CN103256126B - 用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统。它包括从动链轮、从动链轮轴、第一滑动轴承、第二滑动轴承、主动链轮、主动链轮轴、齿轮、齿条、渐变凸轮、凸轮轴、传动杆、第一圆盘、蓄能弹簧、第二圆盘、压力杆、回位弹簧、副缸活塞、副缸、用于测量副缸活塞的位移的传感器、电机和电控单元。本发明实现对着火时刻的精确控制，能够收集多余的能量，提高了效率，有利于节约能源。

Description

用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统

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机械辅助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机械辅助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机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统包括从动链轮、从动链轮轴、第一滑动轴承、第二滑动轴承、主动链轮、主动链轮轴、齿轮、齿条、渐变凸轮、凸轮轴、传动杆、第一圆盘、蓄能弹簧、第二圆盘、压力杆、回位弹簧、副缸活塞、副缸、用于测量副缸活塞的位移的传感器、电机和电控单元，从动链轮固定安装于从动链轮轴上，从动链轮轴与凸轮轴安装在一起，且凸轮轴的一端安装于第一滑动轴承上，凸轮轴的另一端安装于第二滑动轴承上，渐变凸轮固定安装于凸轮轴上，主动链轮通过链条与从动链轮连接，主动链轮与主动链轮轴的一端固定连接，主动链轮轴的另一端与内燃机的曲轴通过正时齿轮相连接，齿条与凸轮轴固定连接以使齿条能够带动凸轮轴作往复平移运动，齿轮与齿条啮合，齿轮与电机连接，电机与电控单元连接，传动杆的一端与渐变凸轮保持接触，传动杆的另一端与第一圆盘固定相连，蓄能弹簧的一端与第一圆盘固定相连；蓄能弹簧的另一端与第二圆盘固定连接，回位弹簧的一端与第二圆盘固定连接，回位弹簧的另一端与气缸盖固定连接，内燃机的气缸盖开设有所述副缸，所述副缸与内燃机的气缸连通，副缸活塞置于副缸内，压力杆的一端与第二圆盘固定连接，压力杆的另一端与副缸活塞固定相连，且回位弹簧套在压力杆外。

进一步地，本发明还包括套筒，套筒与所述气缸盖固定连接，所述第一圆盘、蓄能弹簧、第二圆盘和回位弹簧置于套筒内。

进一步地，本发明所述渐变凸轮的纵截面为直角梯形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明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)本发明采用渐变凸轮控制副缸活塞的运动以控制压缩比的变化，实现对着火时刻的精确控制。

(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机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统结构示意图；

图2为图1中的渐变凸轮的左视图；

图3为图1中的渐变凸轮的放大图；

图中，1、从动链轮，2、从动链轮轴，3、第一滑动轴承，4、第二滑动轴承，5、主动链轮，6、主动链轮轴，7、齿轮，8、齿条，9、渐变凸轮，10、凸轮轴，11、传动杆，12、第一圆盘，13、蓄能弹簧，14、第二圆盘，15、压力杆，16、回位弹簧，17、副缸活塞，18、副缸，19、气缸盖，20、气缸，21、电机，22、套筒，23、电控单元。

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至图2所示，本发明用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统主要包括从动链轮1、从动链轮轴2、第一滑动轴承3、第二滑动轴承4、主动链轮5、主动链轮轴6、齿轮7、齿条8、渐变凸轮9、凸轮轴10、传动杆11、第一圆盘12、蓄能弹簧13、第二圆盘14、压力杆15、回位弹簧16、副缸活塞17、副缸18、用于测量副缸活塞17的位移的传感器、电机21和电控单元23。

如图1所示，作为本发明的优选方案，本发明还可包含一个套筒22，套筒22固定安装于气缸盖19上方，并将第一圆盘12、第二圆盘14、蓄能弹簧13和回位弹簧16置于套筒22内且第一圆盘12位于第二圆盘14的上方。从动链轮1固定安装于从动链轮轴2上，从动链轮轴2的一端设置外花键，凸轮轴10的一端设有内花键，将从动链轮轴2的外花键端插入凸轮轴10的内花键端。凸轮轴10的一端安装于第一滑动轴承3上，凸轮轴10的另一端安装于第二滑动轴承4上，渐变凸轮9固定安装于凸轮轴10上。主动链轮5通过链条与从动链轮1连接，主动链轮5与主动链轮轴6的一端固定连接，主动链轮轴6的另一端与内燃机的曲轴通过正时齿轮相连接。齿条8与凸轮轴10固定连接，通常齿条8与凸轮轴10平行，使得齿条8能够带动凸轮轴10作往复平移运动。齿轮7与齿条8保持啮合，齿轮7与电机21电连接，电机21与电控单元23电连接。传动杆11的一端与渐变凸轮9保持接触，传动杆11的另一端与第一圆盘12固定相连。蓄能弹簧13的一端与第一圆盘12固定相连，蓄能弹簧13的另一端与第二圆盘14固定连接。回位弹簧16的一端与第二圆盘14固定连接，回位弹簧16的另一端与气缸盖19固定连接。内燃机的气缸盖19开设有副缸18，副缸18与内燃机的气缸20连通，副缸活塞17置于副缸18内。压力杆15的一端与第二圆盘14固定连接，压力杆15的另一端与副缸活塞17固定相连。并且，回位弹簧16套在压力杆15外。

如图2和图3所示，渐变凸轮9的外轮廓随着轴线变化的，即渐变凸轮9不同轴线位置处的外轮廓是不相同的。作为本发明的优选实施方式，渐变凸轮9的纵截面为直角梯形(参见图3)。

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ω、凸轮转角θ、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)23进行分析处理。ECU23根据处理的结果控制电机21带动齿轮7转动，齿轮7带动与其啮合的齿条8作往复平移使得渐变凸轮9相应地作往复平移。由于渐变凸轮9的轮廓随轴线而变化，因此副缸活塞17的位移也是变动的，从而实现压缩比的变化。

具体地说，本发明用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统工作时，在进气过程中，发动机的曲轴通过正时齿轮带动主动链轮轴6转动，固定安装于主动链轮轴6上的主动链轮5随之转动并通过链条带动从动链轮5转动；从动链轮1通过从动链轮轴2带动凸轮轴10转动，从而带动渐变凸轮9转动。此时，传动杆11向上运动，在回位弹簧16的作用下，第二圆盘14向上移动进而带动压力杆15向上移动，压力杆15带动位于副缸18内的副缸活塞17向上移动以增加气缸的进气量。

在压缩行程中，ECU根据各个传感器所收集到的发动机的各种信号控制电机21转动，电机21带动齿轮7转动使得与齿轮7啮合的齿条8左右移动，齿条8带动凸轮轴10往复移动，渐变凸轮9随凸轮轴10往复移动以达到发动机所要求的压缩比；传动杆11此时在渐变凸轮9的作用下向下运动，传动杆11推动第一圆盘12下移，第一圆盘12通过蓄能弹簧13推动第二圆盘14下移，第二圆盘14推动压力杆15下移从而带动副缸活塞17下移以实现均质混合气的压燃。

在燃烧做功过程中，此阶段传动杆11静止处于离凸轮轴中心线最远位置，即在图1中传动杆11位于最低位置且保持静止。此时，气缸20内的压力急剧升高推动副缸活塞17向上移动，副缸活塞17通过压力杆15推动第二圆盘14向上移动，第二圆盘14压缩蓄能弹簧13，蓄能弹簧13获得弹性势能。

在排气过程中，此阶段传动杆11静止处于离凸轮轴中心线最远位置，即在图1中传动杆11位于最低位置且保持静止。随着气缸20内的废气排出，气缸20内的压力下降，此时蓄能弹簧13将存储的弹性势能释放出来，蓄能弹簧13推动第二圆盘14向下运动，第二圆盘14通过压力杆15推动副缸活塞17向下运动以更大程度的排出气缸20内的废气。

本发明通过ECU控制渐变凸轮9往复移动，从而实现了压缩比的控制，提高了系统反应的灵敏度和压缩比控制的精度，从而更好地控制了均质混合气的着火时刻。

Claims (3)

1.一种用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统，其特征是：包括从动链轮（1）、从动链轮轴（2）、第一滑动轴承（3）、第二滑动轴承（4）、主动链轮（5）、主动链轮轴（6）、齿轮（7）、齿条（8）、渐变凸轮（9）、凸轮轴（10）、传动杆（11）、第一圆盘（12）、蓄能弹簧（13）、第二圆盘（14）、压力杆（15）、回位弹簧（16）、副缸活塞（17）、副缸（18）、用于测量副缸活塞（17）的位移的传感器、电机(21)和电控单元（23），从动链轮（1）固定安装于从动链轮轴（2）上，从动链轮轴（2）与凸轮轴（10）安装在一起，且凸轮轴（10）的一端安装于第一滑动轴承（3）上，凸轮轴（10）的另一端安装于第二滑动轴承（4）上，渐变凸轮（9）固定安装于凸轮轴（10）上，主动链轮（5）通过链条与从动链轮（1）连接，主动链轮（5）与主动链轮轴（6）的一端固定连接，主动链轮轴（6）的另一端与内燃机的曲轴通过正时齿轮相连接，齿条（8）与凸轮轴（10）固定连接以使齿条（8）能够带动凸轮轴（10）作往复平移运动，齿轮（7）与齿条（8）啮合，齿轮（7）与电机（21）连接，电机（21）与电控单元（23）连接，传动杆（11）的一端与渐变凸轮（9）保持接触，传动杆（11）的另一端与第一圆盘（12）固定相连，蓄能弹簧（13）的一端与第一圆盘（12）固定相连；蓄能弹簧（13）的另一端与第二圆盘（14）固定连接，回位弹簧（16）的一端与第二圆盘（14）固定连接，回位弹簧（16）的另一端与气缸盖（19）固定连接，内燃机的气缸盖（19）开设有所述副缸（18），所述副缸（18）与内燃机的气缸（20）连通，副缸活塞（17）置于副缸（18）内，压力杆（15）的一端与第二圆盘（14）固定连接，压力杆（15）的另一端与副缸活塞（17）固定相连，且回位弹簧（16）套在压力杆（15）外。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统，其特征是：还包括套筒（22），套筒（22）与所述气缸盖（19）固定连接，所述第一圆盘（12）、蓄能弹簧（13）、第二圆盘（14）和回位弹簧（16）置于套筒（22）内。

3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的机械辅助压缩控制均质混合气燃烧的系统，其特征是：所述渐变凸轮（9）的纵截面为直角梯形。