CN102094716A - 可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变压缩比发动机，包括ECU、压缩比传感器、曲轴、连杆和活塞等组成，曲轴上套装有曲轴套，连杆的一端与轴颈套转动连接，另一端通过活塞销与活塞连接，每组曲轴套上的两个曲柄套分别安装在两个操控套上的操控孔内，通过调节操控套来控制曲轴套，沿缸体中心线向下或向上运动来改变活塞在上止点时主轴颈与轴颈套的距离。从而改变活塞在上止点时不同的压缩高度来实现不同的压缩比。采用本技术方案可根据进气充量和各种负荷工况下以及根据各种燃料所需压缩比的不同来进行控制，使发动机的压缩比最符合当前情况。来达到燃油经济性、动力性以及排放的最佳效果。并能使一台发动机对燃料的选择性更加广泛。

Description

可变压缩比发动机

技术领域

本发明涉及发动机的可变压缩比技术，可以允许通过控制活塞在上止点时不同的压缩高度来实现不同的压缩比。

技术背景

本发明属于本人已公开发明专利“可变容积压缩比发动机”申请号为2010102351061的优化版。目前，为了保护环境减少温室气体的排放各大汽车厂商都在研发新能源汽车比如：电动汽车，氢动力汽车，混合动力等。电动汽车虽然0排放但其在动力性和行驶里程方面有先天缺陷，电池占用空间大成本高，当发生意外时电池容易短路会对车主造成二次伤害。氢动力汽车虽然也是0排放，但是氢气的提取十分昂贵普通消费者很难承受。而混合动力投资巨大，成本十分高昂，如果没有革命性的突破，很难适用于大众市场。对各种技术进行比较，目前可变压缩比发动机技术是最有效、投资较低的中长期最佳方案。它能带来30％以上的经济性且能满足欧6排放标准，发动机在工作过程中，根据进气充量和各种负荷工况下以及根据各种燃料所需压缩比的不同来进行控制，使发动机的压缩比最符合当前工况。来达到燃油经济性、动力性以及排放的最佳效果。并能使一台发动机对燃料的选择性更加广泛。

世界各大汽车厂商都意识到可变压缩比技术的诸多优点以及发展前景，多年来投入了大量的研发，并出了一些成果比如萨博的SVC可变压缩比发动机和法国MCE-5发动机。萨博的SVC可变压缩比发动机是通过移动汽缸盖来改变压缩比的，其汽缸盖异常复杂，汽缸盖与汽缸体之间存在密封问题。法国MCE-5发动机采用了创新性的结构其在动力性和使用寿命方面表现非常好。法国MCE-5发动机同样因为其创新性的结构使其往返质量过大、体积过大、不易安装、成本高昂。上面两种可变压缩比发动机都因为存在一定缺陷而没能量产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可连续改变活塞在上止点时不同压缩高度的可变压缩比机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可变压缩比发动机，包括ECU、压缩比传感器、曲轴、连杆和活塞等组成。曲轴上安装有曲轴套，所述曲轴套由两个曲柄套和一个曲柄销套组成，连杆的一端与曲柄销套转动连接，另一端通过活塞销与活塞连接，每组曲轴套上的两个曲柄套分别安装在两个操控套上的操控孔内，所述两个操控套安装在曲轴箱滑槽内，并且与升降器固定连接，曲轴与曲轴套组成可变压缩比机构，所述曲轴上的曲柄销安装在曲柄销套内，曲柄安装在曲柄套上的曲柄套滑槽内可上下滑动，所述曲柄与曲柄套滑槽之间设计有减小摩擦的机构，所述可变压缩比机构是通过安装在曲轴箱上的操控套来控制的；所述曲轴通过整体固定架固定在曲轴箱上，所述整体固定架上设置有液压调节机构，通过调节机构调节升降器来控制操控套、曲轴套向下或向上运动，所述操控孔与曲柄套之间可采用滑动轴承或滚动轴承。

在采取上述技术方案后，通过调节机构调节操控套来控制曲轴套，沿缸体中心线向下或向上运动来改变活塞在上止点时主轴颈与曲柄销套的距离。从而改变活塞在上止点时不同的压缩高度来实现不同的压缩比。当降低压缩比时，活塞上止点时主轴颈与曲柄销套距离缩短，由于曲柄销套和曲柄套是整体，曲柄套是在操控孔内作旋转运动，不以曲轴中心作旋转运动，由于这种可变压缩比发动机的特殊结构，膨胀做功时，有效做功压力逐渐减小，做功半径却逐渐增加，这样就使得上止点到下止点时发动机扭力均衡，可有效降低发动机震动和提高旋转惯性，活塞连杆驱动的曲柄销套是沿操控孔作旋转运动，活塞上止点降低时，活塞冲程没有改变，这样就提高了发动机缸内容积。

本发明的有益效果可归纳为以下几点：

1、在本人已公开发明专利2010102351061的基础上对曲轴进行了优化设计大大提高了整体结构的强度和使用寿命以及减小了曲柄与曲柄套之间的摩擦损失。

2、结构简单设计合理可安装在直立发动机或V型发动机上，并能实现压缩比的完全可变。

3、发动机在工作过程中，根据进气充量和各种负荷工况下以及根据各种燃料所需压缩比的不同来进行控制，使发动机的压缩比最符合当前情况。来达到燃油经济性、动力性以及排放的最佳效果。并能使一台发动机对燃料的选择性更加广泛。

4、本发明可在全工况下实现米勒循环进一步提高燃油经济性和动力性。这种可变容积压缩比发动机的特殊机构，在降低压缩比时，可有效降低发动机震动和提高旋转惯性，并提高发动机缸内容积。如配合涡轮增压器，那么将大大提高进气充量，可把发动机设计成小排量来实现大功率。有效减小发动机体积，提高功率与重量比。同时减小整车质量，进一步节省燃油。

附图说明

本说明书包括如下十幅附图：

图1是本发明可变压缩比发动机的结构示意图；

图2是本发明可变压缩比发动机沿A-A的剖视意图；

图3是本发明可变压缩比发动机曲轴的侧视图；

图4是本发明可变压缩比发动机曲轴的主视图；

图5是本发明可变压缩比发动机曲轴上设计有滚轮的侧视图；

图6是本发明可变压缩比发动机曲轴上设计有滚轮的主视图；

图7是本发明可变压缩比发动机曲轴套的侧视图；

图8是本发明可变压缩比发动机曲轴套的主视图；

图9是本发明可变压缩比发动机操控机构的侧视图；

图10是本发明可变压缩比发动机操控机构的主视图；

图中零部件、部位名称及所对应的标记：ECU1、液压泵2、压缩比传感器3、连杆4、活塞5、曲轴10、主轴颈11、曲柄销12、曲柄13、滚轮14、滑动衬套15、润滑油路16、曲轴套20、曲柄套21、曲柄销套22、曲柄套滑槽23、操控套30、操控孔31、油槽32、整体固定架40、电磁阀41、升降器42、液压活塞43、上油腔45A、下油腔45B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1、图2可变压缩比发动机，包括ECU1、压缩比传感器3、曲轴10、连杆4和活塞5等组成，曲轴10上安装有曲轴套20，所述曲轴套20由两个曲柄套21和一个曲柄销套22组成，连杆4的一端与曲柄销套22转动连接，另一端通过活塞销与活塞5连接，每组曲轴套20上的两个曲柄套21分别安装在两个操控套30上的操控孔31内，所述两个操控套30安装在曲轴箱滑槽内，并且与升降器42固定连接，曲轴10与曲轴套20组成可变压缩比机构，可变压缩比机构是通过安装在曲轴箱上的操控套30来控制的；所述曲轴10通过整体固定架40固定在曲轴箱上，所述整体固定架40上设置有液压调节机构，通过调节机构调节升降器42来操控操控套30、曲轴套20向下或向上运动，所述操控孔31与曲柄套21之间可采用滑动轴承或滚动轴承。

参照图3、图4、图5、图6、图7及图8所述可变压缩比机构由曲轴10与曲轴套20组成，曲柄13安装在曲柄套21上的曲柄套滑槽23内，曲柄13与曲柄套滑槽23之间设计有减小摩擦的机构，由滚轮14或滑动衬套15组成它们可设计在曲柄13上或曲柄套滑槽23内，曲轴10上还设计有润滑油路16用来润滑主轴劲11和曲柄13。

参照图1、图9、图10所述操控机构采用液压调节机构；液压调节机构包括ECU1、液压泵2、电磁阀41、升降器42、液压活塞43组成，所述升降器42的上端与两个操控套30固定连接，下端与液压活塞43固定连接，所述电磁阀41是调节上油腔45A与下油腔45B油量的调节机构，所述液压泵2通过曲轴驱动，所述操控套30上还设计有油槽32与曲轴箱上的油路相通用来润滑曲轴套20。

本发明的可变压缩比发动机结合上面的工作原理图对本技术方案作进一步说明：

发动机在启动前和低转速时处于高压缩比状态，活塞5在最高上止点位置工作，升降器42和操控套30处于最高位置。当发动机运转时，根据进气充量的增加，通过进气流量传感器传递信息给ECU1通过ECU1处理后传递信息至电磁阀41，使电磁阀41来调节上油腔45A与下油腔45B的油压来调节液压活塞43来带动升降器42、操控套30和曲轴套20同步向下移动，使活塞5在上止点时曲柄销套22与主轴颈11的距离缩短从而降低活塞5的压缩高度来降低压缩比。低负荷运转时，通过上述工作原理，适当降低压缩比让低温燃烧技术在全工况下得以实现，使NOX和PM等排放降低。

当发动机在降低进气充量或高负荷运转时，可通过电磁阀41来调节上油腔45A与下油腔45B的油压来调节液压活塞43来带动升降器42、操控套30和曲轴套20同步向上移动，使活塞5在上止点时曲柄销套22与主轴颈11的距离增加从而提高活塞5的压缩高度来提高压缩比，

本可变容积压缩比技术方案可根据进气充量调节压缩比，使各种工况下，燃油都能充分雾化和燃烧，提高各种工况下的动力输出和燃油经济性能。

本发明的可变压缩比发动机并不受发动机缸数的限制，可用在多缸发动机上以及V型发动机上，其工作原理同上。

Claims (5)

1.可变压缩比发动机，包括ECU(1)、压缩比传感器(3)、曲轴(10)、连杆(4)和活塞(5)等组成，其特征是：曲轴(10)上安装有曲轴套(20)，连杆(4)的一端与曲柄销套(22)转动连接，另一端通过活塞销与活塞(5)连接，每组曲轴套(20)上的两个曲柄套(21)分别安装在两个操控套(30)上的操控孔(31)内，所述操控套(30)安装在曲轴箱滑槽内，并且与升降器(42)固定连接；曲轴(10)与曲轴套(20)组成可变压缩比机构，所述曲轴(10)上的曲柄销(12)安装在曲柄销套(22)内，曲柄(13)安装在曲柄套(21)上的曲柄套滑槽(23)内可上下滑动，所述曲柄(13)与曲柄套滑槽(23)之间设计有减小摩擦的机构，可变压缩比机构是通过安装在曲轴箱上的操控套(30)来控制的；所述曲轴(10)通过整体固定架(40)固定在曲轴箱上，所述整体固定架(40)上设置有液压调节机构，通过调节机构调节升降器(42)来控制操控套(30)、曲轴套(20)向下或向上运动，所述操控孔(31)与曲柄套(21)之间可采用滑动轴承或滚动轴承。

2.如权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征是：所述曲轴套(20)由两个曲柄套(21)和一个曲柄销套(22)组成，连杆(4)的一端与曲柄销套(22)转动连接，另一端通过活塞销与活塞(5)连接。

3.如权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征是：，所述曲柄(13)与曲柄套滑槽(23)之间设计有减小摩擦的机构，由滚轮(14)或滑动衬套(15)组成它们可设计在曲柄(13)上或曲柄套滑槽(23)内，所述曲柄(13)上还设计有润滑油路(16)用来润滑主轴颈(11)和曲柄(13)。

4.如权利要求1所述的可变压缩比发动机，其特征是：所述整体固定架(40)，通过丝杆与曲轴箱固定连接。

5.如权利要求1所述可变压缩比发动机，其特征是：所述操控机构采用液压调节机构：液压调节机构包括ECU(1)、液压泵(2)、电磁阀(41)、升降器(42)、液压活塞(43)组成，所述升降器(42)的上端与两个操控套(30)固定连接，下端与液压活塞(43)固定连接，所述电磁阀(41)是调节上油腔(45A)与下油腔(45B)油量的调节机构，所述液压泵(2)通过曲轴驱动。

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