CN105443185A - 可变冲程数发动机 - Google Patents

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Inventor
李双清
王瑞平
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Zhejiang Geely Luoyou Engine Co Ltd
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Shangzhongxia Automatic Transmission Co Ltd
Ningbo Geely Royal Engine Components Co Ltd
Zhejiang Geely Luoyou Engine Co Ltd
Jinan Geely Auto Parts Co Ltd
Hunan Luoyou Engine Parts Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种可变冲程数发动机，包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮随曲轴同步转动，凸轮轴滑移式穿设于从动齿轮内，凸轮轴上设置有双向同步器，双向同步器由同步器执行器驱动并沿凸轮轴转动轴线轴向移动，双向同步器移动后与对应的从动齿轮相连接，同步器执行器连接有ECU并由ECU控制。通过主动齿轮与从动齿轮的传动来改变凸轮轴相对曲轴的转动速度，从而改变凸轮轴控制的进气门和排气门相对曲轴转动做功时的开闭，从而改变发动机的冲程数，发动机功率需求不变时，提高发动机冲程数可以提高发动机缸内平均有效压力，从而避免不必要的节气，降低发动机泵气损失，可以改善发动机缸内燃烧，从而实现降油耗的目的。

Description

可变冲程数发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其是一种可变冲程数发动机。
背景技术
发动机降油耗是法规的不断要求和行业永不止歇的追求。
汽车运行时，发动机要在各种工况下工作。发动机转速范围可以从怠速的600转/分钟左右变化到全速的6000转/分钟以上，发动机的缸内有效压力可以从怠速的0.5bar变化到全负荷的12bar。通常发动机的最佳工况点（每千瓦小时油耗最小）的负荷是中等偏上，相当于70%的全负荷。从最佳工况点往上增加缸内平均有效压力，由于排温限制，需要增加喷油量，造成油耗增加。从最佳工况点往下降低缸内平均有效压力，会造成节气损失增加，燃烧变差。
发动机的最大功率扭矩是按汽车加速需求和爬坡需求设计的，因此平常汽车运行时，发动机功率扭矩需要所需要的发动机缸内平均有效压力是偏低的，低于发动机最佳工况点，这时发动机节气门是半开的，已经造成了节气损失，缸内平均有效压力越低，节气损失越大。
目前发动机降油耗的主要采用增压直喷技术和发动机停缸技术。发动机停缸技术分为两种实现方式：固定的气缸停缸和交替气缸停缸。固定气缸停缸，有温度场不均匀，热应力高，在三缸机中还有点火间隔不均匀，发动机运转不平稳等问题。交替停缸解决了这些问题，但是在发动机停缸模式下，停缸执行机构要连续工作，耗费能量，对机构可靠性要求高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变冲程数发动机，通过变化发动机冲程数来调节发动机功率扭矩，达到降油耗的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可变冲程数发动机，包括联动的曲轴和凸轮轴，发动机还包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮随曲轴同步转动，凸轮轴滑移式穿设于从动齿轮内，凸轮轴上设置有带动凸轮轴转动的双向同步器，双向同步器由同步器执行器驱动并沿凸轮轴转动轴线轴向移动，双向同步器移动后与对应的从动齿轮相连接，同步器执行器连接有ECU并由ECU控制。通过主动齿轮与从动齿轮的传动来改变凸轮轴相对曲轴的转动速度，从而改变凸轮轴控制的进气门和排气门相对曲轴转动做功时的开闭，从而改变发动机的冲程数，根据公式：Mep=（P×nr）/（Vp×N）,其中，Mep-缸内平均有效压力，P-发动机功率，nr-发动机一个完整工作循环曲轴转过的转数，4冲程：nr=2，2冲程：nr=1，6冲程：nr=3，Vp-发动机排量，N-发动机转速。发动机功率需求不变时，提高发动机冲程数可以提高发动机缸内平均有效压力，从而避免不必要的节气，降低发动机泵气损失，可以改善发动机缸内燃烧，从而实现降油耗的目的；双向同步器与凸轮轴相固定，凸轮轴可以轴向移动，双向同步器带动凸轮轴轴向移动；或者凸轮轴为轴向固定，双向同步器与凸轮轴通过键连接，双向同步器可相对凸轮轴轴向移动又能带动凸轮轴转动。
作为优选，发动机还包括一驱动轴，主动齿轮固定于驱动轴上，驱动轴与曲轴之间通过驱动链相连。
作为优选，驱动轴的转动轴线、曲轴的转动轴线和凸轮轴的转动轴线相互平行。
作为优选，主动齿轮为两个，分别为第一主动齿轮和第二主动齿轮，从动齿轮为两个，分别为第一从动齿轮和第二从动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第二主动齿轮和第二从动齿轮相啮合。
作为优选，双向同步器处于两从动齿轮之间的位置，同步器执行器驱动双向同步器沿凸轮轴轴向滑移中分别与第一从动齿轮相连接或第二从动齿轮相连接。
作为优选，第一主动齿轮与第一从动齿轮为增速传动啮合，传动比为1：2，第二主动齿轮与第二从动齿轮为降速传动啮合，传动比为3：2。
作为优选，双向同步器向第一从动齿轮侧滑移并与第一从动齿轮相连接，此时发动机为四冲程循环状态；双向同步器相第二从动齿轮侧滑移并与第二从动齿轮相连接，此时发动机为六冲程循环状态。
作为优选，凸轮轴上设置有VVL机构，VVL机构与ECU相连并由ECU控制。
作为优选，发动机为三缸发动机。
本发明的有益效果是：通过主动齿轮与从动齿轮的传动来改变凸轮轴相对曲轴的转动速度，从而改变凸轮轴控制的进气门和排气门相对曲轴转动做功时的开闭，从而改变发动机的冲程数，发动机功率需求不变时，提高发动机冲程数可以提高发动机缸内平均有效压力，从而避免不必要的节气，降低发动机泵气损失，可以改善发动机缸内燃烧，从而实现降油耗的目的。
附图说明
图1是本发明一种结构示意图；
图中：1、曲轴，2、驱动链，3、驱动轴，4、凸轮轴，5、第一主动齿轮，6、第一从动齿轮，7、第二主动齿轮，8、第二从动齿轮，9、双向同步器，10、同步器执行器，11、ECU，12、VVL机构。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种可变冲程数发动机（参见图1），发动机为三缸发动机，包括转动轴线相互平行的曲轴1、驱动轴3和凸轮轴4。曲轴和驱动轴为轴向固定式结构，凸轮轴为轴向滑移式结构，曲轴与驱动轴之间通过驱动链2连接形成联动结构。凸轮轴上设置有VVL机构12，VVL机构与ECU相连并由ECU11控制。
驱动轴上固定有两个主动齿轮，分别为第一主动齿轮5和第二主动齿轮7，两个主动齿轮随驱动轴同步转动。凸轮轴上套设有轴向静止的两个从动齿轮，两个从动齿轮分别为第一从动齿轮6和第二从动齿轮8，第一从动齿轮与第一主动齿轮始终啮合，第二从动齿轮与第二主动齿轮始终啮合。凸轮轴上固定有双向同步器9，双向同步器的位置处于两从动齿轮之间，双向同步器由同步器执行器10驱动，同步器执行器连接有ECU11并由ECU控制。同步器执行器驱动双向同步器沿着凸轮轴转动轴线轴向移动，移动过程中移动后分别与第一从动齿轮或第二从动齿轮相连接。
第一主动齿轮与第一从动齿轮为增速传动啮合，传动比为1：2，第二主动齿轮与第二从动齿轮为降速传动啮合，传动比为3：2。双向同步器向第一从动齿轮侧滑移并与第一从动齿轮相连接，此时发动机为4冲程循环状态；双向同步器相第二从动齿轮侧滑移并与第二从动齿轮相连接，此时发动机为6冲程循环状态。
依据汽车行驶情况，利用双向同步器9选择是第一主动齿轮5和第一从动齿轮6的传动还是第二主动齿轮7和第二从动齿轮8的传动。当ECU11控制双向同步器9与第一从动齿轮6连接时，凸轮轴4转速是曲轴1转速的1/2，发动机处于四冲程循环状态。当ECU11控制双向同步器9向第二从动齿轮侧滑移并与第二从动齿轮相连接，此时凸轮轴4转速是曲轴1转速的1/3，发动机处于六冲程循环状态。此外，当传动比切换时，VVL机构12也可以同步切换凸轮。通过凸轮轴4和曲轴1之间转速比的变化来实现发动机冲程数的变化，以调节发动机功率扭矩，使发动机功率扭矩适应汽车行驶情况的变化，达到降油耗的目的。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种可变冲程数发动机，包括联动的曲轴和凸轮轴，其特征在于发动机还包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮随曲轴同步转动，凸轮轴滑移式穿设于从动齿轮内，凸轮轴上设置有带动凸轮轴转动的双向同步器，双向同步器由同步器执行器驱动并沿凸轮轴转动轴线轴向移动，双向同步器移动后与对应的从动齿轮相连接，同步器执行器连接有ECU并由ECU控制。
2.根据权利要求1所述的可变冲程数发动机，其特征在于发动机还包括一驱动轴，主动齿轮固定于驱动轴上，驱动轴与曲轴之间通过驱动链相连。
3.根据权利要求2所述的可变冲程数发动机，其特征在于驱动轴的转动轴线、曲轴的转动轴线和凸轮轴的转动轴线相互平行。
4.根据权利要求1或2或3所述的可变冲程数发动机，其特征在于主动齿轮为两个，分别为第一主动齿轮和第二主动齿轮，从动齿轮为两个，分别为第一从动齿轮和第二从动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第二主动齿轮和第二从动齿轮相啮合。
5.根据权利要求4所述的可变冲程数发动机，其特征在于双向同步器处于两从动齿轮之间的位置，同步器执行器驱动双向同步器沿凸轮轴轴向滑移中分别与第一从动齿轮相连接或第二从动齿轮相连接。
6.根据权利要求5所述的可变冲程数发动机，其特征在于第一主动齿轮与第一从动齿轮为增速传动啮合，传动比为1：2，第二主动齿轮与第二从动齿轮为降速传动啮合，传动比为3：2。
7.根据权利要求6所述的可变冲程数发动机，其特征在于双向同步器向第一从动齿轮侧滑移并与第一从动齿轮相连接，此时发动机为四冲程循环状态；双向同步器相第二从动齿轮侧滑移并与第二从动齿轮相连接，此时发动机为六冲程循环状态。
8.根据权利要求1或2或3所述的可变冲程数发动机，其特征在于凸轮轴上设置有VVL机构，VVL机构与ECU相连并由ECU控制。
9.根据权利要求1或2或3所述的可变冲程数发动机，其特征在于发动机为三缸发动机。
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