[发明专利]发动机可变压缩比机构和与该机构配合的配气系统

说明书

技术领域

本发明属于发动机压缩比可变技术领域，具体涉及一种结构简化且具有气门冷却功能，并使发动机的压缩比可根据工况而变化的机构及与该机构相配合的配气系统。

背景技术

目前的汽车发动机的压缩比普遍为固定比值不可变。可变压缩比汽油发动机能够接受多种的燃料，但辛烷值越高的燃料对发动机越好，因为辛烷值越高，爆震也越不容易触发，这样发动机就能以更加高的压缩比运行，从而获得更高的热效率、降低燃油消耗率。

因为有了可变压缩比技术，使用增压系统效率更高，无需担心因为压力过高导致爆震等问题，这样发动机就能够使用小排量涡轮增压来压榨出更多的性能，达到大排量的性能（现在很多厂商都有这个趋势，加入可变压缩比技术热效率更高更省油）。

目前，除日产汽车公司推出的英菲尼迪全新一代QX50上使用了VC-T（Variable Compression Turbocharged）发动机外，尚无其他汽车厂家采用可变压缩比发动机。

事实上，如果要将发动机变成可变压缩比，迄今为止的方案都绕不开气缸盖、气缸、活塞、曲轴连杆这几个部位。

在20世纪80年代末，瑞典萨博汽车公司就研究并推出了三代可变压缩比的发动机Variable Compression(SVC)。发动机上部通过偏心凸轮轴控制与下部曲轴箱产生出相对运动。当需要改变压缩比时，偏心凸轮轴转动，与之相连的控制连杆会控制SVC发动机上部围绕曲轴箱上的支撑轴转动，其最大的转动角度为4°，通过发动机上部的转动，燃烧室的容积会发生变化，从而改变压缩比。

但SVC发动机有优点同时也有缺点，那就是发动机由于分成了上下两部分，上部缸体也需要一套冷却系统，这样冷却系统就会变得复杂，同时整套机构的耐用性也需要去验证，而在这些问题没有解决前，萨博就倒闭了。

2005年，丰田汽车公司申请的可变压缩比发动机专利的想法与萨博类似，是在缸体上面动手脚，气缸体和曲轴箱通过轴向的相对移动形成可变压缩比，但发动机产生的爆发力对偏心轴的控制会产生很大的影响，同时机构也比较复杂，所以丰田也只是停留在研究阶段。

当然，实现可变压缩比的方法不仅仅只有动缸体，有些厂商想到了在气缸盖上动手脚。例如韩国现代汽车。现代汽车通过在气缸盖内设置了副活塞，通过改变活塞的位置来改变燃烧室容积，从而获得可变压缩比。这种在气门盖上使用副活塞或气门改变燃烧室容积进而改变压缩比的想法，福特以及瑞典的Lund技术学院很早之前就研究过了，并且在两气门发动机上实现了。但是这种方案容易产生密封问题，为了保证副活塞在高温高压工况下能够要持久工作必须对其进行冷却，而且对燃烧室布置改变的不合理会导致放热损失急剧增加，使得汽油机热效率下降。

上述种种方式，都是一个目的——使发动机的压缩比可变，但都不同程度地增加了零部件和零部件的制造难度，随之产生了发动机体积及燃烧室形状大改进而影响动力、效率等许多问题。

发明内容：

本发明在改变进、排方式的前提下，通过小幅度改变燃烧室的形状方式，在不影响热效率下降的基础上，通过改变燃烧室的容积而提高发动机的压缩比。

采用的技术方案：一种发动机可变压缩比机构，包括副活塞、副活塞盖和火花塞。在汽缸盖上位于燃烧室的顶部中心原火花塞的安装位置处开一个与燃烧室相通的孔作为副活塞缸体，副活塞安置在副活塞缸体内，使燃烧室仍为一个完整的密闭空间。在副活塞缸体的顶部密封固定有副活塞盖用以固定副活塞。与副活塞盖相连且向下延伸的中空结构筒体其底部设置有火花塞让位孔；所述副活塞密封套装于中空结构筒体的外侧，副活塞的内面与中空结构筒体外表面密封接触；副活塞盖固定后，副活塞盖与副活塞的上端形成的空腔为上部油腔，副活塞下端与燃烧室顶部形成的空腔为下油腔，上油腔和下油腔分别与进出油管连通；在所述副活塞的底部设置有火花塞安装孔，火花塞可拧入固定，深入于燃烧室顶部。

所述副活塞包括上层环形活塞和下层环形活塞及安装火花塞锥型中空柱体，上层环形活塞和下层环形活塞分别与所述副活塞缸体内壁密封接触，火花塞锥形中空柱体伸入燃烧室顶部，其外壁与连通燃烧室的通道内表面密封接触；在上层环形活塞和下层环形活塞之间形成的环形空腔作为冷却腔，与冷却腔连通的进水（或润滑油）口和出水（或润滑油）口分别设置于汽缸体上盖。

副活塞与汽缸体上盖之间存在的滑动配合面上设置有润滑或冷却的进出油通道。