CN101446237B - 可变压缩率装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种根据发动机的驱动状态改变燃烧室内的空气-燃料混合物压缩率的可变压缩率装置。根据本发明的例示性实施方案的可变压缩率装置可安装在发动机上，该装置接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，且可改变空气-燃料混合物的压缩率，其包括：承受来自活塞的燃烧力的连接杆；承受来自连接杆的燃烧力且转动曲轴的销连接节；设置在与连接杆相并行的位置以向销连接节传递燃烧力的支承连接节；承受来自连接杆的部分燃烧力且向支承连接节传递该部分燃烧力的分解连接节；具有连接在分解连接节上的一端以改变分解连接节一端的控制连接节；以及偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线。

Description

可变压缩率装置
对相关的申请的相互参照
本申请要求于2007年11月29日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2007-0122818的韩国专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及可变压缩率装置。更具体地说，本发明涉及根据发动机的驱动状态改变燃烧室内空气-燃料混合物压缩率的可变压缩率装置。
背景技术
一般而言，可变压缩率装置根据发动机的驱动状态改变空气-燃料混合物的压缩率。这种可变压缩率装置包括：连接曲轴和活塞的销连接节(pin link)，改变销连接节轨迹的控制连接节(control link)，改变控制连接节的旋转轴线位置的偏心凸轮轴(eccentric camshaft)。通过改变控制连接节的旋转轴线可改变销连接节和连接杆的轨迹。相应地，可改变燃烧室的体积和空气-燃料混合物的压缩率。
根据一种传统的可变压缩率装置，控制连接节垂直设置在曲轴的下方或者水平设置在与曲轴相邻的位置。因此，曲轴箱的体积会增大。
另外，因为燃烧力直接传递给连接杆、销连接节和控制连接节，需要更换材料或增大相应零件的尺寸以增大相应零件的强度。因此，生产成本会增加。
在该背景部分披露的上述信息只用于增强对本发明背景的理解，因此，其可能包括并未构成被本国的本领域一般技术人员所知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供可变压缩率装置，其具有如下优点：通过将所受来自活塞的燃烧力分解并将分解后的燃烧力施加于销连接节上，减小施加于相应连接节上的最大应力。
另外，本发明致力于提供具有进一步优点的可变压缩率装置：其可安装在曲柄箱中而并不增加曲柄箱的尺寸。
根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置可安装在发动机上，该装置接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，且可改变空气-燃料混合物的压缩率。其可包括：具有第一、第二、第三连接点的销连接节，第一连接点可转动地连接在曲轴上；具有两端和中间部分的连接杆，其一端可转动地连接在销连接节的第二连接点上，其另一端可转动地连接在活塞上；具有两端的支承连接节，其一端可转动地连接在销连接节的第三连接点上；具有两端和中间部分的分解连接节，其一端可转动地连接在连接杆的中间部分，其中间部分可转动地连接在支撑连接节的另外一端，以向支承连接节传递通过连接杆向曲轴传递的燃烧力的一部分；具有两端的控制连接节，其一端可旋转地连接在分解连接节的另外一端；以及偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线的位置。
通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置，偏心凸轮轴可改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
第一、第二和第三连接点可设置成设定的三角形外形。
支撑连接节可设置在与连接杆相并行的位置。
控制连接节可基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
空气-燃料混合物的压缩率和排放量可通过改变分解连接节和支承连接节的长度和外形加以改变。
根据本发明的另一例示性实施方案的可变压缩率装置可安装在发动机上，该装置接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，且可改变空气-燃料混合物的压缩率。其可包括：具有第一、第二和第三连接点的销连接节，第一连接点可转动地连接在曲轴上；具有两端和中间部分的连接杆，其一端可转动地连接在销连接节的第二连接点上，其另外一端可转动地连接在活塞上；具有两端的支承连接节，其一端可转动地连接在销连接节的第三连接点上；具有两端的分解连接节，其一端可转动地连接在连接杆的中间部分，其另外一端可旋转地连接在支承连接节的另外一端，以向支承连接节传递通过连接杆向曲轴传递的燃烧力的一部分；具有两端的控制连接节，其一端与分解连接节的另外一端结合构成一个整体；以及偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线的位置。
通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置，偏心凸轮轴可改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
第一、第二和第三连接点可设置成设定的三角形外形。
支撑连接节可设置在与连接杆相并行的位置。
控制连接节可基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
空气-燃料混合物的压缩率和排放量可通过改变分解连接节和支承连接节的长度和外形加以改变。
根据本发明的例示性实施方案的可变压缩率装置可安装在发动机上，该装置接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，且可改变空气-燃料混合物的压缩率。其可包括：接受来自活塞的燃烧力的连接杆；接受来自连接杆的燃烧力且转动曲轴的销连接节；设置在与连接杆相并行的位置以向销连接节传递燃烧力的支承连接节；接受来自连接杆的部分燃烧力且向支承连接节传递该部分燃烧力的分解连接节；具有连接在分解连接节上的一端以改变分解连接节的一端的控制连接节；以及偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线。
通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置，偏心凸轮轴可改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
支撑连接节可设置在与连接杆相并行的位置。
控制连接节可基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
空气-燃料混合物的压缩率和排放量可通过改变分解连接节和支承连接节的长度和外形加以改变。
控制连接节和分解连接节可互相结合为整体。
附图说明
图1是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的示意性视图。
图2是根据本发明的另一例示性实施方案的可变压缩率装置的示意性视图。
图3是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的运行视图，其中装置是在高压缩率的状态下运行。
图4是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的运行视图，其中装置是在低压缩率的状态下运行。
图5表示基于在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的控制连接节的旋转轴线位置的改变而引起的燃烧室的体积的增大。
图6表示基于在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的控制连接节的旋转轴线位置的改变而引起的排放量的变化。
图7是表示在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的排放量和压缩率之间的关系。
具体实施方式
下面将通过参考附图来详细说明本发明的一个例示性实施方案。
图1是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的示意性视图。
如图1所示，根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置10安装在发动机上(未示出)，该发动机承受来自活塞30的空气-燃料混合物的燃烧力并且转动曲轴40，所述装置可改变空气-燃料混合物的压缩率。
活塞30在汽缸20中向上或向下移动，在活塞30和汽缸盖(未示出)之间形成燃烧室。
曲轴40承受来自活塞30的燃烧力，将燃烧力转化为转矩并且将转矩传递给变速箱(未示出)。
可变压缩率装置10包括连接杆160、销连接节150、支承连接节140、分解连接节130、控制连接节120和偏心凸轮轴110。
连接杆160承受来自活塞30的燃烧力并且将该燃烧力传递给销连接节150。连接杆160包括两个端部和一个中间部分。连接杆160的一端可转动地连接于销连接节150上，连接杆160的另外一端可转动地连接于活塞30上。
销连接节150承受来自连接杆160和支承连接节140的燃烧力，并且转动曲轴40。销连接节150包括第一、第二和第三连接点152、154和156。
第一连接点152偏心地且可转动地连接在曲轴40上，第二连接点154可转动地连接到连接杆160一端上，第三连接点156可转动地连接到支承连接节140上。第一、第二和第三连接点设置为设定的三角形外形，该设定的三角形外形易于由本领域的一般技术人员根据目标发动机的性能加以确定。
支承连接节140将部分燃烧力传递至销连接节150，并且该支承连接节包括两个端部。支承连接节140的一端可转动地连接于销连接节150的第三连接点156上，支承连接节140的另外一端可旋转地连接于分解连接节130上。支承连接节140可设置在与连接杆160并行的位置以向销连接节150传递部分燃烧力。如上文所述，因为该部分燃烧力通过支承连接节140传递到曲轴40上，而剩余部分的燃烧力通过连接杆160传递到曲轴40上，施加在连接杆160和支承连接节140上的最大应力会减小。
分解连接节130承受来自连接杆160的部分燃烧力，将该部分燃烧力传递到支承连接节140上。分解连接节130包括两个端部和一个中间部分。分解连接节130的一端可转动地连接于连接杆160的中间部分，分解连接节130的中间部分可转动地连接于支承连接节140的另外一端，而分解连接节130的另外一端可转动地连接于控制连接节120上。
控制连接节120具有一条旋转轴线，偏心凸轮轴110可改变该旋转轴线的位置，使得连接节130、140和150和连接杆160的轨迹发生变化。控制连接节120包括两个端部。控制连接节120的一端可转动地连接于分解连接节130的另外一端，控制连接节120的另外一端可转动地连接于偏心凸轮轴110上。
另外，控制连接节120基本垂直地设置在图中曲轴40的左侧位置。因此，根据控制连接节120的长度制造的曲轴箱的体积的变化可被最小化。控制连接节120和偏心凸轮轴110可设置在曲轴40右边的位置。
偏心凸轮轴110可改变控制连接节120的旋转轴线的位置。偏心凸轮轴110具有固定安装于其上的偏心凸轮(eccentric cam)(未示出)。因为偏心凸轮绕基准轴线(reference axis)(未示出)转动，在偏心凸轮转动时，偏心凸轮轴110的位置发生变化。发动机控制单元(enginecontrol unit)(未示出)基于接受自相应传感器(未示出)的信号确定发动机的驱动状态，并且根据发动机的驱动状态控制偏心凸轮轴110的位置。
在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中，当偏心凸轮轴110转动时，偏心凸轮轴110的偏心凸轮向上或者向下移动控制连接节120。因此，偏心凸轮轴110改变控制连接节120的另外一端的垂直位置，控制连接节120绕其另外一端转动。
如上文所述，如果控制连接节120的旋转轴线的垂直位置发生变化，连接节120、130、140和150以及连接杆160的轨迹将发生变化，空气-燃料混合物的压缩率也会发生变化。
另外，空气-燃料混合物的压缩率可通过改变分解连接节130和支承连接节140的长度和外形而被改变。分解连接节130和支承连接节140的长度和外形易于由本领域的一般技术人员根据目标发动机的性能加以确定。
图2是根据本发明的另一例示性实施方案的可变压缩率装置的示意性视图。
如图2所示，根据本发明的当前例示性实施方案的可变压缩率装置与根据本发明的前一例示性实施方案的可变压缩率装置相似。在根据本发明的当前例示性实施方案的可变压缩率装置中，控制连接节120与分解连接节130结合为一个整体。相应地，控制连接节120不可转动地连接于分解连接节130上。然而，可改变控制连接节120和分解连接节130的外形以便进行与图1所示的可变压缩率装置的操作相似的操作，所述改变易于由本领域的一般技术人员实现。
图3是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的运行视图，其中装置是在高压缩率的状态下运行。图4是根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置的运行视图，其中装置是在低压缩率的状态下运行。
如图3所示，如果控制连接节120的旋转轴线位于基准轴线X上，活塞30的上止点(top dead center)在压缩冲程(compression stroke)的末端处于高位。因此，燃烧室的体积C会变小，空气-燃料混合物的压缩率会增大。另外，冲程L为上止点和下止点(bottom dead center)之间的距离，其将会变短。
如图4所示，如果控制连接节120的旋转轴线位于高于基准轴线X一段设定距离d的位置上，活塞30的上止点在压缩冲程的末端处于低位。因此，燃烧室的体积C会变大，空气-燃料混合物的压缩率会降低。然而，因为下止点位置的下移量大于上止点位置的下移量，冲程L会变长。
图5表示基于在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的控制连接节的旋转轴线位置的改变而引起的燃烧室体积的增大，而图6表示基于在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的控制连接节的旋转轴线位置的改变而引起的排放量的变化。
如图5所示，如果基准轴线X和控制连接节120的旋转轴线之间的距离变长，活塞30的上止点会下降，燃烧室的体积C在压缩冲程的末端会变大。因此，空气-燃料混合物的压缩率会降低。
如图6所示，如果基准轴线X和控制连接节120的旋转轴线之间的距离d变大，冲程L将变长且排放量将变大。
图7是表示在根据本发明的一个例示性实施方案的可变压缩率装置中的排放量和压缩率之间的关系。
如图7所示，根据本发明的一个例示性实施方案，排放量与压缩率成反比。因此，改变根据本发明的该例示性实施方案的可变压缩率装置中的控制连接节120的旋转轴线的位置，排放量和压缩率均会得到控制。
由于自活塞传递的燃烧力分别施加于连接杆和支承连接节，根据本发明的可变压缩率装置，施加于连接杆和支承连接节的最大应力将会减小。因此，生产成本将会降低，耐用性将增强。
另外，由于控制连接节基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置，将不需增大曲轴箱的体积。
虽然本发明已经通过结合当前被认为是实用的例示性实施方案加以说明，但是需要了解的是本发明不限于所披露的具体实施方案，相反，本发明理应涵盖包括在所附的权利要求的精神和范围内的各种修正和等同设计。

Claims (18)

1. 一种可变压缩率装置，其安装在发动机上，接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，并且改变空气-燃料混合物的压缩率，该装置包括：
接受来自活塞的燃烧力的连接杆；
接受来自连接杆的燃烧力且转动曲轴的销连接节；
设置在与连接杆相并行的位置以向销连接节传递燃烧力的支承连接节；
接受来自连接杆的部分燃烧力且向支承连接节传递该部分燃烧力的分解连接节；
具有连接在分解连接节上的一端以改变分解连接节的一端的控制连接节；以及
偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线。
2. 如权利要求1所述的可变压缩率装置，其中偏心凸轮轴通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
3. 如权利要求1所述的可变压缩率装置，其中支承连接节设置在与连接杆相并行的位置。
4. 如权利要求1所述的可变压缩率装置，其中控制连接节基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
5. 如权利要求1所述的可变压缩率装置，其中通过改变分解连接节及支承连接节的长度和外形而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
6. 如权利要求1所述的可变压缩率装置，其中控制连接节和分解连接节互相结合构成一个整体。
7. 一种可变压缩率装置，其安装在发动机上，接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，并且改变空气-燃料混合物的压缩率，该装置包括：
具有第一、第二、第三连接点的销连接节，第一连接点可转动地连接在曲轴上；
具有两端和中间部分的连接杆，其一端可转动地连接在销连接节的第二连接点上，其另一端可转动地连接在活塞上；
具有两端的支承连接节，其一端可转动地连接在销连接节的第三连接点上；
具有两端和中间部分的分解连接节，其一端可转动地连接在连接杆的中间部分，其中间部分可转动地连接在支撑连接节的另外一端，以向支承连接节传递通过连接杆向曲轴传递的燃烧力的一部分；
具有两端的控制连接节，其一端可旋转地连接在分解连接节的另外一端；以及
偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线的位置。
8. 如权利要求7所述的可变压缩率装置，其中偏心凸轮轴通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
9. 如权利要求7所述的可变压缩率装置，其中第一、第二和第三连接点设置为设定的三角形外形。
10. 如权利要求7所述的可变压缩率装置，其中支承连接节设置在与连接杆并行的位置。
11. 如权利要求7所述的可变压缩率装置，其中控制连接节基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
12. 如权利要求7所述的可变压缩率装置，其中通过改变分解连接节及支承连接节的长度和外形而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
13. 一种可变压缩率装置，其安装在发动机上，接受来自活塞的空气-燃料混合物的燃烧力且转动曲轴，并且改变空气-燃料混合物的压缩率，该装置包括：
具有第一、第二和第三连接点的销连接节，第一连接点可转动地连接在曲轴上；
具有两端和中间部分的连接杆，其一端可转动地连接在销连接节的第二连接点上，其另外一端可转动地连接在活塞上；
具有两端的支承连接节，其一端可转动地连接在销连接节的第三连接点上；
具有两端的分解连接节，其一端可转动地连接在连接杆的中间部分，其另外一端可旋转地连接在支承连接节的另外一端，以向支承连接节传递通过连接杆向曲轴传递的燃烧力的一部分；
具有两端的控制连接节，其一端与分解连接节的另外一端结合构成一个整体；以及
偏心凸轮轴，其连接在控制连接节的另外一端以改变控制连接节的旋转轴线的位置。
14. 如权利要求13所述的可变压缩率装置，其中偏心凸轮轴通过改变控制连接节的另外一端的垂直位置而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
15. 如权利要求13所述的可变压缩率装置，其中第一、第二和第三连接点设置为设定的三角形外形。
16. 如权利要求13所述的可变压缩率装置，其中支承连接节设置在与连接杆并行的位置。
17. 如权利要求13所述的可变压缩率装置，其中控制连接节基本垂直地设置在与曲轴相邻的位置。
18. 如权利要求13所述的可变压缩率装置，其中通过改变分解连接节及支承连接节的长度和外形而改变空气-燃料混合物的压缩率和排放量。
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