一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是汽缸上部有一個可上下滑動的缸蓋，通過滑塊來控制缸蓋的上下移動，改變汽缸容積，來改變發(fā)動機的壓縮比，通過發(fā)動機ECU的控制在各種工況下提供最合適的壓縮比，可以有效提高燃油效率，減少有害物質(zhì)排放，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。
【專利說明】—種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是汽缸上部有一個可上下滑動的缸蓋，通過滑塊來控制缸蓋的上下移動，改變汽缸容積，來改變發(fā)動機的壓縮比，通過發(fā)動機ECU的控制在各種工況下提供最合適的壓縮比，可以有效提高燃油效率，減少有害物質(zhì)排放，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動機至今仍然沒有突破的技術(shù)就是可變壓縮比技術(shù)，現(xiàn)今全球所有量產(chǎn)的發(fā)動機全部為固定壓縮比發(fā)動機，雖然各大主機廠都力求在可變壓縮比方面有所突破，也曾提出了各種各樣的可變壓縮比的解決方案，但都遇到了無法解決的技術(shù)難題和瓶頸，要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜控制困難成本太高，要么穩(wěn)定性差而無法量產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)發(fā)動機的壓縮比連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)發(fā)動機可變壓縮比的部分由汽缸體(I)、缸蓋(2)、主滑塊(3)、副滑塊(4)、膜片彈簧(5)、主鎖止油缸(6)、副鎖止油缸(7)、主執(zhí)行器(8)、副執(zhí)行器(9)、上蓋(10)和汽缸(11)組成，其特征是缸蓋
(2)的下部為圓柱形插入到汽缸(11)中可上下移動，缸蓋(2)上裝配有活塞環(huán)和密封圈將汽缸(11)密封，缸蓋(2)上部凸臺的兩側(cè)各有一個斜面，與主滑塊(3)和副滑塊(4)的斜面配合(見圖1、2、3、4)，缸蓋(2)中部的凸臺上裝配膜片彈簧(5)，膜片彈簧(5)通過螺釘固定在缸體⑴上，當主滑塊⑶和副滑塊⑷向前移動時，主滑塊(3)和副滑塊⑷的斜面驅(qū)動缸蓋⑵的斜面使缸蓋⑵向下移動，膜片彈簧(5)被壓縮，當主滑塊(3)和副滑塊⑷向后移動時，膜片彈簧(5)將缸蓋(2)頂起使缸蓋(2)向上移動，缸蓋(2)的上下移動改變了汽缸內(nèi)的容積從而實現(xiàn)了發(fā)動機壓縮比的改變，主滑塊(3)和副滑塊(4)分別與主執(zhí)行器(8)和副執(zhí)行器(9)連接受其驅(qū)動可以獨立前后移動，一個滑塊工作時，另外一個滑塊提前移動到設(shè)定的位置做好準備，當需要壓縮比調(diào)整時，工作的這個滑塊釋放，缸蓋
(2)可以馬上與另外一個滑塊接觸，使壓縮比的調(diào)整迅速，缸蓋(2)上的兩個斜面中間部分是一個圓柱凸臺(見圖1、2)，通過密封圈與上蓋(10)密封，火花塞或噴油嘴可以裝配在圓柱凸臺內(nèi)(見圖1、8)，主鎖止油缸(6)和副鎖止油缸(7)固定在上蓋(10)上，主鎖止油缸
(6)的活塞與主滑塊(3)接觸，油缸加壓時活塞將主滑塊(3)鎖止，副鎖止油缸(7)的活塞與副滑塊(4)接觸，油缸加壓時活塞將副滑塊(4)鎖止，發(fā)動機工作時滑塊鎖止不動，保證壓縮比不隨意發(fā)生變化，上蓋(10)通過螺栓固定在缸體(I)上，上蓋(10)和缸體(2)將主滑塊⑶和副滑塊⑷牢牢卡住只能前后滑動，上蓋(10)承受來自缸蓋(2)在做功沖程時的所有沖擊力，主執(zhí)行器(8)、副執(zhí)行器(9)可以是油壓缸、電機驅(qū)動的絲杠等等產(chǎn)生很大的驅(qū)動力拖動王副滑塊如后移動，王執(zhí)彳丁器(8)、副執(zhí)彳丁器(9)受發(fā)動機的ECU控制,拖動王副滑塊到合適的位置，為發(fā)動機提供最合適的壓縮比，對于多缸發(fā)動機而言，一個滑塊控制多個缸蓋，每一個汽缸配一個獨立的缸蓋。
[0004]火花塞和噴油嘴有四種裝配方式:第一種為汽油發(fā)動機，缸蓋(2)上的圓柱凸臺內(nèi)部裝配火花塞(17)，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上(見圖5)，這種布局的好處是火花塞
(17)在汽缸的中央，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，可以提高發(fā)動機燃油效率；第二種為汽油發(fā)動機，火花塞(17)和噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上(見圖6)，這種布局的好處是發(fā)動機的機構(gòu)簡單，不需要密封缸蓋的圓柱凸臺，缸蓋(2)及上蓋(10)的結(jié)構(gòu)簡單很多；第三種為柴油機，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上(見圖7)，這種結(jié)構(gòu)的好處是發(fā)動機的結(jié)構(gòu)簡單成本低，但燃燒室的形狀設(shè)計要求會很高；第四種為柴油機，噴油嘴(18)裝配在缸蓋(2)上的圓柱凸臺內(nèi)(見圖8)，這種布局雖然缸蓋(2)和上蓋(5)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜了點，但噴油嘴(15)位于氣缸的中央，燃燒室的設(shè)計會很合理，對提高燃油效率有好處。
[0005]本發(fā)明的發(fā)動機的工作原理是:進氣道(12)和排氣道(13)布置在汽缸(11)的缸筒上，需要外置的壓氣機給汽缸換氣，排氣道(13)的位置高于進氣道(12)，做功沖程末端，活塞(14)首先打開排氣道(13)，做功后的廢氣從排氣道(13)排出，然后，活塞打開進氣道
(12)，缸外的新鮮空氣沖進汽缸(11)完成掃氣，然后，活塞(14)上移先后將進氣道(12)和排氣道(13)封閉，活塞(14)繼續(xù)上移，壓縮汽缸(11)內(nèi)的氣體，當活塞到達上止點附近時噴油嘴(18)噴油，火花塞(17)點火，缸內(nèi)的混合氣被點燃，推動活塞(14)及曲軸周而復(fù)始往復(fù)運動。
[0006]此可變壓縮比發(fā)動機的動力輸出部分的結(jié)構(gòu)總共有三種方式:
[0007]第一種動力輸出方式由汽缸(11)、活塞(14)、連桿(15)、曲軸(16)組成(見圖1、5、6、7、8)，為最常見的動力輸出方式，與普通的發(fā)動機曲軸活塞結(jié)構(gòu)完全相同，沒有特別之處。
[0008]第二種動力輸出方式為(見圖9)，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)為對置汽缸的結(jié)構(gòu)，一對同心的氣缸(11)對置布置在曲軸箱的兩側(cè)，一對活塞(14)通過中間連桿(19)連接裝配在汽缸
(11)內(nèi)同步運動，十字連桿(20)通過連桿銷與中間連桿(19)連接，十字連桿(20)通過兩個小連桿(21)分別與一對平行布置的曲軸(16)連接，齒輪1(22)和齒輪II (23)分別與兩根曲軸(16)連接，且齒輪1(22)和齒輪II (23)嚙合保證兩根平行布置的曲軸(16)轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)動方向相反，動力通過活塞(14)、中間連桿(19)、十字連桿(20)、小連桿(21)和曲軸
(16)和齒輪1(22)和齒輪11(23)輸出，這種結(jié)構(gòu)的好處是一對活塞連接在一起，一個汽缸做功的同時直接為另一個汽缸提供壓縮沖程需要的力，能量傳遞效率高，特別適合高壓縮比的發(fā)動機和柴油機，對于HCCI工作模式尤其適合；由于動力通過十字連桿(20)和兩根平行布置的曲軸(16)輸出，活塞(14)沒有側(cè)向受力，活塞與汽缸摩擦力幾乎為零，可以明顯提高發(fā)動機的效率，此種發(fā)動機結(jié)構(gòu)至少需要兩組以上偶數(shù)組合，相互交錯的兩個汽缸總是在對置的兩個方向同時點火做功，抵消了燃油爆炸產(chǎn)生的震動，發(fā)動機的震動明顯減小，尤其適合柴油機。
[0009]第三種動力輸出方式(見圖10),發(fā)動機的結(jié)構(gòu)為對置汽缸的結(jié)構(gòu),一對氣缸(11)對置布置在曲軸箱的兩側(cè)，一對活塞(14)通過連桿(15)連接在曲軸(16)上，兩個活塞
(14)在兩個汽缸(11)內(nèi)同步運動，動力通過活塞(14)、連桿(15)和曲軸(16)輸出，雖然活塞仍然有側(cè)向受力，汽缸與活塞的摩擦力沒有減小，但曲軸只有一根，發(fā)動機的機構(gòu)簡單，成本低，一個汽缸做功的同時直接為另一個汽缸提供壓縮沖程需要的力，做功與壓縮沖程動力傳輸不經(jīng)過曲軸，能量傳遞效率高，此種發(fā)動機結(jié)構(gòu)至少需要兩組以上偶數(shù)的倍數(shù)組合，相互交錯的兩個汽缸總是曲軸的兩個同時點火做功，抵消了燃油爆炸產(chǎn)生的強烈震動，發(fā)動機的震動明顯減小，尤其適合柴油機。
[0010]發(fā)明的有益效果
[0011]本發(fā)明的滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是汽缸上部有一個可移動的缸蓋，通過一個滑塊來控制缸蓋的上下移動，滑塊由執(zhí)行器來驅(qū)動，缸蓋的移動改變汽缸容積從而使發(fā)動機的壓縮比變化，經(jīng)驗證明發(fā)動機壓縮比的改變可以明顯提高發(fā)動機效率，降低有害物質(zhì)排放，本發(fā)明的移動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機零件數(shù)量少、控制簡單、效率高，壓縮比可以從8到22甚至更大范圍自由變化，采用缸內(nèi)直噴兩沖程設(shè)計，不僅可以改掉兩沖程發(fā)動機污染高的問題，還提高發(fā)動機的燃油效率，降低有害物質(zhì)排放，尤其適合HCCI技術(shù)在本發(fā)動機上應(yīng)用，擴大HCCI發(fā)動機的帶寬，甚至可以全程采用HCCI模式工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的原理圖，其中包含可滑動的缸蓋(2)、主滑塊⑶和副滑塊(4)，主滑塊(3)和副滑塊⑷可以驅(qū)動缸蓋(2)上下滑動來改變壓縮比。
[0013]圖2為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的滑塊結(jié)構(gòu)，主滑塊(3)和副滑塊(4)均為U型，獨立布置在缸蓋(2)的圓柱凸臺的兩側(cè)，并分別與主執(zhí)行器(8)、副執(zhí)行器(9)連接。
[0014]圖3為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的滑塊結(jié)構(gòu)，由于取消了圓柱凸臺，主滑塊
(3)為U型，副滑塊(4)插在主滑塊(3)內(nèi)。
[0015]圖4滑動缸蓋式為可變壓縮比發(fā)動機的側(cè)剖視圖A-A，展示主滑塊(3)和缸蓋(2)的結(jié)構(gòu)，滑塊(3)與缸蓋(2)各有一個相互配合的斜面，主滑塊(3)移動通過斜面配合驅(qū)動缸蓋(2)上下移動。
[0016]圖5為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第一種結(jié)構(gòu)，為汽油機，火花塞(17)裝配在缸蓋(2)的圓柱凸臺內(nèi)，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上。
[0017]圖6為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第二種結(jié)構(gòu)，為汽油機，火花塞(17)和噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上。
[0018]圖7為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第三種結(jié)構(gòu)，為柴油機，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上。
[0019]圖8為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第四種結(jié)構(gòu)，為柴油機，噴油嘴(18)裝配在在缸蓋(2)的圓柱凸臺內(nèi)。
[0020]圖9為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第二種動力輸出結(jié)構(gòu)，動力通過活塞
(14)、中間連桿(19)、十字連桿(20)、小連桿(21)和曲軸(16)和齒輪I (22)和齒輪II (23)輸出。
[0021]圖10為滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機的第三種動力輸出結(jié)構(gòu)，動力通過兩個活塞(14)、兩個連桿(15)和一個曲軸(16)輸出。

【具體實施方式】
[0022]發(fā)動機ECU控制執(zhí)行器拖動滑塊來回滑動，滑塊再驅(qū)動缸蓋上下移動來改變發(fā)動機的壓縮比，滑塊前進，缸蓋下行，壓縮比變大，反之滑塊后退，缸蓋上行壓縮比變小，當發(fā)動機爆震傳感器探測到爆震后，ECU發(fā)出指令給執(zhí)行器，控制滑塊后退減小壓縮比消除爆震，在各種工況ECU會控制執(zhí)行器使用發(fā)動機有最合適的壓縮比，在不產(chǎn)生爆震的情況下盡量讓發(fā)動機在大壓縮比的工況下運轉(zhuǎn)，可以提高燃油效率，減少排放污染，滑塊上裝配有位置傳感器，發(fā)送信號給E⑶以確定滑塊的具體位置。
[0023]發(fā)動機E⑶會根據(jù)工況設(shè)定主副滑塊的位置，主滑塊工作時，副滑塊會受E⑶控制在下一個位置等待并且副鎖止油缸將其鎖止，當發(fā)動機急加速時，需要立即減小壓縮比，不然噴入過多的燃油會使發(fā)動機產(chǎn)生爆震，實施方式是:主滑塊、主鎖止油缸和主執(zhí)行器釋放，并直接受ECU的控制移動到下一個設(shè)定的位置等待，然后主鎖止油缸也將其鎖止，主滑塊釋放后，缸蓋會瞬間與副滑塊接觸上，壓縮比瞬間發(fā)生了改變，使駕駛者幾乎感覺不到任何遲滯與震動，主副滑塊交替工作使壓縮比連續(xù)可調(diào)并且反映迅速。
[0024]當汽車減速或載荷減小時，噴油量減小，需要加大發(fā)動機的壓縮比，不然過稀的混合氣會導(dǎo)致發(fā)動機失火，實施方式是:先停止向汽缸內(nèi)噴油，(假定主滑塊在工作)調(diào)整主滑塊的位置，主鎖止油缸釋放，主執(zhí)行器加力驅(qū)動主滑塊向前移動，缸蓋下移，發(fā)動機的壓縮比增加到設(shè)定的值，主鎖止油缸再次將其鎖止，然后噴油嘴噴油，發(fā)動機重新開始工作，于此同時，副滑塊也同步調(diào)整到設(shè)定位置，做好準備等待下一次壓縮比調(diào)整，在發(fā)動機壓縮比調(diào)整的時候停止向缸內(nèi)噴油可以減小執(zhí)行器的負擔，控制比較容易，雙滑塊系統(tǒng)會在一到兩個沖程內(nèi)完成壓縮比的調(diào)整，由于汽車減速以及載荷減小，一到兩個沖程不噴油幾乎感覺不到發(fā)動機遲滯現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是實現(xiàn)發(fā)動機可變壓縮比的部分由汽缸體(I)、缸蓋(2)、主滑塊(3)、副滑塊(4)、膜片彈簧(5)、主鎖止油缸(6)、副鎖止油缸(7)、主執(zhí)行器(8)、副執(zhí)行器(9)、上蓋(10)和汽缸(11)組成，缸蓋(2)的下部為圓柱形插入到汽缸(11)中可上下移動，缸蓋(2)上裝配有活塞環(huán)和密封圈將汽缸(11)密封，缸蓋⑵上部凸臺的兩側(cè)各有一個斜面，與主滑塊(3)和副滑塊(4)的斜面配合，缸蓋(2)中部的凸臺上裝配膜片彈簧(5)，膜片彈簧(5)通過螺釘固定在缸體(I)上，當主滑塊(3)和副滑塊(4)向前移動時，主滑塊(3)和副滑塊(4)的斜面驅(qū)動缸蓋(2)的斜面使缸蓋(2)向下移動，膜片彈簧(5)被壓縮，當主滑塊(3)和副滑塊(4)向后移動時，膜片彈簧(5)將缸蓋(2)頂起使缸蓋(2)向上移動，缸蓋(2)的上下移動改變了汽缸內(nèi)的容積從而實現(xiàn)了發(fā)動機壓縮比的改變，主滑塊(3)和副滑塊(4)分別與主執(zhí)行器(8)和副執(zhí)行器(9)連接受其驅(qū)動可以獨立前后移動，一個滑塊工作時，另外一個滑塊提前移動到設(shè)定的位置做好準備，當需要壓縮比調(diào)整時，工作的這個滑塊釋放，缸蓋(2)可以馬上與另外一個滑塊接觸，使壓縮比的調(diào)整迅速，缸蓋(2)上的兩個斜面中間部分是一個圓柱凸臺，通過密封圈與上蓋(10)密封，火花塞或噴油嘴可以裝配在圓柱凸臺內(nèi)，主鎖止油缸(6)和副鎖止油缸(7)固定在上蓋(10)上，主鎖止油缸￠)的活塞與主滑塊(3)接觸，油缸加壓時活塞將主滑塊(3)鎖止，副鎖止油缸(7)的活塞與副滑塊(4)接觸，油缸加壓時活塞將副滑塊(4)鎖止，發(fā)動機工作時滑塊鎖止不動，保證壓縮比不隨意發(fā)生變化，上蓋(10)通過螺栓固定在缸體(I)上，上蓋(10)和缸體⑵將主滑塊(3)和副滑塊⑷牢牢卡住只能前后滑動，上蓋(10)承受來自缸蓋(2)在做功沖程時的所有沖擊力，主執(zhí)行器(8)、副執(zhí)行器(9)受發(fā)動機的ECU控制，拖動主副滑塊到合適的位置，為發(fā)動機提供最合適的壓縮比。
2.如權(quán)利要求1所述的一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是火花塞和噴油嘴有四種裝配方式:第一種為汽油發(fā)動機，缸蓋(2)上的圓柱凸臺內(nèi)部裝配火花塞(17)，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上，第二種為汽油發(fā)動機，火花塞(17)和噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上，第三種為柴油機，噴油嘴(18)裝配在缸體(I)上，第四種為柴油機，噴油嘴(18)裝配在缸蓋(2)上的圓柱凸臺內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是第二種動力輸出方式，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)為對置汽缸的結(jié)構(gòu)，一對同心的氣缸(11)對置布置在曲軸箱的兩側(cè)，一對活塞(14)通過中間連桿(19)連接裝配在汽缸(11)內(nèi)同步運動，十字連桿(20)通過連桿銷與中間連桿(19)連接，十字連桿(20)通過兩個小連桿(21)分別與一對平行布置的曲軸(16)連接，齒輪I (22)和齒輪II (23)分別與兩根曲軸(16)連接，且齒輪I (22)和齒輪11(23)嚙合保證兩根平行布置的曲軸(16)轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)動方向相反，動力通過活塞(14)、中間連桿(19)、十字連桿(20)、小連桿(21)和曲軸(16)和齒輪1(22)和齒輪II (23)輸出，活塞(14)沒有側(cè)向受力。
4.如權(quán)利要求1所述的一種滑動缸蓋式可變壓縮比發(fā)動機，其特征是第三種動力輸出方式，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)為對置汽缸的結(jié)構(gòu)，一對氣缸(11)對置布置在曲軸箱的兩側(cè)，一對活塞(14)通過連桿(15)連接在曲軸(16)上，兩個活塞(14)在兩個汽缸(11)內(nèi)同步運動，動力通過活塞(14)、連桿(15)和曲軸(16)輸出。
【文檔編號】F02F1/24GK104343573SQ201310322825
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】梁天宇 申請人:梁天宇