[实用新型]可变角动量发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机领域。

背景技术

发动机在运行的过程中总会有负载的变化，负载的变化直接表现为发动机转速的变化。传统的发动机是通过减少每次喷入的油量来降低发动机的转速，这样就导致了发动机在低速时的燃烧状态远远偏离最佳状态，发动机的效率也随之大幅下降。除此之外，当发动机处于怠速时，传统发动机的惯量匹配是通过惯量不可调的飞轮来实现的，因此其最低转速就受到了限制，不可能降到很低。因为在极低的转速下发动机的飞轮无法储存足够的动能用来维持发动机的正常运行，所以目前发动机怠速只能在几百转以上。由此可以看出传统发动机低转速时效率较低，怠速时为了维持发动机的正常运转需较高的转速。因此，如果能够发明一种发动机，每个爆炸冲程的喷油量接近一定值，通过调整发动机在绝对时间内的喷油次数来调整发动机的功率，这样就可以提高发动机在低负载区的效率，进而能真正实现发动机在全工作域内的高效率。不仅如此，还可以实现发动机怠速转速的超低速化，高效率和低排放。

发明内容

为实现发动机在全工作域内的高效率和怠速的超低速化等目的，本实用新型公开了一种可变角动量发动机，包括：发动机，所述发动机的动力输出轴与角动量可调机构连接。

所述角动量可调机构设为由变速装置和飞轮所构成的转速可调式角动量可调机构，所述发动机的所述动力输出轴经所述变速装置与所述飞轮连接，所述发动机的所述动力输出轴经齿轮组与负载连接。

所述角动量可调机构设为由所述飞轮、离合装置和惯量体所构成的轴向惯量可调式角动量可调机构，所述离合装置设为机械式、电磁式或液压式，所述发动机的所述动力输出轴与所述飞轮连接，所述飞轮经所述离合装置与所述惯量体连接，所述发动机的另一动力输出轴与所述负载连接。

所述角动量可调机构设为所述飞轮上设有径向可移动惯量体的径向惯量可调式角动量可调机构。

所述角动量可调机构受所述发动机的负荷响应控制装置控制。

所述转速可调式角动量可调机构是通过改变飞轮的转速来实现发动机在不同转速下的角动量匹配，所述轴向可调式角动量可调机构是利用离合装置将惯量体与飞轮连接或断开来实现飞轮惯量的变化，所述径向可调式角动量可调机构通过改变设置在飞轮上的径向可移动惯量体到飞轮旋转中心的距离来实现改变飞轮惯量的目的，控制所述径向可移动惯量体在径向上移动的动力源可设为电动式或液压式。所述径向可移动惯量体可以设置一个，也可以设置多个。

本实用新型通过调整发动机的角动量来匹配其转速(负荷)需求，可使发动机有以下几种运行模式，如高速、中速、低速和怠速等模式。发动机可依据实际负荷或人为期望的负荷需求调节发动机的角动量，需要发动机高速时可减小飞轮的惯量或降低飞轮的转速，反之需要减速时可增大飞轮的惯量或提高飞轮的转速。这样发动机即便是在极限转速下运行也变得很容易实现，例如一分钟几转或几分钟一转，发动机每次燃烧的喷油量接近定值，即无论负荷如何变化(转速如何变化)，缸内燃烧的工况都可以处于或接近最佳的状态。当发动机处于低速和怠速的情况下运行时，因不存在飞轮惯量限制的问题，这样发动机的转速就可以降到很低，单位时间内喷油次数减少，从而单位时间内的喷油总量相比未调惯量时有所减少，同时也提高了燃油的燃烧效率。

传统发动机对油门的控制主要是控制每次喷油的喷油量，本实用新型所述可变角动量发动机对油门的控制则是控制喷油的次数，但每次喷油的油量接近定值。无论发动机的转速如何，由于每次喷油的油量不变，缸内的燃烧工况都能处于最佳的状态，进而实现了发动机在全工作域内的高效率。基于缸内的最佳燃烧工况和单位时间内喷油总量的减少，发动机处于低转速和怠速情况下的耗油和排放污染问题也就迎刃而解了。

本实用新型可以依据发动机的实际负荷或人为期望的负荷信息，经计算机计算后变成所述角动量可调机构的控制指令，依据控制指令调节角动量可调机构的角动量，进而实现发动机在不同负荷下的角动量匹配。

本实用新型中所述角动量可调机构也可设置于传统的发动机中，当发动机需急加速时可通过减小飞轮的转动惯量或降低飞轮的转速，使发动机对负载的输出功率相比传统的发动机而言更大，发动机的转速也就能迅速的提高；当发动机的负荷降低或发动机需要减速时，可通过增大飞轮的转动惯量或提高飞轮的转速，使飞轮储存更多的动能，从而达到迅速降低发动机转速的目的。与传统的发动机相比，设有所述角动量可调机构的发动机的加速和减速性能都有了很大的提高。

本实用新型有以下有益的效果：结构简单，工作可靠，节省燃油，环保性能好。