[发明专利]多排量多压缩比发动机及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种多缸发动机，尤其是用于汽车的发动机，它可以设置为不同的排量和压缩比，使汽车具有较好的机动性和经济性。

背景技术：

众所周知，汽车发动机的排量越大，汽车的机动性就越好，但其燃油经济性就越差，反过来，汽车的发动机排量较小，则燃油经济性好，而机动性较差。

这种现象是由发动机的特性曲线决定的。图1是发动机的典型的油耗率-负荷率曲线，可以看到，在50％以上负荷以上的地方有一个油耗率最低值，负荷率高于此值或低于此值，油耗率均较高。尤其在低负荷区，油耗率随负荷率的下降而上升得更快。

因特网上的一项汽车实际使用情况调查指出，2.0L排量的汽车实际使用油耗比0.8L的汽车高大约30％。

现代的发动机采取了很多措施来拓宽经济油耗区，但仍然不能满足人们的使用需要。问题在于汽车发动机所需要的经济区实在太宽了。模拟计算指出，一个中档轿车，发动机最大功率100KW，在市区行驶时，40km/h的车速只需要3.9KW，50km/h的车速只需要5.2KW；而90km/h和180km/h的车速需要的功率分别是14.2KW和76.5KW。人们经常使用的是小负荷区间，甚至经常使用的负荷率在10％以下；另一方面，充沛的动力也是必须的。在上坡、超车时尤为需要，它能提供更愉快、更安全的驾驶。假如车重1.5吨，现在为了超车需要将车速由80km/h提高到120km/h，粗略估算，50KW的发动机需要加速13秒，而100KW的发动机则只需要6秒。

发明内容：

我们需要机动性和经济性的统一。本发明采用的解决方案是将发动机的排量做成可变的：更多的时间我们使用的是小排量，所以有很好的经济性；需要充沛的动力时，立即切换成大排量，保证了经济性和动力性的统一。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

多排量多压缩比发动机，其组成包括：4个气缸，其中两个为主气缸，两个为副气缸，所述的发动机的配气机构设有操控装置，所述的气缸开有呼吸门，该呼吸门可以控制为常开或常闭。

多排量多压缩比发动机的控制方法，通过配汽机构控制，使得主气缸拥有较高的压缩比，副气缸拥有正常的压缩比，主气缸的最大进气量受到限制，所述的气缸开有呼吸门，该呼吸门可以控制为常开或常闭，使所述的气缸中至少有一个气缸切换为自由呼吸状态，凸轮的运动通过该传力件传递到气门，控制该传力件，使进气门处于常闭状态。

这个技术方案有以下有益效果：

我们需要机动性和经济性的统一。本发明采用的解决方案是将发动机的排量做成可变的：更多的时间我们使用的是小排量，所以有很好的经济性；需要充沛的动力时，立即切换成大排量，保证了经济性和动力性的统一。

现代的汽车发动机一般都有4个以上的气缸，发动机的排量就是这些气缸排量的总和。本发明采用的解决方案是，在不需要大排量时，选择切除一些气缸，同时停止对该气缸供油，发动机变成了一台小排量发动机，具有良好的经济性；在需要大功率时，则可以立即增加气缸，保证了汽车的机动性。

仅仅切断某个气缸的供油并不能提供良好的经济性，本发明采用的切除气缸的方法是在停止对该气缸供油的同时使该气缸处于“自由呼吸”的状态。所谓“自由呼吸”就是气缸至少有一个气门是开着的，不处于气密状态，活塞的运动不会导致气缸内的压力有很大的变化，因此能量损耗达到最低。典型的4冲程发动机，在吸气冲程、压缩冲程、做功冲程均存在机械损失，这些损失的绝大部分是和发动机不能“自由呼吸”有关的。柴油机的损失主要发生在压缩冲程和做功冲程(气密状态)；而汽油机则较复杂，在小负荷区，吸气冲程的节流损失不可忽略(非自由呼吸)。而在气缸自由呼吸时，机械摩擦损失是可以忽略的。

传统的发动机的气门按既定的规律动作，根据附图2，在本发明中，通过控制气门控制装置3、4，可以使发动机象传统发动机一样工作，也可以使气门一直保持开启或关闭，并且可以在发动机运转中进行切换。图中所示为排气门开启，进气门关闭状态。这对于汽油机是合适的。而对于柴油机，我们可以让所有的气门全部开启，让气缸的呼吸更自由，那意味着更少的机械损耗。

保持气门常开的方法是在气门上加一个门闩——止逆装置，它甚至可以用现行的任何一种已知的止逆装置-如棘齿、钢珠等来实现。只是要求它是可控的。

为了使发明的效果和这种能实现本发明的结构更好的对应，不同结构的工作原理和效果将结合相应附图具体叙述。

附图说明：

附图1是本产品的结构示意图。