之間的自由轉(zhuǎn)換。
[0029] 上述增壓直噴汽油發(fā)動機實現(xiàn)四沖程工作循環(huán)與二沖程工作循環(huán)之間切換的方 法，步驟如下：
[0030] a當需要發(fā)動機處于中低負荷運行時，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，使 發(fā)動機進入四沖程工作循環(huán)，此時凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速比為1 : 2;或，
[0031] b當需要發(fā)動機處于高負荷運行時，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，使凸 輪軸與曲軸的轉(zhuǎn)速比為1 : 1，同時調(diào)整到二沖程凸輪，并配合調(diào)整噴油時刻，火花塞點火 時刻，使發(fā)動機進入二沖程工作循環(huán)。
[0032] 本發(fā)明在四沖程增壓直噴發(fā)動機的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過在曲軸10和凸輪軸19之間 設(shè)置轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器15,以及在凸輪軸19上設(shè)置凸輪切換機構(gòu)，從而可根據(jù)發(fā)動機負荷情況 實現(xiàn)四沖程與二沖程之間的切換，進而實現(xiàn)大幅度提高發(fā)動機壓縮比，提高發(fā)動機熱效率 和燃油經(jīng)濟性。本發(fā)明發(fā)動機四沖程工作循環(huán)的工作過程同現(xiàn)有四沖程增壓直噴汽油發(fā)動 機的工作過程一致。關(guān)鍵點在于通過調(diào)節(jié)曲軸10和凸輪軸19的轉(zhuǎn)速比，以及進氣門3與 排氣門5的開啟和關(guān)閉的時刻控制，及噴油器噴油時刻和火花塞點火時刻，在四沖程發(fā)動 機的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實現(xiàn)二沖程循環(huán)。
[0033] 本發(fā)明發(fā)動機二沖程工作循環(huán)的過程如下：在第一個沖程，活塞從上止點到下止 點，完成火花塞點火，做功，排氣；在第二個沖程，活塞從下止點到上止點，完成掃氣，進氣， 噴油，壓縮。上述發(fā)動機二沖程工作循環(huán)的過程中，排氣門5開啟如果過早，發(fā)動機膨脹損 失大，排氣要徹底一些，從而發(fā)動機可以吸入的空氣多一些，功率可以大一些。排氣門5開 啟如果過遲，排氣需要靠活塞推出，損失能量，而且殘余廢氣多一些，發(fā)動機能夠吸入的空 氣少一些，功率低一些。最佳排氣門5開啟時刻，要綜合考慮這些因素，在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 不同載荷時，進行標定。一般排氣門5開啟在活塞到達下止點之前90°左右曲軸轉(zhuǎn)角。進 氣門3開啟比排氣門5開啟約晚20-30度曲軸轉(zhuǎn)角，進氣門3開啟時，缸內(nèi)壓力比掃氣壓力 大一點，氣體流動的慣性使的排氣得以繼續(xù)。當缸內(nèi)壓力小于進氣壓力，掃氣開始。當缸內(nèi) 壓力大于排氣壓力，一部分進氣與缸內(nèi)殘余氣體混合后被排出。排氣門5關(guān)閉時刻要考慮 殘余廢氣量，排氣門5 -般在活塞運動下止點后約40度曲軸轉(zhuǎn)角時關(guān)閉，具體隨發(fā)動機轉(zhuǎn) 速變化。進氣門3關(guān)閉時刻要考慮發(fā)動機進氣量，一般在活塞運動下止點后約50度曲軸轉(zhuǎn) 角時關(guān)閉，具體隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化。
[0034] 本發(fā)明通過實現(xiàn)發(fā)動機四沖程與二沖程的轉(zhuǎn)換，從而可將發(fā)動機壓縮比設(shè)計的很 高。在發(fā)動機處于中低負荷時，發(fā)動機工作循環(huán)是四沖程，由于高壓縮比，發(fā)動機熱效率大 大提高。同時高壓縮比可以實現(xiàn)ATKINSON(或Miller)循環(huán)，降低泵氣損失。但當發(fā)動機處 于高負荷時，如果繼續(xù)處于四沖程循環(huán)，高壓縮比會帶來發(fā)動機爆震，影響發(fā)動機可靠性， 這時本發(fā)明發(fā)動機會通過轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)以及進排氣門的開啟和關(guān)閉時刻的控制，轉(zhuǎn)入二沖程 工作狀態(tài)。由于缸內(nèi)平均壓力相同時，二沖程發(fā)動機的功率是四沖程的兩倍。為發(fā)出相應(yīng) 的功率扭矩，二沖程循環(huán)可以不必處于滿負荷工況，從而避免發(fā)動機爆震。
[0035] 同樣，當發(fā)動機功率需求增加，四沖程循環(huán)轉(zhuǎn)速超過一定限值時，發(fā)動機轉(zhuǎn)入二沖 程工作狀態(tài)，使發(fā)動機處于較低轉(zhuǎn)速。發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍變小，與之匹配的變速器可以設(shè)計的 簡單。變速器效率提高。
[0036] 下面對本發(fā)明所基于的原理性內(nèi)容進行說明：
[0037] 在發(fā)動機功率需求增加時，常規(guī)發(fā)動機轉(zhuǎn)速要增加，摩擦功會成平方關(guān)系增加。發(fā) 動機轉(zhuǎn)速范圍大，對變速器的要求大。為提高動力匹配的效率，人們開發(fā)了 6AT，8AT，9AT， 7DCT，CVT等。發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍降低，為獲得同樣的效率，對變速器的要求會降低。在發(fā)動 機轉(zhuǎn)速增加到一定值時，通過改變發(fā)動機沖程來滿足發(fā)動機功率需求。
[0038] 發(fā)動機功率：
【主權(quán)項】
1. 一種增壓直噴發(fā)動機，包括進氣道、增壓器、排氣道、氣缸、噴油器、曲軸和凸輪軸，氣 缸的缸蓋設(shè)置有進氣門、火花塞與排氣門，氣缸的活塞通過連桿與曲軸連接，其特征在于： 在曲軸和凸輪軸之間設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速比的轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器，在凸輪軸上設(shè) 置有二沖程凸輪、四沖程凸輪以及在它們之間進行切換的凸輪切換機構(gòu)，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比 調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，調(diào)整曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比，并進行二沖程凸輪和四沖程凸輪之 間的切換，同時配合調(diào)整噴油器噴油時刻，火花塞點火時刻，來實現(xiàn)發(fā)動機四沖程工作循環(huán) 與二沖程工作循環(huán)之間的切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓直噴發(fā)動機，其特征在于：所述轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上設(shè) 置有驅(qū)動輪和被驅(qū)動輪，曲軸上設(shè)置有曲軸驅(qū)動輪，凸輪軸上設(shè)置有凸輪軸驅(qū)動輪；曲軸驅(qū) 動輪與轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上的被驅(qū)動輪傳動連接，凸輪軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上的驅(qū)動輪傳 動連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓直噴發(fā)動機，其特征在于：所述曲軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速 比調(diào)節(jié)器上的被驅(qū)動輪通過鏈條連接，所述凸輪軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上的驅(qū)動輪通過 鏈條連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓直噴發(fā)動機，其特征在于：所述曲軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速 比調(diào)節(jié)器上的被驅(qū)動輪通過皮帶連接，所述凸輪軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上的驅(qū)動輪通過 皮帶連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓直噴發(fā)動機，其特征在于：所述曲軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速 比調(diào)節(jié)器上的被驅(qū)動輪直接嚙合，所述凸輪軸驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器上的驅(qū)動輪直接嚙 合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓直噴發(fā)動機，其特征在于：所述凸輪切換機構(gòu)為二 級VVL機構(gòu)。
7. -種權(quán)利要求1所述增壓直噴發(fā)動機實現(xiàn)四沖程工作循環(huán)與二沖程工作循環(huán)之間 切換的方法，其特征在于步驟如下： a當需要發(fā)動機處于中低負荷運行時，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，使發(fā)動 機進入四沖程工作循環(huán)，此時凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速比為1 : 2;或， b當需要發(fā)動機處于高負荷運行時，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，使凸輪軸 與曲軸的轉(zhuǎn)速比為1 : 1，同時調(diào)整到二沖程凸輪，并配合調(diào)整噴油時刻，火花塞點火時刻， 使發(fā)動機進入二沖程工作循環(huán)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種增壓直噴發(fā)動機，包括進氣道、增壓器、排氣道、氣缸、噴油器、曲軸和凸輪軸，氣缸的缸蓋設(shè)置有進氣門、火花塞與排氣門，氣缸的活塞通過連桿與曲軸連接，在曲軸和凸輪軸之間設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速比的轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器，在凸輪軸上設(shè)置有二沖程凸輪、四沖程凸輪以及在它們之間進行切換的凸輪切換機構(gòu)，通過調(diào)控轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)器和凸輪切換機構(gòu)，調(diào)整曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比，并進行二沖程凸輪和四沖程凸輪之間的切換，同時配合調(diào)整噴油器噴油時刻，火花塞點火時刻，來實現(xiàn)發(fā)動機四沖程工作循環(huán)與二沖程工作循環(huán)之間的切換。本發(fā)明可根據(jù)發(fā)動機負荷情況實現(xiàn)四沖程與二沖程之間的切換，進而實現(xiàn)大幅度提高發(fā)動機壓縮比。
【IPC分類】F02D15-00, F01L1-047, F02B75-12, F02B75-02
【公開號】CN104863724
【申請?zhí)枴緾N201510270703
【發(fā)明人】曲嚴忠
【申請人】曲嚴忠
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月25日