CN109667676A - 可变压缩比发动机 - Google Patents

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Abstract

一种可变压缩比发动机包括：活塞；活塞杆，所述活塞杆连接至所述活塞；第一连接连杆，所述第一连接连杆通过第一接合部连接至所述活塞杆；主体，所述主体通过第二接合部连接至所述第一连接连杆并且包括第三接合部和第四接合部；曲柄轴，所述曲柄轴包括第五接合部；第二连接连杆，所述第二连接连杆通过所述第四接合部连接至所述主体并且通过所述第五接合部连接至所述曲柄轴使得曲柄轴旋转；以及控制连杆，所述控制连杆通过所述第三接合部连接至所述主体并且选择性地改变所述第三接合部的位置。

Description

可变压缩比发动机
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年10月16日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请号10-2017-0134052的权益，并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域
本申请涉及一种可变压缩比发动机，更具体地涉及压缩比变化并且能够实现停缸的可变压缩比发动机。
背景技术
通常地，内燃机发动机的压缩比表示在内燃机发动机的压缩冲程中燃烧室在压缩之前的最大容积与燃烧室在压缩之后的最小容积之间的比例。
内燃机发动机的输出功率随着内燃机发动机的压缩比的增加而增加。然而，如果内燃机发动机的压缩比过高，则会发生所谓的爆震现象，因此内燃机发动机的输出功率变差，并且造成内燃机发动机过热、内燃机发动机的气门或活塞失效等。因此，将内燃机发动机的压缩比设定为在发生爆震现象之前的合适范围内的特定值。
然而，由于可以根据内燃机发动机的负载合适地改变压缩比从而改进内燃机发动机的燃料经济性和输出功率，已经提出了改变内燃机发动机压缩比的不同方法。
公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本申请背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本申请提供一种可变压缩比发动机，其中压缩比根据运行条件而变化。
本申请还提供一种可变压缩比发动机，其中能够实施停缸从而改善燃料经济性。
本申请的示例性实施方案提供一种可变压缩比发动机，包括：活塞；活塞杆，所述活塞杆连接至所述活塞；第一连接连杆，所述第一连接连杆通过第一接合部连接至所述活塞杆；主体，所述主体通过第二接合部连接至所述第一连接连杆并且包括第三接合部和第四接合部；曲柄轴，所述曲柄轴包括第五接合部；第二连接连杆，所述第二连接连杆通过所述第四接合部连接至所述主体并且通过所述第五接合部连接至所述曲柄轴使得曲柄轴旋转；以及控制连杆，所述控制连杆通过所述第三接合部连接至所述主体并且选择性地改变所述第三接合部的位置。
所述第一接合部与所述第二接合部之间的距离可以等于所述第二接合部与所述第三接合部之间的距离。
所述控制连杆可以控制所述第三接合部使得第三接合部沿着预设控制线移动，并且所述控制线可以是将所述第三接合部在发动机的预设最大行程下的位置与预设控制点连接的线，与当活塞在发动机的预设最大行程下处于上止点时第一接合部的位置相比，所述预设控制点的位置更接近活塞。
在预设的停缸模式下，所述控制连杆可以移动所述第三接合部的位置使得第三接合部的位置与所述控制点重合。
根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机，可以通过活塞的行程控制空气量，因此能够改进高负载下的性能，并且减少低负载下的泵送损失。
根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机，可以通过行程代替节气门来控制发动机的负载，因此能够增加歧管压力，因此减少泵送损失。
根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机，允许停缸，因此能够减少活塞摩擦并且改善燃料经济性。
附图说明
图1是根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的前视图。
图2A至图4B是用于解释根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的运行的视图和曲线图，其中图2B、3B和4B的曲线图中的横向坐标表示时间，单位为秒。
图5是显示根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的行程和压缩比的曲线图。
具体实施方式
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本文所使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的并且不旨在限制本申请。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、运行、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、数值、步骤、运行、元件、组件和/或其群体。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“含有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。此外，说明书中描述的术语“单元”、“-器”、“-件”和“模块”表示用于进行至少一种功能和运行的单元，并且可以通过硬件或软件及其组合实施。
此外，本申请的控制逻辑可以体现为计算机可读媒介上的永久性计算机可读媒体，包括通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读媒介的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据储存设备。计算机可读媒介也可以分布在网络联接的计算机系统中使得计算机可读媒介以分布方式储存和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
在下文的详细说明中，仅简单地通过图解来显示和描述本申请的某些示例性实施方案。
本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不会脱离本申请的精神或范围。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成元件。
下面将参考附图对本申请的示例性实施方案进行详细描述。
图1是根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的前视图。
参考图1，根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机10包括：活塞14；活塞杆16，所述活塞杆16连接至活塞14；第一连接连杆30，所述第一连接连杆30通过第一接合部41连接至活塞杆16；主体20，所述主体20通过第二接合部43连接至第一连接连杆30并且包括第三接合部45和第四接合部47；曲柄轴34，所述曲柄轴34包括第五接合部49；第二连接连杆32，所述第二连接连杆32通过第四接合部47连接至主体20并且通过第五接合部49连接至曲柄轴34使得曲柄轴34旋转；和控制连杆36，所述控制连杆36通过第三接合部45连接至主体20并且选择性地改变第三接合部45的位置。
活塞14和活塞杆16可以整体形成。
在图中，H1表示顶表面的高度，即汽缸壁12的最上端的高度，H2表示上止点(TDC)并且根据第三接合部45的位置而变化。
各个接合部41、43、45、47和49可以使用连接销钉等构造，并且被构造成可旋转和可枢转。由于接合部(例如各个接合部41、43、45、47和49)的功能是公知的，将省略其详细描述。
第一接合部41与第二接合部43之间的距离可以等于第二接合部43与第三接合部45之间的距离。
例如，主体20可以包括第一本体连杆22、第二本体连杆24和第三本体连杆26，所述第一本体连杆22连接第二接合部43和第三接合部45，所述第二本体连杆24连接第二接合部43和第四接合部47，所述第三本体连杆26连接第三接合部45和第四接合部47，并且第一连接连杆30可与第一本体连杆22具有相同的长度。
然而，主体20的构造并不限于此，而是可以设置成各种形状来连接第二接合部43、第三接合部45和第四接合部47。例如，主体20可以构造成图2A至图4B中所示的单板21的形式。
控制连杆36控制第三接合部45使得第三接合部45沿着预设控制线50移动。
控制线50可以为虚构路径，使得第三接合部45通过控制连杆36的移动沿该控制线50移动，或者所述控制线50可以是在发动机10上形成的轨道或凹槽从而引导第三接合部45的移动。
控制线50可以是将第三接合部45的在发动机10的预设最大行程下的位置A1与预设控制点B2连接的线，与当活塞在发动机的预设最大行程下处于上止点时第一接合部41的位置B1相比，所述预设控制点B2的位置更接近活塞14。
在预设停缸模式下，控制连杆36可以移动第三接合部45的位置使得第三接合部45的位置与控制点B2一致。
控制连杆36控制第三接合部45使得第三接合部45通过致动器、马达/齿轮等的运行而沿着控制线50移动，其中致动器、马达/齿轮等的使用是公知的，因此将省略其详细描述。
此外，致动器、马达/齿轮等的运行由控制器(例如发动机控制单元(ECU))进行控制，并且ECU通过接收从加速踏板打开程度传感器、车辆速度传感器、空气温度传感器、空气量传感器等输出的关于车辆运行状态的信息来确定车辆的运行状态，并且基于预设映射表来设置控制连杆36的位置。
图2A至图4B是用于解释根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的运行的图和曲线图。
下文将参考图1至图4B来描述根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的运行。
参考图2A和图2B，在发动机的最大负载情况下，控制连杆36运行使得第三接合部45处于预设最大负载位置A1处。在该情况下，当活塞位于上止点时第一接合部41位于点B1处。
活塞14竖直、往复地移动，并且活塞14的行程S1为从约140mm至224mm(即，从下止点(BDC)至上止点(TDC)时活塞例如与曲轴的中心点的参考位置之间的距离的变化)，即约84mm。
连接至活塞14的活塞杆16允许主体20围绕第三接合部45枢转，使得通过第二连接连杆32连接至主体20的曲柄轴34旋转。
参考图3A和图3B，在发动机的中等负载情况下，控制连杆36运行使得第三接合部45处于预设位置A2处。
当第三接合部45处于位置A2时，活塞14的行程S2减小到为从约190mm至225mm(即，从下止点(BDC)至上止点(TDC)时活塞例如与曲轴的中心点的参考位置之间的距离的变化)，即约为35mm。
参考图4A和图4B，在发动机的低负载情况下(例如在停缸过程中)，控制连杆36运行使得第三接合部45处于控制点B2处。
当第三接合部45处于控制点B2时，第一接合部41的位置与第三接合部45的位置彼此重合，并且第一接合部41与第二接合部43之间的距离以及第二接合部43与第三接合部45之间的距离彼此相等，因此活塞14的行程可以变成“0”。
亦即，活塞14不移动，其行程可以持续保持在约228mm(例如在停缸模式下)。
如上所述，已经关于发动机的最大负载情况、发动机的中等负载情况以及停缸情况描述了根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的运行，但是本申请并不限于此，可以根据图2A至图4B中显示的行程曲线图所示的第三接合部45的位置而实现不同的行程。
图5是显示根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机的行程和压缩比的曲线图。
下文将参考图1至图5来描述根据行程设定压缩比的方法。
在根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机中，第三接合部45在预设最大行程下的第三接合部45的位置A1与预设控制点B2之间移动，与当活塞在发动机的预设最大行程下处于上止点时第一接合部41的位置B1相比，所述预设控制点B2的位置更接近活塞14，因此当第三接合部45更接近控制点B2时，活塞14的上止点H2升高并且燃烧室容积和行程减小。
图5显示了发动机的行程和压缩比，其中当最大行程为85mm并且负载达到100％时压缩比为7.5，并且当负载为5％时压缩比为17。
在此，根据如下条件根据行程设定压缩比。
压缩比＝压缩之前的容积/压缩之后的容积＝(位移容积+燃烧室容积)/燃烧室容积
在此，通过“行程x汽缸横截面积”计算位移容积。
燃烧室容积是汽缸的燃烧室容积和汽缸盖的燃烧室容积的总和，并且汽缸盖的燃烧室容积是固定的物理量。此外，可以通过“汽缸横截面积x{顶表面的高度(H1)-TDC高度(H2)}”来计算汽缸的燃烧室容积。
如图5所示，根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机，在高负载下设定低压缩比，因此能够阻止爆震的出现，并且可以在低负载下设定高压缩比从而增加燃烧效率。
此外，可以通过行程代替节气门来控制发动机的负载，因此能够增加歧管压力并且减少泵送损失。
此外，如图4A和图4B所示，根据本申请的示例性实施方案的可变压缩比发动机能够实施停缸，因此能够减少摩擦损失并且改进燃料效率。
虽然结合被视为实际示例性实施方案描述本申请，应理解本申请不限于所公开的实施方案。相反，本发明旨在覆盖包括在所述权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (4)

1.一种可变压缩比发动机，包括：
活塞；
活塞杆，其连接至所述活塞；
第一连接连杆，其通过第一接合部连接至所述活塞杆；
主体，其通过第二接合部连接至所述第一连接连杆并且包括第三接合部和第四接合部；
曲柄轴，其包括第五接合部；
第二连接连杆，其通过所述第四接合部连接至所述主体并且通过所述第五接合部连接至所述曲柄轴使得曲柄轴旋转；以及
控制连杆，其通过所述第三接合部连接至所述主体并且选择性地改变所述第三接合部的位置。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比发动机，其中：
所述第一接合部与所述第二接合部之间的距离等于所述第二接合部与所述第三接合部之间的距离。
3.根据权利要求2所述的可变压缩比发动机，其中：
所述控制连杆控制所述第三接合部使得第三接合部沿着预设控制线移动，
所述预设控制线将所述第三接合部在发动机的预设最大行程下的位置与预设控制点连接，与当活塞在发动机的预设最大行程下处于上止点时第一接合部的位置相比，所述预设控制点的位置更接近活塞。
4.根据权利要求3所述的可变压缩比发动机，其中，
在预设的停缸模式下，
所述控制连杆移动所述第三接合部的位置使得第三接合部的位置与所述控制点重合。
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