CN111720211A - 可变压缩比式五冲程发动机 - Google Patents

可变压缩比式五冲程发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN111720211A
CN111720211A CN202010618839.7A CN202010618839A CN111720211A CN 111720211 A CN111720211 A CN 111720211A CN 202010618839 A CN202010618839 A CN 202010618839A CN 111720211 A CN111720211 A CN 111720211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stroke
cylinder
compression ratio
engine
cylinders
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.)
Pending
Application number
CN202010618839.7A
Other languages
English (en)
Inventor
沈凯
屈卓燊
徐子顺
吴兵
毛驭华
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.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and 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 University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202010618839.7A priority Critical patent/CN111720211A/zh
Publication of CN111720211A publication Critical patent/CN111720211A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/044—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of an adjustable piston length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/028—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle five
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1812—Number of cylinders three
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1816—Number of cylinders four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1824—Number of cylinders six
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1832—Number of cylinders eight

Abstract

本发明提供了一种可变压缩比式五冲程发动机，包括：m个四冲程气缸和n二冲程气缸，且m为2或4，n为1、2或4，其中，四冲程气缸和二冲程气缸中均设有可变压缩比活塞，该可变压缩比活塞的头部由外活塞和内活塞组成，外活塞中设有燃烧室和活塞环槽，内活塞位于外活塞内并通过活塞销与连杆相连，外活塞与内活塞之间通过进行竖向的相对运动来调节相对距离，从而调节压缩比，可变压缩比活塞上还连接有电机，该电机用于控制内活塞与外活塞之间的相对距离，电机还与发动机电子控制单元ECU通信连接，发动机电子控制单元ECU通过电机来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制。

Description

可变压缩比式五冲程发动机
技术领域
本发明属于内燃机领域，具体涉及一种可变压缩比式五冲程发动机。
背景技术
传统发动机的工作循环是奥拓循环，其包含四个工作冲程，分别为：进气、压缩、做功、排气。早于1876年，德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机。随后，一种更高效的发动机工作循环方式——阿特金森循环被发明，这种循环下发动机的膨胀比大于压缩比，可以显著地回收废气余能，提升燃油经济性，但也降低了发动机的功率密度，目前普遍应用于普通发动机的部分负荷工况下的工作循环，或混合动力汽车的内燃机工作循环。
目前较为成熟的阿特金森循环实现方式为改变进气门的关闭时间，通过提前或推迟进气门的关闭时刻，调节实际进入发动机的空气量，从而改变发动机实际的压缩比，但通过调节气门实现的阿特金森循环并不一定能完全回收废气余能，特别当发动机在高负荷运转的时候，仍有大部分的能量随排气流失。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 103016148 A，公开日期为2013年4月3日，公开了一种四冲程与二冲程组合循环内燃机，其使用两个四冲程气缸与两个二冲程气缸组成一种新型的发动机，该款发动机的两个四冲程气缸进行奥拓循环，并将废气输出至一个稳压腔，然后输入至两个二冲程气缸。由于该技术将一个气缸的混合气分配至两个气缸进行额外的膨胀行程，使得发动机的膨胀比大大提高，可以达到两倍于其自身压缩比的效果。但该种发动机的膨胀比与压缩比之间的关系相对固定，不能兼顾高负荷与低负荷的极端情况：当发动机工作在低负荷时，由于实际进入气缸的混合气质量不足以填充满两个膨胀缸；在高负荷下，两个膨胀缸未能使压缩空气完全膨胀。另外，四冲程气缸的压缩比选定仍需考虑发动机的爆震情况，并未能完全发挥该种设定的优势。
中国专利文献号CN105673202A，公开日期为2016年6月15日，公开了一种五冲程发动机。该专利使用率与中国专利文献号CN 103016148 A中类似的思想，并提出“五冲程发动机”的新命名。其利用两个四冲程气缸与一个大体积的两冲程气缸，两个四冲程气缸的排气端口与二冲程气缸的进气端口相连，二冲程气缸的进气端口和排气端口都与增压机构相连。该种发动机形式实现缸外低温增压，提高了进气密度，满足动力要求的同时缓解了缸内爆震现象，提高了发动机等容度，优化了燃烧相位，提高了热效率同时降低了排气温度，保护涡轮机叶片。虽然在此种设计下，发动机的膨胀比可以达到压缩比的两倍以上，甚至更多，但其不足之处与中国专利文献号CN 103016148 A相似，其膨胀比与压缩比的关系在设计之初已经确定，并不能完全兼顾高负荷与低负荷的动力情况，未能完全发挥五冲程的设计优势。
此外，无论是四缸五冲程发动机还是三缸五冲程发动机，其主要结构是由两个工作气缸和一个或两个气缸组成的膨胀气缸结合而成，该种设计使得发动机在一个工作周期内，各缸的动力输出不均匀，活塞运动加速度变化较大，给发动机的NVH带来额外的难题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可变压缩比式五冲程发动机。
本发明提供了一种可变压缩比式五冲程发动机，具有这样的特征，包括：m个四冲程气缸和n二冲程气缸，且m为2或4，n为1、 2或4，其中，四冲程气缸和二冲程气缸中均设有可变压缩比活塞，该可变压缩比活塞的头部由外活塞和内活塞组成，外活塞中设有燃烧室和活塞环槽，内活塞位于外活塞内并通过活塞销与连杆相连，外活塞与内活塞之间通过进行竖向的相对运动来调节相对距离，从而调节压缩比，可变压缩比活塞上还连接有电机，该电机用于控制内活塞与外活塞之间的相对距离，电机还与发动机电子控制单元ECU通信连接，发动机电子控制单元ECU通过电机来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，当m为2且n为1时，组成了三缸五冲程发动机，该三缸五冲程发动机中，四冲程气缸与二冲程气缸沿直线排列，二冲程气缸位于两个四冲程气缸的中间，两个四冲程气缸的进气门与进气歧管相连，两个四冲程气缸的排气门通过一个稳压腔与二冲程气缸的进气门相连，二冲程气缸的排气门与排气歧管相连。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，三缸五冲程发动机中，二冲程气缸容积为三缸五冲程发动机总容积的一半，四冲程气缸与二冲程气缸的容积比为1：2。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，当m为4且n为2时，两组三缸五冲程发动机沿V 字型对称布置组成六缸五冲程发动机。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，当m为2且n为2时，组成了四缸五冲程发动机，该四缸五冲程发动机中，四冲程气缸与二冲程气缸沿直线排列，两个四冲程气缸分别布置于两侧，两个二冲程气缸布置于两个四冲程气缸的中间，两个四冲程气缸的进气门与进气歧管相连，两个四冲程气缸的排气门通过一个稳压腔与两个二冲程气缸的进气门相连，两个二冲程气缸的排气门与排气歧管相连。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，四缸五冲程发动机中，四冲程气缸与二冲程气缸的容积一致。
在本发明提供的可变压缩比式五冲程发动机中，还可以具有这样的特征：其中，当m为4且n为4时，两组四缸五冲程发动机沿V 字型对称布置组成八缸五冲程发动机。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的可变压缩比式五冲程发动机，因为设有可变压缩比活塞，通过电机改变外活塞与内活塞的相对距离就能改变活塞总高度，从而能够便捷地调整压缩比，同时通过发动机电子控制单元 ECU根据当前工况状态对电机进行控制来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制，所以，能够将发动机的运转条件细化到每个冲程，通过控制压缩比来保证每个工作时刻都充分压榨发动机的性能，降低非做功冲程的泵气损失，提高做功冲程的热效率。另外，当发动机温度到达边界条件时，可以在原来的基础上调整压缩比策略，牺牲部分热效率，降低缸内温度。并且，通过对压缩比进行控制能够有效改善发动机的NVH性能，优化活塞的加速度曲线，使得其更接近正弦曲线，有效降低活塞受到的冲击，使活塞受力更均匀，减少气缸部件的磨损和抑制缸体振动，提高发动机运转的平顺性。
附图说明
图1是本发明的实施例中三缸五冲程发动机的管路布局图；
图2是本发明的实施例中六缸五冲程发动机的管路布局图；
图3是本发明的实施例中四缸五冲程发动机的管路布局图；
图4是本发明的实施例中八缸五冲程发动机的管路布局图；
图5是本发明的实施例中发动机电子控制单元ECU的控制流程图；
图6是本发明的实施例中三缸五冲程发动机的布置图；
图7是本发明的实施例中四缸五冲程发动机的布置图；
图8是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在低负荷下的运行方式示意图；
图9是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在中负荷下的运行方式示意图；
图10是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在高负荷下的运行方式示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
图1是本发明的实施例中三缸五冲程发动机的管路布局图，图2 是本发明的实施例中六缸五冲程发动机的管路布局图，图3是本发明的实施例中四缸五冲程发动机的管路布局图，图4是本发明的实施例中八缸五冲程发动机的管路布局图。
如图1-图4所示，本实施例的一种可变压缩比式五冲程发动机 100，包括m个四冲程气缸10和n二冲程气缸20，且m为2或4，n 为1、2或4。
如图1所示，当m为2且n为1时，组成了三缸五冲程发动机，该三缸五冲程发动机中，四冲程气缸10与二冲程气缸20沿直线排列，二冲程气缸20位于两个四冲程气缸10的中间，两个四冲程气缸10 的进气门11与进气歧管1相连，两个四冲程气缸的排气门12通过一个稳压腔2与二冲程气缸的进气门21相连，二冲程气缸的排气门22 与排气歧管3相连。
三缸五冲程发动机中，二冲程气缸20容积为三缸五冲程发动机总容积的一半，四冲程气缸10与二冲程气缸20的容积比为1：2。
如图2所示，当m为4且n为2时，两组三缸五冲程发动机沿V 字型对称布置组成六缸五冲程发动机。
如图3所示，当m为2且n为2时，组成了四缸五冲程发动机，该四缸五冲程发动机中，四冲程气缸10与二冲程气缸20沿直线排列，两个四冲程气缸10分别布置于两侧，两个二冲程气缸20布置于两个四冲程气缸10的中间，两个四冲程气缸10的进气门11与进气歧管 1相连，两个四冲程气缸10的排气门12通过一个稳压腔2与两个二冲程气缸20的进气门21相连，两个二冲程气缸20的排气门22与排气歧管3相连。
四缸五冲程发动机中，四冲程气缸10与二冲程气缸20的容积一致。
如图4所示，当m为4且n为4时，两组四缸五冲程发动机沿V 字型对称布置组成八缸五冲程发动机。
四冲程气缸10和二冲程气缸20中均设有可变压缩比活塞，该可变压缩比活塞的头部由外活塞31和内活塞32组成，外活塞31中设有燃烧室和活塞环槽，内活塞32位于外活塞31内并通过活塞销与连杆相连，外活塞31与内活塞32之间通过进行竖向的相对运动来调节相对距离，从而调节压缩比，
可变压缩比活塞上还连接有电机，该电机用于控制内活塞32与外活塞31之间的相对距离。
本实施例中，当需要扩大压缩比时，电机驱动内外活塞相互远离，内外活塞之间距离增大，活塞的总高度被提高，从而减少了气缸的实际容积；当需要降低气缸的压缩比时，通过电机控制内外活塞之间的相对距离，此时内外活塞之间距离减小，降低活塞总高度，从而增加气缸的实际容积。
电机还与发动机电子控制单元ECU通信连接，发动机电子控制单元ECU通过电机来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制。
图5是本发明的实施例中发动机电子控制单元ECU的控制流程图。
如图5所示，发动机电子控制单元ECU通过收集发动机的常规信息，如发动机的转速、节气门的开度和曲轴位置等来计算当前工况下每冲程对应的压缩比，并通过对进气流量数据和气缸压力数据进行分析，得到最佳压缩比，再通过电机控制内活塞与外活塞之间的相对距离来对四冲程气缸10和二冲程气缸20内的压缩比进行修正。
图6是本发明的实施例中三缸五冲程发动机的布置图，图7是本发明的实施例中四缸五冲程发动机的布置图。
如图6和图7所示，二冲程气缸20均布置于两个四冲程气缸10 之间，并接收来自四冲程气缸10的混合气。新鲜空气进入发动机后经涡轮增压为高温高压的压缩气体，然后将经过中冷器被冷却为低温高压的气体。当节气门打开时，气体进入四冲程气缸10进行“进气- 压缩-做功-排气”四个冲程。四冲程气缸10完成一个工作循环后，缸内的混合气进入稳压腔2，随后被吸进二冲程气缸20进行“吸气-排气”两个冲程。
本实施例中，三缸五冲程发动机和四缸五冲程发动机的两个四冲程气缸10的点火间隔均为360°曲轴转角，分别向中间的二冲程气缸 20排出混合气。混合气在二冲程气缸20完成一个工作循环后排至排气歧管3，然后驱动废气涡轮。
如图3和图5所示，六缸五冲程发动机和八缸五冲程发动机中，每侧气缸单独使用一个稳压腔2，处于同一排的气缸共用一个曲柄，同侧的两个四冲程气缸10点火间隔为360°，同一排的两个气缸的循环间隔为180°。
本实施例以三缸五冲程发动机为例，该三缸五冲程发动机在各个负荷下的运行方式如下：
图8是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在低负荷下的运行方式示意图。
如图8所示，图中从左至右的顺序依次为1缸，2缸和3缸。图 8(a)-图8(d)依次为1缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图8(c)、(d)、(a)、(b)依次为3缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图8(b)、 (d)为2缸的的进气冲程，图8(a)、(c)为2缸的的排气冲程。
当发动机处于低负荷工况时，由于混合气质量较少，此时发动机的爆震倾向低，四冲程气缸10在进行进气冲程时，如图8(a)中1 缸所示，选定使得进气冲程末期的缸压不低于标准大气压的压缩比，避免不必要的泵气损失。在进行压缩冲程时，如图8(b)中1缸所示，要使压缩比在爆震极限内尽可能的高，外活塞31与内活塞32相互远离来获得更高的压缩比，相对更高的压缩比可以提高热效率。如图8(c)中1缸所示，做功冲程时将可变压缩比活塞总高度调至最低，充分发挥第一次膨胀做功冲程的热力转换。二冲程气缸20采用较高总活塞高度的方式进行进气冲程，降低二冲程气缸20的实际容积，从而减少混合气在二冲程气缸20里由于负压造成额外的泵气损失。在所有气缸的排气冲程阶段，当活塞上行时，可利用可变压缩比活塞的特性，提高当前的活塞总高度，从而利用活塞的运动加速排气进程，降低泵气损失和减少缸内废气残余。
图9是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在中负荷下的运行方式示意图。
如图9所示，图中从左至右的顺序依次为1缸，2缸和3缸。图 9(a)-图9(d)依次为1缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图9(c)、 (d)、(a)、(b)依次为3缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图9(b)、 (d)为2缸的的进气冲程，图9(a)、(c)为2缸的的排气冲程。
当发动机负荷提高时，如图9(a)中1缸所示，在四冲程气缸 10的进气阶段，在保证进气冲程末期缸压不低于标准大气压的情况下选用压缩比。在进行压缩冲程时，如图9(b)中1缸所示，若气缸未到达爆震极限，则四冲程气缸10的压缩比仍然以尽可能最高的压缩比方式进行压缩冲程，保证四冲程气缸10的热效率。做功冲程时，图9(c)中1缸将活塞总高度调整至最低，充分发挥第一次膨胀做功冲程的热力转换。二冲程气缸20的活塞总高度逐渐降低，直至使二冲程气缸20的进气冲程末期缸压降至稍高于标准大气压为止，充分利用废气余能。维持二冲程气缸20进气冲程末期缸压的目的在于使二冲程气缸20在排气冲程的初期具有一定的自由排气效果，即气缸内的混合气较高的压力使其自然地离开气缸，从而降低发动机在排气冲程时部分的泵气损失。在所有气缸的排气冲程阶段，提高当前的活塞总高度，从而利用活塞的运动加速排气进程。
图10是本发明的实施例中三缸五冲程发动机在高负荷下的运行方式示意图。
如图10所示，图中从左至右的顺序依次为1缸，2缸和3缸。图10(a)-图10(d)依次为1缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图10 (c)、(d)、(a)、(b)依次为3缸的进气-压缩-做功-排气冲程，图10 (b)、(d)为2缸的的进气冲程，图10(a)、(c)为2缸的的排气冲程。
当发动机处于高负荷时，以标准大气压为目标调节进气时的压缩比，若由于高负荷引致四冲程气缸10爆震，则降低四冲程气缸10压缩冲程时的压缩比至爆震边界；并继续以稍高于标准大气压为目标调整二冲程气缸20的压缩比。当发动机以最高负荷运转时，四冲程气缸10以最低活塞总高度进行进气冲程和压缩冲程；二冲程气缸20以最低活塞总高度进行进气冲程，以最高活塞总高度进行排气冲程。
本实施例中通过在不同负荷下对压缩比进行调节，将发动机的运转条件细化到每个冲程，保证每个工作时刻都充分压榨发动机的性能，降低非做功冲程的泵气损失，提高做功冲程的热效率。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的可变压缩比式五冲程发动机，因为设有可变压缩比活塞，通过电机改变外活塞与内活塞的相对距离就能改变活塞总高度，从而能够便捷地调整压缩比，同时通过发动机电子控制单元ECU根据当前工况状态对电机进行控制来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制，所以，能够将发动机的运转条件细化到每个冲程，通过控制压缩比来保证每个工作时刻都充分压榨发动机的性能，降低非做功冲程的泵气损失，提高做功冲程的热效率。另外，当发动机温度到达边界条件时，可以在原来的基础上调整压缩比策略，牺牲部分热效率，降低缸内温度。并且，通过对压缩比进行控制能够有效改善发动机的NVH性能，优化活塞的加速度曲线，使得其更接近正弦曲线，有效降低活塞受到的冲击，使活塞受力更均匀，减少气缸部件的磨损和抑制缸体振动，提高发动机运转的平顺性。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于，包括：
m个四冲程气缸和n二冲程气缸，且m为2或4，n为1、2或4，
其中，所述四冲程气缸和所述二冲程气缸中均设有可变压缩比活塞，该可变压缩比活塞的头部由外活塞和内活塞组成，所述外活塞中设有燃烧室和活塞环槽，所述内活塞位于所述外活塞内并通过活塞销与连杆相连，所述外活塞与所述内活塞之间通过进行竖向的相对运动来调节相对距离，从而调节压缩比，
所述可变压缩比活塞上还连接有电机，该电机用于控制所述内活塞与所述外活塞之间的相对距离，
所述电机还与发动机电子控制单元ECU通信连接，所述发动机电子控制单元ECU通过所述电机来对每个气缸每个冲程下的压缩比进行单独控制。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，当m为2且n为1时，组成了三缸五冲程发动机，该三缸五冲程发动机中，所述四冲程气缸与所述二冲程气缸沿直线排列，所述二冲程气缸位于两个所述四冲程气缸的中间，两个所述四冲程气缸的进气门与进气歧管相连，两个所述四冲程气缸的排气门通过一个稳压腔与所述二冲程气缸的进气门相连，所述二冲程气缸的排气门与排气歧管相连。
3.根据权利要求2所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，所述三缸五冲程发动机中，所述二冲程气缸容积为所述三缸五冲程发动机总容积的一半，所述四冲程气缸与所述二冲程气缸的容积比为1：2。
4.根据权利要求2所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，当m为4且n为2时，两组所述三缸五冲程发动机沿V字型对称布置组成六缸五冲程发动机。
5.根据权利要求1所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，当m为2且n为2时，组成了四缸五冲程发动机，该四缸五冲程发动机中，所述四冲程气缸与所述二冲程气缸沿直线排列，两个所述四冲程气缸分别布置于两侧，两个所述二冲程气缸布置于两个所述四冲程气缸的中间，两个所述四冲程气缸的进气门与进气歧管相连，两个所述四冲程气缸的排气门通过一个稳压腔与两个所述二冲程气缸的进气门相连，两个所述二冲程气缸的排气门与排气歧管相连。
6.根据权利要求5所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，所述四缸五冲程发动机中，所述四冲程气缸与所述二冲程气缸的容积一致。
7.根据权利要求5所述的可变压缩比式五冲程发动机，其特征在于：
其中，当m为4且n为4时，两组所述四缸五冲程发动机沿V字型对称布置组成八缸五冲程发动机。
CN202010618839.7A 2020-06-30 2020-06-30 可变压缩比式五冲程发动机 Pending CN111720211A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010618839.7A CN111720211A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 可变压缩比式五冲程发动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010618839.7A CN111720211A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 可变压缩比式五冲程发动机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111720211A true CN111720211A (zh) 2020-09-29

Family

ID=72570760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010618839.7A Pending CN111720211A (zh) 2020-06-30 2020-06-30 可变压缩比式五冲程发动机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111720211A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101307718A (zh) * 2008-03-29 2008-11-19 王汉全 二次膨胀混合冲程内燃发动机
CN103016148A (zh) * 2012-12-12 2013-04-03 清华大学 四冲程与二冲程组合循环内燃机
CN210217917U (zh) * 2019-05-31 2020-03-31 吉林大学 一种具有驱动机构的可变压缩比活塞
CN210599198U (zh) * 2019-10-08 2020-05-22 吉林大学 铰接传动电驱式可变压缩比活塞机构
CN210829517U (zh) * 2019-09-06 2020-06-23 吉林大学 外置齿轮式可变高度活塞

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101307718A (zh) * 2008-03-29 2008-11-19 王汉全 二次膨胀混合冲程内燃发动机
CN101532421A (zh) * 2008-03-29 2009-09-16 王汉全 二次膨胀混合冲程内燃发动机
CN103016148A (zh) * 2012-12-12 2013-04-03 清华大学 四冲程与二冲程组合循环内燃机
CN210217917U (zh) * 2019-05-31 2020-03-31 吉林大学 一种具有驱动机构的可变压缩比活塞
CN210829517U (zh) * 2019-09-06 2020-06-23 吉林大学 外置齿轮式可变高度活塞
CN210599198U (zh) * 2019-10-08 2020-05-22 吉林大学 铰接传动电驱式可变压缩比活塞机构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2347108B1 (en) An exhaust arrangement for an internal combustion engine
EP1127218B1 (en) Combustion engine
EP2699777B1 (en) Split cycle reciprocating piston spark ignition engine
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
CN1946921B (zh) 用于运行内燃机的方法以及用于实施该方法的内燃机
US8875674B2 (en) Differential-stroke internal combustion engine
CN106257020B (zh) 用于发动机的方法和系统
CN210440094U (zh) 一种提高柴油机低速性能的配气凸轮轴
CN111720211A (zh) 可变压缩比式五冲程发动机
US7673596B2 (en) Six-cycle internal combustion engine
CN102562294A (zh) 八冲程发动机
RU2747244C1 (ru) Четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с дополнением пятого такта
GB2422873A (en) Internal combustion engine with an annular air piston/cylinder surrounding each power piston/cylinder
CN201496115U (zh) 点燃式发动机连续可变配气控制系统
JPS6312821A (ja) ２サイクル内燃機関
CN209990543U (zh) 具有独立燃烧室、特殊活塞和同步增压的二冲程发动机
Rebhan et al. Two-stroke/four-stroke multicylinder gasoline engine for downsizing applications
RU136858U1 (ru) Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания
CN1054903C (zh) 一种二冲程增压汽油发动机
Beak et al. Study on the performance factors of two stage turbo-charging system and maximization of the Miller cycle
RU2191910C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
WO2018138629A1 (en) Split cycle spark ignition engine with an improved combustion chamber volume modifier
CN201496116U (zh) 压燃式发动机连续可变配气控制系统
CN101629498A (zh) 点燃式发动机连续可变配气控制系统
CN2499587Y (zh) 一种高效能内燃机

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200929