CN114810368A - 一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机，该压缩比可变结构，缸盖与气缸套固定连接，缸盖设置有进油通道和回油通道，柱塞套转动穿设于缸盖，柱塞套设置有与进油通道连通的进油口和与回油通道连通的出油口，缸盖设置有通孔，通孔一端与气缸套连通，另一端与柱塞套连通，滑塞结构滑动穿设于通孔，柱塞滑动穿设于柱塞套，驱动结构能驱动柱塞于柱塞套内滑动，柱塞设置有凹槽结构，柱塞和滑塞结构之间的空间与凹槽结构连通，驱动件能驱动柱塞套转动而使凹槽结构与出油口连通或封闭。该压缩比可变结构通过控制滑塞结构于通孔内滑动的停止位置，从而改变发动机燃烧室的容积，改变发动机的压缩比，且控制方便，结构简单。

Description

一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机。

背景技术

发动机的压缩比是气缸中气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积之比。压缩比表示了气缸中气体的压缩程度，增加压缩比，可以提高气缸压力、提高气体温度和燃烧效率，在发动机处于低负荷时，希望通过增加压缩比来提高燃烧效率，而高负荷时，希望降低压缩比来防止爆震和改善燃烧效率。发动机中气缸总容积是基本恒定的，且在发动机工作过程中是无法改变的。因此，现有的可变压缩比结构，通常是通过改变气缸燃烧室的容积来实现，目前通过改变气缸中活塞上止点位置来改变气缸燃烧室的容积，进而改变发动机的压缩比。然而，改变活塞上止点位置需要设计连杆机构及其控制机构，结构复杂且操作困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机，以解决通过改变活塞上止点位置来改变发动机的压缩比，需要设计连杆机构及其控制机构，结构复杂且操作困难的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种压缩比可变结构，包括：

气缸套；

缸盖，所述缸盖与所述气缸套固定连接，所述缸盖设置有进油通道和回油通道；

柱塞套，所述柱塞套转动穿设于所述缸盖，所述柱塞套设置有与所述进油通道连通的进油口和与所述回油通道连通的出油口；

驱动件、驱动结构、柱塞和滑塞结构，所述缸盖设置有通孔，所述通孔一端与所述气缸套连通，另一端与所述柱塞套连通，所述滑塞结构滑动穿设于所述通孔，所述柱塞滑动穿设于所述柱塞套，所述驱动结构能驱动所述柱塞于所述柱塞套内滑动，所述柱塞设置有凹槽结构，所述柱塞和所述滑塞结构之间的空间与所述凹槽结构连通，所述驱动件能驱动所述柱塞套转动而使所述凹槽结构与所述出油口连通或封闭。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述压缩比可变结构还包括支撑环和第一弹簧，所述支撑环固定设置于所述缸盖，所述支撑环和所述柱塞分别位于所述滑塞结构的两端，所述第一弹簧位于所述通孔，且所述第一弹簧的两端分别与所述支撑环和所述滑塞结构抵接。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述压缩比可变结构还包括第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别抵接所述柱塞和所述滑塞结构。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述驱动结构包括凸轮，所述凸轮与所述柱塞抵接。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述压缩比可变结构还包括齿轮和齿条，所述齿轮固定套设于所述柱塞套，所述齿条与所述齿轮啮合，所述驱动件与所述齿条传动连接。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述凹槽结构包括回油槽和与所述回油槽连通的斜槽，所述柱塞和所述滑塞结构之间的空间与所述回油槽连通，所述斜槽能与所述出油口连通或封闭。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述滑塞结构包括依次固定连接的滑板、连接件和滑块，所述滑块相对所述滑板靠近所述气缸套设置。

作为上述压缩比可变结构的一种优选方案，所述压缩比可变结构还包括密封圈，所述滑块的周面设置有密封槽，所述密封圈嵌设于密封槽，所述密封圈用于密封所述滑块与所述缸盖之间的间隙。

一种压缩比可变控制方法，应用上述的压缩比可变结构，所述压缩比可变控制方法包括：

根据所述气缸套内的温度和/或压力，确定所述滑塞结构的目标位置。

一种发动机，包括上述的压缩比可变结构。

本发明的有益效果：

本发明提供一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机，该压缩比可变结构中，液压油从主油道通过柱塞套的进油口进入到柱塞与滑塞结构之间，驱动结构驱动柱塞向靠近气缸套的方向滑动时，柱塞推动液压油，液压油推动滑塞结构向靠近气缸套的方向滑动，从而减小燃烧室的容积，在液压油推动滑塞结构向靠近气缸套的方向滑动时，通过驱动件驱动柱塞套转动使柱塞上的凹槽结构与柱塞套的出油口连通，柱塞与滑塞结构之间的液压油通过凹槽结构和出油口流入回油通道，柱塞与滑塞结构之间的液压油流失，以使滑塞结构停留在目标位置，从而燃烧室容积达到目标容积。该压缩比可变结构通过精确控制滑塞结构于通孔内滑动的停止位置，从而改变发动机燃烧室的容积，改变发动机的压缩比，且控制方便，结构简单，操作简单。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的压缩比可变结构的结构示意图；

图2是本发明具体实施例提供的压缩比可变结构的部分结构示意图。

图中：

1、气缸套；

2、缸盖；21、进油通道；22、回油通道；

3、柱塞套；31、出油口；

4、柱塞；41、凹槽结构；

51、滑板；52、连接件；53、滑块；

6、驱动件；

7、凸轮；

8、齿轮；

9、齿条；

10、活塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种压缩比可变结构，如图1和图2所示，该压缩比可变结构包括气缸套1、缸盖2、柱塞套3、驱动件6、驱动结构、柱塞4和滑塞结构，缸盖2与气缸套1固定连接，缸盖2设置有进油通道21和回油通道22，柱塞套3转动穿设于缸盖2，柱塞套3设置有与进油通道21连通的进油口和与回油通道22连通的出油口31，缸盖2设置有通孔，通孔一端与气缸套1连通，另一端与柱塞套3连通，滑塞结构滑动穿设于通孔，柱塞4滑动穿设于柱塞套3，驱动结构能驱动柱塞4于柱塞套3内滑动，柱塞4设置有凹槽结构41，柱塞4和滑塞结构之间的空间与凹槽结构41连通，驱动件6能驱动柱塞套3转动而使凹槽结构41与出油口31连通或封闭。

该压缩比可变结构中，液压油从主油道通过柱塞套3的进油口进入到柱塞4与滑塞结构之间，驱动结构驱动柱塞4向靠近气缸套1的方向滑动时，柱塞4推动液压油，液压油推动滑塞结构向靠近气缸套1的方向滑动，从而减小燃烧室的容积，可以理解的是，滑塞结构滑动穿设于通孔，将通孔分隔为两部分，燃烧室的容积为通孔与气缸套1连通的部分的容积加上活塞位于上止点时活塞与缸盖2之间的容积。滑塞结构向靠近气缸套1的方向滑动，则通孔与气缸套1连通的部分的容积减小，从而燃烧室的容积减小。在液压油推动滑塞结构向靠近气缸套1的方向滑动时，通过驱动件6驱动柱塞套3转动使柱塞4上的凹槽结构41与柱塞套3的出油口31连通，柱塞4与滑塞结构之间的液压油流失，以使滑塞结构停留在目标位置，从而燃烧室容积达到目标容积。可以理解的是，柱塞4与滑塞结构之间的液压油通过凹槽结构41和出油口31流入回油通道22，最后流回进油通道21循环使用或流入油底壳。可以理解的是，柱塞4不转动，驱动件6驱动柱塞套3转动时，柱塞套3相对柱塞4转动。该压缩比可变结构通过精确控制滑塞结构于通孔内滑动的停止位置，从而改变发动机燃烧室的容积，改变发动机的压缩比，且控制方便，结构简单，操作简单。

可选地，压缩比可变结构还包括支撑环和第一弹簧，支撑环固定设置于缸盖2，支撑环和柱塞4分别位于滑塞结构的两端，第一弹簧位于通孔，且第一弹簧的两端分别与支撑环和滑塞结构抵接。支撑环用于支撑第一弹簧，第一弹簧用于支撑滑塞结构，防止滑塞结构脱离通孔，且第一弹簧还能驱动滑塞结构回程，即向远离气缸套1的方向滑动。

可选地，压缩比可变结构还包括第二弹簧，第二弹簧的两端分别抵接柱塞4和滑塞结构。第二弹簧用于驱动柱塞4回程。

可选地，驱动结构包括凸轮7，凸轮7与柱塞4抵接。可选地，凸轮7固定设置于发动机的凸轮轴。通过凸轮7转动带动柱塞4于柱塞套3内滑动。凸轮7的外周面可分为呈半圆形的第一部分外周面，呈半圆形的第二部分外周面，以及连接第一部分外周面和第二部分外周面的第三部分外周面。本实施例中，第三部分外周面呈直线形。凸轮7推动柱塞4滑动而使柱塞4具有第一极限位置和第二极限位置，凸轮7的第一部分外周面与柱塞4抵接时，柱塞4位于第一极限位置时，此时滑塞结构离气缸套1的距离最远，此时滑塞结构的位置为初始位置；凸轮7的第二部分外周面与柱塞4抵接时，柱塞4位于第二极限位置时，此时滑塞结构离气缸套1的距离最近，此时滑塞结构的位置为第一位置。可以理解的是，当凸轮7的第二部分外周面与柱塞4抵接的整个过程中，柱塞4均停留在第二极限位置。可以通过转动柱塞套3使柱塞4与滑塞结构之间的液压油流入回油通道22，而使滑塞结构停在初始位置、第一位置以及初始位置和第一位置之间的任一位置。首先设定滑塞结构的目标位置，若目标位置是第一位置，则无需转动柱塞套3，保持柱塞套3的出油口与回油通道不连通的状态；若目标位置在初始位置和第一位置之间，即柱塞4滑动至第一极限位置和第二极限位置之间时滑塞结构到达目标位置，则在当滑塞结构滑动至第二位置时转动柱塞套3使出油口与回油通道连通，液压油流失，滑塞结构会回程一段距离，此时柱塞4继续向第二极限位置滑动，当柱塞4到达第二极限位置时，滑塞结构也从第二位置滑动至目标位置，柱塞4达到第二极限位置后会停留一段时间，从而滑塞结构也会停留一段时间。可以理解的是，第二位置在目标位置和第一位置之间。第二位置与目标位置根据发动机的性能和排放性能通过理论分析和大量试验得到。可以理解的是，凸轮7的型线设计充分考虑最大升程的停留时间，即柱塞4在第二极限位置的停留时间。

可选地，压缩比可变结构还包括齿轮8和齿条9，齿轮8固定套设于柱塞套3，齿条9与齿轮8啮合，驱动件6与齿条9传动连接。驱动件6驱动齿条9沿齿条9的延伸方向移动，齿条9带动齿轮8转动，齿轮8带动柱塞套3转动。缸盖2设置有用于容纳齿轮8和齿条9的容纳腔。可选地，驱动件6为电机、液压缸、气缸或电缸。

可选地，凹槽结构41包括回油槽和与回油槽连通的斜槽，柱塞4与滑塞结构之间的空间与回油槽连通，斜槽能与出油口31连通或封闭。当转动柱塞套3使柱塞套3的出油口31和斜槽连通，柱塞4与滑塞结构之间的液压油依次通过回油槽、斜槽和出油口31流入回油通道22。回油槽沿柱塞4的轴向设置，斜槽相对柱塞4的轴向倾斜设置。回油槽和斜槽均设置于柱塞4的外周面。

可选地，滑塞结构包括依次固定连接的滑板51、连接件52和滑块53，滑块53相对滑板51靠近气缸套1设置。滑塞结构能隔离液压油和气缸套1内的燃气，滑板51与液压油接触，滑块53与燃气接触。可选地，滑块53由金属材料制成。以使滑块53具有耐高温性能和耐腐蚀性能。

可选地，压缩比可变结构还包括密封圈，滑块53的周面设置有密封槽，密封圈嵌设于密封槽，密封圈用于密封滑块53与缸盖2之间的间隙。以进一步隔离液压油和燃气。

本发明还提供一种压缩比可变控制方法，应用上述的压缩比可变结构，压缩比可变控制方法包括：根据气缸套1内的温度和/或压力，确定滑塞结构的目标位置。可以理解的是，气缸套1设置有温度传感器和压力传感器。发动机在低温燃烧模式时，可以根据气缸套1内燃气的温度和/或压力，来控制滑塞结构的停止位置，即滑塞结构的目标位置，实现闭环控制，以实现低温燃烧需要的燃气温度和/或压力。可用于不同用途的发动机，也可用于不同燃料和燃烧模式的发动机。具体地，当温度传感器检测到第一温度时，柱塞套3转动控制液压油流至回油通道，滑塞结构回程一段距离后，当柱塞4到达第二极限位置，滑塞结构停在目标位置，此时气缸套1内的温度为目标温度。可以理解的是，与目标温度对应的第一温度根据理论分析以及前期大量试验可得到。

本发明又提供一种发动机，该发动机包括上述的压缩比可变结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩比可变结构，其特征在于，包括：

气缸套(1)；

缸盖(2)，所述缸盖(2)与所述气缸套(1)固定连接，所述缸盖(2)设置有进油通道(21)和回油通道(22)；

柱塞套(3)，所述柱塞套(3)转动穿设于所述缸盖(2)，所述柱塞套(3)设置有与所述进油通道(21)连通的进油口和与所述回油通道(22)连通的出油口(31)；

驱动件(6)、驱动结构、柱塞(4)和滑塞结构，所述缸盖(2)设置有通孔，所述通孔一端与所述气缸套(1)连通，另一端与所述柱塞套(3)连通，所述滑塞结构滑动穿设于所述通孔，所述柱塞(4)滑动穿设于所述柱塞套(3)，所述驱动结构能驱动所述柱塞(4)于所述柱塞套(3)内滑动，所述柱塞(4)设置有凹槽结构(41)，所述柱塞(4)和所述滑塞结构之间的空间与所述凹槽结构(41)连通，所述驱动件(6)能驱动所述柱塞套(3)转动而使所述凹槽结构(41)与所述出油口(31)连通或封闭。

2.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述压缩比可变结构还包括支撑环和第一弹簧，所述支撑环固定设置于所述缸盖(2)，所述支撑环和所述柱塞(4)分别位于所述滑塞结构的两端，所述第一弹簧位于所述通孔，且所述第一弹簧的两端分别与所述支撑环和所述滑塞结构抵接。

3.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述压缩比可变结构还包括第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别抵接所述柱塞(4)和所述滑塞结构。

4.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述驱动结构包括凸轮(7)，所述凸轮(7)与所述柱塞(4)抵接。

5.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述压缩比可变结构还包括齿轮(8)和齿条(9)，所述齿轮(8)固定套设于所述柱塞套(3)，所述齿条(9)与所述齿轮(8)啮合，所述驱动件(6)与所述齿条(9)传动连接。

6.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述凹槽结构(41)包括回油槽和与所述回油槽连通的斜槽，所述柱塞(4)和所述滑塞结构之间的空间与所述回油槽连通，所述斜槽能与所述出油口(31)连通或封闭。

7.根据权利要求1所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述滑塞结构包括依次固定连接的滑板(51)、连接件(52)和滑块(53)，所述滑块(53)相对所述滑板(51)靠近所述气缸套(1)设置。

8.根据权利要求7所述的压缩比可变结构，其特征在于，所述压缩比可变结构还包括密封圈，所述滑块(53)的周面设置有密封槽，所述密封圈嵌设于密封槽，所述密封圈用于密封所述滑块(53)与所述缸盖(2)之间的间隙。

9.一种压缩比可变控制方法，其特征在于，应用权利要求1-8任一项所述的压缩比可变结构，所述压缩比可变控制方法包括：

根据所述气缸套(1)内的温度和/或压力，确定所述滑塞结构的目标位置。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的压缩比可变结构。

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