[发明专利]一种可变压缩比发动机

说明书

技术领域

本发明为一种可变压缩比发动机，其特征是汽缸上部有一个可移动的缸盖，通过一个滑块来控制缸盖的上下移动，通过改变汽缸容积的方式来改变发动机的压缩比，动力输出机构为三连杆双曲轴运动副，做功冲程曲轴转角增大，相当于增加做功冲程的长度，可以降低发动机的振动、提高发动机效率、降低有害物质排放。

背景技术

汽车发动机至今仍然没有突破的技术就是可变压缩比技术，现今全球所有量产的发动机全部为固定压缩比发动机，固定压缩比发动机性能稳定可靠，经过几十年的技术革新性能已堪称完美，但其缺陷也非常明显，就是固定压缩比不能适应所有工况要求，致使能效、排放等指标不能进一步提高，虽然各大主机厂都力求在可变压缩比方面有所突破，也曾提出了多种可变压缩比的解决方案，但都遇到了无法突破的技术难题和瓶颈，要么结构复杂控制困难成本太高，要么稳定性差而无法量产，常见的发动机结构为单连杆单曲轴结构，虽然简单高效，但也有其故有的缺陷，那就是做功冲程和压缩冲程活塞会对汽缸产生很大的侧压力，使摩擦损耗增加。

发明内容

本发明的可变压缩比发动机零件数量少、控制简单、效率高，压缩比可以从8到22甚至更大范围自由变化，采用缸内直喷两冲程设计，不仅可以解决两冲程发动机污染高的问题，还提高发动机的燃油效率，降低有害物质排放，尤其适合HCCI技术，连杆与曲轴的结构设计成三连杆双曲轴运动副，活塞不会产生侧压力，使摩擦损耗减少，三连杆双曲轴结构还可以使做功冲程比压缩冲程的曲轴的转角增加，转动角度超过180度，相当于曲轴做功的距离增加，可以使更多得热能转化为机械能，不仅可以提高燃油效率，还可以使发动机运转更平稳。

本发明要解决的技术问题是实现发动机的压缩比连续可调，实现发动机可变压缩比的部分由汽缸(11)、缸体(12)、缸盖(13)、滑块(14)、膜片弹簧(15)、上盖(16)、火花塞(17)、喷油嘴(18)、执行器(19)组成，其特征是缸盖(13)的下部为圆柱形插入到汽缸(11)中可上下移动，缸盖(13)上装配有活塞环和密封圈将汽缸(11)密封，缸盖(13)上部的两侧各有一个斜面，与滑块(14)两侧的斜面配合(见图5)，缸盖(13)中部的凸台上装配膜片弹簧(15)，膜片弹簧(15)通过螺钉固定在缸体(12)的上端面的凹槽内，当滑块(14)向前移动时，滑块(14)的斜面驱动缸盖(13)的斜面使缸盖(13)向下移动，当滑块(14)向后移动时，膜片弹簧(15)将缸盖顶起使缸盖向上移动，缸盖(13)的上下移动改变了汽缸内的容积从而实现了发动机压缩比的改变，滑块(14)与执行器(19)连接受其驱动可以前后移动，缸盖(13)上的两个斜面中间部分是一个中空的凸台，通过密封圈与上盖(16)配合避免润滑油泄漏，中空的凸台内部装配火花塞(17)和喷油嘴(18)，缸盖(13)上下移动时火花塞(17)和喷油嘴(18)跟随缸盖(13)一起移动，滑块(14)下端面为一个平面与缸体(12)的上端面配合可前后滑动，滑块(14)的上端面也是一个平面与上盖(16)配合可前后滑动，上盖(16)通过螺栓固定在缸体(12)上，上盖(16)和缸体(12)将滑块(14)牢牢卡住只能前后滑动，上盖(16)承受来自缸盖(13)在做功冲程时的所有冲击力和调整压缩比时滑块(14)移动时所有的压力，执行器(19)与滑块(14)连接，执行器(19)可以是油压缸、电机驱动的丝杠等等，受发动机的ECU控制，在不同工况下拖动滑块(14)到合适的位置，为发动机提供最合适的压缩比，对于多缸发动机而言，可由一个执行器控制一个滑块，一个滑块控制多个缸盖，每一个汽缸配一个独立的缸盖(13)。

本发明的可变压缩比发动机的工作原理是：进气道(9)和排气道(10)布置在汽缸(11)上，需要外置的压气机给汽缸换气，排气道(10)的位置高于进气道，做功冲程末端，活塞(8)首先打开排气道(10)，做功后的废气从排气道(10)排出，然后，活塞打开进气道(9)，缸外的新鲜空气冲进汽缸(11)完成扫气，然后，活塞(8)上移先后将进气道(9)和排气道(10)封闭，活塞(8)继续上移，压缩汽缸(11)内的气体，当活塞到达上止点附近时喷油嘴(18)喷油，火花塞(17)点火，缸内的混合气被点燃，推动活塞(8)及曲轴周而复始往复运动。此设计仍然适用于柴油机，在缸盖(13)上只保留了喷油嘴(18)，其他结构不变，此时就是一款柴油发动机。

此可变压缩比发动机的动力输出部分的结构总共有三种方式：