[发明专利]自适应可变压缩比发动机活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞，特别是涉及一种自适应可变压缩比发动机活塞。

背景技术

增大压缩比能大幅度提高发动机的效率和功率，一般发动机的压缩比是参照节气门全开，即最大进气量来设定且不可变动的，而车辆一般多数时间都工作在中低负荷状态，此时节气门开度较小、进入气缸内的混合气较少，在压缩终了时，混合气密度并没有达到设定值，使得燃烧效率较低，如，在中低负荷工况时提高相应的压缩比，可大幅提高发动机的燃烧效率、节省燃油。为了使得现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，近年来已有多家单位开发了可变压缩比发动机技术，积极改变发动机的压缩比来实现不同工况下发动机性能，在发动机小负荷时采用高压缩比来节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，来改善发动机在不同工况下的扭矩、功率及燃油的消耗量。

现有的发动机活塞根据结构不同为以下几类，并存在以下问题。

1.通过控制机构改变活塞行程：

可变压缩比发动机，GoEngine可变压缩比发动机（VCR)，均为通过改变机体机械结构，改变活塞行程，达到可变压缩比的目的。存在发动机改动较大、控制系统机构复杂，体积较大、瞬时工况无法适应、实施成本高等缺点。

2.通过控制机构改变活塞自身的高度：

如：“一种带可变压缩比活塞的发动机”CN101387228A；“可变压缩比活塞”CN201443440U；均使用高压油泵，通过曲轴、连杆内专用油道给活塞供油来调节改变活塞自身的高度。存在发动机改动较大、控制系统机构复杂、瞬时工况无法适应、实施成本高等缺点。

3.燃烧压力控制改变活塞自身高度：

如：“内燃机可变压缩比活塞”CN201794677U及“伸缩式活塞装置”CN201078279Y。均为通过混合气燃烧压力控制改变活塞自身高度。存在重量大、在不同转速下，因活塞惯性的影响使得弹簧预紧力与混合气燃烧压力不能良好匹配，无法实现所需的压缩比，且活塞顶部散热困难，实施困难的缺点。

综上可见，改变现有活塞结构方式，用以满足发动机在不同工况时的需要，并进一步提高燃烧效率，已经成为发动机设计中亟待解决的技术问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应可变压缩比发动机活塞，该活塞结构方式可自动适应发动机在不同工况下的压缩比，在中低负荷下能大幅提升混合气燃烧效率与扭矩，满足了发动机在不同工况时的工作需要。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

自适应可变压缩比发动机活塞，由混合气燃烧压力控制活塞升降系统、补油系统、冷却系统组成，包括有活塞壳体、上油压活塞、上盖、传感活塞、上旋转阀门、补油储油活塞、活塞销、连杆杆体、传感活塞复位弹簧，所述混合气燃烧压力控制活塞升降系统，包括有活塞壳体和上油压活塞形成的上油腔，及由活塞壳体和下油压活塞形成的下油腔，上油压活塞与下油压活塞刚性相连，并设有下油腔液压油流向至上油腔的下单向阀门，上油腔液压油经上旋转阀门开闭控制的上旋转阀门油道与上油腔油道连通，并在上油压活塞的顶部设有由上盖、与燃烧室相通的传感活塞、传感活塞回位弹簧组成的混合气燃烧压力传感驱动机构。

所述的自适应可变压缩比发动机活塞，其所述的补油系统包括连杆内油道、连杆小头油槽、活塞销内油道、活塞下支撑内油槽及补偿油单向阀；冷却系统包括连杆内油道、连杆小头油槽与活塞销内油道、冷却喷油孔。

所述的自适应可变压缩比发动机活塞，其所述的补油系统，经曲轴内的润滑压力油道供给至连杆大头油槽内的润滑压力油，经连杆内油道传输至连杆小头油槽、活塞销内油道、活塞下支撑内油槽及补偿油单向阀传输至下油腔，并经补油储油油道、储存在补油储油腔内补油储油活塞的下部；在补油活塞的上部充填氮气压力气体。

所述的自适应可变压缩比发动机活塞，其所述的冷却系统，冷却油道与回油腔相通及连杆内油道的润滑压力油，经连杆小头油槽与活塞销内油道、冷却喷油孔相通。

所述的自适应可变压缩比发动机活塞，其所述的发动机活塞，每个冲程刚性连接的上下油压活塞、相对活塞壳体产生惯性力，致上下液压油腔各产生一次压力。

所述的自适应可变压缩比发动机活塞，其设定下单向阀预紧力小于油压活塞因上下运动所产生的惯性力，及上旋转阀门油道、下单向阀油道的截面积，使液压活塞在单次冲程中，相对活塞壳体向上的运动所需时间大于向下运动所需时间。