CN115653766A - 一种可变压缩比发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变压缩比发动机，包括气缸盖，在气缸盖上开设有燃烧室和火花塞孔，在火花塞孔附近的气缸盖上开设有气门安装孔，其将燃烧室与气缸盖外表面连通，在气门安装孔内安装有气门，在气缸盖上固定有封盖，还包括电热杆，其包括杆体、杆端头和电源线束接插头，杆端头位于封盖的台阶孔内，杆体位于气门的气门腔内，在杆体与气门腔壁之间填充有金属包。本发明无需发动机扭矩以及外接电动机提供驱动力，即可实现发动机压缩比的调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气发动机，特别是可变压缩比的发动机。
背景技术
目前发动机增压技术作为提升热效率的主要技术路线得到广泛应用。增压发动机在高转速高负荷工况下，为了抑制或减小爆震对燃烧效率的影响，需要采用低压缩比的设置。然而发动机在低转速低负荷工况下，低压缩比会影响燃烧室内的湍流强度，造成燃烧效率降低。为了使发动机在整个运行工况实现最优的热效率，需要应用可变压缩比技术来控制发动机压缩比的高低。
目前可变压缩比发动机内部机构的驱动力主要采用发动机运转扭矩或外接电动机作为输出，而从驱动力输出端到输入端需要设置复杂的机械传动机构，机构可靠性难以保证，同时成本高，大批量应用较为困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变压缩比发动机，无需发动机扭矩以及外接电动机提供驱动力，即可实现发动机压缩比的调节。
本发明所述可变压缩比发动机，包括气缸盖，在气缸盖上开设有燃烧室和火花塞孔，在火花塞孔附近的气缸盖上开设有气门安装孔，该气门安装孔为台阶孔，其将燃烧室与气缸盖外表面连通，在气门安装孔内安装有气门，气门下端设置有气门盘部，气门盘部为圆形台阶，其靠近燃烧室并与气门安装孔滑动配合，气门内开设有气门腔，气门上端开设有中心孔，该中心孔与气门腔连通，气门上端设置有弹簧座，气门上套装有压缩弹簧，压缩弹簧上端作用在弹簧座上，其下端作用在气门安装孔的台阶上端面上，在压缩弹簧作用下，所述气门盘部端面抵压在气门安装孔的台阶下端面上。
在气缸盖上固定有将气门安装孔封闭的封盖，封盖上开设有台阶孔；还包括电热杆，其包括杆体、杆端头和电源线束接插头，杆端头固定在杆体的上端，电源线束接插头位于杆端头的上端并与杆体电连接；杆端头位于封盖的台阶孔内与台阶孔密封配合，电源线束接插头从封盖台阶孔中伸出于封盖外，杆体位于气门的气门腔内并与气门上端的中心孔滑动配合，在杆体与气门腔壁之间填充有金属包。
气门下端的气门盘部的外圆周面上开设有第一环形槽，第一环形槽内套装有气门密封环。
气门上端中心孔内壁开设有第二环形槽，第二环形槽内安装有杆体密封圈。
在气门上端安装有轴用挡圈，所述弹簧座套装在气门上被压缩弹簧抵压在轴用挡圈上。
电热杆的杆端头为圆柱体，其位于封盖的台阶孔内与台阶孔滑动配合，在其圆周面上开设有第三环形槽，第三环形槽内安装有端头密封圈。
所述金属包为熔点高于200℃的金属或者金属合金材料。
所述金属包为锡或者锡合金材料。
本发明所述可变压缩比发动机在电源线束接插头连通发动机电源后，发动机ECU根据发动机运行工况对发动机可变压缩比结构进行控制，具体控制方式如下：
当发动机在低转速低负荷工况时，需要采用高压缩比的设置来实现最佳的热效率，此时发动机ECU控制可变压缩比结构中的电热杆处于通电状态，电热杆中的杆体开始对气门腔中的金属包进行加热，加热到一定温度，金属包逐渐融化成液态，体积增大，进而对电热杆产生一个向上的推力，电热杆受封盖的限位无法向上运动，从而使液态金属对气门产生一个向下的推力，气门克服压缩弹簧力向下运行，气门盘部与气门安装孔组合形成的容积变小，从而使气缸盖燃烧室容积变小，发动机的压缩比变大，发动机处于高压缩比状态。当发动机处于高转速高负荷工况时，需要采用低压缩比的设置来提升发动机增压后的热效率，此时发动机ECU控制可变压缩比结构中的电热杆处于不通电状态，气门腔中的金属包在气缸盖内部发动机冷却液的作用下开始凝固，体积减小，金属包对气门的作用力减小，气门在压缩弹簧的作用下向上运动，气门盘部与气门安装孔组合形成的容积变大，从而使气缸盖燃烧室容积的变大，发动机的压缩比变小，发动机处于低压缩比状态。
本发明由于在发动机气缸盖内设置了气门、电热杆等可变压缩比结构，该结构对于发动机压缩比的调节是通过控制结构内部金属包热胀冷缩的物理性质来实现，无需发动机扭矩以及外接电动机提供驱动力，没有复杂的机械传动机构，结构运行可靠性更高，且该可变压缩比结构做为单个独立的系统，不受发动机缸数多少对结构布置的限制，工艺性更好，成本更低。
附图说明
图1为本发明所述可变压缩比发动机的气缸盖的剖视图。
图2为气门、电热杆等装配后的轴测图。
图3为气门的主视图。
图4为电热杆的轴测图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，该可变压缩比发动机包括气缸盖11，在气缸盖11上开设有燃烧室112和火花塞孔，在火花塞孔附近的气缸盖11上开设有气门安装孔111，该气门安装孔111为台阶孔，其台阶具有上、下两个台阶端面，气门安装孔111将燃烧室112与气缸盖11外表面连通。在气门安装孔111内安装有气门12，如图2、图3所示，气门12下端设置有气门盘部121，气门盘部121为圆形台阶，其直径要大于气门12其它部位的直径，其靠近燃烧室112并与气门安装孔111滑动配合，其外圆周面上开设有第一环形槽122，第一环形槽122内套装有气门密封环13。气门12内开设有气门腔127，气门12上端开设有中心孔125，该中心孔125与气门腔127连通，中心孔125内壁上开设有第二环形槽126，第二环形槽126内安装有杆体密封圈17。气门12上端开设有第四环形槽124，其内安装有轴用挡圈16，气门12上套装有压缩弹簧14和弹簧座15，压缩弹簧14上端作用在弹簧座15上，使弹簧座15被压缩弹簧14抵压在轴用挡圈16上，压缩弹簧14的下端作用在气门安装孔111的台阶上端面上，在压缩弹簧14作用下，所述气门盘部121端面抵压在气门安装孔111的台阶下端面上。
如图1所示，在气缸盖11上固定有将气门安装孔111封闭的封盖21，封盖21上开设有台阶孔211。还包括电热杆19，如图4所示，电热杆19包括杆体191、杆端头194和电源线束接插头193，杆端头194为圆柱体，在其圆周面上开设有第三环形槽192，第三环形槽192内安装有端头密封圈20，杆端头194固定在杆体191的上端，电源线束接插头193位于杆端头194的上端并与杆体191电连接，杆端头194位于封盖21的台阶孔211内与台阶孔滑动配合，由于杆端头194上套装有端头密封圈20，从而使杆端头194与封盖21的台阶孔211密封配合。电源线束接插头193从封盖台阶孔211中伸出于封盖21外，以便于与发动机电源连接，杆体191位于气门12的气门腔127内并与气门12上端的中心孔125滑动配合，杆体191与气门腔127壁之间具有空隙，在杆体191与气门腔127壁之间填充有金属包18，金属包18为熔点高于200℃的金属或者金属合金材料，在本实施方式中，金属包18选用锡材料（亦可选用锡合金材料）。
本发明所述可变压缩比发动机在电源线束接插头193连通发动机电源后，发动机ECU根据发动机运行工况对发动机可变压缩比结构进行控制，具体控制方式如下：
当发动机在低转速低负荷工况时，需要采用高压缩比的设置来实现最佳的热效率，此时发动机ECU控制可变压缩比结构中的电热杆19处于通电状态，电热杆19中的杆体191开始对气门腔127中的金属包18进行加热，加热到一定温度，金属包18逐渐融化成液态，体积增大，进而对电热杆19产生一个向上的推力，电热杆19受封盖21的限位无法向上运动，从而使液态金属对气门12产生一个向下的推力，气门12克服压缩弹簧14力向下运行，气门盘部121与气门安装孔111组合形成的容积变小，从而使气缸盖燃烧室112容积变小，发动机的压缩比变大，发动机处于高压缩比状态。当发动机处于高转速高负荷工况时，需要采用低压缩比的设置来提升发动机增压后的热效率，此时发动机ECU控制可变压缩比结构中的电热杆19处于不通电状态，气门腔127中的金属包18在气缸盖11内部发动机冷却液的作用下开始凝固，体积减小，金属包18对气门12的作用力减小，气门12在压缩弹簧14的作用下向上运动，气门盘部121与气门安装孔111组合形成的容积变大，从而使气缸盖燃烧室112容积的变大，发动机的压缩比变小，发动机处于低压缩比状态。
Claims (7)
1.一种可变压缩比发动机，包括气缸盖（11），在气缸盖上开设有燃烧室（112）和火花塞孔，其特征在于：在火花塞孔附近的气缸盖上开设有气门安装孔（111），该气门安装孔为台阶孔，其将燃烧室与气缸盖外表面连通，在气门安装孔内安装有气门（12），气门下端设置有气门盘部（121），气门盘部为圆形台阶，其靠近燃烧室并与气门安装孔滑动配合，气门内开设有气门腔（127），气门上端开设有中心孔（125），该中心孔与气门腔连通，气门上端设置有弹簧座（15），气门上套装有压缩弹簧（14），压缩弹簧上端作用在弹簧座上，其下端作用在气门安装孔的台阶上端面上，在压缩弹簧作用下，所述气门盘部端面抵压在气门安装孔的台阶下端面上；
在气缸盖上固定有将气门安装孔封闭的封盖（21），封盖上开设有台阶孔（211）；还包括电热杆（19），其包括杆体（191）、杆端头（194）和电源线束接插头（193），杆端头固定在杆体的上端，电源线束接插头位于杆端头的上端并与杆体电连接；杆端头位于封盖的台阶孔内与台阶孔密封配合，电源线束接插头从封盖台阶孔中伸出于封盖外，杆体位于气门的气门腔内并与气门上端的中心孔滑动配合，在杆体与气门腔壁之间填充有金属包（18）。
2.根据权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征在于：气门（12）下端的气门盘部（121）的外圆周面上开设有第一环形槽（122），第一环形槽内套装有气门密封环（13）。
3.根据权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征在于：气门（12）上端中心孔（125）内壁开设有第二环形槽（126），第二环形槽内安装有杆体密封圈（17）。
4.根据权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征在于：在气门（12）上端安装有轴用挡圈（16），所述弹簧座（15）套装在气门上被压缩弹簧（14）抵压在轴用挡圈上。
5.根据权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征在于：电热杆（19）的杆端头（194）为圆柱体，其位于封盖（21）的台阶孔内与台阶孔滑动配合，在其圆周面上开设有第三环形槽（192），第三环形槽内安装有端头密封圈（20）。
6.根据权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征在于：所述金属包（18）为熔点高于200℃的金属或者金属合金材料。
7.根据权利要求6所述可变压缩比发动机，其特征在于：所述金属包（18）为锡或者锡合金材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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