本發(fā)明涉及汽油發(fā)動機中火花塞位置的控制系統(tǒng)和方法。

背景技術：

發(fā)動機的壓縮比是指做功活塞在汽缸內的行程與燃燒室的比例，壓縮比越高，燃燒效率越好。但是壓縮比越高，發(fā)動機的爆震越高，汽缸、活塞越容易敲缸而磨損。尤其是在高負載情況下，發(fā)動機的動力反而出現(xiàn)下降。

隨著汽油的標號越做越高，辛烷值的提高就是為了降低因壓縮比高而產生的爆震，但是，其效果有限，其壓縮比以馬自達的創(chuàng)馳藍天技術的發(fā)動機其壓縮比也只能控制在13:1，當然同等發(fā)動機因地域汽油的提煉和制作工藝也導致創(chuàng)馳藍天技術的發(fā)動機供給歐盟國家的壓縮比提高到14:1的高壓縮值。

而現(xiàn)有為了防止爆震的加劇，通常的做法是在缸頭處安裝爆震傳感器，當cpu檢測到發(fā)動機產生爆震后，通過修正點火時間來降低爆震的繼續(xù)，然而，爆震已經是發(fā)生，現(xiàn)有的手段只是把它控制防止加劇。

經檢索發(fā)現(xiàn)，可變壓縮的專利授權量最多的為發(fā)明人：維亞內·拉比的電磁閥、螺桿、凸輪等20來件的相關申請；以及日產自動車的10幾件相關申請尤其涉及改變做功活塞的上行位置；和豐田自動車的50幾件相關申請尤其涉及改變膨脹比來減少燃油消耗；福特環(huán)球技術公司的2件發(fā)明授權主要是以改變連桿長度來實現(xiàn)壓縮比的變化，雖然在這么多的專利中，該專利的最為簡單，成本也是最低，但是，這樣的設置連桿的受力將是最大的考驗，并且壓縮比的變化是受溫度的變化而變化，實用性不高；而本田公司的6件相關申請也因實用性或其它原因而放棄持有權；奇瑞公司的3件相關專利，其中活塞頭部的位置來實現(xiàn)壓縮比的變化也是比較實用，但是，活塞重量的增加將使慣性力增加，致使動力下降和油耗上升；吉利的2件發(fā)明授權與日產改變連桿帶動活塞的位置有著異曲同工之妙。

以上現(xiàn)有技術中壓縮比是隨著轉速和溫度的變化而變化，而不能隨負載變化而變化，因而，迫切需要一種能夠隨著發(fā)動機的不同負載和不同轉速的工況下自動調節(jié)壓縮比，并根據油門踏板或油門轉把的瞬間加大對壓縮比進行降低和對點火時間進行退后，以滿足發(fā)動機的效能最大化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種可變壓縮比發(fā)動機，解決了現(xiàn)有技術中不同發(fā)動機負荷的統(tǒng)一壓縮比問題。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種控制火花塞在燃燒室不同位置的方法，包含：基于發(fā)動機的不同轉速而調節(jié)供應至電機的工作，調節(jié)供應至所述電機的增加轉角將促使可變壓縮活塞伸或出或調節(jié)供應至所述電機的減少轉角將促使可變壓縮活塞縮回，所述可變壓縮活塞的伸出或縮回將實現(xiàn)火花塞的點火位置在燃燒室中的變化。

進一步調節(jié)供應至所述電機的轉角包括基于發(fā)動機的加速而增加轉角或基于發(fā)動機的減速而減少轉角。

進一步調節(jié)供應至所述電機轉角包括基于發(fā)動機的負載增加而減少轉角或基于發(fā)動機負載減少而增加轉角。

其中，調節(jié)供應至所述電機的轉角包括調節(jié)電機的機械開關或電子開關。

其中，所述發(fā)動機的負載增加或減少調節(jié)至所述發(fā)動機的點火參數(shù)。

進一步基于發(fā)動機的負載瞬間過大時點火時間由當前點火時間退后一定的時間。

進一步地，所述發(fā)動機的負載逐漸變低時，所述點火時間逐漸提前，并逐漸恢復到當前點火時間。

進一步地，所述點火時間的調節(jié)，是基于油門位置與發(fā)動機轉速的比例。

其中，所述可變壓縮活塞的伸出或縮回將實現(xiàn)發(fā)動機壓縮比的變化。

進一步地，所述壓縮比達到或超過18:1時，點火系統(tǒng)停止工作。

有益效果：

1.解決了現(xiàn)有技術中壓縮比不能隨負載變化而變化。

2.壓縮比和點火時間同步工作，將爆震控制在發(fā)生之前而不是發(fā)生后的防止加劇。

3.提高時規(guī)鏈、凸輪軸、搖臂和汽缸、做功活塞的使用壽命，尤其是減少搖臂與凸輪軸接觸面的抖動磨損，以及，做功活塞裙部的震蕩磨損導致支撐力不平衡，致使活塞環(huán)異常磨損機油上串而燒機油。

4.延長蓄電池和啟動馬達的使用壽命。

5.提高低速扭力，增加中高速功率，并降低燃油消耗。

6.點火位置的變化跟隨著壓縮比的變化而變化，其所產生的作用將實現(xiàn)不同位置對可燃混合氣的點燃作用，協(xié)助點火時間的工作，以滿足不同發(fā)動機負載和不同發(fā)動機轉速時的不同壓縮比與不同點火位置，從而提高燃油的燃燒效率來提升發(fā)動機的功率與動力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的可變壓縮活塞縮回時的處于停機或啟動狀態(tài)的超低壓縮比示意圖。

圖2為本發(fā)明的可變壓縮活塞伸出時的怠速狀態(tài)低壓縮比示意圖。

圖3為本發(fā)明的可變壓縮活塞伸出時的高壓縮比及進氣氣流經掃氣孔示意圖。

圖4為本發(fā)明的控制示意圖。

圖5一種可變壓縮比的汽缸頭。

圖6一種可變壓縮比的活塞。

圖7為密封環(huán)的疊合示意圖。

圖8為可變壓縮活塞與電機的裝配示意圖。

附圖符號說明：

100----汽缸頭

110---燃燒室

120---汽缸結合面

130----滑孔

200----氣門

300----可變壓縮活塞

310----掃氣孔

400----密封環(huán)

410----滑槽

500----進油嘴

510----液壓腔

600----伸縮桿

700----電機

730----轉輪

740----電磁線圈

750----轉子

810----火花塞。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種可變壓縮比發(fā)動機，其包括能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構，并且使得發(fā)動機低負載運轉時的所述壓縮比與發(fā)動機中負載和高負載運轉時的壓縮比完全不同，實現(xiàn)滿足不同發(fā)動機負載和不同發(fā)動機轉速時的不同壓縮比。從而，有效延長搖臂、凸輪軸、時規(guī)鏈的使用壽命。

其中，所述最大壓縮比超過20。壓縮比的變化，比如說6~20的壓縮比，則做功活塞在汽缸的行程與燃燒室的容積比例為6:1，尤其涉及在發(fā)動機的啟動瞬間，壓縮比低于正常工作的7.8:1以下時，啟動馬達的啟動負載將隨之降低最少30%以上，也就是對瞬間工作的啟動電流的降低，啟動馬達運轉后，其需要的啟動電流已經下降，只要借助低電流就能保證啟動馬達的正常旋轉便能實現(xiàn)發(fā)動機的啟動轉速的要求，對蓄電池的啟動容量和電壓的要求也不會那么苛刻，這樣更有利于延長蓄電池和啟動馬達的使用壽命。

進一步地，當發(fā)動機低速運轉時，所述壓縮比低，也就是說，啟動馬達正常運轉后發(fā)動機的第一要求就是將壓縮比調節(jié)至7.8:1~8:1的范圍內，以滿足發(fā)動機工作的正常壓縮比值。

進一步地，當所述發(fā)動機速度越高，則所述壓縮比越高，也就是說，隨著油門開度的增加，發(fā)動機的轉速在不斷的增加，則，發(fā)動機的另一要求就是將壓縮比從7.8:1調節(jié)至20:1甚至更高的范圍內，以滿足發(fā)動機最高轉速工作的高壓縮比值。在這當中，隨著油門在怠速狀態(tài)和高速狀態(tài)的不斷變化，發(fā)動機的再一要求就是將壓縮比從7.8:1到20:1甚至更高的范圍之間內變化，以滿足不同轉速對不同壓縮比的需求。

如圖1、2、3、8所示，其中，所述壓縮動作開始正時改變機構包括能夠控制可變壓縮活塞300伸縮的機構?？勺儔嚎s活塞300的直徑越大，n伸出值越小，可變壓縮活塞300的直徑越小，n伸出值越大。所述可變壓縮活塞300的周邊開有至少一個環(huán)槽410和一從內面凸出伸縮桿600，伸縮桿600設計有外螺紋，伸縮桿600中心穿孔，所述穿孔設計成內螺紋，所述內螺紋用于與火花塞的緊固結合，火花塞安裝在穿孔上，螺絲通過緊固孔將電機700固定在汽缸頭100的電機緊固孔上，所述伸縮桿600從汽缸頭100的燃燒室往缸頭方向穿過電機700插入缸頭內，其中，因電機700可旋轉，所以伸縮桿600插入電機700時電機700轉子750在螺紋的作用下旋轉使伸縮桿600順利插入。所述電機包括：電磁線圈740、轉子750及轉輪730，所述轉輪730的中心呈穿孔并設計有內螺紋，所述內螺紋和外螺紋相匹配，所述伸縮桿600起到對可變壓縮活塞300與汽缸頭100運動時的相互垂直作用，防止可變壓縮活塞300受燃燒室110爆燃的壓炸力引起的可變壓縮活塞300傾斜。所述可變壓縮活塞300安裝在汽缸頭100燃燒室110的位置，所述可變壓縮活塞300與汽缸頭100之間所形成的空腔叫做液壓腔510，所述液壓腔510與一進油嘴500，所述進油嘴500與原車的潤滑油泵連接，同時所述潤滑油泵向進油嘴510供油的時候該潤滑油也同時向汽缸頭其它需要潤滑的地方供油集成三通狀態(tài)。所述電機700工作來實現(xiàn)可變壓縮活塞300的伸出值和縮回值，其中，可變壓縮活塞300的伸出或縮回受車載ecu控制電機700的增加轉角或減少轉角，調節(jié)所述電機的轉角包括調節(jié)電機的機械開關或電子開關，所述的增加轉角或減少轉角可以是正轉或反轉也可以是反轉或正轉，電機700正轉帶動轉輪730正轉使伸縮桿600帶動可變壓縮活塞300縮回汽缸頭100，電機700反轉帶動轉輪730反轉使伸縮桿600帶動可變壓縮活塞300伸出汽缸頭100。伸出或縮回時液壓腔510的潤滑油都處于飽滿狀態(tài)，使其實現(xiàn)燃油爆炸時的震動被潤滑油消除，延長伸縮桿600和電機700結合位置的內外螺紋使用壽命，防止螺紋異常磨損。該進油嘴500由于與潤滑油泵和汽缸頭100的第三方潤滑為三通狀態(tài)，因此當可變壓縮活塞300縮回時潤滑油經進油嘴500反流至第三方潤滑，消除可變壓縮活塞300的縮回阻力。所述環(huán)槽用于安裝密封環(huán)400，所述密封環(huán)400有兩大特點：第一，防止燃燒室110的氣體上串跑到液壓腔510內，第二，防止液壓腔510內潤滑油被吸入燃燒室110參與燃燒引起燒機油，第三，將燃燒室的熱量經汽缸頭快速的傳遞出去。在這當中進油嘴500也可以是獨立懸空，不與潤滑油泵連接，而是借助汽缸頭100上來自潤滑油泵的潤滑油自行流入的狀態(tài)。其中，所述火花塞810是安裝在可變壓縮活塞300的伸縮桿600內，火花塞810的位置將隨著可變壓縮活塞300位置移動而同步改變火花塞810的點火位置，這樣設計的好處將使得可變壓縮活塞300下的弧形第二燃燒室的點火位置一直保存在中心點，以利于提高可燃混合氣的點火效率。

圖4進一步地表明出可變壓縮與點火受油門和發(fā)動機轉速的變化而變化，所述壓縮比低時，所述可變壓縮活塞300沿汽缸頭100方向縮回，發(fā)動機負載瞬間過大時，所述壓縮比低，所述負載瞬間過大的判斷是基于油門踏板或油門轉把的瞬間加大變化，所述油門位置1大于發(fā)動機轉速1時（所述油門位置1與發(fā)動機轉速1，其中的1是油門信號與轉速信號轉換成車載ecu識別的符號值，以實現(xiàn)車載ecu對油門位置和發(fā)動機轉速的對比，這里的油門位置可以是10，而發(fā)動機轉速是3，表明油門加的比較大，而發(fā)動機的轉速相對不是很高，兩者的落差比較大，此時，車載ecu將對可變壓縮活塞的縮回調節(jié)至3，可變壓縮活塞的位置是基于位置傳感器的阻值變化的單位所給出的車載ecu的判斷，位置傳感器安裝在汽缸頭100與可變壓縮活塞300之間或者安裝在伸縮桿600上用來檢測伸縮桿600的升降高度來判斷可變壓縮活塞300的伸出值。也就是說，油門位置、發(fā)動機轉速和可變壓縮活塞的壓縮值三者的關系是以數(shù)字的其分和比例得以實現(xiàn)），或者當油門位置1不變而處于坡道時，發(fā)動機轉速1降低小于油門位置1時，可變壓縮活塞300縮回汽缸頭100內以降低壓縮比值，增加發(fā)動機動力。其中所述壓縮比高時，如圖3所示，所述可變壓縮活塞300沿汽缸方向伸出，隨著所述發(fā)動機負載逐漸變低，所述壓縮比逐漸增大，所述發(fā)動機轉速逐漸上升至1與油門位置1一致時，所述可變壓縮活塞300伸出汽缸頭100往汽缸結合面120移動減少燃燒室110的空間實現(xiàn)提高壓縮比以達到降低燃料增加功率的作用。

其中，所述發(fā)動機負載瞬間過大時，點火時間由當前點火時間退后一定的時間。所述發(fā)動機負載瞬間過大時，所述負載瞬間過大的判斷是基于油門踏板或油門轉把的瞬間加大變化，所述油門位置1大于發(fā)動機轉速1時，或者當油門位置不變而處于坡道時，發(fā)動機轉速1降低小于油門位置1時，車載ecu調節(jié)點火線圈的點火時間使之當前的狀態(tài)下退后點火，也就是推遲點火，防止發(fā)動機產生爆震，增加發(fā)動機動力。

進一步地，當所述發(fā)動機負載逐漸變低時，所述點火時間逐漸提前，并逐漸恢復到當前點火時間。隨著所述發(fā)動機負載逐漸變低，所述發(fā)動機轉速逐漸上升至1與油門位置1一致時，車載ecu調節(jié)點火線圈的點火時間使之在當前的狀態(tài)下提前點火，以實現(xiàn)增加發(fā)動機功率。進一步地，所述點火時間的調節(jié)，是基于油門位置與發(fā)動機轉速的比例。而原有基于爆震的檢測必然是在產生以后，因而，有必要在油門位置的變化是先于爆震的設定，這樣有利于延長凸輪軸、搖臂、時規(guī)鏈和汽缸、活塞的使用壽命。

其中，當車載ecu計算可變壓縮活塞300的伸出值達到使發(fā)動機的壓縮比超過18：1（含18:1）時，點火系統(tǒng)被關閉，汽油被壓燃，發(fā)動機正常工作，低于該值時，點火系統(tǒng)恢復點火引燃可燃混合氣。

如圖5所示，所述汽缸頭100包括一液壓腔510，所述液壓腔510與一進油嘴500連接，所述汽缸頭100上開有一滑孔，所述滑孔用于伸縮桿的插入，實現(xiàn)可變壓縮活塞與汽缸頭的運動軌道的平衡。所述液壓腔靠近燃燒室110的位置用于安裝電機700和可變壓縮活塞300，也就是說可變壓縮活塞安裝進汽缸頭后，可變壓縮活塞與汽缸頭之間的空腔就是液壓腔，所述液壓腔也是可變壓縮活塞的活動腔和電機的安裝位置，所述電機也可以安裝在液壓腔的外面靠近汽缸頭內而非燃燒室這邊。

如圖6所示，所述可變壓縮活塞300的狐面與汽缸頭100的燃燒室110的狐面呈弧形，所述可變壓縮活塞300的狐面構成第二燃燒室，所述第二燃燒室與汽缸頭100的燃燒室110共同做功。所述可變壓縮活塞300的周邊開有至少一個環(huán)槽410和一從內面凸出一伸縮桿600，伸縮桿的外圓設計外螺紋，伸縮桿600中心穿孔，所述穿孔設計成內螺紋，所述內螺紋用于與火花塞的緊固結合，所述第二燃燒室的狐面至少兩邊開有通至進氣門側和排氣門側的掃氣孔310，所述兩邊是指進氣門和排氣門與第二燃燒室相對應的位置。尤其是在啟動狀態(tài)下，如圖1所示，所述可變壓縮活塞300在燃燒室的狐面低于燃燒室110與所述所述可變壓縮活塞300的結合面，也就是說，所述可變壓縮活塞300縮于汽缸頭100內，這樣的設計非常利于啟動時，在做功活塞的推動下，可燃混合氣被集結在所述可變壓縮活塞300的狐面內，即第二燃燒室內，提高第二燃燒室的混合比濃度，使冷機更好啟動。而在發(fā)動機啟動后的怠速狀態(tài)下，如圖2所示，所述可變壓縮活塞300的第二燃燒室的狐面與燃燒室110結合面平衡，所述可變壓縮活塞300的第二燃燒室狐面與汽缸頭100的燃燒室110的狐面呈弧形，在這種狀態(tài)下，可燃混合氣沿燃燒室也可形成一個球面或錐面，使可燃混合氣的推動性更平穩(wěn)，利于怠速的穩(wěn)定性。如圖3、6所示，所述掃氣孔310當所述可變壓縮活塞300在伸出燃燒室的狐面的時候，在中高速做功活塞下行時，進氣門200打開，氣體經掃氣孔310進入所述可變壓縮活塞300的第二燃燒室內，再經掃氣孔310進入排氣門側，使燃燒室和第二燃燒室內的混合氣較為均衡，并當在排氣門打開時，做功活塞上行將殘留氣體從掃氣孔推向排氣門，使第二燃燒室內更加干凈為下次儲存新鮮混合氣做準備，從而提高中高速的功率和節(jié)省燃油。環(huán)槽410用于安裝密封環(huán)400，所述密封環(huán)400的開口優(yōu)選梯形口或w形口，當密封環(huán)裝入汽缸頭100后，密封環(huán)400的開口在上述梯形或w形的設計下成密封狀態(tài)，密封后的疊合口不會產生垂直縫隙口，可有效減少液壓腔510內潤滑油經密封環(huán)400的消耗，如圖7所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。