[发明专利]具有液压致动锁定系统的可变压缩比发动机

说明书

本公开提供了“具有液压致动锁定系统的可变压缩比发动机”。提供了用于VCR发动机的方法和系统。在一个示例中，所述VCR发动机包括VCR机构，所述VCR机构利用与偏心轮接合的锁紧销以高压缩比或低压缩比机械地锁定发动机活塞。所述锁紧销的运动可以由控制所述VCR机构中液压的阀致动，其中改变所述液压调节所述锁紧销的接合/脱离。

技术领域

本说明书总体上涉及用于可变压缩比发动机的方法和系统。

背景技术

在常规的车辆发动机中，气缸压缩比(CR)是固定的，其中在每个燃烧循环期间活塞在一致的上止点(TDC)和下止点(BDC)之间移动。如果将CR设置为低比率以在发动机操作期间传递最大功率，则低CR可能导致在轻发动机负载和转速期间不期望的过量燃料燃烧。相反，如果将CR设置为高比率以优先考虑燃料效率，则当要求增加扭矩时，发动机的功率输出可能会降级。

为了减轻上述问题，发动机可以适于作为可变压缩比(VCR)发动机并且装备有各种机构以改变(例如，机械地改变)在活塞TDC和BDC之间的容积比。因此，可以随着发动机工况改变来调节CR。作为非限制性示例，VCR发动机可以适配有改装的VCR系统，其包括机械活塞位移改变装置(例如，偏心轮)，该机械活塞位移改变装置使活塞移动得更靠近或更远离气缸盖，从而改变燃烧室的大小。还有其他发动机可以机械地改变气缸盖容积。改装的VCR系统可以使具有固定压缩比的发动机能够重新配置以具有根据发动机操作而变化的可调节压缩比，从而提高车辆燃料经济性。

在某些改装的VCR系统中，用于改变活塞位置的偏心轮可以由齿轮系统控制。齿轮系统可以旋转，进而使偏心轮旋转，从而导致活塞高度发生变化。然而，在齿轮系统旋转时，齿轮系统的各部件之间的摩擦可能产生不期望的声音，从而导致噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。此外，齿轮系统的致动器驱动运动可能是昂贵的、在已经空间受限的舱室中占用空间并且增加发动机的重量。

中国专利申请第CN 205638695号中示出了一种解决NVH和致动器问题的示例方法。其中，VCR系统包括连接到活塞的杆组件，该杆组件的运动由偏心衬套致动。偏心衬套联接到杆组件的靠近活塞并且在曲轴远侧的端部。活塞的高度通过偏心衬套进行调节，并且活塞的位置通过液压致动的锁紧销保持。通过在活塞处于TDC时激活油泵，在低压缩比状态和高压缩比状态之间调节发动机，以在油室中产生抵消压缩弹簧弹力的液压，从而将锁紧销从偏心衬套的第一锁定孔中拉出。允许偏心衬套旋转，直到活塞处于所需的高度。停用油泵，从而消除液压并允许压缩弹簧将锁紧销滑入第二锁定孔。当将锁紧销插入到偏心衬套的第二锁定孔中时，偏心衬套的位置和活塞高度被保持。在不依赖复杂的机械致动系统的情况下，压缩比容易地在高比率和低比率之间变化。

然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，将偏心衬套联接到连杆的与活塞联接的端部使偏心衬套定位在连杆的小端部(例如，小于相对端)。将偏心衬套添加到连杆的小端部增加了往复重量，这可能会在曲轴旋转期间导致质量失衡。曲轴上的质量失衡可能会导致NVH问题，特别是在发动机转速较高时。为了抵消由往复重量引起的力，可以在发动机上添加一个或多个平衡轴，或者，如果发动机已经具有平衡轴，则可以增加平衡的大小。一个或多个平衡轴可能产生摩擦，该摩擦消耗燃料能量来克服，从而抵消了通过实施VCR系统而获得的燃料经济益处，并增加了发动机的成本、复杂性和重量。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过用于可变压缩比(VCR)机构的方法来解决，该VCR机构包括：具有第一棘爪和第二棘爪的偏心轮，该第一和第二棘爪布置在偏心轮的相对面上并围绕偏心轮的圆周相对于彼此成180度定位，该偏心轮被配置为在锁定位置和解锁位置之间调节；第一锁紧销，其被配置为插入到偏心轮的第一棘爪中并容纳在第一油室中；第二锁紧销，其被配置为插入到偏心轮的第二棘爪中并容纳在第二油室中；以及阀，其流体地联接到第一油室和第二油室。

以这种方式，可以改变发动机压缩比而无需对发动机缸体进行修改并且不会引起NVH问题或无需实施昂贵且复杂的系统来致动压缩比的调节并向发动机提供质量平衡。