可变压缩比发动机制造技术

具有压缩冲程和膨胀冲程的可变压缩比(VCR)内燃机包括限定气缸的发动机组和安装到发动机组并限定燃烧室的至少一部分的气缸盖。VCR发动机还包括布置在气缸内并配置成压缩空气和燃料的混合物并接收燃烧力的往复式活塞，其中活塞的压缩冲程限定发动机的压缩比。VCR发动机附加地包括六连杆机构，该六连杆机构配置成将活塞可操作地连接到发动机组、铰接在七个不同的平行轴线上、将压缩冲程与膨胀冲程分离，并且连续地且选择性地改变活塞的压缩冲程和发动机的压缩比。

【技术实现步骤摘要】
可变压缩比发动机引言本公开涉及一种具有可变压缩比的内燃机。内燃机是一种热力发动机，在该热力发动机中燃料与作为发动机的组成部分的燃烧室中的氧化剂(通常为空气)一同进行燃烧。内燃机通常用于为车辆提供动力，既可以作为主动力源，也可以作为混合动力传动系统的一部分。在往复式内燃机中，由燃烧产生的在气缸顶部处的燃烧室空间中的高温和高压气体的膨胀对发动机的活塞施加直接的力。施加在活塞上的燃烧力随后通过发动机的连杆作用以转动发动机的曲轴。压缩比是内燃机的基本设计规范之一。内燃机的压缩比是表示发动机的燃烧室的容积的最大容量与其最小容量之比的值。在往复式内燃机中，压缩比通常定义为当活塞处于其冲程的底部时气缸和燃烧室的容积与当活塞位于其冲程的顶部时燃烧室的容积之间的比率。内燃机的压缩比对目标发动机的扭矩输出及其燃料效率有很大影响。
技术实现思路
本公开的一个实施例针对配置为使用压缩和膨胀冲程来运行可变压缩比(VCR)内燃机。VCR发动机包括限定气缸的发动机组和安装到发动机组并限定燃烧室的至少一部分的气缸盖。VCR发动机还包括往复式活塞，其布置在气缸内部并配置成压缩空气和燃料的混合物并接收燃烧力，其中活塞的压缩冲程限定发动机的压缩比。VCR发动机还包括六连杆机构，该六连杆机构配置成将活塞可操作地连接到发动机组并且铰接在七个不同的平行轴线上。六连杆机构还配置成将压缩冲程与膨胀冲程分离，并且连续地且选择性地改变活塞的压缩冲程和发动机的压缩比。六连杆机构可以包括主曲轴，该主曲轴配置成通过由活塞接收的燃烧力围绕第一轴线旋转。六连杆机构还可以包括在第二轴线处可枢转地连接到活塞的连杆。六连杆机构可以附加地包括多杆连杆，该多杆连杆在第三轴线处可旋转地连接到连杆并且在第四轴线处连接至主曲轴，并且控制连杆在第五轴线处可枢转地连接到多杆连杆。六连杆机构还可以包括布置在发动机组中的控制曲轴，该控制曲轴在第六轴线处连接到控制连杆并且配置成绕第七轴线旋转。控制曲轴可以进一步配置成使得控制曲轴的旋转调节活塞的冲程并由此连续地改变发动机的压缩比。VCR发动机还可以包括调相装置，该调相装置配置成调节控制曲轴相对于发动机组和主曲轴中的每一个的位置并由此调节第五轴线相对于第七轴线的以及第三轴线相对于第一轴线的位置。调相装置可以配置为步进马达。发动机还可以包括扭矩传递机构，该扭矩传递机构配置成将控制曲轴可操作地连接至主曲轴，以在其间进行同步的运行。扭矩传递机构可以为控制曲轴限定相对于主曲轴的2:1的速度比。扭矩传递机构可以配置为齿轮系和链条中的一个。扭矩传递机构可以配置为齿轮系并且导致主曲轴配置成沿相对于控制曲轴相反的方向旋转。扭矩传递机构可以配置为链条。在这样的实施例中，主曲轴可以配置成沿与控制曲轴相同的方向旋转。六连杆机构可以附加地配置为相对于压缩冲程延长膨胀冲程，使得膨胀冲程大于压缩冲程。本公开的另一实施例涉及采用这种VCR内燃机的车辆。当结合附图和所附权利要求，根据下面对用于执行所描述的公开内容的实施例和最佳模式的以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将容易显而易见。附图说明图1是根据本公开的具有可变压缩比(VCR)发动机的车辆的示意图。图2是图1中所示的发动机的示意性横截面图，VCR发动机具有往复式活塞和包括主曲轴和控制曲轴的六连杆机构，并且描绘被配置为调节控制曲轴的位置的调相装置，其中该六连杆机构被配置为连续地改变活塞的冲程和发动机的压缩比。图3是图1所示的VCR发动机的示意性横截面图并且描绘了根据本公开的一个实施例的被配置为将控制曲轴可操作地连接到主曲轴的扭矩传递机构。图4是图1中所示的VCR发动机的示意性横截面图并且描绘了根据本公开的另一个实施例的被配置为将控制曲轴可操作地连接到主曲轴的扭矩传递机构。图5是通过用于图2所示的VCR发动机的六连杆机构所实现的活塞的位移相对于主曲轴的旋转角度的变化的图解说明。图6是通过用于图3-4所示的VCR发动机的六连杆机构实现的活塞的位移相对于主曲轴的旋转角度的变化的图解说明。图7是通过六连杆机构实现的根据控制轴位置的压缩比和膨胀比变化的图解说明。具体实施方式参考附图，其中相同的附图标记在多个附图中对应于相同或相似的组件，图1示出采用动力传动系12的车辆10，该动力传动系用于通过从动车轮14相对于路面16将其推进。车辆10可以包括但不限于商用车辆、工业车辆、乘用车、飞机、船只、火车等。还可以设想的是，为了实现本公开的目的，车辆10可以是移动的平台，诸如飞机、全地形车辆(ATV)、船只、个人移动设备、机器人等。如图1所示，动力传动系12包括传动组件18，其可操作地连接到内燃机20，其中发动机产生输出扭矩T，并且传动装置将发动机扭矩传递到从动车轮14。如本领域所理解的那样，内燃机20可配置为点火式或压燃式。发动机20可以配置为四冲程发动机。因此，发动机20的运行可以定义单独的并且分开的进气冲程、膨胀冲程、压缩冲程和排气冲程。在这种四冲程运行期间，发动机20通常需要720度或两个完整的旋转来完成单个燃烧循环。如图2-4所示，发动机20包括发动机组22。发动机组限定气缸24，每个气缸沿着相应的气缸中心线CL布置。气缸盖26安装到发动机组22上，例如固定在该发动机组22上。在替代方案中，气缸盖26可以与发动机组22(未示出)集成或铸造在一起。气缸盖26接收空气和燃料作为在气缸24内用于随后的燃烧的预燃烧充气。如可以在图2-4中看到的那样，每个气缸24包括配置成在其中往复运动的相应的动力产生活塞28。附加地，燃烧室30形成在气缸盖26的底面与活塞28的顶部之间的气缸24内。因此，气缸盖26限定燃烧室30的至少一部分。活塞28的冲程S限定发动机20的压缩比CR。换句话说，发动机20的压缩比CR是当活塞28处于其冲程S的底部时气缸24和燃烧室30的体积与当该活塞位于其冲程的顶部时燃烧室30的体积之间的比率。来自环境的空气流被引导通过进气歧管32到燃烧室30的每一个。环境空气或者在进气歧管32中或者在燃烧室30内与适当计量的量的燃料结合以形成燃料-空气混合物，从而用于随后在目标燃烧室内燃烧。而且，可采用诸如涡轮增压器或增压器(未示出)的进气压缩机装置来增加环境空气充气的压力以增强输出发动机扭矩T。尽管在图1-2中示出了直列四缸发动机，没有任何阻止将本公开应用于具有不同数量的和/或气缸的布置的发动机。如图2-4所示，发动机20还包括一个或多个进气门36，该进气门可操作地连接到气缸盖26并且配置成控制向每个气缸24的进气的供应以与其中的燃料一起燃烧。进气凸轮轴38可用于在发动机20的运行期间调节相应的进气门36的打开和关闭。发动机20附加地包括一个或多个排气门40，该排气门可操作地连接到气缸盖26并且配置成控制从每个气缸24中去除燃烧后气体。排气凸轮轴42可用于在发动机20的运行期间调节相应的排气门40的打开和关闭。气缸盖26还配置成例如通过排气歧管44排出来自燃烧室30的燃烧后气体。如图2-4所示，发动机20可采用火花塞46，即，每个火花塞的至少一部分可布置在相应的燃烧室30内并配置成点燃空气和燃料的混合物以引发其燃烧。具体而言，每个相应的燃烧室30可采用多个(例如两个)火花塞46。如果发动机20配置成压燃式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有压缩冲程和膨胀冲程的可变压缩比(VCR)内燃机，所述发动机包括：限定气缸的发动机组；气缸盖，所述气缸盖安装到所述发动机组并限定燃烧室的至少一部分；往复式活塞，所述往复式活塞设置在所述气缸内并且配置成压缩空气和燃料的混合物并接收燃烧力，其中所述活塞的所述压缩冲程限定所述发动机的压缩比；以及六连杆机构，所述六连杆机构配置成将所述活塞可操作地连接到所述发动机组、铰接在七个不同的平行轴线上、将所述压缩冲程与所述膨胀冲程分离，并且连续地且选择性地改变所述活塞的所述压缩冲程和所述发动机的所述压缩比。

【技术特征摘要】
2017.06.21 US 15/6291941.一种具有压缩冲程和膨胀冲程的可变压缩比(VCR)内燃机，所述发动机包括：限定气缸的发动机组；气缸盖，所述气缸盖安装到所述发动机组并限定燃烧室的至少一部分；往复式活塞，所述往复式活塞设置在所述气缸内并且配置成压缩空气和燃料的混合物并接收燃烧力，其中所述活塞的所述压缩冲程限定所述发动机的压缩比；以及六连杆机构，所述六连杆机构配置成将所述活塞可操作地连接到所述发动机组、铰接在七个不同的平行轴线上、将所述压缩冲程与所述膨胀冲程分离，并且连续地且选择性地改变所述活塞的所述压缩冲程和所述发动机的所述压缩比。2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述六连杆机构包括：主曲轴，所述主曲轴配置成通过所述活塞接收的所述燃烧力围绕第一轴线旋转；连杆，所述连杆在第二轴线处可枢转地连接到所述活塞；多杆连杆，所述多杆连杆在第三轴线处可旋转地连接至所述连杆并且在第四轴线处连接至所述主曲轴；控制连杆，所述控制连杆在第五轴线处可枢转地连接到所述多杆连杆；以及布置在所述发动机组中的控制曲轴，所述控制曲轴在第六轴线处连接到所述控制连杆并且配置成绕第七轴线旋转，使得所述控制曲轴的...

【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