一种内燃机可变压缩比系统及内燃机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种内燃机可变压缩比系统及内燃机，涉及内燃机辅助系统领域。该系统包括辅助连接管、辅助气道和可变辅助气门；辅助气道设置在与气缸相连的气缸盖上，辅助气道通过辅助连接管与进气支管相连，可变辅助气门装配在辅助气道内，可变辅助气门最大升程与最长持续期分别对应于进气门最大升程与最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接；高负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在压缩初期开启；特定比例混合气储存在辅助气道和进气道之间用于下一次工作循环，降低内燃机有效压缩比；该内燃机包括上述内燃机可变压缩比系统，防止高负荷稳定工况下内燃机发生爆震。

Variable compression ratio system of internal combustion engine and internal combustion engine

The utility model discloses an internal combustion engine variable compression ratio system and an internal combustion engine, which relates to the field of internal combustion engine auxiliary system. The system consists of an auxiliary connecting pipe, an auxiliary valve and a variable auxiliary valve; the auxiliary valve is set on the cylinder head connected with the cylinder; the auxiliary valve is connected with the inlet branch pipe through the auxiliary connecting pipe; the variable auxiliary valve is assembled in the auxiliary valve; the maximum lift and the longest duration of the variable auxiliary valve correspond to the inlet valve respectively. The maximum lift and maximum duration are 0.3-0.5 times, the variable auxiliary valve is driven by the variable valve system, and the variable valve system is connected with the ECU. Under high load and stable conditions, the ECU can output instructions to the variable valve system for variable valve timing control and variable auxiliary valve opening at the initial stage of compression; the specific proportion of the mixture is stored in the auxiliary valve. The auxiliary port and the inlet port are used for the next working cycle to reduce the effective compression ratio of the internal combustion engine, which includes the variable compression ratio system of the internal combustion engine to prevent the detonation of the internal combustion engine under high load and stable conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种内燃机可变压缩比系统及内燃机
本技术涉及内燃机辅助系统领域，特别涉及一种内燃机可变压缩比系统及内燃机。
技术介绍
压缩比是指活塞由下止点运动到上止点后，气缸内气体的压缩程度；EGR是指内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧。为了提高燃油经济性，防止爆燃，降低内燃机排气污染，研究者们提出了可变压缩比，废气再循环技术，压缩比对内燃机性能有着重要影响，压缩比越高，热效率越高，可变压缩比希望在低负荷时内燃机拥有较高的压缩比，从而提高内燃机热效率和燃油经济性，且易于着火启动；大负荷时内燃机拥有较低的压缩比，防止内燃机发生爆震，保护内燃机。而废气再循环(EGR)是现代柴油机降低NOx排放最有效的手段之一。EGR通过将一部分废气重新引入气缸参与燃烧，控制燃烧速率，且降低缸内氧浓度和最高燃烧温度以实现低温燃烧，达到降低NOx排放的效果。其中，EGR的控制策略为：冷机或怠速时EGR关闭或少量开启，在轻微加速或低速航控制期间EGR小量开启，中等负荷时EGR应用量较高。当内燃机要求大功率、高转速时为保证内燃机有良好的动力性应关闭或少量使用EGR。其中，可变压缩比机械结构设计较为复杂且后期维护成本高，内部EGR控制精度有所欠缺，外部EGR结构和控制器较为复杂，若同时采用这两种技术，势必会再次增加成本。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种内燃机可变压缩比系统及内燃机。实现在高负荷稳定工况时，采用可变压缩比技术，拥有低的有效压缩比，防止内燃机发生爆震，保护内燃机。本技术是通过以下技术方案来实现：本技术公开了一种内燃机可变压缩比系统，包括辅助连接管、辅助气道和可变辅助气门；辅助气道设置在与气缸相连的气缸盖上，辅助气道通过辅助连接管与进气支管相连，可变辅助气门装配在辅助气道内，可变辅助气门最大升程和最长持续期分别对应于进气门最大升程和最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接；其中，在高负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在压缩初期开启。优选地，在中低负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在强制排气阶段开启。优选地，辅助连接管为具有容积的渐缩管，其中，辅助连接管的缩口端与进气支管连接，辅助连接管远离缩口端的一端与辅助气道连接。优选地，辅助连接管上设有流量传感器，流量传感器用于测量流经辅助气道的气体流量，流量传感器与ECU连接，其中，流量传感器的流量信号为设置在ECU中的闭环控制系统的输入信号。优选地，进气门包括分别装配在进气道内的进气门一和进气门二，进气门一和进气门二均由凸轮轴驱动，其中，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在进气初期开启。优选地，还包括设在气缸盖上的排气道，排气道内装配有主排气门，排气道连接有排气支管，排气支管与排气总管连接。本技术还公开了一种内燃机，包括上述内燃机可变压缩比系统。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术公开的一种内燃机可变压缩比系统，包括辅助连接管、辅助气道和可变辅助气门；通过辅助连接管将辅助气道与进气管相连通，可变辅助气门最大升程和最长持续期分别对应进气门最大升程和最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接，利于在高负荷稳定工况下，ECU输出指令给可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在压缩初期开启，特定比例的混合气(考虑残余废气量)会储存在辅助气道和进气道，用于下一次工作循环的使用，从而降低高负荷稳定工况下的内燃机有效压缩比，降低爆震倾向保护内燃机。进一步地，在中低负荷稳定工况下，可变气门系统的可变气门正时能控制可变辅助气门在强制排气阶段开启，利于中低负荷稳定工况下，在强制排气阶段可变辅助气门开启接受一部分废气用于下一次工作循环，实现EGR率的改变且保持原有的高压缩比，而EGR可以控制燃烧速率，且降低缸内氧浓度和最高燃烧温度以实现低温燃烧，达到降低NOx排放的效果，保持原有高压缩比，可以提高内燃机中低负荷稳定工况下的热效率和燃油经济性。进一步地，辅助连接管为具有容积的渐缩管，辅助连接管的缩口端与进气支管连接，辅助连接管远离缩口端的一端与辅助气道连接，利于产生缩口效应，缩口效应会使这部分储存的新鲜混合气在下一工作循环进入气缸时产生加速作用，会对后进的进气有引射作用，有提高进气效率的作用。进一步地，通过辅助连接管上设有的流量传感器，流量传感器的流量信号为设置在ECU中的闭环控制系统的输入信号，便于测量流经辅助气道的气体流量(将流进气缸中气体流量)，将气体流量信号传送给ECU，通过ECU发出指令给可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门升程改变(在强制排气阶段可变辅助气门开启接受一部分废气用于下一次工作循环)实现提高EGR精度且保持原有的高压缩比。进一步地，通过气门驱动装置便于驱动进气门一和进气门二；通过控制策略即ECU输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门在进气阶段开启，从而实现三进气门(进气门一、进气门二和一个可变辅助气门)，加大气流通过面积，提高进气效率。进一步地，通过排气支管，整体结构布置合理。本技术还公开了一种内燃机，包括上述内燃机可变压缩比系统，该内燃机，结构设计合理，能实现在高负荷稳定工况时，有低的有效压缩比，防止内燃机发生爆震，保护内燃机。附图说明图1是本技术的结构俯视示意图；图2是本技术的控制策略示意图。其中：1、气缸盖；2、气缸；3、进气支管；4、进气道；5、进气门一；6、进气门二；7、排气支管；8、排气道；9、主排气门；10、辅助连接管；11、辅助气道；12、可变辅助气门；13、流量传感器。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参见图1和图2，一种内燃机可变压缩比与EGR调节系统，包括气缸盖1，气缸2，进气支管3，进气道4，进气门一5，进气门二6，排气支管7，排气道8，主排气门9，辅助连接管10，辅助气道11，可变辅助气门12和流量传感器13；气缸盖1设置在气缸2上，进气道4、排气道8和辅助气道11均设置在气缸盖1上，进气支管3通过气缸盖1上的进气道4与气缸2相连，进气门一5和进气门二6分别装配在进气道4内，进气门一5和进气门二6由普通凸轮轴驱动，排气支管7通过排气道8与气缸2相连，排气支管7与排气总管连接，辅助连接管10通过气缸盖1上的辅助气道11与气缸2相连，可变辅助气门12装配在辅助气道11内，通过重新设计辅助气门的凸轮轴凸轮型线，是以驱动进气门的凸轮轴凸轮为基础，同比例缩小得到重新设计可变辅助气门12的凸轮轴凸轮型线，同时对原凸轮轴(进气门的凸轮轴)所决定的配气相位、凸轮轴作用角、气门大小、气门开启速度和落座速度，接触应力做出适当优化匹配，使可变辅助气门12最大升程是进气门最大升程的0.3～0.5倍，可变辅助气门12最长持续期是进气门最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门12由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接；辅助连接管10为具有一定容积的渐缩管，辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机可变压缩比系统，其特征在于，包括辅助连接管(10)、辅助气道(11)和可变辅助气门(12)；辅助气道(11)设置在与气缸(2)相连的气缸盖(1)上，辅助气道(11)通过辅助连接管(10)与进气支管(3)相连，可变辅助气门(12)装配在辅助气道(11)内，可变辅助气门(12)最大升程与最长持续期分别对应于进气门最大升程与最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门(12)由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接；其中，在高负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门(12)在压缩初期开启。

【技术特征摘要】
1.一种内燃机可变压缩比系统，其特征在于，包括辅助连接管(10)、辅助气道(11)和可变辅助气门(12)；辅助气道(11)设置在与气缸(2)相连的气缸盖(1)上，辅助气道(11)通过辅助连接管(10)与进气支管(3)相连，可变辅助气门(12)装配在辅助气道(11)内，可变辅助气门(12)最大升程与最长持续期分别对应于进气门最大升程与最长持续期的0.3～0.5倍，可变辅助气门(12)由可变气门系统驱动，可变气门系统与ECU连接；其中，在高负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门(12)在压缩初期开启。2.根据权利要求1所述的内燃机可变压缩比系统，其特征在于，在中低负荷稳定工况下，ECU能输出指令给可变气门系统，可变气门系统的可变气门正时控制可变辅助气门(12)在强制排气阶段开启。3.根据权利要求1所述的内燃机可变压缩比系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：景峥，张继帅，魏洪贵，张春化，王希波，蔡盼盼，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61