一种四冲程发动机
技术领域：
本发明涉及汽车制造的技术领域，更具体的说涉及一种四冲程发动机。
背景技术：
汽车发动机是一种往复活塞式内燃机，是一种将燃料的化学能转化为活塞运动的机械能并对外输出动力的汽车动力装置。它一般包括发动机主体和至少一个气缸。随着科学技术的快速发展，人们对汽车发动机的结构和应用提出了更高的技术要求。在目前的市场上，由于结构不尽合理，汽车发动机存在内部零件极易受损的问题，从而导致其应用的经济性难以满足人们的需求。因此，需要重新设计一种性能较好的发动机来解决上述问题。
发明内容：
本发明提供一种四冲程发动机，改善发动机的性能，降低振动损伤，提高汽车发动机的经济性。
本发明采取下述技术方案：一种四冲程发动机，包括机架、缸体总成、活塞、连杆总成和曲轴总成，其特征在于，每一个所述活塞与连杆总成连接，所述连杆总成包括上连杆、中间连杆和下连杆，所述上连杆与活塞铰接，·所述下连杆与曲轴总成铰接，所述上连杆和所述下连杆的另一端分别与中间连杆铰接，所述中间连杆的另一端与机架铰接，所述连杆总成上具有调节装置，所述调节装置可改变活塞的行程位置来调节所述发动机的压缩比。
这是一个四缸发动机，它与传统发动机的主要区别是：连杆总成上面带有一个调节装置，这个装置调整连杆的长度或者角度，调整活塞的行程来达到改变发动机压缩比的目的。本发明使用中间连杆，不但有利于控制上连杆的运动轨迹，通过中间连杆的杠杆力臂和角度变化还提高了输出力，使得发动机的爆发力更强。
作为优选，所述所有上连杆都在活塞中心分界面的一侧运动。这个发动机最大特点是每一个连杆总成的上连杆与活塞是铰接的，每一个气缸上连杆的活动范围不能超越活塞的中心分界面，就是说每一个气缸上连杆与活塞端面的夹角R始终要么始终大于90度，要么始终小于90度，每一个活塞和上连杆的受力始终在一个方向，不会受到双向交变应力，因此就减少了发动机的振动和抖动，运行更加平稳。
作为优选，所述中间连杆的调节装置为：在中间连杆或者下连杆上设有一个机械伸缩机构，所述机械伸缩机构为螺母丝杠结构，所述螺母或者丝杠由电机驱动。电机驱动螺母或丝杠结构是最常用最便于控制的伸缩机构，当然可以使用类似的结构进行替换的，通过电机驱动螺母或丝杠调整中间连杆或者下连杆的长度来改变活塞的行程，调节所述发动机的压缩比。
作为优选，所述中间连杆的调节装置为：中间连杆与机架的铰接点设有一个曲柄轮，所述曲柄轮与机架旋转连接，所述中间连杆铰接在曲柄轮上，曲柄轮由电机驱动。电机驱动曲柄轮转动，就改变了中间连杆的铰接点的位置，进而通过上连杆改变活塞的行程，调节所述发动机的压缩比。
作为优选，所述连杆总成的调节装置为：中间连杆与上连杆或者下连杆的铰接位置设有一个曲柄轮，上连杆或者下连杆铰接在曲柄轮上，曲柄轮由电机驱动。电机驱动曲柄轮转动，就改变上连杆或者下连杆的铰接点，进而改变活塞的行程，调节所述发动机的压缩比。
作为优选，所述连杆总成的调节装置为：上连杆或者下连杆与中间连杆的铰接端设有一个曲柄轮，中间连杆铰接在曲柄轮上，曲柄轮由电机驱动。电机驱动曲柄轮转动，就改变上连杆或者下连杆的铰接点，进而改变活塞的行程，调节所述发动机的压缩比。
作为优选，所述连杆总成的调节装置为：中间连杆的一端铰接一个可变连杆，可变连杆的另一端与辅助连杆共同铰接在机架上，辅助连杆的另一端与中间连杆中部共同铰接在下连杆的端部，可变连杆中部设有丝杠和螺母螺纹连接，螺母由电机驱动。电机驱动螺母转动，改变丝杠的长度，进而改变中间连杆的角度，通过上连杆改变活塞的行程，调节所述发动机的压缩比。这种调节结构，只调节活塞的行程，对连杆总成的水平位移影响不大，更方便。
作为优选，所述活塞远离所述上连杆一侧设有供油孔，供油孔通到活塞外壁，活塞外壁设有泄油槽。活塞远离所述上连杆一侧的外壁，是活塞受力和磨损最严重的地方，在此设立专门的供油孔和泄油槽，可以保证活塞润滑冷却，延长活塞的使用寿命。
作为优选，所述活塞上部外圈设有密封环，所述密封环为两个一组并排结构，所述每一个密封环设有开口，密封环中部设有与开口匹配的定位凸起，所述一组两个密封环的凸起分别嵌入对方的开口处。活塞的密封环为两个一组并排结构，所述密封环的凸起分别嵌入另一个开口处，这样进一步改善了活塞的密封效果，又保证了开口处旋转的可能性。
作为优选，所述缸体总成的缸体内部的水冷装置是：从进水口到出水口，中间围绕缸体是单向螺旋槽结构。这样就避免了中空腔体冷却水从进水口到出水口短路，影响缸体的冷却效果。
作为优选，所述缸体总成上部为气缸盖，在气缸盖上方设有公共气室，公共气室通过气缸盖上的主气阀与气缸联通，公共气室设有进气阀和排气阀，所述主气阀、进气阀和排气阀分别通过传动机构与曲轴连接；进气阀与增压气泵连接，排气阀与排气装置连接。这种结构的主要特点是在增压的情况下，主气阀为公共气阀，公共气室为压缩空气和尾气交替使用，公共气室可以对进气做预热处理，增加混合气体的温度，改善汽油燃烧工况。
应用上述公共气室的一种四冲程发动机的点火顺序：燃油直喷缸内点火爆燃推动活塞下行做功，这时主气阀关闭，在活塞下行接近下止点前主气阀和排气阀打开；活塞上行尾气通过主气阀，公共气室和排气阀排出，加热了公共气室；在活塞上行接近上止点前打开进气阀，用压缩气体充满公共气室排净尾气，同时得到升温，活塞下行关闭排气阀，气缸吸气，燃油直喷缸内混合成可燃气体；到活塞下行下止点后上行，关闭主气阀和进气阀压缩混合气体；活塞到上止点电点火活塞下行做功；完成四冲程。第一个特点是两个提前，活塞做功运行到下止点前，活塞下行时打开主气阀和排气阀；活塞排气运行到上止点前打开进气阀，强排尾气；第二个特点是一个四冲程，主气阀只开闭一次。
由于采取上述的技术方案，本发明提供的一种发动机具有这样的有益效果：通过连杆和气门等结构的结合创新，提供一种性能较好的经济型四冲程发动机。
附图说明：
图1为本发明的第一种结构示意图；
图2为本发明的第二种结构示意图；
图3为本发明的第三种结构示意图；
图4为本发明的第四种结构示意图；
图5为本发明的夹角(R)的一种结构示意图；
图6为本发明的活塞的一种结构示意图；
图7为本发明的图6的一种剖面图；
图8为本发明的缸体总成的一种结构示意图。
图中：1.机架 2.缸体总成 3.活塞 4.曲轴总成 5.上连杆 6.中间连杆 7.下连杆8.曲柄轮 9.可变连杆 10.辅助连杆 11.供油孔 12.泄油槽 13.密封环 14.凸起 15.进水口 16.出水口 17.气缸盖 18.公共气室 19.主气阀 20.进气阀 21.排气阀。
具体实施方式：
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
实施例一，结合图1和图5，一种四冲程发动机，包括机架1、缸体总成2、活塞3、连杆总成和曲轴总成4；缸体总成2上部为气缸盖17，在气缸盖17上方设有公共气室18，公共气室18通过气缸盖17上的主气阀19与气缸联通，公共气室18设有进气阀20和排气阀21，主气阀19、进气阀20和排气阀21分别通过传动机构与曲轴连接；进气阀20与增压气泵连接，排气阀21与排气装置连接；每一个活塞3与连杆总成连接，连杆总成包括上连杆5、中间连杆6和下连杆7，上连杆5的一端与活塞3铰接，上连杆5的另一端铰接一个曲柄轮8，曲柄轮8由伺服电机连接，中间连杆6的一端与曲柄轮8偏心铰接，下连杆7的一端与曲轴总成4铰接，下连杆7的另一端与中间连杆6铰接，中间连杆6的另一端与机架1铰接。
在发动机工作时，气缸混合气体爆燃推动活塞3下行做功，这时主气阀19、进气阀20和排气阀21均关闭，在活塞3下行接近下止点前主气阀19和排气阀21打开；活塞3上行尾气通过主气阀19，公共气室18和排气阀21排出，尾气加热了公共气室18；活塞3上行接近上止点前打开进气阀20，用压缩气体充满公共气室18强排净尾气，同时进气得到升温，活塞3开始下行关闭排气阀21，气缸吸气，燃油直喷缸内油气混合成可燃气体；到活塞3下行下止点后上行，关闭主气阀19和进气阀20压缩可燃气体；活塞3到上止点电点火活塞3下行做功，完成四冲程。本发动机的第一个特点是两个提前，活塞3做功运行到下止点前，活塞3下行时打开主气阀19和排气阀21；活塞3排气运行到上止点前打开进气阀20，强排尾气；第二个特点是一个四冲程，主气阀19只开闭一次；第三个特点是上连杆5始终运行在活塞3中心分界面的左侧，就是说R角始终大于90度，因此活塞的右侧与气缸壁磨损比较大，但是只承受单向力。当需要改变压缩比时通过伺服电机带动曲柄轮8旋转到指定角度和角度，这样上连杆5的有效长度带来的变化，改变活塞3的行程位置，从而改变了该发动机的压缩比。具有可变压缩比的发动机，燃油的燃烧更完全，提高燃油的经济性更好，特别是在涡轮增压发动机中，增压压力低的低负荷工况下，压缩比提高至自然吸气式发动机相同水平，即连杆总成不工作；而在高增压的高负荷工况下，连杆总成开始工作，实现降低压缩比，燃油效率高，更节能环保，提高经济效益和社会效益。
该技术方案尤其适用于四缸发动机，它与传统发动机的主要区别是：连杆总成上面带有一个调节装置，这个装置调整连杆的长度或者角度，调整活塞3的行程来达到改变发动机压缩比的目的。活塞单向受力，寿命更长。
实施例二，结合图2和图5，一种四冲程发动机，与实施例1的区别在于：曲柄轮8设在中间连杆6上，下连杆7的上端偏心铰接与曲柄轮8。这样在需要改变压缩比的时候，伺服电机带动曲柄轮8旋转到指定角度，进而改变了下连杆7的有效长度和角度，进而改变活塞3的行程，改变压缩比。其它结构和原理与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例三，结合图4和图5，一种四冲程发动机，与实施例1的区别在于：曲柄轮8设在机架1上，中间连杆6的下端偏心铰接与曲柄轮8。这样在需要改变压缩比的时候，伺服电机带动曲柄轮8旋转到指定角度，进而改变了中间连杆6的有效长度和角度，进而改变活塞3的行程，改变压缩比。其它结构和原理与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例四，结合图3、图5、图6、图7和图8，一种四冲程发动机，与实施例1的区别在于：中间连杆6的与可变连杆9和辅助连杆10分别铰接，可变连杆9和辅助连杆10的另外一端共同与机架1铰接。这样在需要改变压缩比的时候，伺服电机产生可变连杆9长度变化，进而改变了中间连杆6的角度，进而改变活塞3的行程，改变压缩比。
活塞3远离上连杆5一侧设有供油孔11，供油孔11通到活塞3外壁，活塞3外壁设有泄油槽12。
其中，活塞3远离上连杆5一侧的外壁，是活塞3受力和磨损最严重的地方，在此设立专门的供油孔11和泄油槽12，可以保证活塞3润滑冷却，延长活塞3的使用寿命。
活塞3上部外圈设有密封环13，密封环13为两个一组并排结构，每一个密封环13设有开口，密封环13中部设有与开口匹配的定位凸起14，一组两个密封环13的凸起14分别嵌入对方的开口处。活塞3的密封环13为两个一组并排结构，密封环13的凸起14分别嵌入另一个开口处，这样进一步改善了活塞3的密封效果，又保证了开口处旋转的可能性。
缸体总成2外部设有螺旋水套，保证冷却水，从进水口15进水，经单向螺旋水道至出水口16排除；这样的水冷装置就避免了中空腔体冷却水从进水口15到出水口16短路，影响缸体的冷却效果；
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
