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一种滑动缸盖式可变压缩比发动机

阅读:839发布:2021-02-15

专利汇可以提供一种滑动缸盖式可变压缩比发动机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型为一种滑动缸盖式可变压缩比 发动机 ,其特征是汽缸上部有一个可上下滑动的缸盖,通过滑 块 来控制缸盖的上下移动,改变汽缸容积,来改变发动机的压缩比,通过发动机ECU的控制在各种工况下提供最合适的压缩比,可以有效提高燃油效率,减少有害物质排放,实现节能环保的目的。,下面是一种滑动缸盖式可变压缩比发动机专利的具体信息内容。

1.一种滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是实现发动机可变压缩比的部分由汽缸体(1)、缸盖(2)、主滑(3)、副滑块(4)、膜片弹簧(5)、主止油缸(6)、副锁止油缸(7)、主执行器(8)、副执行器(9)、上盖(10)和汽缸(11)组成,缸盖(2)的下部为圆柱形插入到汽缸(11)中可上下移动,缸盖(2)上装配有活塞环和密封圈将汽缸(11)密封,缸盖(2)上部凸台的两侧各有一个斜面,与主滑块(3)和副滑块(4)的斜面配合,缸盖(2)中部的凸台上装配膜片弹簧(5),膜片弹簧(5)通过螺钉固定在缸体(1)上,当主滑块(3)和副滑块(4)向前移动时,主滑块(3)和副滑块(4)的斜面驱动缸盖(2)的斜面使缸盖(2)向下移动,膜片弹簧(5)被压缩,当主滑块(3)和副滑块(4)向后移动时,膜片弹簧(5)将缸盖(2)顶起使缸盖(2)向上移动,缸盖(2)的上下移动改变了汽缸内的容积从而实现了发动机压缩比的改变,主滑块(3)和副滑块(4)分别与主执行器(8)和副执行器(9)连接受其驱动可以独立前后移动,一个滑块工作时,另外一个滑块提前移动到设定的位置做好准备,当需要压缩比调整时,工作的这个滑块释放,缸盖(2)可以上与另外一个滑块接触,使压缩比的调整迅速,缸盖(2)上的两个斜面中间部分是一个圆柱凸台,通过密封圈与上盖(10)密封,火花塞或喷油嘴可以装配在圆柱凸台内,主锁止油缸(6)和副锁止油缸(7)固定在上盖(10)上,主锁止油缸(6)的活塞与主滑块(3)接触,油缸加压时活塞将主滑块(3)锁止,副锁止油缸(7)的活塞与副滑块(4)接触,油缸加压时活塞将副滑块(4)锁止,发动机工作时滑块锁止不动,保证压缩比不随意发生变化,上盖(10)通过螺栓固定在缸体(1)上,上盖(10)和缸体(2)将主滑块(3)和副滑块(4)牢牢卡住只能前后滑动,上盖(10)承受来自缸盖(2)在做功冲程时的所有冲击,主执行器(8)、副执行器(9)受发动机的ECU控制,拖动主副滑块到合适的位置,为发动机提供最合适的压缩比。
2.如权利要求1所述的一种滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是火花塞和喷油嘴有四种装配方式:第一种为汽油发动机,缸盖(2)上的圆柱凸台内部装配火花塞(17),喷油嘴(18)装配在缸体(1)上,第二种为汽油发动机,火花塞(17)和喷油嘴(18)装配在缸体(1)上,第三种为柴油机,喷油嘴(18)装配在缸体(1)上,第四种为柴油机,喷油嘴(18)装配在缸盖(2)上的圆柱凸台内。
3.如权利要求1所述的一种滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是第二种动力输出方式,发动机的结构为对置汽缸的结构,一对同心的气缸(11)对置布置在曲轴箱的两侧,一对活塞(14)通过中间连杆(19)连接装配在汽缸(11)内同步运动,十字连杆(20)通过连杆销与中间连杆(19)连接,十字连杆(20)通过两个小连杆(21)分别与一对平行布置的曲轴(16)连接,齿轮I(22)和齿轮II(23)分别与两根曲轴(16)连接,且齿轮I(22)和齿轮II(23)啮合保证两根平行布置的曲轴(16)转速相同转动方向相反,动力通过活塞(14)、中间连杆(19)、十字连杆(20)、小连杆(21)和曲轴(16)和齿轮I(22)和齿轮II(23)输出,活塞(14)没有侧向受力。
4.如权利要求1所述的一种滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是第三种动力输出方式,发动机的结构为对置汽缸的结构,一对气缸(11)对置布置在曲轴箱的两侧,一对活塞(14)通过连杆(15)连接在曲轴(16)上,两个活塞(14)在两个汽缸(11)内同步运动,动力通过活塞(14)、连杆(15)和曲轴(16)输出。

说明书全文

一种滑动缸盖式可变压缩比发动机

技术领域

[0001] 本实用新型为一种滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是汽缸上部有一个可上下滑动的缸盖,通过滑来控制缸盖的上下移动,改变汽缸容积,来改变发动机的压缩比,通过发动机ECU的控制在各种工况下提供最合适的压缩比,可以有效提高燃油效率,减少有害物质排放,实现节能环保的目的。

背景技术

[0002] 汽车发动机至今仍然没有突破的技术就是可变压缩比技术,现今全球所有量产的发动机全部为固定压缩比发动机,虽然各大主机厂都求在可变压缩比方面有所突破,也曾提出了各种各样的可变压缩比的解决方案,但都遇到了无法解决的技术难题和瓶颈,要么结构复杂控制困难成本太高,要么稳定性差而无法量产。实用新型内容
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是实现发动机的压缩比连续可调,实现发动机可变压缩比的部分由汽缸体(1)、缸盖(2)、主滑块(3)、副滑块(4)、膜片弹簧(5)、主止油缸(6)、副锁止油缸(7)、主执行器(8)、副执行器(9)、上盖(10)和汽缸(11)组成,其特征是缸盖(2)的下部为圆柱形插入到汽缸(11)中可上下移动,缸盖(2)上装配有活塞环和密封圈将汽缸(11)密封,缸盖(2)上部凸台的两侧各有一个斜面,与主滑块(3)和副滑块(4)的斜面配合(见图1、2、3、4),缸盖(2)中部的凸台上装配膜片弹簧(5),膜片弹簧(5)通过螺钉固定在缸体(1)上,当主滑块(3)和副滑块(4)向前移动时,主滑块(3)和副滑块(4)的斜面驱动缸盖(2)的斜面使缸盖(2)向下移动,膜片弹簧(5)被压缩,当主滑块(3)和副滑块(4)向后移动时,膜片弹簧(5)将缸盖(2)顶起使缸盖(2)向上移动,缸盖(2)的上下移动改变了汽缸内的容积从而实现了发动机压缩比的改变,主滑块(3)和副滑块(4)分别与主执行器(8)和副执行器(9)连接受其驱动可以独立前后移动,一个滑块工作时,另外一个滑块提前移动到设定的位置做好准备,当需要压缩比调整时,工作的这个滑块释放,缸盖(2)可以上与另外一个滑块接触,使压缩比的调整迅速,缸盖(2)上的两个斜面中间部分是一个圆柱凸台(见图1、2),通过密封圈与上盖(10)密封,火花塞或喷油嘴可以装配在圆柱凸台内(见图1、8),主锁止油缸(6)和副锁止油缸(7)固定在上盖(10)上,主锁止油缸(6)的活塞与主滑块(3)接触,油缸加压时活塞将主滑块(3)锁止,副锁止油缸(7)的活塞与副滑块(4)接触,油缸加压时活塞将副滑块(4)锁止,发动机工作时滑块锁止不动,保证压缩比不随意发生变化,上盖(10)通过螺栓固定在缸体(1)上,上盖(10)和缸体(2)将主滑块(3)和副滑块(4)牢牢卡住只能前后滑动,上盖(10)承受来自缸盖(2)在做功冲程时的所有冲击力,主执行器(8)、副执行器(9)可以是油压缸、电机驱动的丝杠等等产生很大的驱动力拖动主副滑块前后移动,主执行器(8)、副执行器(9)受发动机的ECU控制,拖动主副滑块到合适的位置,为发动机提供最合适的压缩比,对于多缸发动机而言,一个滑块控制多个缸盖,每一个汽缸配一个独立的缸盖。
[0004] 火花塞和喷油嘴有四种装配方式:第一种为汽油发动机,缸盖(2)上的圆柱凸台内部装配火花塞(17),喷油嘴(18)装配在缸体(1)上(见图5),这种布局的好处是火花塞(17)在汽缸的中央,火焰传播距离短,可以提高发动机燃油效率;第二种为汽油发动机,火花塞(17)和喷油嘴(18)装配在缸体(1)上(见图6),这种布局的好处是发动机的机构简单,不需要密封缸盖的圆柱凸台,缸盖(2)及上盖(10)的结构简单很多;第三种为柴油机,喷油嘴(18)装配在缸体(1)上(见图7),这种结构的好处是发动机的结构简单成本低,但燃烧室的形状设计要求会很高;第四种为柴油机,喷油嘴(18)装配在缸盖(2)上的圆柱凸台内(见图8),这种布局虽然缸盖(2)和上盖(5)的结构复杂了点,但喷油嘴(15)位于气缸的中央,燃烧室的设计会很合理,对提高燃油效率有好处。
[0005] 本实用新型的发动机的工作原理是:进气道(12)和排气道(13)布置在汽缸(11)的缸筒上,需要外置的压气机给汽缸换气,排气道(13)的位置高于进气道(12),做功冲程末端,活塞(14)首先打开排气道(13),做功后的废气从排气道(13)排出,然后,活塞打开进气道(12),缸外的新鲜空气冲进汽缸(11)完成扫气,然后,活塞(14)上移先后将进气道(12)和排气道(13)封闭,活塞(14)继续上移,压缩汽缸(11)内的气体,当活塞到达上止点附近时喷油嘴(18)喷油,火花塞(17)点火,缸内的混合气被点燃,推动活塞(14)及曲轴周而复始往复运动。
[0006] 此可变压缩比发动机的动力输出部分的结构总共有三种方式:
[0007] 第一种动力输出方式由汽缸(11)、活塞(14)、连杆(15)、曲轴(16)组成(见图1、5、6、7、8),为最常见的动力输出方式,与普通的发动机曲轴活塞结构完全相同,没有特别之处。
[0008] 第二种动力输出方式为(见图9),发动机的结构为对置汽缸的结构,一对同心的气缸(11)对置布置在曲轴箱的两侧,一对活塞(14)通过中间连杆(19)连接装配在汽缸(11)内同步运动,十字连杆(20)通过连杆销与中间连杆(19)连接,十字连杆(20)通过两个小连杆(21)分别与一对平行布置的曲轴(16)连接,齿轮I(22)和齿轮II(23)分别与两根曲轴(16)连接,且齿轮I(22)和齿轮II(23)啮合保证两根平行布置的曲轴(16)转速相同转动方向相反,动力通过活塞(14)、中间连杆(19)、十字连杆(20)、小连杆(21)和曲轴(16)和齿轮I(22)和齿轮II(23)输出,这种结构的好处是一对活塞连接在一起,一个汽缸做功的同时直接为另一个汽缸提供压缩冲程需要的力,能量传递效率高,特别适合高压缩比的发动机和柴油机,对于HCCI工作模式尤其适合;由于动力通过十字连杆(20)和两根平行布置的曲轴(16)输出,活塞(14)没有侧向受力,活塞与汽缸摩擦力几乎为零,可以明显提高发动机的效率,此种发动机结构至少需要两组以上偶数组合,相互交错的两个汽缸总是在对置的两个方向同时点火做功,抵消了燃油爆炸产生的震动,发动机的震动明显减小,尤其适合柴油机。
[0009] 第三种动力输出方式(见图10),发动机的结构为对置汽缸的结构,一对气缸(11)对置布置在曲轴箱的两侧,一对活塞(14)通过连杆(15)连接在曲轴(16)上,两个活塞(14)在两个汽缸(11)内同步运动,动力通过活塞(14)、连杆(15)和曲轴(16)输出,虽然活塞仍然有侧向受力,汽缸与活塞的摩擦力没有减小,但曲轴只有一根,发动机的机构简单,成本低,一个汽缸做功的同时直接为另一个汽缸提供压缩冲程需要的力,做功与压缩冲程动力传输不经过曲轴,能量传递效率高,此种发动机结构至少需要两组以上偶数的倍数组合,相互交错的两个汽缸总是曲轴的两个同时点火做功,抵消了燃油爆炸产生的强烈震动,发动机的震动明显减小,尤其适合柴油机。
[0010] 实用新型的有益效果
[0011] 本实用新型的滑动缸盖式可变压缩比发动机,其特征是汽缸上部有一个可移动的缸盖,通过一个滑块来控制缸盖的上下移动,滑块由执行器来驱动,缸盖的移动改变汽缸容积从而使发动机的压缩比变化,经验证明发动机压缩比的改变可以明显提高发动机效率,降低有害物质排放,本实用新型的移动缸盖式可变压缩比发动机零件数量少、控制简单、效率高,压缩比可以从8到22甚至更大范围自由变化,采用缸内直喷两冲程设计,不仅可以改掉两冲程发动机污染高的问题,还提高发动机的燃油效率,降低有害物质排放,尤其适合HCCI技术在本发动机上应用,扩大HCCI发动机的带宽,甚至可以全程采用HCCI模式工作。附图说明
[0012] 图1为滑动缸盖式可变压缩比发动机的原理图,其中包含可滑动的缸盖(2)、主滑块(3)和副滑块(4),主滑块(3)和副滑块(4)可以驱动缸盖(2)上下滑动来改变压缩比。
[0013] 图2为滑动缸盖式可变压缩比发动机的滑块结构,主滑块(3)和副滑块(4)均为U型,独立布置在缸盖(2)的圆柱凸台的两侧,并分别与主执行器(8)、副执行器(9)连接。
[0014] 图3为滑动缸盖式可变压缩比发动机的滑块结构,由于取消了圆柱凸台,主滑块(3)为U型,副滑块(4)插在主滑块(3)内。
[0015] 图4滑动缸盖式为可变压缩比发动机的侧剖视图A-A,展示主滑块(3)和缸盖(2)的结构,滑块(3)与缸盖(2)各有一个相互配合的斜面,主滑块(3)移动通过斜面配合驱动缸盖(2)上下移动。
[0016] 图5为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第一种结构,为汽油机,火花塞(17)装配在缸盖(2)的圆柱凸台内,喷油嘴(18)装配在缸体(1)上。
[0017] 图6为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第二种结构,为汽油机,火花塞(17)和喷油嘴(18)装配在缸体(1)上。
[0018] 图7为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第三种结构,为柴油机,喷油嘴(18)装配在缸体(1)上。
[0019] 图8为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第四种结构,为柴油机,喷油嘴(18)装配在在缸盖(2)的圆柱凸台内。
[0020] 图9为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第二种动力输出结构,动力通过活塞(14)、中间连杆(19)、十字连杆(20)、小连杆(21)和曲轴(16)和齿轮I(22)和齿轮II(23)输出。
[0021] 图10为滑动缸盖式可变压缩比发动机的第三种动力输出结构,动力通过两个活塞(14)、两个连杆(15)和一个曲轴(16)输出。

具体实施方式

[0022] 发动机ECU控制执行器拖动滑块来回滑动,滑块再驱动缸盖上下移动来改变发动机的压缩比,滑块前进,缸盖下行,压缩比变大,反之滑块后退,缸盖上行压缩比变小,当发动机爆震传感器探测到爆震后,ECU发出指令给执行器,控制滑块后退减小压缩比消除爆震,在各种工况ECU会控制执行器使用发动机有最合适的压缩比,在不产生爆震的情况下尽量让发动机在大压缩比的工况下运转,可以提高燃油效率,减少排放污染,滑块上装配有位置传感器,发送信号给ECU以确定滑块的具体位置。
[0023] 发动机ECU会根据工况设定主副滑块的位置,主滑块工作时,副滑块会受ECU控制在下一个位置等待并且副锁止油缸将其锁止,当发动机急加速时,需要立即减小压缩比,不然喷入过多的燃油会使发动机产生爆震,实施方式是:主滑块、主锁止油缸和主执行器释放,并直接受ECU的控制移动到下一个设定的位置等待,然后主锁止油缸也将其锁止,主滑块释放后,缸盖会瞬间与副滑块接触上,压缩比瞬间发生了改变,使驾驶者几乎感觉不到任何迟滞与震动,主副滑块交替工作使压缩比连续可调并且反映迅速。
[0024] 当汽车减速或载荷减小时,喷油量减小,需要加大发动机的压缩比,不然过稀的混合气会导致发动机失火,实施方式是:先停止向汽缸内喷油,(假定主滑块在工作)调整主滑块的位置,主锁止油缸释放,主执行器加力驱动主滑块向前移动,缸盖下移,发动机的压缩比增加到设定的值,主锁止油缸再次将其锁止,然后喷油嘴喷油,发动机重新开始工作,于此同时,副滑块也同步调整到设定位置,做好准备等待下一次压缩比调整,在发动机压缩比调整的时候停止向缸内喷油可以减小执行器的负担,控制比较容易,双滑块系统会在一到两个冲程内完成压缩比的调整,由于汽车减速以及载荷减小,一到两个冲程不喷油几乎感觉不到发动机迟滞现象。
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