。
7.如权利要求1的四冲程内燃机，其特征在于，至少通过与大行程曲轴(4)配合的一个凸轮轴采用半速来保证配气，同时在冲程循环精确时刻，利用进气阀(13)和排气阀(14)使两个活塞(2，3)周期地与进气管(11)和排气管(12)相连通。
8.根据权利求1至4的四冲程内燃机，其特征在于，让大行程曲轴(4)直接与发动机外部的传送机构相连，使可变安装角传送装置只将小行程曲轴(5)的发动机扭矩传送给大行程曲轴(4)。
9.根据权利要求1至8的四冲程内燃机，其特征在于，成组的两个气缸的气缸工作容积之比至少为2.5—5。
10.根据权利要求1至9的四冲程内燃机，其特征在于，为了精确方便地调整在可变传送装置间的两个曲轴(4，5)的安装角，使齿轮(20)齿数为双数，而滑管(32)和套管(28)各自的配合键(34和35)、轴(17)和滑管(32)各自的配合键(31，33)以及两轴(17，18)间的连接键的齿数均为单数，反之亦然。
全文摘要
一种动机包括至少成组的两个气缸工作容积不同的气缸(2，3)以及两个曲轴(4、5)，这两个曲轴由齿轮组(19，20，21)以及有三个同心的组件(17，28，32)的可变安装角传送装置耦接后具有相同的速度，该传送装置与驱动组件(18)分开，它的作用在于当进气压力增加时使容积比减少。通过成组的气缸(2，3)之间以及这两个气缸(2，3)和余隙空间之间的容积比，使最大和最小容积比设定在两个曲轴(4，5)间的角偏移范围内，这样一方面在压缩结束后，可变安装角传送装置的行程开始阶段利用两个曲轴(4，5)间的单位角位移来增加活塞(8)的移动，另一方面可变安装角传送装置的结束阶段至少根据小行程曲柄(5)上的最大瞬间扭矩与作用在活塞(8)上的燃烧气体的膨胀进行配合。
文档编号F02B3/06GK1119465SQ94191530
公开日1996年3月27日 申请日期1994年3月21日 优先权日1993年3月19日
发明者吉尔贝·吕西安·查尔斯·亨利·路易·范· 申请人:吉尔贝·吕西安·查尔斯·亨利·路易·范·阿弗尔马泰