[发明专利]用于内燃机的可变冲程机构

摘要

用于在运行的每个循环的期间使内燃机的冲程长度改变的机构包括齿轮组，齿轮组具有第一齿轮，其不可旋转地安装于发动机机体；和第二齿轮，其具有形成在其内表面上的齿，该第二齿轮与第一齿轮啮合，以实现统一的机械曲柄臂和用于贯穿发动机的总冲程循环而产生活塞往复的改变的长度的可变凸轮臂。选择曲柄臂和凸轮臂相对于活塞往复的轴线的定向，用于使曲柄臂和凸轮臂协作地在活塞的上死点位置处产生曲柄轴上的正转矩。齿轮组也选择性地配置并制定尺寸，以实现凸轮臂的长度与曲柄臂的长度的预定比率。

主权项

一种内燃机，包括：发动机机体，其限定多个圆柱形燃烧室，所述多个圆柱形燃烧室各自限定室轴线，曲柄轴，其安装于所述发动机机体，用于围绕曲柄轴轴线旋转，所述曲柄轴轴线相对于燃烧室横向地延伸；活塞，其布置于各燃烧室内，用于沿着其室轴线往复，所述内燃机能够根据四冲程循环而运行，其中，所述活塞通过沿第一方向移动的进气冲程、沿第二方向移动的压缩冲程、沿所述第一方向移动的膨胀冲程和沿所述第二方向移动的排气冲程而在所述燃烧室内往复，其中，所述压缩冲程结束时和所述膨胀冲程开始时的所述活塞的位置限定为上死点，且所述膨胀冲程结束时和所述排气冲程开始时的所述活塞的位置限定为底部死点，连接杆，其可枢转地安装于各活塞，机械组件，其将各连接杆可旋转地连接至所述曲柄轴，用于将所述活塞的往复运动转化成所述曲柄轴的旋转运动，所述机械组件包括：第一齿轮构件，其不可旋转地安装于所述发动机机体，所述第一齿轮构件包括：圆柱形主体，其具有小齿轮部分，所述小齿轮部分具有围绕所述圆柱形主体的径向向外的表面形成的齿轮齿，和第二齿轮构件，其与所述第一齿轮构件啮合式地接合，所述第二齿轮构件包括：环形主体，其具有冠状齿轮部分，所述冠状齿轮部分具有围绕所述环形主体的径向向内的表面形成的齿轮齿，所述第一齿轮构件的圆柱形主体延伸到所述环形主体中，其中所述小齿轮部分的齿轮齿与所述冠状齿轮部分的齿轮齿啮合式地接合，和支承部分，该支承部分从所述冠状齿轮部分向外伸出，且具有形成在所述支承部分的外表面上的第一支承表面和形成在所述支承部分的内表面上的第二支承表面，所述连接杆围绕所述第一支承表面安装，且所述曲柄轴安装在所述第二支承表面内，以用于所述第二齿轮构件与所述曲柄轴的旋转，其中所述连接杆在所述第一支承表面上旋转且所述第二支承表面在所述曲柄轴上旋转，所述第一齿轮构件的小齿轮部分和所述第二齿轮构件的冠状齿轮部分具有2：1的齿轮比，以用于引起所述第二齿轮构件对于所述曲柄轴的每两转而言旋转一次，所述第二支承表面从所述曲柄轴轴线偏移，以在围绕所述曲柄轴轴线的圆形路径中移动，用于在所述曲柄轴上施加贯穿发动机的所述四冲程循环统一的机械曲柄臂，所述第一支承表面和所述第二支承表面以偏移距离彼此隔开，引起所述第一支承表面交替地在围绕所述曲柄轴的内椭圆路径和外椭圆路径中移动，用于在所述曲柄轴上施加在所述发动机的所述四冲程循环期间改变的机械凸轮臂，所述第二齿轮构件与所述曲柄轴的旋转在所述曲柄轴上施加结合的有效曲柄臂，所述有效曲柄臂等同于所述曲柄臂与所述凸轮臂的矢量和，其在所述发动机的所述四冲程循环期间改变，引起所述活塞的往复的长度贯穿所述发动机的所述四冲程循环而改变，改进，其中：所述第二齿轮构件的所述第一支承表面和所述第二支承表面选择性地配置且制定尺寸，使得：所述凸轮臂具有大于所述曲柄臂的长度的20%且直到100%的长度，在上死点处，所述凸轮臂相对于所述曲柄臂定向确定在大体90度处，在上死点处，所述曲柄臂定向确定为在所述室轴线之前一定角度处，所述曲柄臂和所述凸轮臂作用为协作地在所述曲柄轴上产生正转矩，这在所述压缩冲程结束之前开始直到在之前大约二十(20°)，且通过所述活塞的上死点位置继续到所述膨胀冲程中且在所述膨胀冲程期间，在所述膨胀冲程完成时，所述曲柄臂和所述凸轮臂中的各个与所述室轴线线性对齐地延伸，其中所述凸轮臂从所述曲柄臂向外延伸，从而形成在所述发动机的所述四冲程循环期间的最长结合有效曲柄臂，在所述进气冲程完成时，所述曲柄臂和所述凸轮臂中的各个与所述室轴线线性对齐地延伸，其中所述凸轮臂以相对于所述曲柄臂重叠的方式向内延伸，从而形成在所述发动机的所述四冲程循环期间的最短有效曲柄臂，所述内燃机的所述四冲程循环中的所述进气冲程和所述压缩冲程比所述膨胀冲程和所述排气冲程短，且贯穿所述内燃机的所述四冲程循环维持基本上统一的压缩比。