[发明专利]可变压缩比发动机

说明书

本发明涉及可变压缩比发动机，所述可变压缩比发动机包括固定的发动机缸体，在所述固定的发动机缸体中，包括燃烧活塞、杆和曲柄的可移动构件相互作用从而允许活塞在发动机缸体的燃烧汽缸中平移，发动机缸体限定燃烧活塞从上止点至下止点的冲程，其中通过源自汽缸中的混合物燃烧的力和曲轴的惯性力造成平移。所述发动机的特征在于，包括独立设备用以调节燃烧活塞的上止点的位置，所述独立设备连接至或安置在至少一个可移动构件中并且具有：下止点处的高压液压室，用以抵抗燃烧力和惯性力；上止点处的低压液压室，从而抵抗惯性力；至少一个校准管道，用以允许液压流体在高压液压室与低压液压室之间流动；以及复位装置，用以使所述设备返回至标称位置。校准管道和复位装置被其构造成使得独立设备形成被极大减振的振荡系统。

技术领域

本发明涉及发动机和可变压缩比发动机的元件。

背景技术

作为前言，应记住内燃机发动机的连杆在其底部一侧与燃烧活塞的联接部分相联，并且在其顶部一侧与曲轴的联接部分相联。这两个联接部分通常具有平行的轴线。如图1A和1B分别所示，杆的功能是随着曲柄的旋转而传递活塞从“上止点”至“下止点”的平移运动。所述杆还根据活塞的平移轴线帮助维持活塞的角位置。

现有技术中已知多种用于调节内燃机发动机的压缩比和/或位移的方案。

还应记住内燃机发动机的压缩比(通常称为压缩率)对应于当活塞处于下止点时燃烧室的体积与当活塞处于其上止点时燃烧室的体积之比。在其它条件一样的情况下，杆的长度决定发动机的压缩比。

人们普遍认为，使发动机的压缩率适应其负载情况能够大大增加发动机的燃料效率。例如，设计者有时试图使压缩比在无负载时的12与满负载时的8之间变化。

对于四冲程发动机，应记住一个完整的发动机循环包括新鲜气体进气循环，然后是压缩循环、燃烧膨胀循环，最后是排气循环。这些循环具有合理的相等延伸度，其分布在720°的曲轴旋转上。

发动机负载因此可以定义为在发动机循环的燃烧膨胀部分中施加在活塞头上的恒定虚拟压力(在该循环的互补部分的过程中作用在活塞头上的压力被视为零)，其所对应的转矩等于发动机在一个完整循环中建立的转矩。对于目前的自然进气式发动机来说，该压力达到10bar的最大值，而对于增压式发动机则该压力可以共同地升高至20或30bar。

排量本身对应于主汽缸中活塞从上止点移动至下止点所产生的体积。通过改变汽缸中活塞的冲程实现可变排量。所述排量不受连杆长度的影响。排量变化必须在具有较高幅度时才能对燃料效率产生显著的影响，这在技术上是一项挑战。

因此文献US4111164旨在基于施加至发动机的负载改变发动机的排量。该文献公开了一种由弹簧组成的杆，所述弹簧与液压室关联使得在发动机未受到负载时活塞刚性地联接至发动机的曲轴，而在发动机经受巨大负载时将活塞弹性地联接至曲轴。对于负载巨大的第二种情况，连杆充当减震器，其根据发动机循环中的各种情况的压力进行压缩和展开。该文献因此公开了进气循环中随着负载的恒定排量，而在负载增加时在燃烧循环中排量增加。然而，在杆的液压室中部分吸收的燃烧力未被恢复，使得该方案特别低效。

该方案因此不能根据一个发动机循环或一系列发动机循环中施加的负载来调节压缩比。该杆的特性对发动机转速特别敏感。该文献中提出的方案还造成在发动机的操作过程中连杆的机械部件(弹簧、液压室)剧烈操作，这加速了发动机的磨损并且降低了系统的可靠性。

此外，该文献中提出的方案的液压室对液压流体的温度变化特别敏感，连同对发动机转速的敏感性，使得非常难以预测杆的特性。

文献R0111863描述了一种内燃机发动机，所述内燃机发动机由可移动上方缸体和固定至车辆底盘的下方缸体组成。上方缸体在联接上方缸体和下方缸体的横向轴线上自由枢转。当发动机负载增加时，汽缸中的有效平均压力增加并且造成上方缸体围绕横向轴线移动。因此汽缸体积被添加至燃烧室体积，从而使得压缩比降低。