[发明专利]弹性节能降污增力延寿内燃机

说明书

本发明属于国际分类F02B类，它特指使传统的曲柄连杆活塞往复式内燃机（以下简称为刚性机）的燃烧室或活塞曲柄连杆机构总成具有弹性，从而使活塞顶以上的容积，在连杆轴颈（以下简称曲拐）处于一些特殊的位置阶段，发生比刚性机有增减的变化的内燃机（以下简称为弹性机）。

由于曲柄连杆活塞往复式内燃机，热效率高、功率大、体积小、重量轻、使用方便、工作可靠、技术成熟，已被普遍使用，尤其是车辆、船舶更是需要，但是现在全球能源紧张，污染严重。为此，世界各国，特别是欧美日等经济强国，已长期投巨资研究内燃机的节能、降污。几十年来已获得了许多有效的成果，如：燃烧室形状改进、压缩比提高、电子控制供油系统、可变配气相位控制系统，液压可变压缩比活塞、多气门、分层稀薄燃烧、新型燃料及添加剂等。但这些技术，一般一项技术只改善一方面的性能，为此，本发明提出一种能较全面提高性能的技术。

其方案是：使活塞或连杆或曲轴或燃烧室等的一部分，既具有较明显的弹性，又能按刚性机的方式正常运动和有效传力而更好地工作。

弹性机有以下几种工作情况：

一、在排气终了，因气缸压力逐渐降低，弹性能释放，使活塞顶以上的容积小于刚性机的燃烧室容积，实现排气更干净，从而使进气时，废气少膨胀少占空间。而实现进气更充分，以达到燃烧快速、干净而节能降污增力。

二、使弹性系数适当，保证当进入气缸内的气量等于刚性机的最大值时，在弹性退让的情况下，在压缩终了时的压缩比与刚性机相同或更高而为适合弹性机的最佳值，因有弹性缓冲降压，可防爆燃或减轻爆燃的影响。如果进入气缸内的气量小于刚性机的最大值，在压缩终了，则弹性退让量减小，使燃烧室容积减小，实际压缩比大于刚性机的压缩比，更利于提高热效率、功率、扭矩。

三、二行程内燃机和四行程内燃机都在曲拐处于开始作功后的上止点附近时，再进行弹性退让，一方面使活塞顶以上的容积比刚性机增大更快，以降低气缸的最高峰值压力，使活塞、连杆、曲轴、轴承等的负荷降低，摩擦磨损减少。另一方面在曲拐处于作功上止点后的最利于被推动的阶段，如比上止点附近稍后的阶段，因气缸压力有所下降，弹性能释放，使活塞顶以上容积的变大速度变慢，阻止气缸压力迅速下降，保证对曲拐进行更有利的推动。以上弹性储放能的作用就象电容器的功能一样。

弹性力学指出：在弹性限度内，自动恢复原形，则弹性能完全释放。弹性机在作功后期，气缸压力低于压缩终了时的压力，使在作功上止点附近吸收的弹性能完全释放，这就避免了弹性变形的能量损耗，而只减少曲拐处于作功上止点附近，不利被推动时，因受巨大的径向正压力产生的摩擦能量损失，磨损和降低最高峰值压力而实现节能、增力、延寿。

由于峰值压力降低，还可减小零件尺寸，以减小体积、重量、成本。

此种弹性改造，可起三种作用：1、只在排气终了使活塞顶以上的容积小于燃烧室容积，使排气更干净，进气更充分，而不降低最高峰值压力;2、只降低作功最高峰值压力，而不使排气更干净;3、即使排气更干净，又降低最高峰值压力。

附图为本发明的一个最佳实施例，现参照附图对本发明作进一步说明如下：图1、3、5、7、9和图2、4、6、8、10分别依次对应代表刚性机和弹性机的排气上止点、进气下止点、压缩上止点、作功开始后的上止点附近、作功后期。在此，弹性机的连杆是略带自由预弯曲度并可弹性弯曲而伸缩的弹性连杆，其长度比刚性机略长，以便控制好弹性系数，保证弹性机的压缩比与刚性机相同。

从图1和图2的比较可知：在排气上止点，由于气缸压力较低，弹性机在连杆弹性弯曲度减小而伸长，并在活塞的惯性拉伸下，几乎变直，使活塞顶更靠近缸盖，于是排气更干净。

从图3与图4的比较可知：在进气下止点，虽然弹性机连杆长一点，使活塞顶离缸盖近一点，但因进气行程长度都等于曲柄半径的2倍，故加长的弹性连杆不减短进气行程;还因弹性复原变弯缩短了连杆而增长了进气行程，加强缸内真空度，增强进气惯性;另外，由于排气上止点弹性机活塞顶以上的容积小于刚性机的燃烧室容积，使进气时，废气少膨胀少占据空间。因此，弹性机进气更充分。