CN100535421C - 可变冲程与可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为“可变冲程与可变压缩比发动机”，属于能源动力工程领域。所述发动机除了具有四冲程发动机顶置的进排气口外，在气缸侧壁设有排气通路，该排气通路由电磁阀控制其开关程度，该电磁阀配合活塞的运动和进气门、排气门的运动进行缸侧排气通路的开关控制，在一台发动机上分别实现了二冲程工作模式、四冲程工作模式、六冲程工作模式和二级可变的压缩比。使它既吸取了二、四冲程发动机各自的优点，又避免了它们的许多缺点，在动力性、经济性和排放性上达到了完美的统一。这种发动机可以被广泛地应用于交通运输、农牧林业、矿产业、工程、军事、体育娱乐等方面，是一种理想的新型动力源。

Description

可变冲程与可变压缩比发动机

一、技术领域

本发明涉及一种可变冲程与可变压缩比发动机。

二、背景技术

现有四冲程发动机有着燃油消耗低，使用寿命长、排放污染少、排气噪声低等优点。在机械加工技术不断提高的今天，四冲程发动机所存在的结构复杂的缺点己不成为什么问题，所以四冲程发动机有逐渐代替二冲程发动机的趋势。从另一个方面来看，随着汽油电子喷油技术和可变压缩比技术的发展与普及，二冲程发动机油耗高的缺点也会被克服，有的二冲程发动机已采用了电子控制喷油装置，若再采用四冲程发动机的润滑方式来解决二冲程发动机工作寿命低的缺点，那么，二冲程发动机体积小与质量轻的优势，就会更加明显地突出出来。

三、发明内容

本发明“可变冲程与可变压缩比发动机”，将二冲程发动机的气缸结构特点完美融合到了四冲程发动机的气缸中，使四冲程发动机的气缸侧壁上开设了与二冲程发动机排气口类似的排气管。这样，通过气缸侧壁排气管中电磁阀的开闭配合活塞运动和进气门、顶排气门的运动，就实现了一个发动机同时具备二冲程、四冲程、六冲程三种不同的工作模式，且具备了二级可变的压缩比。

四、附图说明

说明书附图中6幅图，下面分别进行详细说明：

图1示意的是进气行程的开始时刻发动机各主要部件的状态。活塞处于上止点，进气门、顶排气门和气缸侧壁排气管中电磁阀都处于关闭状态，活塞裙部挡住气缸侧壁排气管口，使曲轴箱中飞溅的润滑油不至于进入其中。

图2示意的是六冲程工作模式第一次做功行程的结束和换气行程的开始，或二冲程工作模式换气的开始，或四冲程工作模式低压缩比工作模式做功末了时刻发动机各主要部件的状态。活塞下行刚露出气缸侧壁排气管口，进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管中电磁阀处于开启状态。

图3示意的是六冲程工作模式第三冲程的结束，或二冲程工作模式的换气过程中，或四冲程工作模式低压缩比工作模式做功冲程末了时刻发动机各主要部件的状态。活塞下行完全露出气缸侧壁排气管口，进气门开启、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管中电磁阀处于开启状态。

图4示意的是六冲程工作模式换气行程的结束，或二冲程工作模式换气过程的结束，或四冲程工作模式低压缩比工作模式压缩行程开始时刻发动机各主要部件的状态。活塞上行完全封住气缸侧壁排气管口，进气门、顶排气门和气缸侧壁排气管中电磁阀都处于关闭状态。

图5示意的是六冲程工作模式第五冲程(第二次做功行程)的过程中，或四冲程工作模式的高压缩比工作模式做功行程中时刻发动机各主要部件的状态。活塞从上止点向下止点运动，进气门、顶排气门和气缸侧壁排气管中电磁阀都处于关闭状态。

图6示意的是六冲程工作模式第六冲程(排气行程)的过程中，或四冲程工作模式的高压缩比工作模式排气行程中时刻发动机各主要部件的状态。活塞从下止点向上止点运动，进气门、气缸侧壁排气管中电磁阀都处于关闭状态，顶排气门开启。

五、具体实施方式

1.二冲程工作模式的工作循环过程：

方案一：

第一冲程(做功行程和前部分换气行程)：火花塞点火，活塞从上止点开始下行开始做功，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开。当活塞下行至刚露出气缸侧壁排气管口时，气缸内压力迅速降低，然后进气门开启，换气开始，直至活塞到达下止点(如图2)。

第二冲程(后部分换气行程和压缩行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门开启，顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开。当活塞上行至完全封住气缸侧壁排气管口时，进气门关闭，压缩行程开始，气缸侧壁排气管电磁阀打开。当活塞上行至完全封住气缸侧壁排气管口时，进气门关闭，压缩行程开始，直至活塞到达上止点(如图4)。

方案二：

第一冲程(做功行程和前部分换气行程)：火花塞点火，活塞从上止点开始下行开始做功，此时进气门、顶排气门、气缸侧壁排气管电磁阀关闭。当活塞下行至刚露出气缸侧壁排气管口时，顶排气门打开，气缸内压力迅速降低，然后进气门开启，换气开始，直至活塞到达下止点。

第二冲程(后部分换气行程和压缩行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门开启，气缸侧壁排气管电磁阀关闭。当活塞上行至完全封住气缸侧壁排气管口时，进气门、顶排气门关闭，压缩行程开始，直至活塞到达上止点。

2.四冲程工作模式的工作循环过程：

第一冲程(进气行程)：活塞从上止点开始下行，此时进气门开启，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达下止点为止。

第二冲程(压缩行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭(高压缩比)/打开(低压缩比)，当开始压缩空气时，喷油器向缸内分层喷射燃油，直至活塞到达上止点为止(如图4)。

第三冲程(做功行程)：火花塞点火，活塞从上止点开始下行做功，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达下止点为止(如图5)。

第四冲程(排气行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门关闭，顶排气门打开，气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达上止点为止(如图6)。

3.六冲程工作模式的工作循环过程：

第一冲程(进气行程)：活塞从上止点开始下行，此时进气门开启，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达下止点为止(如图1)。

第二冲程(第一次压缩行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭(高压缩比)/打开(低压缩比)，当开始压缩空气时，喷油器向缸内分层喷射燃油，直至活塞到达上止点为止。

第三冲程(第一次做功行程和前部分换气行程)：火花塞点火，活塞从上止点开始下行，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞下行至露出气缸侧壁排气管时，在缸内巨大的压力下废气迅速通过缸侧排气管排出，缸内压力迅速降低，然后进气门打开开始进气(换气行程开始)，当活塞达到下止点时，换气过程仍在继续(如图2、图3)。

第四冲程(后部分换气行程和第二次压缩行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门开、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞上行至封住气缸侧壁排气管时(换气行程结束)，进气门关闭，此时喷油器开始向缸内分层喷射燃油，开始第二次压缩行程，直至上止点为止(如图4)。

第五冲程(第二次做功行程)：火花塞点火，活塞从上止点开始下行，此时进气门、顶排气门关闭、气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直到活塞下行至下止点(如图5)。

第六冲程(排气行程)：活塞从下止点开始上行，此时进气门关闭，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀开启，同时开始排气，直至活塞到达上止点为止(如图6)。

4.二级可变压缩比的工作原理：

当四冲程工作模式和六冲程工作模式处于第二冲程(即四冲程工作模式的压缩冲程和六冲程工作模式的第一压缩行程)时，气缸侧壁排气管电磁阀打开，则处于低压缩比的工作模式；气缸侧壁排气管电磁阀关闭，则处于高压缩比的工作模式。

Claims (2)

1.一种可变冲程与可变压缩比发动机，所述发动机除了具有四冲程发动机顶置的进排气口外，其特征是：在气缸侧壁设置有排气通路，该排气通路由电磁阀控制其开关程度，该电磁阀的开关配合活塞的运动和进气门、排气门的运动，在一台发动机上分别实现了二冲程工作模式、四冲程工作模式、六冲程的工作模式和二级可变的压缩比。

2.根据权利要求1中所述的可变冲程与可变压缩比发动机，其特征是：在一台发动机上分别实现的二冲程工作模式、四冲程工作模式和六冲程工作模式：

1)二冲程工作模式的工作循环

a.第一种工作循环方案：

第一冲程——作功行程和前部分换气行程：火花塞点火，活塞从上止点开始下行开始作功，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞下行至刚露出气缸侧壁排气管口时，气缸内压力迅速降低，然后进气门开启，换气开始，直至活塞到达下止点；

第二冲程——后部分换气行程和压缩行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门开启，顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞上行至完全封住气缸侧壁排气管口时，进气门关闭，压缩行程开始，直至活塞到达上止点；

b.第二种工作循环方案：

第一冲程——作功行程和前部分换气行程：火花塞点火，活塞从上止点开始下行开始作功，此时进气门、顶排气门、气缸侧壁排气管电磁阀关闭，当活塞下行至刚露出气缸侧壁排气管口时，顶排气门打开，气缸内压力迅速降低，然后进气门开启，换气开始，直至活塞到达下止点；

第二冲程——后部分换气行程和压缩行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门开启，气缸侧壁排气管电磁阀关闭，当活塞上行至完全封住气缸侧壁排气管口时，进气门、顶排气门关闭，压缩行程开始，直至活塞到达上止点；

2)四冲程工作模式的工作循环

第一冲程——进气行程：活塞从上止点开始下行，此时进气门开启，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭，同时开始缸内直喷燃油和空气进行混合，直至活塞到达下止点为止；

第二冲程——压缩行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门关闭，若此时气缸侧壁排气管电磁阀关闭，即为高压缩比工作状态，若此时气缸侧壁排气管电磁阀为打开状态，即为低压缩比工作状态，直至活塞到达上止点为止；

第三冲程——作功行程：火花塞点火，活塞从上止点开始下行作功，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达下止点为止；

第四冲程——排气行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门关闭，顶排气门打开，气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直至活塞到达上止点为止；

3)六冲程工作模式的工作循环

第一冲程——进气行程：活塞从上止点开始下行，此时进气门开启，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀关闭，同时开始缸内直喷燃油和空气进行混合，直至活塞到达下止点为止；

第二冲程——第一次压缩行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门、顶排气门关闭，若此时气缸侧壁排气管电磁阀关闭，即为高压缩比工作状态，若此时气缸侧壁排气管电磁阀为打开状态，即为低压缩比工作状态，直至活塞到达上止点为止；

第三冲程——第一次作功行程和前部分换气行程：火花塞点火，活塞从上止点开始下行，此时进气门、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞下行至露出气缸侧壁排气管时，在缸内巨大的压力下废气迅速通过缸侧排气管排出，缸内压力迅速降低，然后进气门打开开始进气(换气行程开始)，同时缸内开始喷油，进行第二次燃气混合，当活塞达到下止点这一过程仍在继续；

第四冲程——后部分换气行程和第二次压缩行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门开、顶排气门关闭，气缸侧壁排气管电磁阀打开，当活塞上行至封住气缸侧壁排气管时，即换气行程结束，进气门关闭，开始第二次压缩行程，直至上止点为止；

第五冲程——第二次作功行程：火花塞点火，活塞从上止点开始下行，此时进气门、顶排气门关闭、气缸侧壁排气管电磁阀关闭，直到活塞下行至下止点；

第六冲程——排气行程：活塞从下止点开始上行，此时进气门关闭，顶排气门和气缸侧壁排气管电磁阀开启，同时开始排气，直至活塞到达上止点为止。

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