CN107916964B - 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构 - Google Patents

一种基于滑动缸套的可变配气相位机构 Download PDF

Info

Publication number
CN107916964B
CN107916964B CN201711250309.6A CN201711250309A CN107916964B CN 107916964 B CN107916964 B CN 107916964B CN 201711250309 A CN201711250309 A CN 201711250309A CN 107916964 B CN107916964 B CN 107916964B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
cylinder sleeve
sliding
air inlet
sides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711250309.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107916964A (zh
Inventor
李向荣
马赫阳
杨伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201711250309.6A priority Critical patent/CN107916964B/zh
Publication of CN107916964A publication Critical patent/CN107916964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107916964B publication Critical patent/CN107916964B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L5/00—Slide valve-gear or valve-arrangements
    • F01L5/04—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L5/06—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/028—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation for two-stroke engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于滑动缸套的可变配气相位机构，气缸的排气口和进气口分别平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上，能实现气缸中部排气，气缸两侧进气的换气方式，同时满足二冲程及四冲程的换气需求。气缸的进气口和排气口还可平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上实现气缸中部进气，气缸两侧排气的换气方式。本发明能够保证发动机在各工况下的平均指示压力和换气特性达到最优，适用于不同转速下换气过程的优化、燃烧组织的优化、对发动机的性能进行改善。

Description

一种基于滑动缸套的可变配气相位机构
技术领域
本发明涉及一种内燃机的可变配气相位机构，具体涉及一种对置活塞二冲程发动机的可变配气相位机构，属于内燃机技术领域。
背景技术
对置活塞二冲程发动机取消了复杂的配气机构和缸盖，其重量可以大幅度减少，可以有效提高功率密度和热效率，作为应对能源危机和环境污染挑战的技术途径之一而受到关注与研究。然而排放物与颗粒物的问题历来是制约对置活塞二冲程发动机应用的关键问题，主要原因之一是在对置活塞二冲程发动机中，通过活塞扫略布置在缸套两端的进、排气口完成换气过程，并且换气时间较短，使其换气性能较差。
为满足发动机对换气过程的要求，VVT技术(可变气门正时技术)现阶段被广泛的应用于乘用车上。而在对置活塞发动机中，现阶段只有美国品纳克Pinnacle公司在对置活塞四冲程发动机中使用了滑动缸套可变配气相位机构，该发动机进、排气口均设置在发动机中部，采用两个气缸套，并用弹簧锁紧，工作时通过拨叉式凸轮机构打开，再由弹簧回位锁紧。但该机构不能满足对之活塞二冲程发动机对换气的要求，不能在对置活塞二冲程发动机上使用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于滑动缸套的可变配气相位机构，该机构能够保证发动机在各工况下的平均指示压力和换气特性达到最优，适用于不同转速下换气过程的优化、燃烧组织的优化、对发动机的性能进行改善。
一种基于滑动缸套的可变配气相位机构，气缸的排气口和进气口分别平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上，能实现气缸中部排气，气缸两侧进气的换气方式，同时满足二冲程及四冲程的换气需求。
气缸的进气口和排气口平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上，实现气缸中部进气，气缸两侧排气的换气方式，配气相位均由相位机构的开启时刻及滑动距离确定，相位机构的开启时刻及滑动距离对应不同的发动机转速，即配气相位可根据工况进行调节。
进一步地，所述相位机构包括滑动缸套、驱动机构和锁紧弹簧；
所述滑动缸套的内外表面分别与活塞和固定缸套形成滑动配合，滑动缸套的表面上加工沿周向分布的气孔；
两个所述滑动缸套呈左右对称布置，所述锁紧弹簧通过预紧力将滑动缸套沿轴向限制在固定缸套内部，所述驱动机构驱动滑动缸套沿轴向向外滑动且压缩锁紧弹簧，通过滑动缸套上气孔相对固定缸套的进气口和排气口位置的改变实现换气过程中自由排气、扫气及过后充气三个阶段的时刻及时长独立控制。
进一步地，所述驱动机构包括电液驱动装置和摇杆，所述摇杆中部与固定缸套上的凸台进行固定，摇杆一侧与电液驱动装置连接，另一侧与滑动缸套连接，电液驱动装置改变摇杆摆动的角度，从而改变滑动缸套的开启时刻及滑动距离，实现配气相位的连续可变。
进一步地，所述滑动缸套的开启时刻及滑动距离的确定，即配气相位的确定，需要依据不同发动机的缸径、冲程、工作转速对发动机的动力性指标和换气特性指标进行优化后最终确定。
有益效果：
1、本发明通过改变可滑动缸套的开启时刻及滑动距离来改变换气过程的配气相位，从而实现配气相位的可变。该机构可以实现两种换气形式，第一种是气缸中部排气，两侧进气；第二种是气缸中部进气，两侧排气，可通过选择不同的换气形式来满足不同的工作需求。并且能够通过相位的变换适应不同工况下对进气质量的要求，最终优化换气和燃烧过程，改善发动机性能。
2、本发明将排气口平均布置在气缸中部，进气口平均布置在气缸两侧，相比于美国品纳克Pinnacle公司研发的将进、排气口均布置在气缸中部，仅可实现四冲程的可变配气相位机构，此换气方式可同时满足二冲程及四冲程的换气需求；相比较于进、排气口分别布置在气缸两侧的传统OP2S发动机，此种换气方式可以使得换气路程缩短，换气过程中的自由排气、扫气及过后充气三个阶段的时刻及时长均可独立控制，可明显改善换气效果，同时由于进气口、排气口平均布置到气缸的两侧，可获得较大的有效压缩、膨胀比，利于燃烧。
3、本发明将进气口平均布置在气缸中部，排气口平均布置在气缸两侧，与其他已有结构相比，它可以获得与上述中部排气，两侧进气的换气方式相同的优势。并且中部气口进气有利于喷油器的冷却。
附图说明
图1为可变配气相位机构与发动机的装配简图；
图2为a、b两种换气形式下换气原理图；
图3为可变配气相位机构结构简图(中部气口关闭)；
图4为可变配气相位机构结构简图(中部气口开启)；
图5为换气方式为a时，可变配气相位和恒定配气相位的平均有效压力；
图6为换气方式为a时，可变配气相位和恒定配气相位的扫气效率；
图7为换气方式为b时，可变配气相位和恒定配气相位的平均有效压力；
图8为换气方式为b时，可变配气相位和恒定配气相位的扫气效率。
其中，1、9为两侧锁紧弹簧，2、8为电液驱动装置，3、7为两侧摇杆，4、5为两侧滑动缸套，6为固定外缸套。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1、3和4所示，本发明提供了一种基于滑动缸套的可变配气相位机构，该机构包括两侧滑动缸套4、5，两个电液驱动装置2、8，两侧摇杆3、7，和锁紧弹簧1、9。
滑动缸套4、5的表面上加工沿周向分布的气孔；
滑动缸套4、5装套在固定缸套6内侧，活塞套装在滑动缸套4、5内侧，滑动缸套4、5通过锁紧弹簧1、9压缩定位。摇杆3、7中部与固定缸套6上的凸台进行固定，摇杆3、7一侧与驱动装置2、8连接，一侧与滑动缸套4、5连接。从而实现摇杆带动滑动缸套实现滑动缸套的开关，继而实现气口的开关。通过电液驱动装置2、8改变摇杆3、7摆动的角度，使滑动缸套4、5的运动发生改变，实现气口的开启关闭时刻的改变，从而改变配气相位。
在对置活塞二冲程发动机中应用此机构可以实现气缸中部排气，气缸两侧进气的换气方式，换气过程原理如图2.a。本发明将排气口平均布置在气缸中部，进气口平均布置在气缸两侧，换气过程中的自由排气、扫气及过后充气三个阶段的时刻及时长均可独立控制，可明显改善换气效果，同时由于进气口、排气口平均布置到气缸的两侧，可获得较大的有效压缩、膨胀比，利于燃烧。
应用此机构也可以实现气缸中部进气，气缸两侧排气的换气方式，换气过程原理如图2.b，本发明将进气口平均布置在气缸中部，排气口平均布置在气缸两侧，与其他已有结构相比，它可以获得与上述中部排气，两侧进气的换气方式相同的优势。并且中部气口进气有利于喷油器的冷却，但此种换气方式在自由排气阶段受限于排气口的位置，与中部排气，两侧进气的换气方式比换气效果稍差。无论采用哪种换气方式，配气相位均由滑动缸套的开启时刻及滑动距离确定，滑动缸套的开启时刻及滑动距离对应不同的发动机转速，即配气相位可根据工况进行调节。
在相同边界条件下，分别建立可变配气相位(a、b两种换气方式)和恒定配气相位的发动机仿真模型，进行仿真计算对比。由此得到采用a、b两种换气方式实现可变配气相位并与恒定配气相位时，发动机的平均指示压力和扫气效率的对比图。
附图5为换气方式为a时，可变配气相位和恒定配气相位的平均有效压力的对比图。如图可知，在1000r/min-4000r/min转速下，可变配气相位所对应的平均指示压力均高于恒定配气相位，在1000r/min及4000r/min时，可变配气相位对应的平均指示压力明显高于恒定配气相位对应的平均指示压力，最高可提高5.7％。
附图6为换气方式为a时，即中部排气，两侧进气，可变配气相位和恒定配气相位对应的扫气效率的对比图。如图可知，在1000r/min-4000r/min转速下，可变配气相位所对应的扫气效率基本高于恒定配气相位对应的扫气效率，在在1000r/min及4000r/min时，可变配气相位对应的扫气效率明显高于恒定配气相位对应的扫气效率，最高可提高18.4％。
附图7为换气方式为b时，即中部进气，两侧排气，可变配气相位和恒定配气相位的平均有效压力的对比图。如图可知，在1000r/min-4000r/min转速下，可变配气相位所对应的平均指示压力均高于恒定配气相位，在1000r/min及4000r/min时，可变配气相位对应的平均指示压力明显高于恒定配气相位对应的平均指示压力，最高可提高7.8％。
附图8为换气方式为b时，即中部进气，两侧排气，可变配气相位和恒定配气相位对应的扫气效率的对比图。如图可知，在1000r/min-4000r/min转速下，可变配气相位所对应的扫气效率基本高于恒定配气相位对应的扫气效率，在在1000r/min及4000r/min时，可变配气相位对应的扫气效率明显高于恒定配气相位对应的扫气效率，最高可提高26％。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于滑动缸套的可变配气相位机构，其特征在于，气缸的排气口和进气口分别平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上，能实现气缸中部排气，气缸两侧进气的换气方式，同时满足二冲程及四冲程的换气需求；
气缸的进气口和排气口平均布置在气缸中部和两侧，该相位机构安装在气缸上，实现气缸中部进气，气缸两侧排气的换气方式，配气相位均由相位机构的开启时刻及滑动距离确定，相位机构的开启时刻及滑动距离对应不同的发动机转速，即配气相位可根据工况进行调节；
该相位机构包括滑动缸套、驱动机构和锁紧弹簧；
所述滑动缸套的内外表面分别与活塞和固定缸套形成滑动配合，滑动缸套的表面上加工沿周向分布的气孔；
两个所述滑动缸套呈左右对称布置，所述锁紧弹簧通过预紧力将滑动缸套沿轴向限制在固定缸套内部，所述驱动机构驱动滑动缸套沿轴向向外滑动且压缩锁紧弹簧，通过滑动缸套上气孔相对固定缸套的进气口和排气口位置的改变实现换气过程中自由排气、扫气及过后充气三个阶段的时刻及时长独立控制。
2.如权利要求1所述的基于滑动缸套的可变配气相位机构，其特征在于，所述驱动机构包括电液驱动装置和摇杆，所述摇杆中部与固定缸套上的凸台进行固定，摇杆一侧与电液驱动装置连接，另一侧与滑动缸套连接，电液驱动装置改变摇杆摆动的角度，从而改变滑动缸套的开启时刻及滑动距离，实现配气相位的连续可变。
CN201711250309.6A 2017-12-01 2017-12-01 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构 Active CN107916964B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711250309.6A CN107916964B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711250309.6A CN107916964B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107916964A CN107916964A (zh) 2018-04-17
CN107916964B true CN107916964B (zh) 2019-10-18

Family

ID=61898205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711250309.6A Active CN107916964B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107916964B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109026461B (zh) * 2018-04-23 2020-10-27 北京理工大学 一种内燃机气口高度调节装置
CN109404084A (zh) * 2018-11-15 2019-03-01 北京理工大学 一种对置活塞二冲程发动机的可变配气相位机构
CN113389611A (zh) * 2020-03-12 2021-09-14 赵天安 一种进气调节机构、一种发动机和一种气动马达

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201486669U (zh) * 2009-07-12 2010-05-26 王玉明 二冲程水平对置双轴二级输出发动机
DE102012024177A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Günter Elsbett Dichtung an Schiebebüchsen zur Steuerung des Gaswechsels von Gegenkolbenmotoren
CN106837457A (zh) * 2017-03-22 2017-06-13 北京理工大学 用于对置活塞发动机的可变配气相位机构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004032452A1 (de) * 2004-07-05 2006-01-26 Daude, Otto, Dr.-Ing. Gaswechselsteuerung für Gegenkolbenmotoren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201486669U (zh) * 2009-07-12 2010-05-26 王玉明 二冲程水平对置双轴二级输出发动机
DE102012024177A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Günter Elsbett Dichtung an Schiebebüchsen zur Steuerung des Gaswechsels von Gegenkolbenmotoren
CN106837457A (zh) * 2017-03-22 2017-06-13 北京理工大学 用于对置活塞发动机的可变配气相位机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN107916964A (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4565165A (en) Internal combustion engine
DK2171211T3 (en) combustion Engines
CA2433433C (en) Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder
CA1325897C (en) Crankless reciprocating machine
US7219630B2 (en) Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and naturally aspirated engine control
US7987823B2 (en) Hybrid piston/rotary engine
CN107916964B (zh) 一种基于滑动缸套的可变配气相位机构
US5699758A (en) Method and apparatus for multiple cycle internal combustion engine operation
JP2003517526A (ja) デュアル−シリンダ・エキスパンダ・エンジンおよび１サイクル２膨張行程を有する燃焼方法
US9194287B1 (en) Double cam axial engine with over-expansion, variable compression, constant volume combustion, rotary valves and water injection for regenerative cooling
AU743600B2 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
CN106246362B (zh) 一种机-液双动力输出可变压缩比发动机
CN106837457B (zh) 用于对置活塞发动机的可变配气相位机构
CN109404084A (zh) 一种对置活塞二冲程发动机的可变配气相位机构
CN104405498A (zh) 一种变压缩比增容循环活塞式内燃机
CN201137519Y (zh) 差动式往复活塞内燃机
CN107420195A (zh) 一种基于四冲程发动机的新型二冲程发动机及方法
CN111720211A (zh) 可变压缩比式五冲程发动机
US6308681B1 (en) Valve-arrangement for controlling gas in a piston-type internal-combustion engine
CN215761938U (zh) 组合式发动机
CN209163937U (zh) 一种两冲程水平对冲发动机
AU629238B2 (en) Crankless reciprocating two stroke internal combustion engin e
CN204677279U (zh) 四气门燃烧室
Di et al. Design and Operating Characteristics of a Variable Load Rate Engine.
CN204851419U (zh) 双气门燃烧室

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant