内燃机的四个冲程，内燃机四个冲程做几次功（内燃机新的省油结构）

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• 1、内燃机的四个冲程：内燃机四个冲程做几次功
• 2、内燃机新的省油结构

1、内燃机的四个冲程：内燃机四个冲程做几次功

内燃机的四个冲程中有第二和第三个冲程发生了能量的转化，压缩冲程是将机械能转化为内能，而做功冲程是将内能转化为机械能。而且，吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是靠飞轮惯性来运转的。发动机的曲轴转一圈就完成一个工作循环的就是二冲程，如果是转两圈才完成一个工作循环就是四冲程了。冲程是指活塞在汽缸中上行或下行一次的过程。四个冲程分别是吸气、压缩、作功和排气。四个冲程依次进行，称为一个工作循环，也叫“奥托循环”（因为活塞发动机的工作模式奥托发明的）。二冲程是将四冲程中的四个冲程中的两两合并成一个冲程。

2、内燃机新的省油结构

固定式连杆组件是用齿轮齿条结构代替曲轴连杆结构。四冲程内燃机，四个冲程分别是进气、压缩、做功、排气四个冲程，只有做功是出力冲程，做功冲程燃料燃烧膨胀推动活塞从上向下运动，通过连杆——曲轴带动飞轮旋转；飞轮旋转的惯性再通过曲轴——连杆再传动给活塞，飞轮的惯性带动活塞完成排气、进气、压缩三个不出力的冲程，直到下一个做功冲程……如此行成工作循环。而多缸机只是多个单缸机串联在一根曲轴上，工作原理相同。那么，由4个气缸配合工作，一个气缸做功带动其它三个气缸完成不出力的冲程，然后，四个气缸依次做功，这样每个冲程都会有一个气缸在做功，如此形成工作循环，不也可行吗？

以直列四缸机为例（结合配图）：四根固定式连杆是四根齿条，这四根连杆的上端与四个活塞的底部固定连接，连杆的长度方向与活塞的运动方向一致，两者之间没有活动度。左侧的两根连杆下端串联固定组成第一连杆组；右侧的两根连杆的下端串联固定组成第二连杆组。第一连杆组上端连接的是1号活塞和3号活塞，第二连杆组上端连接的是2号活塞和4号活塞，这里的数字按照做功顺序排列。为什么这样连接？因为1号气缸和3号气缸是同位缸，2号气缸和4号气缸是同位缸。同位缸：活塞同时从上止点到下止点运动（完成的是进气或做功冲程）；或者活塞同时从下止点到上止点运动（完成的是压缩或排气冲程）。第一连杆组和第二连杆组的内侧面有啮合齿，分别与双向齿轮啮合，双向齿轮的轴心位置固定，当第一连杆组从上向下运动时，双向齿轮逆时针转动，带动第二连杆组由下向上运动；反之，当第二连杆组从上向下运动时，双向齿轮顺时针转动，带动第一连杆组从下向上运动。固定式连杆组件的工作过程，起动机带动发动机运转，首先1号气缸完成进气、压缩、做功冲程，此时发动机就具备了自主动力，起动机脱开，发动机开始工作，1号活塞做功：1号活塞从上向下运动，由于第一连杆组把1号活塞和3号活塞串联在一起，当1号活塞做功，带动3号活塞从上向下运动完成进气冲程，第一连杆组通过内侧啮合齿带动双向齿轮发生逆时针旋转，再通过第二连杆组的内侧啮合齿带动第二连杆组从下向上运动，由于第二连杆组把活塞2和活塞4串联在一起，从而带动2和4号活塞从下向上运动。此时的2号活塞完成的是压缩冲程、4号活塞完成的是排气冲程。

2号活塞做功：1号活塞做功过程带动2号活塞完成了压缩冲程，2号活塞开始做功，2号活塞从上向下运动，带动第二连杆组从上向下运动，由于第二连杆组将2号活塞和4号活塞串联在一起，从而带动4号活塞从上向下运动完成进气冲程，第二连杆组通过内侧啮合齿带动双向齿轮做顺时针旋转，双向齿轮通过啮合齿带动第一连杆组从下向上运动，第一连杆组推动1号活塞和3号活塞从下向上运动。此时3号活塞完成的是压缩冲程、1号活塞完成的是排气冲程。3号活塞做功：2号活塞的做功过程带动3号活塞完成了压缩冲程，3号活塞开始做功。3号活塞从上向下运动，由于第一连杆组把1号活塞和3号活塞串联在一起，当3号活塞做功，带动1号活塞从上向下运动完成进气冲程，第一连杆组通过内侧啮合齿带动双向齿轮发生逆时针旋转，双向齿轮带动第二连杆组从下向上运动，由于第二连杆组把活塞2和活塞4串联在一起，从而带动2号活塞和4号活塞从下向上运动。此时的4号活塞完成的是压缩冲程、2号活塞完成的是排气冲程。4号活塞做功：3号活塞做功过程带动4号活塞完成了压缩冲程，4号活塞开始做功，4号活塞从上向下运动，带动第二连杆组从上向下运动，由于第二连杆组串联了2号活塞和4号活塞，从而带动2号活塞同步从上向下运动完成进气冲程，第二连杆组通过内侧啮合齿带动双向齿轮做顺时针旋转，双向齿轮带动第一连杆组从下向上运动，第一连杆组推动1号活塞和3号活塞同步从下向上运动。此时1号活塞完成的是压缩冲程、3号活塞完成的是排气冲程。然后，1号活塞做功……这样周而复始完成工作循环。通过单向传动齿轮和输出轴把活塞的直线运动转换成旋转运动：两组单向传动齿轮固定在输出轴上，左侧的单向齿轮与第一连杆组正面的啮合齿啮合，右侧的单向齿轮与第二连杆组正面的啮合齿相啮合。当第一连杆组或第二连杆组从上向下运动时，通过啮合齿带动单向传动齿轮旋转，从而带动输出轴旋转；反之，当第一连杆组或第二连杆组从下向上运动时，单向传动齿轮发生空转，此时与输出轴之间则不发生传动。也就是，第一连杆组或第二连杆组从上向下运动时才会带动输出轴旋转，从下向上运动时则不发生传动，这样使输出轴始终朝一个方向旋转。优点：一、减少机械磨损。原有的连杆小头与活塞销、连杆大头与曲柄销之间的机械磨损不存在了，取而代之的是固定式连杆组与双向齿轮和单向齿轮之间的啮合磨损，而这种磨损比原有的机械磨损要小的多。另外，连杆和活塞沿着气缸的中心线做直线往复运动，没有了径向摆动，活塞环与气缸套之间也就没有了偏磨的问题，而是360度均匀摩擦，不但减小了机械磨损，而且还改善了气缸的密封。更好的密封会使得燃料在气缸中燃烧更完全，减少污染物排放。二、该固定式连杆组件可以增加冲程的长度，提高热效率。现有的曲柄连杆机构，如果要增加冲程的长度必须增加曲柄的长度，因为曲柄长度的2倍等于活塞的行程，这样增加了冲程长度的同时也增加了连杆摆动的宽度，这样就同时需要增加汽缸的直径，冲程的长度始终受限制于气缸的直径；固定式连杆组件却不会受制于气缸的直径，适当增加冲程的长度可以增加活塞做功的行程，这样不但使燃料燃烧的更充分，而且还能使燃料燃烧释放的热能更充分的转化为活塞的动能。三、可以实现可变压缩比。现有的曲柄连杆机构，冲程的切换是连杆大头通过圆周运动的最高点或最低点完成的，此种固定式连杆组件，冲程的切换是通过燃料燃烧做功完成的。比如：1号活塞做功，在做功末端活塞到达下止点，排气门打开气缸压力下降，与此同时2号气缸完成了压缩冲程，2号活塞到达上止点，燃料开始燃烧，当两个气缸的压力相等的时候，此时两个活塞的运动速度为0，当2号气缸压力大于1号气缸压力时，2号活塞开始向下做功并推动1号活塞向上运动加速排气，这样就完成了一次冲程的切换。此种固定式连杆只有往复直线运动，没有圆周运动，不存在反转的情况，在任何压缩比的位置上开始做功冲程，连杆都能推动输出轴朝既有方向旋转，发动机都能正常工作。所以该固定式连杆组件适应的压缩比范围更宽。综上述，通过调节排气门的打开时机、火花塞的点火提前角等，就可以实现可变压缩比。详见专利文件专利号：ZL2020217029065授权专利号：CN213175834U

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