可变压缩比发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种可变压缩比(VCR)发动机和一种用于驱动可变压缩比(VCR)发动机的方法。该可变压缩比(VCR)发动机(1)包括：至少一个气缸(2)，该气缸(2)具有可移动地布置在气缸(2)内的活塞(3)，该活塞(3)适于在气缸(2)内执行预限定的活塞冲程；以及设置单元(4)，该设置单元(4)用于通过设置预设间隙位置(11)来设置预设压缩比。该VCR发动机(1)还包括控制单元(5)，该控制单元(5)用于设置与预设间隙位置(11)不同的至少一个暂时间隙位置(15)，并用于引起具有该暂时间隙位置(15)的至少一个活塞移动。

【技术实现步骤摘要】
可变压缩比发动机
本专利技术涉及可变压缩比(VCR)发动机和用于驱动可变压缩比(VCR)发动机的方法。
技术介绍
在往复式活塞内燃发动机中，压缩比是燃烧、热效率和废气排放的重要参数。内燃发动机的压缩比表示其燃烧室从其最大容量到最小容量的容积的比。在活塞发动机中，压缩比是当活塞在其冲程的底部时的气缸和燃烧室的容积与当活塞在其冲程的顶部时的燃烧室的容积之比。因此，压缩比可以通过置换容积和间隙容积的和与间隙容积之比来计算。置换容积是气缸内由活塞从压缩冲程开始到冲程结束所置换的容积。间隙容积是气缸中在压缩冲程结束时剩余的空间的容积。通常选择压缩比是为了产生最佳的发动机性能。通常，高负荷发动机性能是选择的最相关点。为了在整个工作范围内实现最佳性能，可变压缩比是期望的。已知有不同的解决方案用于更改较小的往复式活塞内燃发动机中的压缩比，诸如，围绕活塞销或围绕主轴承的偏心套，或偏心轴和用于调节气缸盖与曲轴中心线之间的距离的机构。如例如在EP2677141A1中所公开的，可以通过允许气体进入气缸外部的另外的容积来改变压缩比，或者如在JPS61-197731A中所公开的那样，通过可移位的出口阀座来改变压缩比。大型往复式活塞内燃发动机常规地包括一个或更多个分别配备有气缸衬套的气缸、一个或更多个可移动地布置在相应的气缸衬套内的活塞以及可旋转地布置在曲轴壳体内的曲轴，其中，各个活塞经由活塞杆连接到相应的十字头，并且各个十字头经由连杆连接到曲轴以驱动曲轴。活塞杆通常沿着其纵向轴线被直线地引导，并且相应的十字头将活塞杆的直线移动转换成连杆的非直线移动。EP2687707A2公开了一种大型往复式活塞内燃发动机，其中，十字头和/或活塞可以设置有用于控制往复式活塞内燃发动机的压缩比的控制设备。例如，活塞杆可以通过位于十字头销中的液压缸来延伸。由此改变了活塞的可能的最大和最小位置。在内燃发动机中，在长期工作中，在活塞上止点上方可能会积聚碳，并可能出现磨损台阶。在固定的压缩比的情况下这不是问题，因为活塞将永远不会到达该区域。然而，当通过确定活塞在气缸中的最大位置和最小位置来更改压缩比时，可以实现活塞的(尤其是顶部活塞环的)不同的最大活塞位置。如果发动机已经以相对高的间隙容积长时间在“低”压缩比下工作，并且随后突然提高了压缩比，则活塞环将经过磨损台阶和碳化沉积的区域。由此，不能保证可靠的活塞运行性能，并且可能导致活塞、活塞环和气缸衬套损坏。为了利用可变压缩比(VCR)发动机进行可靠的发动机操作，需要管理碳积聚并避免磨损台阶。
技术实现思路
本专利技术的目的是避免现有技术的缺点，并且尤其是提供一种可变压缩比(VCR)发动机和一种操作可变压缩比(VCR)发动机的方法，与现有技术的发动机相比，该可变压缩比(VCR)发动机具有更连续的性能和更低的维护需求。该目的通过所述的可变压缩比(VCR)发动机和所述的操作可变压缩比(VCR)发动机的方法来实现。该目的通过一种可变压缩比(VCR)发动机来实现，该可变压缩比(VCR)发动机包括至少一个气缸，该气缸具有可移动地布置在气缸内的活塞，该活塞适于在气缸内执行预限定的活塞冲程。可变压缩比(VCR)发动机包括用于通过设置预设间隙位置来设置预设压缩比的设置单元。活塞在下止点与上止点之间移动。这些底部位置与顶部位置之间的距离对应于活塞移位长度，该活塞移位长度可以由曲轴的长度和连杆的长度确定。在上止点处，活塞处于间隙位置。预设间隙位置是活塞的预设顶部位置，尤其是顶环的顶部位置，并且对应于相应的间隙容积。顶环是被定位在活塞最上方的凹槽中的密封环。由于在移动期间气缸直径、活塞、活塞杆、连杆和曲轴的固定长度，所以对于给定的活塞/气缸布置，移位长度以及因此移位容量在大多数情况下不能改变，因此间隙容积的设定限定了压缩比。通常，在气缸中存在活塞可以到达的最高可能的顶部位置，这对应于最小可能的间隙容积和最大可能的压缩比。为了选择较小的压缩比，可以使活塞在气缸内的移动范围移位，使得可以实现较低的间隙位置、较大的间隙容积以及因此较小的压缩比。根据本专利技术，VCR发动机还包括控制单元，该控制单元用于设置与预设间隙位置不同的至少一个暂时间隙位置，并用于引起具有该暂时间隙位置的至少一个活塞移动。优选地，暂时间隙位置在预设间隙位置上方，换句话说，更接近于作为预设间隙的最高可能的顶部位置。优选地，控制单元适于此后再次设置预设间隙位置并且引起具有该预设间隙位置的活塞移动。具有暂时间隙位置的活塞移动是在底部位置与顶部位置之间的移动，其中，顶部位置对应于暂时间隙位置。优选地，选择对应于活塞的绝对最大位置，并且因此对应于最小间隙容积和最大可能的压缩比的暂时间隙位置。如果不时地实现与预设间隙位置相比对应于较小的间隙容积的暂时间隙位置，则可以减少碳积聚。活塞在沿内壁移动的同时清洁气缸的内壁。当活塞(尤其是顶环)经过活塞间隙位置上方的区域时，可以去除该区域中可能积聚在气缸的内壁处的碳材料沉积。优选地，控制单元适于根据至少一个预定方案引起具有暂时间隙位置的至少一个活塞移动。该方案优选地限定暂时间隙位置的连续值、用于保持暂时间隙位置的时间间隔或冲程数和/或设置周期。该方案可以在预定时间间隔之后或在预定活塞冲程移动之后引起具有暂时间隙位置的活塞移动的重复设置，与预设间隙位置相比，该暂时间隙位置对应于较小的间隙容积。该方案可以提供限定随时间或活塞冲程数的间隙位置的曲线。暂时间隙位置根据该曲线随时间或随着活塞冲程数而改变。该方案可以限定暂时间隙位置的逐步改变。如果间隙位置改变得太快或改变的距离太大，则存在活塞经过或越过包括磨损台阶的区域的风险，应避免这种情况。通过适量地改变间隙位置，活塞缓慢地接近可能存在沉积的区域。随着整个变化曲线，活塞可以去除越来越多的沉积。另外，去除沉积可能需要一些时间。因此，该方案可以限定保持暂时间隙值的时间或活塞冲程数。在VCR发动机的有利实施方式中，控制单元适于根据需要引起具有暂时间隙位置的活塞移动。另选地或附加地，控制单元适于每隔100至5000000个活塞冲程引起具有暂时间隙位置的至少一个活塞移动。另选地或附加地，控制单元适于每隔1h至2个月的工作时间引起具有暂时间隙位置的至少一个活塞移动。VCR发动机可以包括至少两个气缸，并且控制单元可以适于针对所选择的气缸引起具有暂时间隙位置的活塞移动。其它气缸可以执行具有预设间隙位置的预限定的活塞冲程，以提供预限定的燃烧、预限定热效率和预限定的废气排放。控制单元可以适于根据至少一个预定方案来选择相应的气缸。VCR发动机可以包括至少两个气缸，并且控制单元可以适于同时针对所有气缸活塞或一个气缸一个气缸地引起具有暂时间隙位置的活塞移动。VCR发动机可以包括一定数量的已安装的气缸，该数量至少是三个，并且控制单元可以适于针对已安装的气缸中的一定数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变压缩比发动机(1)，所述可变压缩比发动机(1)包括：至少一个气缸(2)，所述气缸(2)具有可移动地布置在所述气缸(2)内的活塞(3)，所述活塞(3)适于在所述气缸(2)内执行预限定的活塞冲程；以及设置单元(4)，所述设置单元(4)用于通过设置预设间隙位置(11)来设置预设压缩比，/n其特征在于：/n所述可变压缩比发动机(1)还包括控制单元(5)，所述控制单元(5)用于设置与所述预设间隙位置(11)不同的至少一个暂时间隙位置(15)并且用于引起具有所述暂时间隙位置(15)的至少一个活塞移动。/n

【技术特征摘要】
20190607 EP 19178942.91.一种可变压缩比发动机(1)，所述可变压缩比发动机(1)包括：至少一个气缸(2)，所述气缸(2)具有可移动地布置在所述气缸(2)内的活塞(3)，所述活塞(3)适于在所述气缸(2)内执行预限定的活塞冲程；以及设置单元(4)，所述设置单元(4)用于通过设置预设间隙位置(11)来设置预设压缩比，
其特征在于：
所述可变压缩比发动机(1)还包括控制单元(5)，所述控制单元(5)用于设置与所述预设间隙位置(11)不同的至少一个暂时间隙位置(15)并且用于引起具有所述暂时间隙位置(15)的至少一个活塞移动。


2.根据权利要求1所述的可变压缩比发动机，其中，所述控制单元(5)适于根据至少一个预定方案引起具有暂时间隙位置(15)的至少一个活塞移动，所述方案优选地限定暂时间隙位置(15)的连续值、用于保持暂时间隙位置(15)的时间间隔和/或设置周期。


3.根据权利要求1或2所述的可变压缩比发动机，其中，所述控制单元(5)适于以以下方式引起具有暂时间隙位置(15)的活塞移动：
-根据需要；和/或
-每隔100至5000000个活塞冲程；和/或
-每隔1h至2个月的工作时间。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的可变压缩比发动机，其中，所述可变压缩比发动机(1)包括至少两个气缸(2)，并且所述控制单元(5)适于针对所选择的气缸引起具有暂时间隙位置(15)的活塞移动；
或者
其中，所述可变压缩比发动机(1)包括至少两个气缸(2)，并且所述控制单元(5)适于以以下方式引起具有暂时间隙位置(15)的活塞移动：
同时针对所有气缸活塞(3)；或
一个气缸(2)一个气缸地；
或者
其中，所述可变压缩比发动机(1)包括一定数量的已安装的气缸(2)，所述数量至少是三个，并且所述控制单元(5)适于针对两个至所述数量减一个的已安装的气缸(2)同时引起具有暂时间隙位置(15)的活塞移动。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的可变压缩比发动机，其中，所述控制单元(5)适于在所述发动机每次启动和/或关闭时引起具有暂时间隙位置(15)、优选地具有最大压缩比的活塞移动。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的可变压缩比发动机，其中，所述可变压缩比发动机(1)包括用于检测给出沉积的厚度的指示的值的传感器单元(16)，例如，超声传感器。


7.根据权利要求6所述的可变压缩比发动机，其中，所述控制单元适于根据由所述传感器单元(16)检测到的所述值来引起具有暂时间隙位置(15)的活塞移动。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的可变压缩比发动机，
其中，所述活塞(3)连接到活塞杆(6)，并且所述活塞(3)连接到用于控制所述压缩比的所述设置单元(4)，所述活塞(3)尤其包括用于使所述活塞(3)的顶环相对于所述活塞杆(6)移位的机构；并且/或者
其中，所述活塞(3)经由活塞杆(6)连接到十字头(7)，并且所述十字头(7)经由连杆(9)连接到曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·休伯，I·尼隆德，K·拉斯，M·奥特，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH