CN100394000C - 内燃机可改变压缩比的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于改变具有一缸体和安装于其上的一缸头盖的一发动机的一压缩比的设备和方法。该设备和方法包括具有一缸体部分和一缸头部分的一缸、在缸的缸体部分中可直线移动的一活塞、在缸的缸头部分中可直线移动的一汽缸塞以及位于汽缸塞中和可操作以提供与缸的缸体部分流体连通的一阀。

Description

内燃机可改变压缩比的设备和方法

技术领域

本发明总地涉及一种用于改变一发动机的压缩比的设备和方法，更具体地涉及一种用于利用在一缸中的一滑动头塞(sliding head plug)控制该缸的一容积，以动态地改变一发动机的一压缩比的设备和方法。

背景技术

通常设计内燃机发动机以最佳效率工作和通过选择和设计一所需的压缩比，即在工作状态下最大与最小的缸容积的比例来进行。但是，存在这样一些情况，即需要改变一压缩比，或许是动态地改变。例如在通常的发动机运行状态下是所需的一压缩比在发动机起动状态可能不是有效的。

已经提出了许多用于改变发动机压缩比的方法。例如在美国专利5,682,854中Ozawa揭示了一种通过在一通常工作方式与一Miller循环工作方式之间交替改变压缩比的可变压缩比发动机。这样，压缩比可以从一个范围，例如15-17变化到第二范围，例如11-13。但是，Ozawa揭示的发明不能够在整个可能的范围，例如从11至17内改变压缩比，而是用来“转换”压缩比，从一个值至另一个值。并且，已经发现在Miller循环中的工作，即改变吸气阀的致动来改变压缩比，在本质上仅能实现压缩比的有限改变。例如，通过改变阀的时间分配改变压缩比仅可以在约1至2的范围内有效地改变压缩比。也就是说，通过改变吸气阀，它通常可以改变压缩比从11∶1的示范值到13∶1。

用于改变压缩比的另一通用技术是用某些方法改变一缸的容积。例如美国专利4,144,851(Prosen)、4,873,947(Ryan，III等人)和5,329,893(Drangel等人)全部指出发动机能够通过改变缸的容积改变压缩比。但是，在这些情况中，所使用的方法要求对发动机自身有较大的改动，包括发动机缸体的改动。这些改动是费用很大的和较大地增加了发动机的复杂性。并且，它们要求诸辅助系统的广泛的重新设计，例如空气吸入和排气系统，以让这些系统与改变的发动机结构协同运动。

用于改变压缩比的另一个方法是结合有改变缸有效容积的辅助室。它的一个例子在美国专利6,450,154(Choi)中。利用具有一第二活塞的一第二室改变主室的压缩比。但是Choi的设备改变了缸，即燃烧室的几何形状来实现一可变的压缩比。在许多情况下，例如当在缸中需要一均匀的燃料分布时，改变缸的几何形状不利于发动机的工作。

发明内容

本发明旨在克服上述一个或多个问题。

在本发明的一个方面中，揭示了用于改变具有一缸体(block)和安装于其上的一缸头盖(head)的一发动机的一压缩比的一设备。该设备包括具有一缸体部分和一缸头部分的一缸(cylinder)、在缸的缸头部分中可直线运动的一汽缸塞(cylinder plug)以及位于汽缸塞中和可工作的、用于提供与缸体部分的受控的流体连通的一阀。

在本发明的另一方面中，揭示了一种用于改变一发动机的压缩比的方法。该方法包括下列步骤：决定一所需的压缩比；决定作为所需压缩比的一函数的、在一缸的一缸头部分中的一汽缸塞的一所需的直线位置；驱动一液压系统以致可控制地移动汽缸塞到达所需位置；以及，可控制地驱动位于汽缸塞中和可工作的一个吸气阀和一个排气阀中的至少一个，使从汽缸塞的所需位置提供与缸的一缸体部分的流体连通。

附图说明

图1是适合使用本发明的一发动机的示意图；

图2是用于图1的发动机的一缸头盖的示意图；

图3a是一汽缸塞的一示意图的第一图；

图3b是一汽缸塞的一示意图的第二图；

图4是一汽缸塞的一示意图的第三图；

图5是带有诸汽缸塞的一缸头盖的示意图；

图6是结合在一缸中的一汽缸塞和一活塞的示意图；

图7是带有诸汽缸塞的一平台的示意图；

图8是示出连接于一平台的一汽缸塞的一部分的示意图；

图9是一平台和缸头盖组件的示意图；

图10a是在一缸头盖内一汽缸塞的第一剖视图；

图10b是在一缸头盖内一汽缸塞的第二剖视图；

图10c是在一缸头盖内一汽缸塞的第三剖视图；

图11是示出本发明的一示范性液压系统的原理图；

图12是适用于本发明的一滑阀的剖面图；

图13是适用于本发明的一单向阀的剖面图；

图14是具有安装在其上的一滑阀的一缸头盖的一部分的示意图；

图15是拆去了滑阀的图14的一缸头盖的一部分的示意图；

图16a是一平台和缸头盖组件的示意图，其中的平台处于一提升位置；

图16b是一平台和缸头盖组件的示意图，其中的平台处于一下降位置；

图17是示出从一曲轴连接到一凸轮轴的一滑动花键轴的原理图；

图18是一顶密封件(apex seal)的一部分的示意图；

图19是一顶密封组件(apex seal assembly)的示意图；

图20是表示出在一发动机中的燃烧过程的曲线图；

图21a是带有诸阀和一燃料注射器的一汽缸塞组件的示意图；

图21b是位于图21a的汽缸塞上的一活塞环的一部分的放大图；

图22是表示出了在若干燃烧过程中一汽缸塞的运动控制的一曲线图；

图23是具有位于其上的燃料泵的一平台和头盖组件的示意图；以及

图24是位于一缸头盖内的一汽缸塞的剖面示意图。

具体实施方式

参阅附图，示出了一用于改变一内燃机102的压缩比的设备100和方法。具体地参阅图1，发动机100包括一缸体104和以本领域通常已知的一方式安装在缸体104上的一缸头盖106。

参阅图2，示出了适用于与本发明一起使用的缸头盖106的示意图。缸头盖106反映出具有6个汽缸的一发动机的特征。但是，也可以使用具有一相应缸头盖结构的其它类型的发动机，例如具有4、8、12、16或任何数量的缸、成一列的、V形结构或某些其它布置的发动机。

定位图2的缸头盖106以示出了一套排气孔202，例如每个缸有一个排气孔202。虽然在图2中没有示出它，但缸头盖106也包括相应一套吸入孔502，如图5所示。每个排气孔202可以提供来自一相应缸610的废气用的通道，如图所示，以及每个吸入口502可以提供用于吸入气体，例如空气、空气和燃料混合物等到达缸610的通道。

缸头盖106可以包括如以下详细叙述的一内部204和一外部206。

参阅图3a和3b，示出了一汽缸塞302的两观察方向的示意图。汽缸塞302被构造成位于缸头盖106的内部204，如图5所示，以及可以在缸头盖106中可直线移动。

汽缸塞302可以包括至少一阀310、312，以便提供与缸610的受控的流体连通。例如，汽缸塞302可以包括至少一吸气阀310，例如图3a和3b中示出了两个吸气阀310。此外，汽缸塞302可以包括至少一个排气阀312，例如图3a和3b中示出了两个排气阀312。

图3a示出了汽缸塞302的一视图，它表示了一吸入通道306，该通道提供了从吸入孔502至吸气阀310的流体连通。吸入通道306可以包括一倾斜面308，从而提供了从吸入孔502至吸入通道306的一较多的流体过渡段(fluid transition)，而不管汽缸塞302相对吸入孔502的位置如何。

图3b示出了汽缸塞302的一视图，它表示了提供从排气阀312至排气孔202的流体连通的一排气通道304。虽然没有示出，排气通道304可以包括一倾斜面，也用于提供从排气通道304到排气孔202的一较多的流体过渡段。

至少一汽缸塞活塞环314位于汽缸塞302上，以提供在发动机102的工作期间的用于吸入、燃烧和废气的一密封。例如可以包括两个活塞环314：一个位于吸入和排气通道306、304之上和一个位于其之下。此外，还可以使用至少一垂直顶密封件320，以提供一步的隔离。例如，如图3b所示，使用了两个顶密封件320，在排气通道304的每侧上一个。以下将详细叙述汽缸塞活塞环314和顶密封件320。

多个液压密封环316位于汽缸塞302上的多个位置处，从而提供一液压空间608的隔离，在图6中画出了该空间以及后面将详细叙述该空间和其形成。

至少一冷却剂通道318使冷却剂，例如水可以流过汽缸塞302的一孔。后面将详细叙述冷却剂通道318。

参阅图4，示出了从缸610观察的汽缸塞302的另一视图。示出了两个吸气阀310和两个排气阀312，这些阀在诸端部与汽缸610连通。此外，示出了一燃料注入口402。该燃料注入口402提供了位于汽缸塞302中的一燃料注射器2102至缸610的流体连通。在图21a中示出了位于一汽缸塞302内的一燃料注入器2102的一示范性外形。

参阅图5，示出了缸头盖的另一观察方向的示意图。引入孔502提供了吸入燃料通过位于汽缸塞302上的吸入通道306到达缸610的通道，汽缸塞位于缸头盖106中。此外，许多滑阀504安装于缸头盖106，后面将叙述其目的。

如图5所示，每个汽缸塞302的一部分从缸头盖106的内部204突出。这些部分又连接于一平台702，如图7所示，后面将对其详细叙述。

参阅图6，示出了汽缸塞302和一活塞606与缸610组合的示意图。活塞606位于缸610的一缸体部分604中以及，如本领域已知的，通常包括一套活塞环(未标注)并连接于连杆(未标注)。

汽缸塞302位于缸610的一缸头部分602中。缸610的缸头部分和缸体部分602、604具有基本相同的直径，但可以有些不同，以适应用于将缸头盖106安装到缸体104的设计规格。随着汽缸塞302受控地在缸头部分602内的移动，该缸头部分602改变了容积。后面将详细讨论汽缸塞302的移动和所产生的发动机102的压缩比的变化。

缸610的缸体部分604形成了一第一缸部分612和缸610的缸头部分602形成了一第二缸部分614。

参阅图7，示出了适合与本发明一起使用的一平台702的示意图。平台702可以包括一连接的燃料轨道704，例如将燃料供应给燃料注射器的一高压燃料轨道。平台702还可以包括适合于支承用于发动机的本领域已知的诸功能的一凸轮轴的一凸轮轴安装部分706。平台702还可以在从如图5所示的缸头盖106突出的部分附连于汽缸塞302。较佳地，汽缸塞302的直线运动造成平台702的类似运动，即平台702被构造成跟随汽缸塞302运动。

参阅图8，示出了附连于一汽缸塞302的一部分，即突出部分的平台702的一部分的局部视图。一盘形弹簧组(Belleville spring stack)802，即一套堆叠在一起的弹簧部分位于汽缸塞302与平台702之间，从而汽缸塞302的向上运动，即朝向平台的运动引起盘形弹簧组802压缩，这样，吸收了由汽缸塞302的运动所引起的某些向上力。尤其是，盘形弹簧组802被构造成吸收缸610中燃烧压力所引起的作用于汽缸塞302的某些冲压力。盘形弹簧组802可以包括任何数量的单片弹簧，例如3、4、5或按需的任何其它数量。

一保持组件804可以按这样方式连接于汽缸塞302和平台702，即在汽缸塞302向下运动，即沿着离开平台702的方向运动期间保持汽缸塞302与平台702之间的连接。保持组件804可以被构造成对盘形弹簧组802预加载。

参阅图9，示出了缸头盖106和平台702组装在一起的一示意图。平台702位于缸头盖106的外部206的附近。但是，平台702较佳地是不附连于缸头盖106，而是通过附连于位于缸头盖106的内部204的汽缸塞302而保持在适当位置。这样，当汽缸塞302移动时平台702相对于缸头盖106自由运动。

平台702包括用于一发动机102的标准工作的许多构件，如图所示，这些构件包括摆动臂(未标注)、阀簧(valve spring)(未标注)等。虽然在附图中未示出，可以按一密封方式，例如如本领域已知的利用一阀盖，围绕缸头盖封住平台702和相关构件。这封盖件可以允许油，例如润滑油围绕诸构件循环，以用于润滑。

参阅图10a-10c，示出了汽缸塞302在缸头盖106中的多个位置的示意图。图10a示出了处于最低位置的汽缸塞302，即汽缸塞302被定位得使在缸610的头部602没有开放容积。在这位置，缸610完全由缸体部分604组成和发动机的压缩比最大，例如16∶1或某些类似数值。应注意到：液压空间608，即由汽缸塞302、缸610的缸头部分602和缸头盖106所形成的空间与图106和10c中的空间608相比为最大。更具体地，示出了液压空间608位于保持最大容量液压流体的位置，该液体流体用来使汽缸塞302向图10a的下方位置移动，如后面将详细叙述的那样。

在图10b中，示出了汽缸塞302已稍许向上移动了一距离，例如约4毫米。在这位置中，将缸头部分602的一小容积加到缸610的总容积上，以及压缩比降低了一相应的小量，例如至约13∶1或某些类似数值。应注意到：降低液压空间608的容积，从而相应地受控释放了某一数量的液压流体，从而由缸610中的燃烧所施加在汽缸塞302上的力使汽缸塞302向上移动到目前的位置。

在图10c中，示出了汽缸塞302又向上运动了另一距离，例如总共向上移动了约8毫米。在这位置，将缸头部分602的一附加容量加到缸610的容积上，又进一步降低了压缩比，例如约8∶1或某些类似数量。又进一步降低了液压空间的容积，从而说明已释放了更多的液压流体，从而造成所示的向上运动。

参阅图11，示出了适合与本发明一起使用的一示范性液压系统1100的一原理图。一液压源1106提供了用于工作的液压流体。在较佳实施例中该液压源1106包括用于发动机中关于标准润滑功能的油，例如位于一曲轴箱(未示出)中的油。但是，也可以使用其它类型的液压流体，例如包括在一专用液压系统中的液压流体。

一泵1108提供了用于将液压流体传送至整个液压系统1100的压力。泵1108可以是适合于此目的的任何型式的泵和可以位于发动机102上或其附近任何适当的位置处。

一单向阀1112位于液压系统1100之中，它仅允许流体单向流动，即从泵1108至液压空间608的方向。单向阀1112可以是如图13所示的一球型单向阀，或可以是如本领域已知的某些其它型式。

一滑阀504提供流向和离开液压空间608的液压流体的受控流动。在图12中示出了一示范性的滑阀504。例如通过控制一对电动液压阀(未示出)控制流向孔C和D的流体流动可以驱动滑阀504。滑阀504可以包括在各端的一排出孔1202，用于提供油返回到液压源1106的一排出通道。

滑阀504可以安装在缸头盖106上，如图5所示，以及如图14中更详细地所示。图15示出了图14中所示的、拆除了滑阀504的缸头盖106的该部分。孔C和D向滑阀504供油，如以上所述的驱动滑阀504。单向阀1112可以安装在缸头盖106中，如图15所示。

参阅图11、12、14和15，示出了如图12所画出的滑阀504的示范性工作。由孔C供给到滑阀504的油使滑阀504向右移动，从而提供从孔B(泵1108)至孔A(液压空间608)的连通。然后油进入空间608，使汽缸塞302向下，从而增加压缩比。来自孔D的过多的油可以通过孔D附近的排出孔1202流回到液压源。

由孔D供给到滑阀504的油使滑阀504向左移动，从而提供从孔A(液压空间608)到孔E(返回到液压源1106)的连通。从而允许空间608中的油流回到液压源1106以及汽缸塞302由压力向上移动，从而减小压缩比。来自孔C的过多的油可以通过孔C附近的排出孔1202流回到液压源。

应该注意到：虽然示出的滑阀504是液压驱动的一种型式，也可以使用其它型式的滑阀。例如，可以使用由电动-液压装置直接驱动的一滑阀，从而不需要附加的电动液压阀。

回过来参阅图11，可以使用一泄放孔1114，用于液压流体从液压空间608至液压源1106的循环。而且，如果设置一单向阀(未示出)泄放孔1114也可以提供液压空间608中的过大压力的释放。泄放孔1114可以是本领域中已知的一型式。

可以使用一位置传感器1102来检测汽缸塞302例如相对缸头盖106的直线位置。位置传感器1102可以直接检测汽缸塞302的位置，每个汽缸塞302使用一个位置传感器1102。或者，位置传感器1102可以检测平台702的位置，该位置可转换到汽缸塞302的一位置。在这实施例中，可以使用一个或多个位置传感器1102来确定多个汽缸塞302的位置。位置传感器1102可以是任何型式的，包括但不限于光学的、线性电位器、压力传感器、应变仪等。

一控制器1104接受由位置传感器1102所产生的信号，将汽缸塞302的传感位置与一所需的预定位置相比较，以及控制液压系统1100将汽缸塞302移动到所需位置。控制器1104可以是微处理器为基础的设备和可以是一专用单元或者可以是用于其它功能的一控制器的一部分。虽然图11中的控制器是直接控制滑阀504的，然而，应该注意到：控制器可以通过直接控制如以上所述的其它电动液压阀(未示出)控制滑阀504。

参照图16a和16b，示出了侧向观察平台702和缸头盖106结构的示意图，其平台702处于两个直线位置上。在图16a中示出了平台702被提升，即诸汽缸塞302提升，从而平台702与它们一起上升。在图16b中，使平台702下降，即诸汽缸塞302已下降，从而使平台702与它们一起下降。通过比较图16a和16b可注意到：平台702和诸汽缸塞302的诸部分相互保持一恒定的位置，而与相对于缸头盖106的平台702和诸汽缸塞302的位置无关。例如，凸轮轴安装部分706(以及凸轮轴)、燃料轨道(fuel rail)704、摆动臂(未标注)、阀弹簧(未标注)、燃料注入器2102以及阀310、312全部保持相互恒定的位置。这样，发动机102的工作不会受到平台702和诸汽缸塞302的运动的有害影响。

图16a和16b还示出液压孔B、C和D的位置。这些位置可以提供将液压流体供应到位于缸头盖106上的各滑阀504和从其离开的一连续路径。

参阅图17，示出了用于一凸轮轴1704和一曲轴1702保持连接的一示范性方法的一原理图。本领域已知的是由在一发动机内连接于诸连杆的诸活塞驱动一曲轴，将诸活塞的直线运动转变成一往复运动。也是已知的是：一曲轴又驱动一凸轮轴，通常通过齿轮连接能使凸轮轴受控地传动吸入和排气阀、泵等。在本发明中，凸轮轴1704定位在平台702的凸轮轴安装部分707中，从而必须与平台的运动一起直线运动。曲轴1702固定在直线位置中，从而必须提供在凸轮轴1704与曲轴1702之间保持连接的某个装置。

在图17中示出了具有一第一对伞齿轮1708、一第二对伞齿轮1710和一滑动花键连接1712的一伞齿轮传动1706。第一对伞齿轮1708将曲轴1702连接于伞齿轮传动1706。第二对伞齿轮1710将凸轮轴1704连接于伞齿轮传动1706。滑动花键连接1712将第一对伞齿轮1708连接于第二对伞齿轮1710和响应于凸轮轴1704相对曲轴1702的直线运动改变长度。

可以使用保持凸轮轴1704与曲轴1702之间的连接的其它可替换的装置而不脱离本发明的原理和范围。例如，可以使用一可变张力链条传动(未示出)。

参阅图18和19，示出了图3b的顶密封件320的更详细的示意图。图18示出了具有一凸起部分的顶密封件320的一部分，以提供更有效的填料性能。图19示出了一波形弹簧，它可以位于顶密封件320与汽缸塞302之间，从而推动顶密封件320抵靠于缸610的缸头部分602。从审阅图3b和19可注意到：放置两个顶密封件320和两个汽缸塞活塞环314以完全包围排气通道304，从而提供了废气与发动机102的其部分的完全隔离。

参阅图20，示出了在发动机102中的若干燃烧过程的一曲线图2002。每个峰代表一缸610的燃烧力(force of combustion)(牛顿)，例如缸1、5、3、6、2、4、然后再是1。如果希望向下移动汽缸塞302，即朝向缸610的缸体部分604，较佳的是仅在没有燃烧过程发生的时间间隔内移动各汽缸塞302。例如希望从缸1的第一燃烧峰(combustion peak)之后到缸1的第二燃烧峰之前的时间间隔内移动对应于缸1的汽缸塞302。这样，汽缸塞302的运动并不克服燃烧的相反力(opposing forceof combustion)进行。

在图21a中，示出了具有一燃料注入器2102以及吸入和排气阀310、312的一汽缸塞302的示意图。图21b示出了一汽缸塞活塞环(cylinder plug piston ring)314的放大图。尤其是，图21b示出了汽缸塞活塞环314的一重叠的端隙(overlapping endgap)2104。该重叠端隙2104提供比通常不重叠的端隙更有效的密封。

参阅图22，示出了表示在一系列燃烧过程中一汽缸塞302的运动的曲线图2202。为了易于理解，仅示出了一个缸610和一个汽缸塞302的若干过程。曲线图2202包括三张图。中间的曲线图示出了一个缸610在若干燃烧周期的一时期中所发生的燃烧。以千帕为单位的压力峰代表了由缸610内的燃烧所引起的、在液压空间608中所产生的压力。这些压力峰使汽缸塞302阻止了由于附加到液压空间608中的流体而产生的向下运动。

下方的曲线图示出了以“瓦”为单位的、由泵1108将液体传送到液压空间608所产生的液压功率。应注意到：仅在诸燃烧过程之间的时间间隔内传送流体，因而不需要提供大量的泵功率来克服燃烧产生的压力。在较佳实施例中，单向阀1112通过在燃烧情况中所产生的高压峰值时期的封闭隔离了液压流体的向内流动，从而提供了在点燃由于进行燃烧而发生的负荷时的一液压锁(hydraulic lock)。更具体地说，在燃烧时期来自燃烧过程的液压超过了来自泵1108的液压，迫使单向阀1112关闭直至压力峰下降。

上方的曲线图示出了汽缸塞302在缸头盖106内向下移动的以“毫米”为单位的距离。应注意到：仅在施加来自泵1108的功率时，即在缸610的诸燃烧过程之间汽缸塞302向下移动。在燃烧期间不施加液压功率，汽缸塞302适当地保持静止。如图22的曲线图2202所示，发生缸610的七个燃烧周期中移动汽缸塞3028毫米，压缩比从最小例如约8∶1变化到最大例如约16∶1。

参阅图23，示出了具有一相关燃料系统的平台702的示意图。一燃料供应源2302通过一低压燃料管线2304将燃料提供到一燃料泵2306。然后，燃料泵2306通过一高压燃料管线2308将高压燃料提供给燃料轨道704。低压构件，即燃料供应源2302和低压燃料管线2304可以离开平台702安装。高压构件，即燃料泵2306、燃料轨道704和高压燃料管线2308可以安装在平台702上。这样，诸高压构件与平台702一起运动以及随平台702运动时可固定在位。低压燃料管线2304可以是柔性的，例如一软管，从而允许在平台702与缸头盖106之间相对运动。

参阅图24，示出了在缸头盖106内的汽缸塞302的一剖面示意图。冷却剂通道318提供了在汽缸塞302与缸头盖106之间的通道，以允许冷却剂例如水流动。密封件2402提供了在冷却剂通道318与液压空间608之间的隔离。密封件2402可以由任何适合此任务的材料制成，较佳地被设计成提供在汽缸塞302运动期间的隔离和也被设计成抵抗与汽缸塞302、缸头盖106和压液空间608相关联的高温和高压。

工业应用

在工作中，本发明提供了一种用于改变一发动机102的一压缩比的方法和设备。本发明的方法确定了一所需的压缩比，例如适应某些工作条件，例如冷起动、变化的负荷条件等。然后确定作为所需压缩比的一函数的汽缸塞302的一所需直线位置。例如，汽缸塞302的许多位置可以与不同的压缩比有关和可以使用某些方法，例如一查寻表。

驱动液压系统1100将汽缸塞302控制地移动到所需位置。可以在若干燃烧周期内执行这移动，以免需要高液压力。此外，在一多缸发动机中，将需要移动若干汽缸塞302。位于各汽缸塞302与平台702之间的盘簧组802限制了燃烧起燃负荷(combustion firing load)从汽缸塞302传递到平台702，从而提供了“缓冲”以允许在这时期所有汽缸塞302平稳地移动平台702。

吸入和排气阀310、312和相关的凸轮轴1704以及阀组件相对汽缸塞302和平台702保持静止，这样可以受控地被驱动，用于发动机102的不间断的工作。此外，高压燃料组件，例如燃料泵2306、燃料轨道704和燃料注入器2102相对汽缸塞302和平台702保持固定。从而，在汽缸塞302和平台702的运动期间也可以受控地驱动这些燃料系统组件，以提供发动机102的不间断工作。

本发明的一应用可以包括与一压缩点火型发动机一起使用，该发动机以均匀装载压缩点火(HCCI)方式工作。一HCCI发动机可以在低压缩比状态下更有效地工作。但是，效率可以随着发动机负荷条件的变化而变化。如此，一可变压缩比发动机在可变的发动机荷条件下能保持峰值效率。另外，用低压缩比良好工作的一HCCI发动机在冷起动条件下可以发生起动困难，在冷起动条件下高压缩比更有效。

通过研究附图、揭示内容和所附权利要求书可以获得其它方面的情况。

Claims (13)

1.一种用于改变具有一缸体和安装在其上的一缸头盖的一发动机的一压缩比的设备，它包括：

一缸，它具有一缸体部分和一缸头部分；

一活塞，它在缸的缸体部分中可沿直线运动；

一汽缸塞，它包括一在缸的缸头部分中可沿直线运动的液压驱动表面；

一燃料注入器，它位于汽缸塞中并可操作以将燃料注入缸的缸体部分中；以及

一换气阀，它位于汽缸塞中，并可操作以提供与缸的缸体部分的受控的流体连通。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：位于汽缸塞内的换气阀包括一吸气阀和一排出阀中的至少一个。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括一液压系统，它可操作以控制汽缸塞在缸的缸头部分中运动。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括一平台，它连接于汽缸塞并可操作以与汽缸塞一起运动。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：平台包括安装在其上的一凸轮轴，该凸轮轴被构造成控制阀的工作。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：凸轮轴被驱动地连接于曲轴。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：凸轮轴被构造成相对曲轴可直线运动和保持相对于平台的一恒定位置。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：还包括将凸轮轴连接于曲轴的一伞齿轮传动，该伞齿轮传动包括：

一第一对伞齿轮，它将曲轴连接于伞齿轮传动；

一第二对伞齿轮，它将凸轮轴连接于伞齿轮传动；以及

一滑动花键连接，它将第一对伞齿轮连接于第二对伞齿轮和响应于凸轮轴相对于曲轴的直线运动可操作以改变长度。

9.如权利要求3所述的设备，其特征在于：汽缸塞、缸的缸头部分和缸头盖形成了可工作的接纳一液压流体供应的一空间。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：液压系统包括：

一液压流体源；

一泵，它可操作以对用于传送的液压流体加压；以及

一滑阀，它可操作以受控地将加压的液压流体传送到由汽缸塞、缸的缸头部分和缸头盖所形成的空间。

11.如权利要求5所述的设备，其特征在于，它还包括：

一燃料轨道，它位于平台上和连接到燃料注入器；以及

一燃料泵，它位于平台上、可驱动地连接至凸轮轴，并可操作以通过燃料轨道将燃料传送到燃料注入器。

12.如权利要求2所述的设备，其特征在于，它还包括：

一吸气阀，它位于汽缸塞中；

一排出阀，它位于汽缸塞中；

一吸入孔，它位于缸头盖中；

一排出孔，它位于缸头盖中；

一吸入通道，它位于汽缸塞中和可操作以提供从吸入孔至吸气阀的流体连通；以及

一排出通道，它位于汽缸塞中和可操作以提供从排出孔至排出阀的流体连通。

13.一种用于改变一发动机的一压缩比的方法，它包括下列步骤：

确定一所需的压缩比；

确定作为所需压缩比的一函数的、一汽缸塞在一缸的一缸头部分中的一所需的直线位置；

驱动一液压系统，可控制地将汽缸塞移动到该所需位置；

可控制地驱动位于汽缸塞内的一吸入阀和一排出阀中的至少一个，每个阀均可操作以提供从汽缸塞的所需位置与缸的一缸体部分的流体连通；以及

可控制地驱动位于汽缸塞中的一燃料注入器，该燃料注入器可操作以从汽缸塞的所需位置将燃料注入缸的缸体部分。

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