[發明專利]具有用于可變循環發動機的相位調整機構的發動機組件

有效

• 申請號: 201310591025.9
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103835807A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: R.L.雅克;J.喬克薩克
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02B75/32
• 分類號: F02B75/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明通常包括具有多連桿系統和偏移軸的發動機組件，所述偏移軸影響活塞的四沖程循環。

背景技術

車輛設計者努力以燃料高效的發動機或其他動力源為車輛供能動力。連接曲軸、偏心軸和活塞的多連桿系統配置為根據選擇的四沖程工作循環（例如Atkinson循環）讓活塞在汽缸中運動。盡管適用于其目的意圖，但是這些多連桿系統將活塞的運動局限到僅一個四沖程工作循環。

如在本文使用的，Atkinson循環是具有進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、排氣沖程的四沖程循環，膨脹沖程比壓縮沖程更長（即膨脹量大于壓縮量）。四沖程工作循環的膨脹比是膨脹沖程量與壓縮沖程量的比。對于汽缸工作腔室，其與膨脹沖程的長度與壓縮沖程的長度的比相同。Atkinson循環具有大于1的膨脹比。

與“偽Atkinson循環”發動機相比，真“Atkinson循環”發動機減少泵送，所述“偽Atkinson循環”是具有膨脹比1和遲進氣閥關閉的常規的Otto循環發動機。真Atkinson循環在壓縮沖程期間減少泵送損失，所述泵送損失與將空氣/燃料混合物抽吸進入汽缸和隨后將其向外泵送相關，這種損失在具有遲進氣閥關閉的偽Atkinson循環發動機中是固有的。本文所說的Atkinson循環發動機意思是真Atkinson循環，而不是偽Atkinson循環發動機。Atkinson循環發動機通常具有比Otto循環發動機更低的功率，所以需要更大排量的發動機來提供相同水平的功率以用于油門全開性能。

發明內容

提供一種發動機組件，其使用多連桿系統和相位調整偏心軸，以使得活塞根據四沖程工作循環運動，但是使得工作循環能夠被改變以滿足改變的輸出需求。進而，發動機組件配置為，在機構從Atkinson循環運行相位調整到Otto循環運行時使得活塞的上死點位置下降不到1毫米，以抵消增加壓縮沖程長度對幾何壓縮比的影響。結果，在機構相位調整時幾何壓縮比保持相對恒定。例如，在一個實施例中，幾何壓縮比（CR）可在完全Atkinson運行中限定額定CR的±0.3CR范圍。

發動機組件包括限定汽缸的發動機缸體。發動機組件還包括具有第一旋轉軸線的曲軸和與第一旋轉軸線偏移的曲柄銷。第二軸與曲軸偏移，且具有第二旋轉軸線和與第二旋轉軸線偏移的偏心部分。活塞操作性地連接到曲軸，且在汽缸中在上死點位置和下死點位置之間可動，以驅動曲軸。連接桿從活塞延伸。四關節連桿組件可樞轉地連接到連接桿、曲軸、第二軸。活塞可樞轉地連接到連接桿以在樞轉軸線處樞轉，且汽缸配置為使得樞轉軸線沿汽缸的中心軸線與第一旋轉軸線對準。驅動系統操作性地連接曲軸和第二軸，以經由曲軸驅動第二軸。相位調整機構操作性地連接到第二軸，且可控制為改變第二軸相對于曲軸的旋轉位置，以由此在Otto循環和Atkinson循環之間改變汽缸中活塞的運行。

活塞的四沖程循環可通過相位調整機構改變，以適應被命令功率的變化，由此將所需的輸出功率與效率因素平衡。例如，Atkinson循環發動機的效率優點可被保持，同時在需要全開油門性能時將同一發動機運行為Otto循環發動機。如在本文使用的“Atkinson循環”是膨脹沖程比壓縮沖程更長的四沖程工作循環，使得膨脹比大于一。如在本文使用的，“Otto”循環是膨脹沖程和壓縮沖程基本上相等的四沖程工作循環（即膨脹沖程與壓縮沖程基本上為相同的容積，形成的膨脹比為一）。

通過將活塞的樞轉軸線沿汽缸的中心軸線與曲軸的旋轉軸線對準，除了增加相位調整機構，上死點位置的改變被最小化，同時在一個實施例中，膨脹對壓縮的比可從大約1.4：1變化到1：1。沒有這種對準，則過多變化會在各種沖程中在活塞的上死點位置和下死點位置處都發生，導致幾何壓縮的比極大地改變以及從之前的循環而來的捕獲殘余氣體，潛在地使得發動機爆震、發動機誤點火、以及低容積效率和功率。

在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特征和優點以及其他的特征和優點。

附圖說明

圖1是發動機組件的一部分的示意性透視圖，顯示了活塞、曲軸、偏心軸，其操作性地與多關節連桿連接；

圖2是圖1的發動機組件的部分的側視示意圖；

圖3是圖1的發動機組件的部分的局部片段剖視圖，沿圖1的3-3線截取，顯示了形成汽缸的發動機缸體，活塞在所述汽缸中運動；

圖4是在各種相位角度和沖程長度下，使用各種多關節連桿組件時的活塞位移對用于活塞運動的曲柄角度的示意性曲線圖，其包括圖1的活塞和曲軸；