一种可变冲程的发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种可变冲程的发动机，其包括气缸头、气缸体和电子控制单元，所述气缸体的上部连接气缸头，所述气缸头内壁的后侧固定有凸轮轴，凸轮轴上套装有凸轮，所述气缸头的下部设有燃烧室，所述燃烧室的两侧分别连通有顶置进气道和顶置排气道，所述顶置进排气门的上端分别连接有摇臂，所述摇臂的上端连接动力切换装置；所述活塞的左侧和右侧设有侧置进气道和侧置排气道，所述活塞的前侧和后侧分别连通有扫气道。本发明专利技术对现有发动机的改动不大，无需改变凸轮的轮廓线，改造成本低，兼有四冲程和二冲程的优点，有效改善发动机的动力性和排放性能，能够根据不同工况自动调整冲程运行模式、应用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆发动机
，尤其涉及可变冲程的发动机。
技术介绍
往复循环活塞式发动机可以根据一个工作循环的冲程数分类，最常见的是二冲程和四冲程两类。近年来还出现了三冲程、五冲程、六冲程甚至八冲程，但都只处于研究阶段，离实际应用还较远。二冲程发动机一个循环包括两个冲程，活塞上行为扫气换气和压缩冲程，活塞下行为做功和排气冲程。四冲程发动机一个循环包括四个冲程，活塞第一次下行进气、上行压缩，第二次下行做功，上行排气。两种发动机具有各自优劣。二冲程发动机结构紧凑，每360°做一次功，单位时间内做工次数比四冲程发动机多了一倍，升功率较大，同排量下，在实际循环中升功率比四冲程高50%-70%，扭矩高30%-50% ;相较四冲程没有凸轮、气门等结构，结构简单，成本较低。但它的缺点也很明显:换气时间短，还包括80% 70%的扫气时间，换气效果差，残余较多废气，且有大量新鲜充量流失；在多种工况下，换气过程变化很大，使工作状态偏离优化的匹配状态，所以很难适应多种工况； 扫气的重叠时间长，有大量新鲜燃气溢出，降低燃油经济性，增加了 HC的排放。四冲程发动机的优点是进排气过程完全分开，换气效率高、充分，燃油经济性好，有效降低了排放中的未燃HC含量；因平均做功行程比二冲程长，有效做功的时间更多，致燃烧效率更高，燃油消耗率低；扭矩输出平稳，做功平顺。但四冲程发动机的缺点是曲轴旋转两圈，活塞只做一次功，理论上同排量下的功率输出仅为二冲程的50%。综上，二冲程和四冲程各有优缺，二冲程发动机常常被用于摩托车上，而四冲程发动机通常被用于轿客车上。因此怎样把二冲程发动机和四冲程的发动机的优点进行整合，研究怎样实现可变冲程，使得成本更低且效率更高，对节能减排、提高发动机动力性具有现实意义。目前可变冲程技术主要有两类。第一类是通过改变活塞内部结构或连杆改变膨胀比或压缩比，仅仅改变了冲程长度，并未做到两种循环模式的结合。第二类是改变循环模式，能够以二、四两种冲程模式运行。其主要是两种实现方式:一种实现方式为为多缸合作，即发动机内既有二冲程的气缸，又有四冲程的气缸，需要做二冲程运动时，启动二冲程的气缸，需要四冲程运动时，关闭二冲程的气缸，启动四冲程的气缸，这样的设计对缸体的利用率不高，且占用空间，既增加了发动机的重量又增加成本；另一种实现方式为利用一套配气系统同时实现二、四冲程。由于二四冲程都需要通过气门的来控制进排气，除了需要设计两套凸轮系统，还需要一个可变凸轮的系统来实现切换，大大增加了设计和加工制造成本；使用顶置气门在二冲程模式下很难保证换气效果，由于换气时间短，容易造成换气不充分；需要对进排气道的布置和进气道做较大改进，增加了设计成本，商业利用前景不高；配套的切换控制系统十分复杂，稳定性不高。因此，针对以上不足，本专利技术提供了一种可变冲程的发动机。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种可变冲程的发动机，可在二冲程和四冲程之间切换，使得发动机的动力性和经济性更适应工况的同时，占用体积小，切换控制系统运行简单，改造成本低。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可变冲程的发动机，其包括气缸头、气缸体和电子控制单元，所述气缸体的上部连接气缸头，所述气缸头内壁的后侧固定有凸轮轴，凸轮轴上套装有凸轮，所述气缸头的下部设有燃烧室，所述燃烧室的前端连接有火花塞，所述燃烧室的两侧分别连通有顶置进气道和顶置排气道，所述顶置进气道和顶置排气道的底部分别设有顶置进排气门，所述顶置进排气门的上端分别连接有摇臂，所述摇臂的上端连接动力切换装置；所述气缸体内设有活塞，活塞的左侧设有侧置进气道，侧置进气道内设有第一电磁阀，所述活塞的另一侧连通有侧置排气道，侧置排气道内设有第二电磁阀，所述活塞内部设有连杆，连杆的下端连接 有曲轴，所述活塞下端连通有曲轴箱，所述曲轴箱与侧置进气道的下端连通，所述活塞的前侧和后侧分别连通有扫气道，所述扫气道的下端连通曲轴箱所述扫气道内设有第三电磁阀。所述凸轮轴和曲轴上分别设有凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器。所述顶置进气道和侧置进气道前段具有共同的进气道，所述共同的进气道内设有节气门，所述节气门上设有节气门开度传感器。所述电子控制单元分别连接第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、节气门开度传感器和动力切换装置。所述曲轴上套装有凸轮传动装置，所述凸轮传动装置的另一端套装在凸轮轴上。所述曲轴带动凸轮轴的速比为2:1。所述活塞位于燃烧室的下方，所述活塞内壁设有活塞销，所述连杆通过活塞销固定连接在活塞内部。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点:对现有发动机的改动不大，无需改变凸轮的轮廓线，改造成本低，兼有四冲程和二冲程的优点，有效改善发动机的动力性和排放性能，能够根据不同工况自动调整冲程运行模式、应用范围广(各类轿车或摩托车)，堵车或者红灯而停止行驶的状况，可变冲程发动机在起步时采用二冲程工作模式，能够输出较大的功率和扭矩，使起动能力增加；在高速或者中低负荷运行时，采用四冲程工作模式，燃油效率高，降低排放中的未燃HC ;适于大范围推广。附图说明图1是本专利技术所述的可变冲程的发动机的正视剖视图；图2是本专利技术所述的可变冲程的发动机的左视剖视图；图3是本专利技术所述的可变冲程的发动机的工作模式参考图。图中:1:凸轮；2:顶置进气道；3:侧置进气道；4:第一电磁阀；5:曲轴箱气口 ；6:凸轮轴;7:摇臂；8:顶置进排气门；9:顶置排气道；10:燃烧室；11:活塞；12:连杆；13 第二排气阀；14:侧置排气道；15:曲轴；16:曲轴箱；17:气缸头；18:第三电磁阀；19:扫气道；20:气缸体；21:前侧扫气道气口端；22:后侧扫气道气口端；23:火花塞；24:动力切换装置具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1-2所不,本实施例提供的一种可变冲程的发动机,其包括气缸头17、气缸体20和电子控制单元，所述气缸体20的上部连接气缸头17，所述气缸头17内壁的后侧固定有凸轮轴6，凸轮轴6上套装有凸轮1，所述气缸头17的下部设有燃烧室10，所述燃烧室10的前端连接有火花塞23，所述火花塞23的顶端在燃烧室10内，所示火花塞23的底端位于燃烧室10外部。所述燃烧室10的上部分别连通有顶置进气道2和顶置排气道9，所述顶置进气道2和顶置排气道9分别在与燃烧室10相连通的位置处设有顶置进排气门8，所述顶置进排气门8的上端分别通过轴连接有摇臂7，所述摇臂7为弧形结构，左侧和右侧摇臂7分别通过与凸轮的配合控制顶置进排气门8的开合和关闭，所述摇臂7的上端连接动力切换装置24。所述气缸体20内设有活塞11，活塞11的左侧设有侧置进气道3，所述侧置进气道3的上端连接外部，侧置进气道3的下端通过曲轴箱气口 5连通曲轴箱16，侧置进气道3内设有第一电磁阀4，所述第一电磁阀4用于控制侧置进气道3的进气和闭合，所述活塞11的另一侧连通有侧置排气道14，所述侧置排气道14的另一端连通外部，所述侧置排气道14内设有第二电磁阀13，所述第二电磁阀13用于控制侧置排气道14的进气和闭合。所述活塞11位于燃烧室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变冲程的发动机，其包括气缸头（17）、气缸体（20）和电子控制单元，其特征在于：所述气缸体（20）的上部连接气缸头（17），所述气缸头（17）内壁的后侧固定有凸轮轴（6），凸轮轴（6）上套装有凸轮（1），所述气缸头（17）的下部设有燃烧室（10），所述燃烧室（10）的前端连接有火花塞（23），所述燃烧室（10）的两侧分别连通有顶置进气道（2）和顶置排气道（9），所述顶置进气道（2）和顶置排气道（9）的底部分别设有顶置进排气门（8），所述顶置进排气门（8）的上端分别连接有摇臂（7），所述摇臂（7）的上端连接动力切换装置（24）；所述气缸体（20）内设有活塞（11），活塞（11）的左侧设有侧置进气道（3），侧置进气道（3）内设有第一电磁阀（4），所述活塞（11）的另一侧连通有侧置排气道（14），侧置排气道（14）内设有第二电磁阀（13），所述活塞（11）内部设有连杆（12），连杆（12）的下端连接有曲轴（15），所述活塞（11）下端连通有曲轴箱（16），所述曲轴箱（16）与侧置进气道（3）的下端连通，所述活塞（11）的前侧和后侧分别连通有扫气道（19），所述扫气道（19）的下端连通曲轴箱（16）所述扫气道（19）内设有第三电磁阀（18）。...

【技术特征摘要】
1.一种可变冲程的发动机，其包括气缸头(17)、气缸体(20)和电子控制单元，其特征在于:所述气缸体(20)的上部连接气缸头(17)，所述气缸头(17)内壁的后侧固定有凸轮轴(6)，凸轮轴(6)上套装有凸轮(1)，所述气缸头(17)的下部设有燃烧室(10)，所述燃烧室(10)的前端连接有火花塞(23)，所述燃烧室(10)的两侧分别连通有顶置进气道(2)和顶置排气道(9)，所述顶置进气道(2)和顶置排气道(9)的底部分别设有顶置进排气门(8)，所述顶置进排气门(8)的上端分别连接有摇臂(7)，所述摇臂(7)的上端连接动力切换装置(24)； 所述气缸体(20)内设有活塞(11)，活塞(11)的左侧设有侧置进气道(3)，侧置进气道(3)内设有第一电磁阀(4)，所述活塞(11)的另一侧连通有侧置排气道(14)，侧置排气道(14)内设有第二电磁阀(13)，所述活塞(11)内部设有连杆(12)，连杆(12)的下端连接有曲轴(15)，所述活塞(11)下端连通有曲轴箱(16)，所述曲轴箱(16)与侧置进气道(3)的下端连通，所述活塞(11)的前侧和后侧分别连通有扫气道(19)，所述扫气道(19)的下端连通曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚政宇，任东生，李博文，肖建华，王志，帅石金，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：