本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著世界能源的逐漸短缺以及環(huán)境資源的不斷惡化，我們需要發(fā)動(dòng)機(jī)滿足更嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與排放法規(guī)。降低進(jìn)排氣阻力、增大進(jìn)排氣流通系數(shù)、提高進(jìn)氣量有助于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，進(jìn)而可以降低燃油消耗與有害物排放。相比傳統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng)，已經(jīng)公知的是，如專利1(名稱：增壓型內(nèi)置氣道式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，專利號(hào)：cn01207056.4)、專利2(名稱：internalcombustionenginehavingpistonwithpistonvalveandassociatedmethod，專利號(hào)：us9091204b2)以及專利3(名稱：internalcombustionenginearrangementallowingsimultaneousintakeandoutletfromfreshandburnedgases，專利號(hào)：ep1245800a1)中描述的，在活塞內(nèi)部設(shè)有氣門(mén)且活塞與氣門(mén)之間形成氣流通道，可以有效增大氣體流通截面積，這將有助于發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)采取固定型線的凸輪軸驅(qū)動(dòng)氣門(mén)，這使得內(nèi)燃機(jī)的排放與油耗并不能在所有的工況點(diǎn)達(dá)到最佳，因此，大多新型內(nèi)燃機(jī)都采用可變氣門(mén)技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化氣門(mén)相位或氣門(mén)升程來(lái)優(yōu)化燃燒過(guò)程，提高經(jīng)濟(jì)性并降低排放。

在發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷工況，較低的燃燒室壁面溫度以及缸內(nèi)溫度使得燃油難以完全燃燒，經(jīng)濟(jì)性與排放變差，近年來(lái)柴油機(jī)小負(fù)荷工況(特別是冷啟動(dòng)以及暖機(jī)過(guò)程)中有害物排放控制得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。通過(guò)采用隔熱涂層、后處理裝置直接加裝于渦輪前、利用催化器后的排氣能量對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)直接加熱、燃油輔助加熱技術(shù)與基于廢氣能量的相變儲(chǔ)能加熱等技術(shù)，可以在一定程度上提高柴油機(jī)小負(fù)荷工況下的熱效率與排氣溫度，但在高負(fù)荷工況下，這些固定的結(jié)構(gòu)反而會(huì)導(dǎo)致熱負(fù)荷進(jìn)一步上升，對(duì)部件可靠性、發(fā)動(dòng)機(jī)性能及排放產(chǎn)生不利影響，難以適用于寬廣的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，實(shí)際應(yīng)用受到限制。

因此，如何結(jié)合活塞內(nèi)置氣門(mén)與可變氣門(mén)技術(shù)，兼顧不同負(fù)荷工況，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放，需要深入研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)小負(fù)荷快速暖機(jī)，較高負(fù)荷降低部件熱負(fù)荷的目標(biāo)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)包括機(jī)體和其內(nèi)設(shè)置的活塞和曲軸箱，所述活塞由曲軸箱內(nèi)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，其特征在于：還包括用于測(cè)量冷卻液溫度的冷卻液測(cè)溫裝置，所述機(jī)體的頂端設(shè)有頂置可變氣門(mén)，所述頂置可變氣門(mén)由可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述頂置可變氣門(mén)的相位是可變的頂置可變氣門(mén)；

所述活塞內(nèi)部設(shè)有內(nèi)置氣門(mén)，所述內(nèi)置氣門(mén)與活塞之間形成氣流通道，所述機(jī)體的側(cè)壁設(shè)有氣道，所述氣流通道通過(guò)氣道與外界相通；

所述頂置可變氣門(mén)與所述內(nèi)置氣門(mén)都可在所述發(fā)動(dòng)機(jī)下止點(diǎn)附近開(kāi)啟，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法如下：

當(dāng)測(cè)得的冷卻液溫度低于閥值時(shí)，所述頂置可變氣門(mén)相位推遲，此時(shí)所述頂置可變氣門(mén)為進(jìn)氣門(mén)，內(nèi)置氣門(mén)為排氣門(mén)；

當(dāng)測(cè)得的冷卻液溫度高于閥值時(shí)，所述頂置可變氣門(mén)相位提前，此時(shí)所述頂置可變氣門(mén)為排氣門(mén)，內(nèi)置氣門(mén)為進(jìn)氣門(mén)。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)置氣門(mén)由曲柄驅(qū)動(dòng)，由套設(shè)在內(nèi)置氣門(mén)的氣門(mén)桿上的氣門(mén)彈簧給所述內(nèi)置氣門(mén)提供預(yù)緊力以及回復(fù)力，氣門(mén)彈簧的底端固定在氣門(mén)桿上。

進(jìn)一步的，所述機(jī)體底部設(shè)有油底殼，所述油底殼為封閉式。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明所述的一種帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面增大了氣體流通面積，降低了流動(dòng)阻力，提高了充量系數(shù)，有助于發(fā)動(dòng)機(jī)功率繼續(xù)提升，另一方面可以兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)高低負(fù)荷需求，可以實(shí)現(xiàn)小負(fù)荷快速暖機(jī)、較高負(fù)荷降低部件熱負(fù)荷的目標(biāo)。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)處于下至點(diǎn)(換氣過(guò)程)的示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)處于上止點(diǎn)(準(zhǔn)備燃燒)的示意圖；

圖3是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)置氣門(mén)與曲柄配合的示意圖；

圖4是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位以及活塞位置示意圖(適用于小負(fù)荷)；

圖5是本發(fā)明所述的帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位以及活塞位置示意圖(適用于高負(fù)荷)；

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1.頂置可變氣門(mén)，2.機(jī)體，3.活塞，4.活塞銷(xiāo)，5.曲軸箱，6.曲軸，7.氣道，8.油底殼，9.曲柄，10.連桿，11.內(nèi)置氣門(mén)。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

一種帶有活塞內(nèi)置氣門(mén)和頂置可變氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖1至3所示，包括機(jī)體2和其內(nèi)設(shè)置的活塞3和曲軸箱5，所述活塞3由曲軸箱5內(nèi)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；還包括用于測(cè)量冷卻液溫度的冷卻液測(cè)溫裝置，所述機(jī)體的頂端設(shè)有頂置可變氣門(mén)1，所述頂置可變氣門(mén)1由可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述頂置可變氣門(mén)1的相位是可變的，可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；

所述曲柄連桿結(jié)構(gòu)包括曲軸6、曲柄9、連桿10，所述活塞3依次通過(guò)活塞銷(xiāo)4、連桿10、曲柄9由曲軸6帶動(dòng)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

所述活塞3內(nèi)部設(shè)有內(nèi)置氣門(mén)11，所述內(nèi)置氣門(mén)11與活塞3之間形成氣流通道，所述氣流通道與所述曲軸箱5直接相通，所述機(jī)體的側(cè)壁設(shè)有氣道7，所述氣流通道最終通過(guò)氣道7與外界相通；

所述內(nèi)置氣門(mén)11由曲柄9驅(qū)動(dòng)，由套設(shè)在內(nèi)置氣門(mén)11的氣門(mén)桿上的氣門(mén)彈簧給所述內(nèi)置氣門(mén)11提供預(yù)緊力以及回復(fù)力，氣門(mén)彈簧的底端固定在氣門(mén)桿上。

所述頂置可變氣門(mén)1與所述內(nèi)置氣門(mén)11都可在所述發(fā)動(dòng)機(jī)下止點(diǎn)附近開(kāi)啟，由于活塞3每到下止點(diǎn)附近時(shí)，內(nèi)置氣門(mén)11就打開(kāi)一次，即一工作循環(huán)氣門(mén)開(kāi)啟一次，因此本發(fā)明適用于2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。

如圖4和圖5所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)(2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)360度曲軸轉(zhuǎn)角)，排氣門(mén)先打開(kāi)，缸內(nèi)廢氣先排出，隨后進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，缸外新鮮空氣進(jìn)入；因此，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方式如下：

當(dāng)測(cè)得的冷卻液溫度低于閥值時(shí)，在可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述頂置可變氣門(mén)1的相位推遲，此時(shí)所述頂置可變氣門(mén)1為進(jìn)氣門(mén)，內(nèi)置氣門(mén)11為排氣門(mén)，如圖4所示；

此時(shí)即發(fā)動(dòng)機(jī)處于暖機(jī)工況或者小負(fù)荷工況，在活塞3運(yùn)行到下止點(diǎn)附近時(shí)，內(nèi)置氣門(mén)11在曲柄9的驅(qū)動(dòng)下率先打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)已燃燒廢氣依次經(jīng)過(guò)內(nèi)置氣門(mén)11、曲軸箱5和氣道7與外界相通，通過(guò)廢氣對(duì)曲軸箱5以及機(jī)體2本身進(jìn)行加熱，可以有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)本體溫度，縮短暖機(jī)時(shí)間，隨后頂置可變氣門(mén)1在可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下打開(kāi)，新鮮空氣從頂置可變氣門(mén)1處進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，準(zhǔn)備參與下一個(gè)循環(huán)；

當(dāng)測(cè)得的冷卻液溫度高于閥值時(shí)，在可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述頂置可變氣門(mén)1的相位提前，此時(shí)所述頂置可變氣門(mén)1為排氣門(mén)，內(nèi)置氣門(mén)11為進(jìn)氣門(mén)，如圖5所示；

此時(shí)即發(fā)動(dòng)機(jī)脫離暖機(jī)工況或者小負(fù)荷工況，進(jìn)入較高負(fù)荷，在活塞3運(yùn)行到下止點(diǎn)附近時(shí)，頂置可變氣門(mén)1在可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下率先打開(kāi)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)已燃燒廢氣從頂置可變氣門(mén)1處離開(kāi)，隨后內(nèi)置氣門(mén)11在曲柄9的驅(qū)動(dòng)下打開(kāi)，新鮮空氣依次經(jīng)過(guò)氣道7、曲軸箱5和內(nèi)置氣門(mén)11進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，通過(guò)新鮮空氣對(duì)曲軸箱5以及活塞3冷卻，可以有效降低關(guān)鍵部件的熱負(fù)荷，并有效降低污染物排放，例如nox。

所述機(jī)體2底部設(shè)有油底殼8，所述油底殼8為封閉式，從而可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過(guò)所述曲軸箱5污染所述油底殼8中的潤(rùn)滑油。

本發(fā)明根據(jù)冷卻液的溫度，利用可變氣門(mén)技術(shù)，可以分別使頂置可變氣門(mén)1與內(nèi)置氣門(mén)11實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣切換功能。相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明可以增加氣流流通面積，有利于節(jié)能減排，同時(shí)本發(fā)明還可以兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)高低負(fù)荷需求，可以實(shí)現(xiàn)小負(fù)荷快速暖機(jī)、較高負(fù)荷降低部件熱負(fù)荷的目標(biāo)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。