CN103256125A - 用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统。它包括外套筒、蓄能弹簧、蓄能活塞、液压活塞、液压活塞杆、回位弹簧、第一截止阀、第二截止阀、油泵、副缸活塞、油泵控制器和用于测量副缸活塞的位移的传感器。外套筒与内燃机的气缸盖的外端面固定连接而形成液压缸，内燃机的气缸盖开设有副缸，副缸与内燃机的气缸连通，副缸活塞置于副缸内。当来自于液压油箱的液压油从外套筒的侧面开设的油口进入到液压缸时，蓄能活塞和液压活塞沿着相背的方向运动。本发明采用电液系统控制副缸活塞的运动，提高了系统反应的灵敏度和控制压缩比精度，从而更好地控制了均质混合气的着火时刻。
Description
技术领域
本发明属于均质混合气燃烧控制的领域，具体涉及一种用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统。
背景技术
均质压燃是指在进气过程中预先将燃料与空气均匀混合，均匀混合可燃气体在压缩行程中，当活塞运动到上止点附近时，均质混合气自然着火的的一种燃烧过程。与传统的内燃机相比，均质压燃既保持了汽油机升功率高的特点，又保持了柴油机高热效率的优点。虽然均质压燃有这些优点，但其也面临诸如在较宽转速和负荷范围内着火时刻较难控制等一系列问题，如何保证在各种工况下都能够在活塞位于上止点附近压燃均质混合气是均质压燃面临的最大难题。根据研究采用可变压缩比技术可以很好的控制均质压燃的着火时刻从而能够很好的解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统包括外套筒、蓄能弹簧、蓄能活塞、液压活塞、液压活塞杆、回位弹簧、第一截止阀、第二截止阀、油泵、副缸活塞、油泵控制器和用于测量副缸活塞的位移的传感器；所述外套筒与内燃机的气缸盖的外端面固定连接而形成液压缸，所述外套筒的侧壁开设有油口，蓄能弹簧、蓄能活塞、液压活塞和回位弹簧均置于所述液压缸内，蓄能弹簧的一端与外套筒的内顶面固定相连；蓄能弹簧的另一端与蓄能活塞固定相连，回位弹簧的一端与液压活塞固定连接，回位弹簧的另一端与气缸盖的外端面固定连接，并且，蓄能弹簧和蓄能活塞位于所述油口的一侧，液压活塞和回位弹簧位于所述油口的另一侧，使得来自于液压油箱的液压油从所述油口进入到液压缸时，蓄能活塞和液压活塞能够沿着相背的方向运动；内燃机的气缸盖开设有副缸，所述副缸与内燃机的气缸连通，副缸活塞置于副缸内，液压活塞杆的一端与液压活塞固定连接，液压活塞杆的另一端与副缸活塞固定连接，且回位弹簧套在液压活塞杆外；所述油泵的进油口通过第一油管与所述液压油箱的出油口连通，所述油泵的进油口通过第二油管与所述液压油箱的进油口连通，所述油泵的出油口通过第三油管与外套筒的所述油口连通，第一油管上安装有第一截止阀，第二油管上安装有第二截止阀；内燃机的电控单元的信号输出口通过导线与油泵控制器的信号输入口连接，油泵控制器的信号输出口通过导线与油泵的电源接口连接。
进一步地，本发明所述第三油管上安装有第三截止阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统采用各种传感器监控发动机的工作状态并通过电控单元控制压缩比的变化，提高了系统的可靠性。
（2）本发明采用在气缸盖上设置副缸的结构，通过副缸活塞在副缸内的运动而改变气缸的容积，从而达到改变压缩比的目的。
（3）本发明采用电液系统控制副缸活塞的运动，提高了系统反应的灵敏度和控制精度。
（4）本发明采用蓄能弹簧收集多余的能量，提高了装置的效率，有利于节约能源。
附图说明
图1为本发明用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统的结构示意图；
图中，1、外套筒，2、蓄能弹簧，3、蓄能活塞，4、液压活塞，5、液压活塞杆，6、回位弹簧，7、副缸活塞，8、副缸，9、气缸，10、气缸盖，11、第一截止阀，12、第二截止阀，13、第三截止阀，14、油泵控制器，15、油泵，16、油口，17、液压油箱，18、第一油道，19、第二油道，20、第三油道，21、电控单元（ECU），22、液压缸。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的结构和工作过程。
如图1所示，本发明用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统主要包括外套筒1、蓄能弹簧2、蓄能活塞3、液压活塞4、液压活塞杆5、回位弹簧6、第一截止阀11、第二截止阀12、油泵15、副缸活塞7、用于测量副缸活塞7的位移的传感器和油泵控制器14。
如图1所示，内燃机的气缸盖10开设有副缸8，副缸8与内燃机的气缸9连通，外套筒1与内燃机的气缸盖10的外端面固定连接，从而在外套筒1的内腔与气缸盖10的外端面之间形成液压缸22。外套筒1的侧壁开设有油口16，蓄能弹簧2、蓄能活塞3、液压活塞4和回位弹簧6均置于液压缸内，蓄能弹簧2的一端与外套筒1的内顶面固定相连，蓄能弹簧2的另一端与蓄能活塞3固定相连；回位弹簧6的一端与液压活塞4固定连接，回位弹簧6的另一端与气缸盖10的外端面固定连接；蓄能弹簧2、蓄能活塞3位于油口16的一侧，液压活塞4和回位弹簧6位于油口16的另一侧，这样当油泵15将液压油箱17内的液压油由液压油箱17经油口16泵入液压缸22内时，蓄能活塞3和液压活塞4能够分别在油口16的两侧沿着相背的方向运动。副缸活塞7置于副缸8内，液压活塞杆5的一端与液压活塞4固定连接，液压活塞杆5的另一端与副缸活塞7固定连接，且回位弹簧6套在液压活塞杆5外。油泵15的进油口通过第一油管18与液压油箱17的出油口连通，油泵15的进油口通过第二油管19与液压油箱17的进油口连通，即第一油管18与第二油管19并行连接油泵15与液压油箱17，油泵15的出油口通过第三油管20与外套筒1的油口16连通。第一油管18上安装有第一截止阀11，第二油管10上安装有第二截止阀12。内燃机的电控单元21的信号输出口通过导线与油泵控制器14的信号输入口连接，油泵控制器14的信号输出口通过导线与油泵14的电源接口连接。为使液压油能够密封于液压缸内，可进一步在第三油管上安装第三截止阀13。
本发明的工作原理是:利用内燃机的发动机转速传感器、凸轮转角传感器、油门开度传感器、进气温度传感器、用于副缸活塞的位移的传感器等分别收集发动机转速 
、凸轮转角
、油门开度K、进气温度T以及副缸活塞的位移S等信号，各传感器将所收集到的信号传给内燃机的电控单元（ECU）21进行分析处理，ECU21根据处理的结果控制油泵控制器14发出指令从而控制油泵15工作，通过各个截止阀的通断使得液压油进入或者排出外套筒1与气缸盖10的外端面之间所形成的液压缸22，从而推动液压活塞4运动，进而使得副缸活塞7能够在副缸8内运动以达到控制压缩比的目的。
具体地说，本发明用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统工作时，在进气过程中，第一截止阀11关闭，第二截止阀12与第三截止阀13开启，ECU21根据各个传感器收集到的发动机工作状况信号，通过油泵控制器14控制油泵15反向工作，液压缸22中的液压油通过第三截止阀13与第二截止阀12回流至液压油箱17内，此时在回位弹簧6的作用下液压活塞4向外套筒1的内顶面方向运动（在图1中显示为向上运动），液压活塞4通过液压活塞杆5带动副缸活塞7朝外套筒1的内顶面方向运动（向上运动）以增加内燃机的气缸9的进气量。
在压缩行程中，第一截止阀11与第三截止阀13开启，第二截止阀12关闭，ECU21根据各个传感器收集到的发动机工作状况信号，通过油泵控制器14控制油泵15正向转动，此时液压油箱17中的液压油通过第一截止阀11与第三截止阀13进入外套筒1与气缸盖10的外端面之间所形成的液压缸22内，推动液压活塞4向气缸盖10所在的方向运动（在图1中显示为向下运动），液压活塞4通过液压活塞杆5推动副缸活塞7朝气缸盖10所在的方向运动（向下运动），通过ECU21精确控制进油量和进油速度从而控制副缸活塞7的位移以控制压缩比和着火时刻。
在燃烧做功过程中，第一截止阀11、第二截止阀12和第三截止阀13均处于关闭状态，内燃机的气缸9内的均质混合气燃烧，气缸9内的压力升高，推动副缸活塞7向上运动，副缸活塞7通过液压活塞杆5推动液压活塞4向上运动，液压活塞7通过液压缸22内的液压油液推动蓄能活塞3运动从而压缩蓄能弹簧2，蓄能弹簧2获得弹性势能。
在排气过程，第一截止阀11、第二截止阀12和第三截止阀13均处于关闭状态，随着气缸9内的废气排出，气缸9内的压力下降，此时蓄能弹簧2将存储的弹性势能释放出来推动蓄能活塞3向下运动，蓄能活塞3通过密封于液压缸22内的液压油推动液压活塞4向下运动，液压活塞4通过液压活塞杆5推动副缸活塞7向下运动以更大程度的排出气缸9内的废气。
本发明采用电液系统控制副缸活塞7的运动，提高了系统反应的灵敏度和控制压缩比精度，从而更好地控制了均质混合气的着火时刻。
Claims (2)
1.一种用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统，其特征是：包括外套筒（1）、蓄能弹簧（2）、蓄能活塞（3）、液压活塞（4）、液压活塞杆（5）、回位弹簧（6）、第一截止阀（11）、第二截止阀（12）、油泵（15）、副缸活塞（7）、油泵控制器(14)和用于测量副缸活塞（7）的位移的传感器；所述外套筒（1）与内燃机的气缸盖（10）的外端面固定连接而形成液压缸（22），所述外套筒（1）的侧壁开设有油口（16），蓄能弹簧（2）、蓄能活塞（3）、液压活塞（4）和回位弹簧（6）均置于所述液压缸（22）内，蓄能弹簧（2）的一端与外套筒（1）的内顶面固定相连；蓄能弹簧（2）的另一端与蓄能活塞（3）固定相连，回位弹簧（6）的一端与液压活塞（4）固定连接，回位弹簧（6）的另一端与气缸盖（10）的外端面固定连接，并且，蓄能弹簧（2）和蓄能活塞（3）位于所述油口（16）的一侧，液压活塞（4）和回位弹簧（6）位于所述油口（16）的另一侧，使得来自于液压油箱（17）的液压油从所述油口（16）进入到液压缸（22）时，蓄能活塞（3）和液压活塞（4）能够沿着相背的方向运动；内燃机的气缸盖（10）开设有副缸（8），所述副缸（8）与内燃机的气缸（9）连通，副缸活塞（7）置于副缸（8）内，液压活塞杆（5）的一端与液压活塞（4）固定连接，液压活塞杆（5）的另一端与副缸活塞（7）固定连接，且回位弹簧（6）套在液压活塞杆（5）外；所述油泵（15）的进油口通过第一油管（18）与所述液压油箱（17）的出油口连通，所述油泵（15）的进油口通过第二油管（19）与所述液压油箱（17）的进油口连通，所述油泵（15）的出油口通过第三油管（20）与外套筒（1）的所述油口（16）连通，第一油管（18）上安装有第一截止阀（11），第二油管（19）上安装有第二截止阀（12）；内燃机的电控单元（21）的信号输出口通过导线与油泵控制器(14)的信号输入口连接，油泵控制器(14)的信号输出口通过导线与油泵(15)的电源接口连接。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的液压压缩控制均质混合气燃烧的系统，其特征是：所述第三油管（20）上安装有第三截止阀（13）。
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