專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于均質(zhì)混合氣燃燒控制的領(lǐng)域，具體涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
均質(zhì)壓燃是指在進(jìn)氣過程中預(yù)先將燃料與空氣均勻混合，均勻混合可燃?xì)怏w在壓縮行程中，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)附近時(shí)，均質(zhì)混合氣自然著火的一種燃燒過程。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)相比，均質(zhì)壓燃既保持了汽油機(jī)升功率高的特點(diǎn)，又保持了柴油機(jī)高熱效率的優(yōu)點(diǎn)。雖然均質(zhì)壓燃有這些優(yōu)點(diǎn)，但其也面臨諸如在較寬轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)著火時(shí)刻較難控制等一系列問題，如何保證在各種工況下都能夠在活塞位于上止點(diǎn)附近壓燃均質(zhì)混合氣是均質(zhì)壓燃面臨的最大難題。根據(jù)研究采用可變壓縮比技術(shù)可以很好的控制均質(zhì)壓燃的著火時(shí)刻從而能夠很好的解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)包括從動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪軸、第一滑動(dòng)軸承、第二滑動(dòng)軸承、主動(dòng)鏈輪、主動(dòng)鏈輪軸、齒輪、齒條、漸變凸輪、凸輪軸、傳動(dòng)桿、第一圓盤、蓄能彈簧、第二圓盤、壓力桿、回位彈簧、副缸活塞、副缸、用于測(cè)量副缸活塞的位移的傳感器、電機(jī)和電控單元，從動(dòng)鏈輪固定安裝于從動(dòng)鏈輪軸上，從動(dòng)鏈輪軸與凸輪軸安裝在一起 ，且凸輪軸的一端安裝于第一滑動(dòng)軸承上，凸輪軸的另一端安裝于第二滑動(dòng)軸承上，漸變凸輪固定安裝于凸輪軸上，主動(dòng)鏈輪通過鏈條與從動(dòng)鏈輪連接，主動(dòng)鏈輪與主動(dòng)鏈輪軸的一端固定連接，主動(dòng)鏈輪軸的另一端與內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過正時(shí)齒輪相連接，齒條與凸輪軸固定連接以使齒條能夠帶動(dòng)凸輪軸作往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)，齒輪與齒條嚙合，齒輪與電機(jī)連接，電機(jī)與電控單元連接，傳動(dòng)桿的一端與漸變凸輪保持接觸，傳動(dòng)桿的另一端與第一圓盤固定固定相連，蓄能彈簧的一端與第一圓盤固定相連；蓄能彈簧的另一端與第二圓盤固定連接，回位彈簧的一端與第二圓盤固定連接，回位彈簧的另一端與氣缸蓋固定連接，內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋開設(shè)有所述副缸，所述副缸與內(nèi)燃機(jī)的氣缸連通，副缸活塞置于副缸內(nèi)，壓力桿的一端與第二圓盤固定連接，壓力桿的另一端與副缸活塞固定相連，且回位彈簧套在壓力桿外。進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括套筒，套筒與所述氣缸蓋固定連接，所述第一圓盤、蓄能彈簧、第二圓盤和回位彈簧置于套筒內(nèi)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述漸變凸輪的縱截面為直角梯形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用各種傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)并通過電控單元控制壓縮比的變化，提高了系統(tǒng)的可靠性。(2)本發(fā)明采用在氣缸蓋上設(shè)置副缸的結(jié)構(gòu)，通過副缸活塞在副缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)而改變氣缸的容積，從而達(dá)到改變壓縮比的目的。(3)本發(fā)明采用漸變凸輪控制副缸活塞的運(yùn)動(dòng)以控制壓縮比的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)著火時(shí)刻的精確控制。(4)本發(fā)明采用蓄能彈簧收集多余的能量，提高了裝置的效率，有利于節(jié)約能源。


圖1為本發(fā)明用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖1中的漸變凸輪的左視 圖3為圖1中的漸變凸輪的放大 圖中，1、從動(dòng)鏈輪，2、從動(dòng)鏈輪軸，3、第一滑動(dòng)軸承，4、第二滑動(dòng)軸承，5、主動(dòng)鏈輪，6、主動(dòng)鏈輪軸，7、齒輪，8、齒條，9、漸變凸輪，10、凸輪軸，11、傳動(dòng)桿，12、第一圓盤，13、蓄能彈簧，14、第二圓盤，15、壓力桿，16、回位彈簧，17、副缸活塞，18、副缸，19、氣缸蓋，20、氣缸，
21、電機(jī)，22、套筒，23、電控單元。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作過程。如圖1至圖 2所示，本發(fā)明用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)主要包括從動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪軸2、第一滑動(dòng)軸承3、第二滑動(dòng)軸承4、主動(dòng)鏈輪5、主動(dòng)鏈輪軸6、齒輪7、齒條8、漸變凸輪9、凸輪軸10、傳動(dòng)桿11、第一圓盤12、蓄能彈簧13、第二圓盤14、壓力桿15、回位彈簧16、副缸活塞17、副缸18、用于測(cè)量副缸活塞17的位移的傳感器、電機(jī)21和電控單元23。如圖1所示，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明還可包含一個(gè)套筒22，套筒22固定安裝于氣缸蓋19上方，并將第一圓盤12、第二圓盤14、蓄能彈簧13和回位彈簧16置于套筒22內(nèi)且第一圓盤12位于第二圓盤14的上方。從動(dòng)鏈輪I固定安裝于從動(dòng)鏈輪軸2上，從動(dòng)鏈輪軸2的一端設(shè)置外花鍵，凸輪軸10的一端設(shè)有內(nèi)花鍵，將從動(dòng)鏈輪軸2的外花鍵端插入凸輪軸10的內(nèi)花鍵端。凸輪軸10的一端安裝于第一滑動(dòng)軸承3上，凸輪軸10的另一端安裝于第二滑動(dòng)軸承4上，漸變凸輪9固定安裝于凸輪軸10上。主動(dòng)鏈輪5通過鏈條與從動(dòng)鏈輪I連接，主動(dòng)鏈輪5與主動(dòng)鏈輪軸6的一端固定連接，主動(dòng)鏈輪軸6的另一端與內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過正時(shí)齒輪相連接。齒條8與凸輪軸10固定連接，通常齒條8與凸輪軸10平行，使得齒條8能夠帶動(dòng)凸輪軸10作往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)。齒輪7與齒條8保持嚙合，齒輪7與電機(jī)21電連接，電機(jī)21與電控單元23電連接。傳動(dòng)桿11的一端與漸變凸輪9保持接觸，傳動(dòng)桿11的另一端與第一圓盤固定12固定相連。蓄能彈簧13的一端與第一圓盤12固定相連，蓄能彈簧13的另一端與第二圓盤14固定連接。回位彈簧16的一端與第二圓盤14固定連接，回位彈簧16的另一端與氣缸蓋19固定連接。內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋19開設(shè)有副缸18，副缸18與內(nèi)燃機(jī)的氣缸20連通，副缸活塞17置于副缸18內(nèi)。壓力桿15的一端與第二圓盤14固定連接，壓力桿15的另一端與副缸活塞17固定相連。并且，回位彈簧16套在壓力桿15外。如圖2和圖3所示，漸變凸輪9的外輪廓隨著軸線變化的，即漸變凸輪9不同軸線位置處的外輪廓是不相同的。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，漸變凸輪9的縱截面為直角梯形(參見圖3)。本發(fā)明的工作原理是:利用內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪轉(zhuǎn)角傳感器、油門開度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、用于副缸活塞的位移的傳感器等分別收集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
ω、凸輪轉(zhuǎn)角、油門開度K、進(jìn)氣溫度T以及副缸活塞的位移S等信號(hào)，各傳感器將所收集到
i
的信號(hào)傳給內(nèi)燃機(jī)的電控單元(ECU)23進(jìn)行分析處理。ECU23根據(jù)處理的結(jié)果控制電機(jī)21帶動(dòng)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪7帶動(dòng)與其嚙合的齒條8作往復(fù)平移使得漸變凸輪9相應(yīng)地作往復(fù)平移。由于漸變凸輪9的輪廓隨軸線而變化，因此副缸活塞17的位移也是變動(dòng)的，從而實(shí)現(xiàn)壓縮比的變化。具體地說，本發(fā)明用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)工作時(shí)，在進(jìn)氣過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過正時(shí)齒輪帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，固定安裝于主動(dòng)鏈輪軸6上的主動(dòng)鏈輪5隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并通過鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪5轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)鏈輪I通過從動(dòng)鏈輪軸2帶動(dòng)凸輪軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)漸變凸輪9轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，傳動(dòng)桿11向上運(yùn)動(dòng)，在回位彈簧16的作用下，第二圓盤14向上移動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)壓力桿15向上移動(dòng)，壓力桿15帶動(dòng)位于副缸18內(nèi)的副缸活塞17向上移動(dòng)以增加氣缸的進(jìn)氣量。在壓縮行程中，ECU根據(jù)各個(gè)傳感器所收集到的發(fā)動(dòng)機(jī)的各種信號(hào)控制電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)21帶動(dòng)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)使得與齒輪7嚙合的齒條8左右移動(dòng)，齒條8帶動(dòng)凸輪軸10往復(fù)移動(dòng)，漸變凸輪9隨凸輪軸10往復(fù)移動(dòng)以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的壓縮比；傳動(dòng)桿11此時(shí)在漸變凸輪9的作用下向下運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)桿11推動(dòng)第一圓盤12下移，第一圓盤12通過蓄能彈簧13推動(dòng)第二圓盤14下移，第二圓盤14推動(dòng)壓力桿15下移從而帶動(dòng)副缸活塞17下移以實(shí)現(xiàn)均質(zhì)混合氣的壓燃。在燃燒做功過程中，此階段傳動(dòng)桿11靜止處于離凸輪軸中心線最遠(yuǎn)位置，即在圖1中傳動(dòng)桿11位于最低位置且保持靜止。此時(shí)，氣缸20內(nèi)的壓力急劇升高推動(dòng)副缸活塞17向上移動(dòng)，副缸活塞17通過壓力桿15推動(dòng)第二圓盤14向上移動(dòng)，第二圓盤14壓縮蓄能彈簧13，蓄能彈簧13獲得彈性勢(shì)能。在排氣過程中，此階段傳動(dòng)桿11靜止處于離凸輪軸中心線最遠(yuǎn)位置，即在圖1中傳動(dòng)桿11位于最低位置且保持靜止。隨著氣 缸20內(nèi)的廢氣排出，氣缸20內(nèi)的壓力下降，此時(shí)蓄能彈簧13將存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能釋放出來，蓄能彈簧13推動(dòng)第二圓盤14向下運(yùn)動(dòng)，第二圓盤14通過壓力桿15推動(dòng)副缸活塞17向下運(yùn)動(dòng)以更大程度的排出氣缸20內(nèi)的廢氣。本發(fā)明通過E⑶控制漸變凸輪9往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了壓縮比的控制，提高了系統(tǒng)反應(yīng)的靈敏度和壓縮比控制的精度，從而更好地控制了均質(zhì)混合氣的著火時(shí)刻。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)，其特征是包括從動(dòng)鏈輪(I)、從動(dòng)鏈輪軸(2 )、第一滑動(dòng)軸承(3 )、第二滑動(dòng)軸承(4)、主動(dòng)鏈輪(5 )、主動(dòng)鏈輪軸(6)、齒輪(7)、齒條(8)、漸變凸輪(9)、凸輪軸(10)、傳動(dòng)桿(11)、第一圓盤(12)、蓄能彈簧(13)、第二圓盤(14)、壓力桿(15)、回位彈簧(16)、副缸活塞(17)、副缸(18)、用于測(cè)量副缸活塞(17)的位移的傳感器、電機(jī)(21)和電控單元(23)，從動(dòng)鏈輪(I)固定安裝于從動(dòng)鏈輪軸(2)上，從動(dòng)鏈輪軸(2)與凸輪軸(10)安裝在一起，且凸輪軸(10)的一端安裝于第一滑動(dòng)軸承(3)上，凸輪軸(10)的另一端安裝于第二滑動(dòng)軸承(4)上，漸變凸輪(9)固定安裝于凸輪軸(10 )上，主動(dòng)鏈輪(5 )通過鏈條與從動(dòng)鏈輪(I)連接，主動(dòng)鏈輪(5 )與主動(dòng)鏈輪軸(6 )的一端固定連接，主動(dòng)鏈輪軸(6)的另一端與內(nèi)燃機(jī)的曲軸通過正時(shí)齒輪相連接，齒條(8)與凸輪軸(10 )固定連接以使齒條(8 )能夠帶動(dòng)凸輪軸(10 )作往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)，齒輪(7 )與齒條(8)嚙合，齒輪(7)與電機(jī)(21)連接，電機(jī)(21)與電控單元(23)連接，傳動(dòng)桿(11)的一端與漸變凸輪(9)保持接觸，傳動(dòng)桿(11)的另一端與第一圓盤固定(12)固定相連，蓄能彈簧(13)的一端與第一圓盤(12)固定相連；蓄能彈簧(13)的另一端與第二圓盤(14)固定連接，回位彈簧(16)的一端與第二圓盤(14)固定連接，回位彈簧(16)的另一端與氣缸蓋(19)固定連接，內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋(19 )開設(shè)有所述副缸(18 )，所述副缸(18 )與內(nèi)燃機(jī)的氣缸(20 )連通，副缸活塞(17)置于副缸(18)內(nèi)，壓力桿(15)的一端與第二圓盤(14)固定連接，壓力桿(15)的另一端與副缸活塞(17)固定相連,且回位彈簧(16)套在壓力桿(15)外。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)，其特征是還包括套筒(22)，套筒(22)與所述氣缸蓋(19)固定連接，所述第一圓盤(12)、蓄能彈簧(13)、第二圓盤(14)和回位彈簧(16)置于套筒(22)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)，其特征是所述漸變凸輪(9)的縱截面為直角梯形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械輔助壓縮控制均質(zhì)混合氣燃燒的系統(tǒng)。它包括從動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪軸、第一滑動(dòng)軸承、第二滑動(dòng)軸承、主動(dòng)鏈輪、主動(dòng)鏈輪軸、齒輪、齒條、漸變凸輪、凸輪軸、傳動(dòng)桿、第一圓盤、蓄能彈簧、第二圓盤、壓力桿、回位彈簧、副缸活塞、副缸、用于測(cè)量副缸活塞的位移的傳感器、電機(jī)和電控單元。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)著火時(shí)刻的精確控制，能夠收集多余的能量，提高了效率，有利于節(jié)約能源。
文檔編號(hào)F02D15/04GK103256126SQ201310168810
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者何文華, 戴明新, 朱健強(qiáng), 王益可, 胡濱鵬, 侯明陽 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)