具有可变压缩比的独立压缩膨胀比发动机制造技术

一种内燃机包括曲轴，曲轴由发动机缸体可旋转地支撑，并可围绕曲柄轴线旋转。控制轴由发动机缸体可旋转地支撑，并可围绕控制轴线旋转。联杆可旋转地连接到曲轴。下连杆包括可旋转地连接到联杆的第一端和可旋转地连接到控制轴的第二端。上连杆可旋转地连接到联杆和活塞。下连杆的第二端和控制轴可旋转地连接在偏离控制轴线的位置上，以限定相对于控制轴线的偏心连接。控制轴围绕控制轴线的旋转使下连杆的第二端围绕控制轴线旋转，以调节活塞的压缩冲程长度。

Independent compression expansion ratio engine with variable compression ratio

An internal combustion engine includes a crankshaft which is rotatably supported by an engine block and rotates around the crankshaft axis. The control shaft is rotatably supported by the engine block and rotates around the control axis. The connecting rod is rotatably connected to the crankshaft. The lower connecting rod includes a first end rotatably coupled to the connecting rod and a second end rotatably connected to the control shaft. The upper connecting rod is rotatably connected to the connecting rod and the piston. The second ends of the lower connecting rod and the control shaft are rotatably connected to the position away from the control axis to define an eccentric connection with the control axis. The rotation of the control shaft around the control axis causes the second end of the lower connecting rod to rotate around the control axis to adjust the compression stroke length of the piston.

【技术实现步骤摘要】
具有可变压缩比的独立压缩膨胀比发动机
本公开总体涉及一种内燃机。
技术介绍
内燃机包括可以在发动机缸体的缸膛内滑动的活塞。活塞往复运动，经过至少具有压缩冲程长度的压缩冲程和具有膨胀冲程长度的膨胀冲程。标准奥托循环内燃机中，连杆相对于曲柄轴线偏心连接到曲轴。连杆使活塞和曲轴互连。曲轴的旋转使活塞移动通过其压缩和膨胀冲程，压缩冲程长度等于膨胀冲程长度。阿特金森循环内燃机使用联杆系统，使活塞、曲轴与平行控制轴互连。阿特金森循环发动机的独特联杆系统使压缩冲程长度小于膨胀冲程长度。通过减少压缩冲程相对于膨胀冲程的长度，使压缩比小于膨胀比。这增加了发动机在某些操作条件下的燃油经济性。压缩比是内燃机基本技术规格之一。内燃机的压缩比值，表示发动机燃烧室最大容积与最小容积之比。往复式内燃机中，压缩比通常被定义为活塞位于其压缩冲程底部时气缸和燃烧室的容积与活塞位于其压缩冲程顶部时燃烧室的容积之比。阿特金森循环内燃机的现代变型就是米勒循环内燃机。米勒循环内燃机使用气门正时来达到阿特金森循环内燃机的联杆系统所能提供的效果，即压缩冲程长度小于膨胀冲程长度。米勒循环内燃机使用气门正时在压缩冲程的初始阶段保持进气门打开，从而有效地缩短了有效压缩冲程长度。米勒循环内燃机因其潜在的燃油经济性增益被越来越广泛地使用。在低负载和低发动机转速下，米勒循环内燃机提供了显著的燃油经济性节省，特别是结合高压缩比以利用热效率增益时更是如此。然而，在高负载和高发动机转速下，具有高压缩比的米勒循环内燃机就变得非常受限，无法实现发动机的最大功率潜力。
技术实现思路
本专利技术提供了一种内燃机。该内燃机包括限定缸膛的发动机缸体。活塞可滑动地支撑在缸膛内。曲轴由发动机缸体可旋转地支撑，且可围绕曲柄轴线旋转。控制轴由发动机缸体可旋转地支撑，且可围绕控制轴线旋转。控制轴线平行于曲柄轴线，且横向偏离曲柄轴线。联杆可旋转地连接到曲轴。下连杆包括可旋转地连接到联杆的第一端，以及可旋转地连接到控制轴的第二端。上连杆包括可旋转地连接到联杆的第一端，以及可旋转地连接到活塞的第二端。下连杆的第二端与控制轴可旋转地连接在一个偏离控制轴线的位置上，以限定下连杆和控制轴之间相对于控制轴线的偏心连接。下连杆的第二端可以相对于曲轴移动，以便在活塞的压缩冲程内调整活塞在缸膛内的压缩冲程长度。更具体地说，控制轴围绕控制轴线的旋转运动使下连杆的第二端围绕控制轴线旋转，以调节活塞在压缩冲程中在缸膛内的压缩冲程长度。因此，通过移动下连杆的第二端，可以改变压缩冲程长度。改变压缩冲程长度就改变了压缩比。因此，移动下连杆的第二端，就改变了内燃机的压缩比，从而提供了具有可变压缩比的内燃机。本文所述的内燃机具有小于膨胀冲程长度的压缩冲程长度，能够改变或调整压缩冲程长度而改变压缩比。这使内燃机能够高效运行，使用米勒循环在低负载和低发动机转速下具有高压缩比，然后缩短压缩冲程长度以减小压缩比，使内燃机可以在高负载和高发动机转速下高效运行。从以下结合附图对本专利技术的优选实施例的详细说明中，可以容易地了解本专利技术的上述特征和优点以及其它特征和优点。附图说明图1是示出了控制轴位于第一旋转位置的内燃机的示意性部分截面图。图2是示出了控制轴位于第二旋转位置的内燃机的示意性部分截面图。图3是示出了一个发动机循环中活塞冲程的示例图。具体实施方式本领域普通技术人员应该认识到，“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语的使用是为了描述附图，并不表示对本专利技术范围的限制，其范围是由所附权利要求所限定的。而且，在此可以用功能和/或逻辑块组件和/或各种过程步骤描述本专利技术。应该意识到，这些块组件可以包括被配置为执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件。参照附图，其中在所有几个视图中相同的数字表示相同的部件，在图1和图2中内燃机总体上表示为20。参照图1和图2，内燃机20包括发动机缸体22，其限定至少一个缸膛24。虽然附图只显示发动机缸体22中缸膛24仅有一个，应该认识到，发动机缸体22可以被配置为包含多个缸膛24。例如，发动机缸体22可以被配置为具有2、4、6、8或10个缸膛24的V型发动机，或者为具有一个或多个缸膛24的直列型发动机。应该认识到，发动机缸体22可以用不同于上述示范性V型或直列型发动机的方式配置，而且可以包括除本文所述示范性数字之外的任何数量的缸膛24。汽缸盖26附连至发动机缸体22，与缸膛24的上端相邻。汽缸盖26可以包括，但不仅限于，进气门、排气门、燃料喷射器、电热塞，或者适用于内燃机20特定预期运行的其他设备，正如本领域所公知的。活塞28可滑动支撑在缸膛24内。应该认识到，发动机缸体22的每一个缸膛24都包括可滑动地设置在其相应缸膛24内的相应活塞28。活塞28可滑动支撑在缸膛24内，以便在缸膛24内往复运动。活塞28以往复运动通过至少具有压缩冲程长度的压缩冲程，以及具有膨胀冲程长度的膨胀冲程。膨胀冲程也可以称为燃烧冲程。汽缸盖26、缸膛24的膛壁以及活塞28一起协作限定其间的腔室30。下面将详细描述包括压缩冲程和膨胀冲程的内燃机20的循环，参见图3。曲轴32由发动机缸体22可旋转地支撑。曲轴32可以以任何适当的方式联接到并可旋转地支撑在发动机缸体22上。例如，正如本领域已知的，曲轴32可以由多个轴承可旋转地支撑，并用多个曲轴帽固定在发动机缸体22上。曲轴32可以围绕曲柄轴线34旋转。曲柄轴线34是由曲轴32限定的，可被认为是曲轴32的中央纵向轴线。曲轴32包括至少一个曲臂36。曲臂36从曲柄轴线34处延伸至限定曲柄销的远端37。本领域技术人员应当理解，如果内燃机20包含多个缸膛24和活塞28，那么曲轴32将同样包含多个曲臂36和曲柄销。控制轴38由发动机缸体22可旋转地支撑。控制轴38可以以任何合适的方式联接到并可旋转地支撑到发动机缸体22。例如，控制轴38可以用多个轴承可旋转地支撑，并用多个封盖或夹具固定在发动机缸体22上。控制轴38可以围绕控制轴线40旋转。控制轴线40平行于曲柄轴线34，并且横向偏离曲柄轴线34。控制轴线40由控制轴38限定，可被认为是控制轴38的中央纵向轴线。内燃机20包括使活塞28、曲轴32和控制轴38互连的联杆系统42。联杆系统42包括接杆44、上连杆46和下连杆48。联杆系统42把活塞28在缸膛24内的线性运动转化成曲轴32的旋转运动。联杆44可旋转地连接到曲轴32、上连杆46和下连杆48。联杆44包含长臂部分50，其沿长臂轴线52延伸，在第一端54和第二端56之间。在长臂部分50的第一端54，联杆44被连接到曲臂36。更具体地说，长臂部分50的第一端54被连接到曲臂36，与曲臂36的远端37相邻，在曲柄销处。联杆44可围绕第一轴线58相对于曲臂36旋转。第一轴线58由曲柄销限定。第一轴线58平行于曲柄轴线34，并且横向偏离曲柄轴线34。因此，长臂部分50的第一端54，在相对于曲柄轴线34的偏心位置处，被连接到曲柄销。如上所述，联杆44包括长臂部分50。此外，联杆44包括上臂部分60和下臂部分62。上臂部分60从长臂部分50的长臂轴线52处，沿上臂轴线64延伸至远端65。下臂部分62从长臂部分50的长臂轴线52处，沿下臂轴线66延伸至远端67。上臂部分6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，其包括：发动机缸体，其限定缸膛；活塞，其可滑动支撑在所述缸膛内；曲轴，其由所述发动机缸体可旋转地支撑，且可以围绕曲柄轴线旋转；控制轴，其由所述发动机缸体可旋转地支撑，且可以围绕控制轴线旋转，其中所述控制轴线平行于所述曲柄轴线，并横向偏离所述曲柄轴线；联杆，其可旋转地连接到所述曲轴；下连杆，其第一端可旋转地连接到所述联杆，且第二端可旋转地连接到所述控制轴；以及上连杆，其第一端可旋转地连接到所述联杆，且第二端可旋转地连接到所述活塞；其中所述下连杆的所述第二端和所述控制轴可旋转地连接在偏离所述控制轴线的位置上，以限定所述下连杆和所述控制轴之间相对于所述控制轴线的偏心连接。

【技术特征摘要】
2016.03.29 US 62/314578;2016.12.15 US 15/3802821.一种内燃机，其包括：发动机缸体，其限定缸膛；活塞，其可滑动支撑在所述缸膛内；曲轴，其由所述发动机缸体可旋转地支撑，且可以围绕曲柄轴线旋转；控制轴，其由所述发动机缸体可旋转地支撑，且可以围绕控制轴线旋转，其中所述控制轴线平行于所述曲柄轴线，并横向偏离所述曲柄轴线；联杆，其可旋转地连接到所述曲轴；下连杆，其第一端可旋转地连接到所述联杆，且第二端可旋转地连接到所述控制轴；以及上连杆，其第一端可旋转地连接到所述联杆，且第二端可旋转地连接到所述活塞；其中所述下连杆的所述第二端和所述控制轴可旋转地连接在偏离所述控制轴线的位置上，以限定所述下连杆和所述控制轴之间相对于所述控制轴线的偏心连接。2.如权利要求1所述的内燃机，其中所述曲轴包括曲臂，所述曲臂从所述曲柄轴线延伸至远端，所述联杆连接到所述曲臂，与所述曲臂的所述远端相邻，且可以围绕第一轴线相对于所述曲臂旋转，其中所述第一轴线平行于所述曲柄轴线且横向偏离所述曲柄轴线。3.如权利要求1所述的内燃机，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·查德，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US