一种可变压缩比的发动机系统、车辆及其控制方法与流程

1.本文涉及车辆技术，尤指一种可变压缩比的发动机系统、车辆及其控制方法。


背景技术：

2.随着科技水平日益提高，节能、减排、低碳环保的生活，已经成为世界各地的共同主题。作为汽车的“心脏”，小排量、高功率、高热效、轻量化、低排放的发动机，已成为发动机的主要研发方向。为达到上述要求，在奥托循环发动机的基础上，采用进气增压(turbo)、连续可变气门正时(cvvt)、连续可变气门升程(cvvl)等技术的米勒循环、阿特金森循环发动机得到广泛升级及应用。
3.相关技术提供一种阿特金森循环发动机，该发动机在奥托循环发动机基础上，通过设置一套复杂的连杆机构，改变了发动机的压缩比，根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机热效率，改善发动机排放的效果。但是，这种发动机结构复杂，生产成本高，装配一致性要求高。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题中的至少之一，本技术提供了一种可变压缩比的发动机系统，改变了发动机系统压缩比，根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果；而且该发动机系统结构更简单，生产成本更低，装配一致性要求也更低。
5.本技术还提供了一种车辆和一种车辆的控制方法。
6.本发明实施例提供的可变压缩比的发动机系统，包括缸体、曲轴、活塞装置和压力油供应装置，所述曲轴可转动地安装于所述缸体，所述活塞装置包括第一活塞和液压伸缩机构，所述第一活塞可移动地安装于所述缸体，所述液压伸缩机构的一端与所述第一活塞传动连接、另一端与所述曲轴传动连接，所述压力油供应装置与所述液压伸缩机构相连通，用于调整所述液压伸缩机构的伸缩状态。
7.在一示例性实施例中，所述液压伸缩机构包括：缸筒；第二活塞，可轴向移动地安装于所述缸筒、并与所述缸筒合围成轴向长度可调的液压腔，所述压力油供应装置与所述液压腔相连通；和复位弹簧，位于所述液压腔内、并拉持在所述缸筒和所述第二活塞之间；其中，所述第二活塞和所述缸筒中的之一与所述第一活塞传动连接、另一与所述曲轴传动连接。
8.在一示例性实施例中，所述缸筒包括：筒体；和第三活塞，所述第二活塞和所述第三活塞在所述筒体的轴向相间隔、并均可轴向移动地安装于所述筒体；其中，所述第二活塞、所述第三活塞和所述筒体合围成所述液压腔，所述复位弹簧拉持在所述第二活塞和所述第三活塞之间，所述第二活塞和所述第三活塞中的之一通过第一连杆与所述第一活塞传动连接、另一通过第二连杆与所述曲轴传动连接。
9.在一示例性实施例中，所述压力油供应装置包括：供油泵，用于供给压力油；控制
阀，所述供油泵通过所述控制阀与所述液压腔连通，所述控制阀用于调整所述控制阀和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力，以此来调整所述液压伸缩机构的伸缩状态；和压力检测装置，设于所述控制阀和所述液压腔之间的通路上，用于检测所述控制阀和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力信息。
10.在一示例性实施例中，所述控制阀具有进油口、出油口和卸油口，所述进油口与所述供油泵连通，所述出油口与所述液压腔连通；所述控制阀设置成通过调整所述卸油口的开度来调整所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力；所述压力检测装置用于检测所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力信息。
11.在一示例性实施例中，所述发动机系统还包括：控制装置，所述压力检测装置和所述控制阀均与所述控制装置电连接，所述控制装置设置成根据系统承受的负荷、预设对照表和所述压力信息对所述控制阀的所述卸油口的开度进行调整，以此来调整所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力。
12.在一示例性实施例中，所述缸体设有第一油路，所述曲轴设有第二油路，所述液压伸缩机构设有第三油路，所述控制阀、所述第一油路、所述第二油路、所述第三油路和所述液压腔依次连通，所述压力检测装置连接在所述第一油路上。
13.在一示例性实施例中，所述压力信息为实际压力数据；所述控制装置设置成：
14.根据系统承受的负荷，按照所述预设对照表获取对应于该系统承受的负荷的预设压力数据；
15.比较所述实际压力数据和所述预设压力数据，根据比较结果调整所述控制阀的所述卸油口的开度，使所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力调整至所述预设压力数据。
16.本发明实施例提供的车辆，包括上述任一实施例所述的发动机系统。
17.本发明实施例提供的车辆的控制方法，包括：
18.获取所述压力油供应装置与所述液压伸缩机构之间的通路内的压力油的压力信息；
19.根据系统承受的负荷、预设对照表和所述压力信息对所述压力油供应装置进行调整，以此来调整所述液压伸缩机构的伸缩状态。
20.在一示例性实施例中，所述获取所述压力油供应装置与所述液压伸缩机构之间的通路内的压力油的压力信息的步骤包括：
21.获取所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力信息。
22.在一示例性实施例中，所述根据系统承受的负荷、预设对照表和所述压力信息对所述压力油供应装置进行调整的步骤包括：
23.根据系统承受的负荷，按照所述预设对照表获取对应于该系统承受的负荷的预设压力数据；
24.比较所述实际压力数据和所述预设压力数据，根据比较结果调整所述控制阀的所述卸油口的开度，使所述出油口和所述液压腔之间的通路内的压力油的压力调整至所述预设压力数据。
25.本技术提供的可变压缩比的发动机系统，活塞装置包括第一活塞和液压伸缩机构，第一活塞可移动地安装于缸体内，液压伸缩机构的一端与第一活塞传动连接、另一端与
曲轴传动连接，压力油供应装置与液压伸缩机构相连通，压力油供应装置通过调整液压伸缩机构的伸缩状态，可以改变活塞装置的长度，使得发动机系统压缩比改变，根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果；而且，液压伸缩机构相比于相关技术中的连杆机构，液压伸缩机构更简单，因此这种发动机系统结构更简单，生产成本更低，装配一致性要求也更低。
26.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
27.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
28.图1为本发明一实施例所述的可变压缩比的发动机系统的结构示意图；
29.图2为图1中液压伸缩机构的剖视结构示意图；
30.图3为本发明一实施例所述的车辆的控制方法的流程图；
31.图4为本发明另一实施例所述的车辆的控制方法的流程图。
32.其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
33.110第一油路，200曲轴，210第二油路，300活塞装置，310第一活塞，320液压伸缩机构，321第三油路，330第二活塞，340第三活塞，350筒体，360液压腔，370复位弹簧，380第一连杆，390第二连杆，400压力油供应装置，410控制阀，420压力检测装置。
具体实施方式
34.本技术描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
35.本发明实施例提供的可变压缩比的发动机系统，如图1和图2所示，包括缸体、曲轴200、活塞装置300和压力油供应装置400，曲轴200可转动地安装于缸体，活塞装置300包括第一活塞310和液压伸缩机构320，第一活塞310可移动地安装于缸体，液压伸缩机构320的一端与第一活塞310传动连接、另一端与曲轴200传动连接，压力油供应装置400与液压伸缩机构320相连通，用于调整液压伸缩机构320的伸缩状态。伸缩状态包括伸长、缩短和保持长度不变。
36.该可变压缩比的发动机系统，活塞装置300包括第一活塞310和液压伸缩机构320，第一活塞310可移动地安装于缸体内，液压伸缩机构320的一端与第一活塞310传动连接、另一端与曲轴200传动连接，压力油供应装置400与液压伸缩机构320相连通，压力油供应装置400通过调整液压伸缩机构320的伸缩状态，可以改变活塞装置300的长度，使得发动机系统压缩比改变，根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果；而且，液压伸缩机构320相比于相关技术中的连杆机构，液压伸缩机构320更简单，因此这种发动机系统结构更简单，生产成本更低，装配一
致性要求也更低。
37.在一示例性实施例中，液压伸缩机构320包括：缸筒；第二活塞330，可轴向(缸筒的轴向)移动地安装于缸筒、并与缸筒合围成轴向长度可调的液压腔360，压力油供应装置400与液压腔360相连通；和复位弹簧370，位于液压腔360内、并拉持在缸筒和第二活塞330之间(参见图2进行理解)；其中，第二活塞330和缸筒中的之一与第一活塞310传动连接(如铰接连接)、另一与曲轴200传动连接(如铰接连接)。
38.压力油作用于第二活塞330的压力大于复位弹簧370的弹力(即复位弹簧370对第二活塞330的拉力)，在压力油作用于第二活塞330的压力的作用下，液压腔360内压力油量增多，液压腔360的轴向长度增大，液压伸缩机构320伸长，复位弹簧370长度增大，通过增加活塞装置300行程、增大发动机系统压缩比，可以提高燃油经济性，适用于小负荷工况。压力油作用于第二活塞330的压力小于复位弹簧370的弹力，在复位弹簧370的弹力的作用下，液压腔360内压力油量减少，液压腔360的轴向长度减小，液压伸缩机构320缩短，复位弹簧370长度减小，通过减小活塞装置300行程、减小发动机系统压缩比，可以提高发动机动力性，适用于大负荷工况。压力油作用于第二活塞330的压力等于复位弹簧370的弹力，液压腔360内压力油量不变，液压腔360的轴向长度不变，保持液压伸缩机构320长度不变。
39.可以是，缸筒为一体式结构；或者可以是，如图2所示，缸筒为分体式结构，如缸筒包括筒体350和第三活塞340，第二活塞330和第三活塞340在筒体350的轴向相间隔、并均可轴向移动地安装于筒体350内(当然也可以是，第二活塞330和第三活塞340中的之一固定安装于筒体350内、另一可轴向移动地安装于筒体350内)；其中，第二活塞330、第三活塞340和筒体350合围成液压腔360，复位弹簧370拉持在第二活塞330和第三活塞340之间，第二活塞330和第三活塞340中的之一通过第一连杆380与第一活塞310传动连接、另一通过第二连杆390与曲轴200传动连接；以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
40.在一示例性实施例中，如图1和图2所示，压力油供应装置400包括：供油泵(图中未示出)，用于供给压力油；控制阀410，供油泵通过控制阀410与液压腔360连通，控制阀410用于调整控制阀410和液压腔360之间的通路内的压力油的压力，以此来调整液压伸缩机构320的伸缩状态；和压力检测装置420，设于控制阀410和液压腔360之间的通路上，用于检测控制阀410和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息。压力检测装置420检测控制阀410和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息；ecu根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息调整控制阀410输出的压力油的压力，使得控制阀410和液压腔360之间的通路内的压力油的压力改变，以此来调整液压伸缩机构320的伸缩状态，达到改变活塞装置300的长度，使得发动机系统压缩比改变的目的。根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果。控制装置还可以设置成根据不同工况，按照预设数据表控制发动机系统的喷油量及点火提前角度，以此来进一步提升发动机系统的性能，也可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，也应属于本技术的保护范围内。
41.压力检测装置420为压力传感器，供油泵为机油泵，控制阀410可以为机油控制阀或电磁换向阀(如三位四通电磁换向阀)，对于控制阀410的类型，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理选择，在此不作限定。
42.在一实施例中，如图1所示，控制阀410具有进油口、出油口和卸油口，进油口与供油泵连通，出油口与液压腔360连通，卸油口与油池连通；控制阀410设置成通过调整卸油口的开度来调整出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力；压力检测装置420用于检测出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息。即：压力检测装检测出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息；ecu根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息调整控制阀410卸油口的开度，使得出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力改变，以此来调整液压伸缩机构320的伸缩状态，达到改变活塞装置300的长度，使得发动机系统压缩比改变的目的。
43.在一示例性实施例中，发动机系统还包括：控制装置(图中未示出)，压力检测装置420和控制阀410均与控制装置电连接，控制装置设置成根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息对控制阀410的卸油口的开度进行调整，以此来调整出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力。控制装置设置为ecu(electronic control unit，电子控制单元)。
44.压力检测装置420检测出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息；控制装置根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息调整控制阀410卸油口的开度，使得出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力改变，以此来调整液压伸缩机构320的伸缩状态，达到改变活塞装置300的长度，使得发动机系统压缩比改变的目的。根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果。
45.在一示例中，压力信息为实际压力数据；如图4所示，控制装置设置成：
46.根据系统承受的负荷，按照预设对照表获取对应于该系统承受的负荷的预设压力数据；
47.比较实际压力数据和预设压力数据，根据比较结果调整控制阀410的卸油口的开度，使出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力调整至预设压力数据(最终实际压力数据等于预设压力数据)。
48.如：实际压力数据大于预设压力数据，增大控制阀410的卸油口的开度；实际压力数据小于预设压力数据，减小控制阀410的卸油口的开度；实际压力数据等于预设压力数据，保持控制阀410的卸油口的开度不变。
49.系统承受的负荷包括小负荷工况和大负荷工况。
50.小负荷工况：在控制装置控制下，控制阀410向液压腔360供油，压力油作用于第二活塞330的压力大于复位弹簧370的弹力，液压腔360内压力油量增多，液压腔360的轴向长度增大，液压伸缩机构320伸长，复位弹簧370长度增大，通过增加活塞装置300行程、增大发动机系统压缩比，可以提高燃油经济性。
51.大负荷工况：在控制装置控制下，控制阀410对液压腔360卸油，压力油作用于第二活塞330的压力小于复位弹簧370的弹力，在复位弹簧370的弹力的作用下，液压腔360内压力油量减少(液压腔360自卸油口卸油)，液压腔360的轴向长度减小，液压伸缩机构320缩短，复位弹簧370长度减小，通过减小活塞装置300行程、减小发动机系统压缩比，可以提高发动机动力性。
52.在一实施例中，如图1和图2所示，缸体设有第一油路110，曲轴200设有第二油路210，液压伸缩机构320设有第三油路321，控制阀410、第一油路、第二油路、第三油路和液压
腔360依次连通，压力检测装置420连接在第一油路110上。第一油路110和第二油路210之间通过动密封结构相连通，第二油路210和第三油路321之间也通过动密封结构相连通。
53.在一实施例中，活塞装置300为多个；可以是，一个机油控制阀410控制多个活塞装置300；或者可以是，多个机油控制阀410(如一一对应)控制多个活塞装置300等的方式；以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
54.本发明实施例提供的车辆(图中未示出)，包括上述任一实施例所述的发动机系统。
55.该车辆，具备上述任一实施例提供的发动机系统的全部优点，在此不再赘述。
56.本发明实施例提供的车辆的控制方法，如图3所示，包括：
57.获取压力油供应装置400与液压伸缩机构320之间的通路内的压力油的压力信息；
58.根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息对压力油供应装置400进行调整，以此来调整液压伸缩机构320的伸缩状态。
59.系统承受的负荷包括小负荷工况和大负荷工况。
60.小负荷工况：在控制装置控制下，压力油供应装置400向液压伸缩机构320供油，液压伸缩机构320伸长，通过增加活塞装置300行程、增大发动机系统压缩比，可以提高燃油经济性。
61.大负荷工况：在控制装置控制下，压力油供应装置400对液压伸缩机构320卸油，液压伸缩机构320缩短，通过减小活塞装置300行程、减小发动机系统压缩比，可以提高发动机动力性。
62.控制装置还可以设置成根据不同工况，按照预设数据表控制喷油量及点火提前角，以此来进一步提升发动机系统的性能，也可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，也应属于本技术的保护范围内。
63.在一示例中，如图4所示，获取压力油供应装置400与液压伸缩机构320之间的通路内的压力油的压力信息的步骤包括：获取出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力信息。根据系统承受的负荷、预设对照表和压力信息对压力油供应装置400进行调整的步骤包括：根据系统承受的负荷，按照预设对照表获取对应于该系统承受的负荷的预设压力数据；比较实际压力数据和预设压力数据，根据比较结果调整控制阀410的卸油口的开度，使出油口和液压腔360之间的通路内的压力油的压力调整至预设压力数据。如：实际压力数据大于预设压力数据，增大控制阀410的卸油口的开度；实际压力数据小于预设压力数据，减小控制阀410的卸油口的开度；实际压力数据等于预设压力数据，保持控制阀410的卸油口的开度不变。
64.小负荷工况：在控制装置控制下，控制阀410向液压腔360供油，压力油作用于第二活塞330的压力大于复位弹簧370的弹力，液压腔360内压力油量增多，液压腔360的轴向长度增大，液压伸缩机构320伸长，通过增加活塞装置300行程、增大发动机系统压缩比，可以提高燃油经济性。
65.大负荷工况：在控制装置控制下，控制阀410对液压腔360卸油，压力油作用于第二活塞330的压力小于复位弹簧370的弹力，在复位弹簧370的弹力的作用下，液压腔360内压力油量减少(液压腔360自卸油口卸油)，液压腔360的轴向长度减小，液压伸缩机构320缩
短，通过减小活塞装置300行程、减小发动机系统压缩比，可以提高发动机动力性。
66.综上所述，本技术提供的可变压缩比的发动机系统，活塞装置包括第一活塞和液压伸缩机构，第一活塞可移动地安装于缸体内，液压伸缩机构的一端与第一活塞传动连接、另一端与曲轴传动连接，压力油供应装置与液压伸缩机构相连通，压力油供应装置通过调整液压伸缩机构的伸缩状态，可以改变活塞装置的长度，使得发动机系统压缩比改变，根据不同工况需求，进行不同压缩比控制，可以达到提高燃油经济性和发动机系统热效率，改善发动机系统排放的效果；而且，液压伸缩机构相比于相关技术中的连杆机构，液压伸缩机构更简单，因此这种发动机系统结构更简单，生产成本更低，装配一致性要求也更低。
67.在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、
““
口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
68.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
69.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。