CN102465771A - 可变压缩比的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变压缩比的装置，其用于发动机并且从活塞接收空气-燃料混合物的燃烧力并使曲轴旋转，并且改变空气-燃料混合物的压缩比。该装置可以包括：连杆，其一端具有安装孔，且另一端偏心地且能够旋转地连接到曲轴；偏心联杆，其一端连接到同心地且能够旋转地安装在安装孔中的偏心轴承，活塞销偏心地且能够旋转地安装在偏心轴承中；可变联杆，其一端能够旋转地连接到偏心联杆的另一端；可变齿轮联杆，其相对于固定轴枢转且由位于外圆周处的第一轮齿形成，外圆周部分能够旋转地连接到可变联杆的另一端；控制轴，其包括与第一轮齿啮合的第二轮齿，并且旋转从而使可变齿轮联杆枢转；及引导杆件，其与连杆一起对偏心联杆的水平运动进行限制。

Description

可变压缩比的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月18日提交的韩国专利申请No.10-2010-0115240的优先权及权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种可变压缩比的装置。更加特别而言，本发明涉及一种可变压缩比的装置，其根据发动机的驾驶条件而改变燃烧室中的空气-燃料混合物的压缩比。

背景技术

通常，内燃机的热效率随着其压缩比的增大而提高，并且如果点火正时提前一定程度时，则火花点火式发动机的热效率会升高。然而，如果火花点火式发动机的点火正时在高压缩比处提前时，则会发生异常燃烧，并且发动机会受到损坏。因此，点火正时不能过度提前，相应地，发动机的输出会变差。

可变压缩比(VCR)的装置根据发动机的驾驶条件而改变空气-燃料混合物的压缩比。可变压缩比的装置在发动机的低负荷条件下升高空气-燃料混合物的压缩比，以便提高燃料里程。相反地，可变压缩比的装置在发动机的高负荷条件下降低空气-燃料混合物的压缩比，以便防止爆震的发生，并改进发动机输出。

根据常规的可变压缩比的装置，通过改变连杆的长度来实现可变压缩比，该连杆将活塞连接到曲轴。这种类型的可变压缩比的装置包括将活塞与曲轴连接的多个联杆，并且燃烧力直接传递到这些联杆。因此，联杆的耐用性变差。

通过为常规的可变压缩比的装置进行的各种试验结果，本领域技术人员可知，在通过利用偏心轴承而使曲柄销和活塞销直接的距离改变的情况下操作可靠性是较高的。然而，如果使用液压使偏心轴承旋转，则在每一个气缸中的偏心轴承的旋转角度或者施加到每一个气缸的液压是不同的。因此，在一个气缸中的压缩比不同于在另一个气缸中的压缩比，并且在每一个气缸中用于根据发动机的驾驶条件改变压缩比所需的时间也变化。

由于用于使偏心轴承旋转的联杆能够水平脱开，所以在连杆或联杆处应当设置用于限制联杆的运动轨迹的附加设备。因此，连杆或联杆的结构会变得复杂，且运动质量会增大。

同时，许多发明者已经开发出通过利用设置在曲轴处的配重来限制联杆的运动轨迹，而无须改变连杆或联杆的结构。在此情况下，联杆的产度会更长，从而联杆的一部分总是位于配重的运动轨迹中，并且配重的尺寸会变得更大。此外，配重的一部分必须被削减掉，从而防止在联杆和配重的运动轨迹之间发生干涉。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种可变压缩比的装置，其优点是通过在连杆的小端部中安装偏心轴承并利用联杆构件使所述偏心轴承旋转从而改变空气-燃料混合物的压缩比。

本发明的各个方面用于通过将连杆与所述联杆构件在运动中隔开，从而使输送到所述联杆构件的空气-燃料混合物的燃烧力最小化。

本发明的各个方面用于限制联杆构件的运动轨迹，而无需增大配重和联杆构件的尺寸。

根据本发明的各个方面的可变压缩比的装置安装在发动机处，从活塞接收空气-燃料混合物的燃烧力并使曲轴旋转，并且改变空气-燃料混合物的压缩比。可变压缩比的装置可以包括：连杆，所述连杆的一端由安装孔形成，且另一端偏心地且能够旋转地连接到所述曲轴，其中活塞销插入所述安装孔中，并且所述连杆的所述一端通过所述活塞销能够旋转地连接到所述活塞；偏心联杆，所述偏心联杆设置有一端和另一端，其中同心地且能够旋转地安装在所述安装孔中的偏心轴承连接到所述偏心联杆的一端，所述活塞销偏心地且能够旋转地安装在所述偏心轴承中；可变联杆，所述可变联杆的一端能够旋转地连接到所述偏心联杆的所述另一端，并且所述可变联杆具有另一端；可变齿轮联杆，所述可变齿轮联杆配置为相对于固定轴枢转并且由位于所述可变齿轮联杆的外圆周处的第一轮齿形成，所述可变齿轮联杆的外圆周部分能够旋转地连接到所述可变联杆的所述另一端；控制轴，所述控制轴由位于所述控制轴的外圆周处的第二轮齿形成，所述第二轮齿与所述第一轮齿啮合，并且所述控制轴旋转从而使所述可变齿轮联杆枢转；以及引导杆件，所述引导杆件与所述连杆一起对所述偏心联杆的水平运动进行限制。

根据所述控制轴的旋转而进行枢转的所述可变齿轮联杆的枢转运动可以通过所述可变联杆使所述偏心联杆旋转。

所述可变齿轮联杆可以为扇形，并且所述固定轴可以定位在该扇形的顶部附近。

所述可变齿轮联杆可以形成有可变联杆槽，并且所述可变联杆的所述另一端可以插入所述可变联杆槽中，从而使所述可变联杆的水平运动受到限制。

所述引导杆件可以接合到气缸体衬套或体部的下端。

所述引导杆件可以相对于所述偏心联杆而设置在所述连杆的相对侧处。

用于减小旋转振动的多个配重可以安装在所述曲轴处，并且所述连杆、所述偏心联杆和所述可变联杆可以设置在一对配重之间。

所述可变压缩比的装置可以进一步包括致动器，所述致动器连接到所述控制轴并且适合于使所述控制轴旋转。

根据本发明的其它方面的可变压缩比的装置可以包括：连杆，所述连杆的一端形成有安装孔，且另一端能够旋转地连接到所述曲轴，从而将从所述活塞接收到的空气-燃料混合物的燃烧力输送到所述曲轴；控制轴，所述控制轴根据发动机的驾驶条件而旋转；可变齿轮联杆，所述可变齿轮联杆通过所述控制轴的旋转而相对于固定轴枢转；偏心联杆，所述偏心联杆的一端连接到偏心轴承，所述偏心轴承同心地且能够旋转地安装在所述安装孔中；可变联杆，所述可变联杆将所述偏心联杆的另一端连接到所述可变齿轮联杆，并且通过所述可变齿轮联杆的枢转运动使所述偏心联杆相对于所述偏心轴承旋转；活塞销，所述活塞销偏心地插入所述偏心轴承中，并且安装在所述活塞中，从而能够旋转地将所述偏心联杆和所述连杆连接到所述活塞；以及引导杆件，所述引导杆件与所述连杆一起对所述偏心联杆的水平运动进行限制。

所述可变齿轮联杆可以为扇形，并且所述固定轴可以定位在该扇形的顶部附近。

第一轮齿可以在所述可变齿轮联杆的外圆周处形成，并且与所述第一轮齿啮合的第二轮齿可以在所述控制轴的外圆周处形成。

所述可变齿轮联杆可以形成有可变联杆槽，并且所述可变联杆的所述另一端可以插入所述可变联杆槽中，从而使所述可变联杆的水平运动受到限制。

所述引导杆件可以接合到气缸体衬套或体部的下端。

所述引导杆件可以相对于所述偏心联杆而设置在所述连杆的相对侧处。

用于减小旋转振动的多个配重可以安装在所述曲轴处，并且所述连杆、所述偏心联杆、所述可变联杆和所述可变齿轮联杆可以设置在一对配重之间。

用于减小旋转振动的多个配重可以安装在所述曲轴处，并且所述连杆、所述偏心联杆和所述可变联杆可以设置在一对配重之间。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是根据本发明的示例性可变压缩比的装置的立体图。

图2是显示根据本发明的示例性可变压缩比的装置中的偏心轴承和连杆之间的连接的示意图。

图3是显示根据本发明的示例性可变压缩比的装置的下部的前视图。

图4是显示在低压缩比下运行的根据本发明的示例性可变压缩比的装置的示意图。

图5是显示在高压缩比下运行的根据本发明的示例性可变压缩比的装置的示意图。

图6是显示在低压缩比和高压缩比下运行的根据本发明的示例性可变压缩比的装置的示意图。

具体实施方式

下面将具体地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

如图1至图3所示，根据本发明各个实施方案的可变压缩比的装置1安装在发动机处，其从活塞10接收空气-燃料混合物的燃烧力并使曲轴30旋转。可变压缩比的装置根据发动机的驾驶条件而改变空气-燃料混合物的压缩比。

发动机具有气缸体衬套2和曲柄臂4，并且曲柄臂4接合到气缸体衬套2的下部。

活塞10安装在气缸体衬套2中，并且通过空气-燃料混合物的燃烧力而在气缸体衬套2中竖直运动。燃烧室在活塞10和气缸之间形成，并且空气-燃料混合物在燃烧室中流动并且在其中进行燃烧。

曲轴30从活塞10接收燃烧力，并且在将燃烧力转换为扭矩之后将扭矩传输到变速器。曲轴30安装在曲柄臂4中。曲轴30包括曲柄销32，曲柄销32偏心地形成到曲轴30。此外，多个配重34安装在曲轴30处。这样的配重34减小了在曲轴30旋转时产生的旋转振动。

可变压缩比的装置1包括连杆20、偏心联杆40、可变联杆50、可变齿轮联杆60、控制轴80和引导杆件90。

连杆20从活塞10接收燃烧力，并将燃烧力传输到曲轴30。连杆20与常规连杆相似。为此目的，连杆20的一端通过活塞销12可旋转地连接到活塞10，并且连杆20的另一端偏心地且可旋转地连接到曲轴30。通常而言，连接到活塞10的连杆20的一端称为小端，并且连接到曲轴30的连杆20的另一端称为大端。此外，偏心轴承安装孔22在连杆20的一端(即，小端)处同心地形成。由于使用的连杆20相似于常规连杆，所以可以不改变常规发动机的结构来安装所述可变压缩比的装置。此外，通过将大部分空气-燃料混合物的燃烧力传输到连杆20，可以提高形成所述可变压缩比的装置的联杆构件的耐用性。

偏心联杆40具有两端，并且偏心联杆40的一端可旋转地连接到连杆20的一端。为此目的，偏心轴承42连接到偏心联杆40的一端，并且偏心轴承42同心地安装在偏心轴承安装孔22中。销安装孔44在偏心轴承42处形成。销安装孔44与偏心轴承42偏心。活塞销12插入销安装孔44中，从而将连杆20和偏心联杆40可旋转地连接到活塞10。也即，偏心轴承42的中心轴线(其与偏心轴承安装孔22的中心轴线相同)平行于活塞销12并以预定距离与活塞销12隔开。因此，如果偏心轴承42旋转，则活塞销12的中心到偏心轴承安装孔22的中心的相对位置改变，从而活塞销12到曲柄销32的相对位置改变。因此，空气-燃料混合物的压缩比改变。应当理解，偏心轴承42可以与偏心联杆40整体地并且/或者一体地形成(如图所示)，但是本发明的范围并不限制于此。也即，偏心轴承42和偏心联杆40可以分开进行制造并随后进行组装。

可变联杆50使偏心联杆40相对于偏心轴承42旋转。为此目的，可变联杆50具有两端，并且可变联杆50的一端可旋转地连接到偏心联杆40的另一端。在本说明书中示例性地显示了所使用的一个可变联杆50，但本发明的范围并不限制于此。也即，可以使用两个或更多可变联杆50。此外，可变联杆50的数目可以与偏心联杆40的数目相同或者不同。

可变齿轮联杆60为扇形，并且固定轴70安装在该扇形的顶部附近。因此，可变齿轮联杆60可以相对于固定轴70枢转。可变齿轮联杆60的枢转运动通过可变联杆50而使偏心联杆40相对于偏心轴承42旋转。为此目的，可变联杆50的另一端可旋转地连接到可变齿轮联杆60的外圆周部分。此外，第一轮齿62在可变齿轮联杆60的外圆周处形成。此外，可变联杆槽64在可变齿轮联杆60处形成，并且可变联杆50的另一端插入可变联杆槽64中。通过可变联杆槽64防止可变联杆50在水平上脱开(脱开到图中的前方或后方)。

控制轴80根据发动机的驾驶条件而旋转，并且使可变齿轮联杆60枢转。为此目的，与可变齿轮联杆60的第一轮齿62啮合的第二轮齿82在控制轴80的外圆周处形成。此外，控制轴80连接到致动器，例如电动马达、液压马达以及用于使控制轴80旋转的电动、机械或液压装置，并且致动器的运行受到控制部分的控制。因此，如果控制部分根据发动机的驾驶条件决定了空气-燃料混合物的压缩比，则控制部分使致动器运行。控制轴80通过致动器的运行而旋转，并且改变空气-燃料混合物的压缩比。

根据本发明的各个实施方案的可变压缩比的装置独立于曲轴30的旋转而运行。因此，在可变压缩比的装置中使用的联杆构件会与曲轴30发生碰撞。具体而言，考虑到曲轴30的运动轨迹，偏心联杆40和可变联杆50的连接部分很有可能与曲轴30的配重34发生碰撞。此外，当发动机运行时，偏心联杆40和可变联杆50并排(水平地)运动，并且可以拆卸。为解决这一问题，引导杆件90接合到气缸体衬套2的下端。此外，引导杆件90接合到体部(定位在气缸体衬套2的下端和曲柄臂4的上端之间)。引导杆件90被形成以横穿气缸体衬套2的内孔，并且安装在相对于偏心联杆40连杆20的相对侧处。此外，偏心联杆40的一部分适合于始终位于连杆20和引导杆件90之间。另外，连杆20、偏心联杆40和可变联杆50能够设置在一对配重34之间。当活塞10定位在上死点(TDC)附近时，偏心联杆40的下部受到连杆20和引导杆件90的限制，从而能够防止偏心联杆40水平脱开。如果活塞10定位在下死点(BDC)附近，则偏心联杆40的上部受到连杆20和引导杆件90的限制，并且偏心联杆40的下部受到连杆20和配重34的限制，从而能够防止偏心联杆40水平脱开。

根据常规技术，偏心联杆40只受到配重34和连杆20的限制。为此目的，使偏心联杆40的长度更长，并使配重34的尺寸更大，从而使偏心联杆40的一部分始终位于配重34之间。在此情况下，增大了偏心联杆40和配重34的质量，也增大了运动质量。因此，发动机的尺寸也会增大。然而，根据本发明的各个实施方式，由于引导杆件90和配重34限制了偏心联杆40的运动，所以偏心联杆40的长度和配重34的尺寸不会增大。因此，会减小运动质量，并且不会增大发动机的尺寸。此外，由于引导杆件90接合到气缸体衬套2的下端，所以发动机的结构几乎不变。

此外，配重34的特定部分削减为确保可变压缩比的装置的运行区域并且对偏心联杆40和可变联杆50的连接部分进行引导。考虑到偏心联杆40和可变联杆50的运动轨迹以及对应的配重34的运动轨迹，本领域技术人员可以轻易地设定该特定部分。

同时，在本说明书中，联杆的可旋转连接(能够旋转连接)意指，联杆通过诸如销的连接部件彼此连接并且能够进行相对旋转。

下面，将参考图4和图5具体描述根据本发明的各个实施方案的可变压缩比的装置1的运行。

如图4所述，如果控制轴80在可变压缩比的装置在低压缩比下运行的状态下逆时针旋转，则可变齿轮联杆60顺时针枢转并拉动可变联杆50。相应地，偏心联杆40逆时针旋转，并且活塞销12的活塞位置升高。因此，活塞销12和曲柄销32之间的距离变得更长，并且实现了高压缩比，如图5所示。

如图5所述，如果控制轴80在可变压缩比的装置1在高压缩比下运行的状态下顺时针旋转，则可变齿轮联杆60逆时针枢转并推动可变联杆50。相应地，偏心联杆40顺时针旋转，并且活塞销12的活塞位置降低。因此，活塞销12和曲柄销32之间的距离变得更短，并且实现了如图4所示的低压缩比。

参考图6，如果控制轴80在可变压缩比的装置在高压缩比下运行的状态下顺时针旋转，则活塞销12通过可变齿轮联杆60、可变联杆50和偏心联杆40而降低预定高度D。相应地，实现了低压缩比。

相反，如果控制轴80在可变压缩比的装置在低压缩比下运行的状态下逆时针旋转，则活塞销12通过可变齿轮联杆60、可变联杆50和偏心联杆40而升高预定高度D。相应地，实现了高压缩比。

如上所述，由于根据本发明所用的连杆相似于常规连杆，所以可以在不改变常规发动机的结构的条件下安装可变压缩比的装置。

此外，由于空气-燃料混合物的燃烧力直接传输到连杆，所以可以提高联杆构件的耐用性。

此外，由于偏心联杆的运动轨迹受到引导杆件和配重的限制，所以可以确保运行稳定性，并且不会增大偏心联杆的长度和配重的尺寸。因此，可以减小运动质量，并且可以提高安装性。

由于引导杆件安装在气缸体衬套的下端处，所以气缸体的结构可以几乎不变。因此，可变压缩比的装置可以轻易地安装在常规发动机上。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下，前或后，内或外等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (17)

1.一种可变压缩比的装置，其用于发动机并且从活塞接收空气-燃料混合物的燃烧力并使曲轴旋转，并且所述可变压缩比的装置改变空气-燃料混合物的压缩比，所述可变压缩比的装置包括：

连杆，所述连杆的一端形成有安装孔，且另一端偏心地且能够旋转地连接到所述曲轴，其中活塞销插入所述安装孔中，并且所述连杆的所述一端通过所述活塞销能够旋转地连接到所述活塞；

偏心联杆，所述偏心联杆的一端连接到偏心轴承，所述偏心轴承同心地且能够旋转地安装在所述安装孔中，且所述偏心联杆包括另一端，所述活塞销偏心地且能够旋转地安装在所述偏心轴承中；

可变联杆，所述可变联杆的一端能够旋转地连接到所述偏心联杆的所述另一端，并且所述可变联杆包括另一端；

可变齿轮联杆，所述可变齿轮联杆配置为相对于固定轴枢转并且包括位于所述可变齿轮联杆的外圆周处的第一轮齿，所述可变齿轮联杆的外圆周部分能够旋转地连接到所述可变联杆的所述另一端；

控制轴，所述控制轴包括位于所述控制轴的外圆周处的第二轮齿，所述第二轮齿与所述第一轮齿啮合，并且所述控制轴旋转从而使所述可变齿轮联杆枢转；以及

引导杆件，所述引导杆件与所述连杆一起对所述偏心联杆的水平运动进行限制。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中根据所述控制轴的旋转而进行枢转的所述可变齿轮联杆的枢转运动通过所述可变联杆使所述偏心联杆旋转。

3.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮联杆为扇形，并且所述固定轴定位在该扇形的顶部附近。

4.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮联杆形成有可变联杆槽，并且所述可变联杆的所述另一端插入所述可变联杆槽中，从而使所述可变联杆的水平运动受到限制。

5.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述引导杆件接合到气缸体衬套或体部的下端。

6.根据权利要求5所述的可变压缩比的装置，其中所述引导杆件相对于所述偏心联杆而设置在所述连杆的相对侧处。

7.根据权利要求5所述的可变压缩比的装置，其中用于减小旋转振动的多个配重安装在所述曲轴处，并且所述连杆、所述偏心联杆和所述可变联杆设置在一对配重之间。

8.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，进一步包括致动器，所述致动器连接到所述控制轴并且适合于使所述控制轴旋转。

9.一种可变压缩比的装置，其用于发动机并且从活塞接收空气-燃料混合物的燃烧力并使曲轴旋转，并且所述可变压缩比的装置改变空气-燃料混合物的压缩比，所述可变压缩比的装置包括：

连杆，所述连杆的一端形成有安装孔，且另一端能够旋转地连接到所述曲轴，以便将从所述活塞接收到的空气-燃料混合物的燃烧力输送到所述曲轴；

控制轴，所述控制轴根据发动机的驾驶条件而旋转；

可变齿轮联杆，所述可变齿轮联杆通过所述控制轴的旋转而相对于固定轴枢转；

偏心联杆，所述偏心联杆的一端连接到偏心轴承，所述偏心轴承同心地且能够旋转地安装在所述安装孔中；

可变联杆，所述可变联杆将所述偏心联杆的另一端连接到所述可变齿轮联杆，并且通过所述可变齿轮联杆的枢转运动使所述偏心联杆相对于所述偏心轴承旋转；

活塞销，所述活塞销偏心地插入所述偏心轴承中，并且安装在所述活塞中，以便将所述偏心联杆和所述连杆能够旋转地连接到所述活塞；以及

引导杆件，所述引导杆件与所述连杆一起对所述偏心联杆的水平运动进行限制。

10.根据权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮联杆为扇形，并且所述固定轴定位在该扇形的顶部附近。

11.根据权利要求10所述的可变压缩比的装置，其中第一轮齿在所述可变齿轮联杆的外圆周处形成，并且与所述第一轮齿啮合的第二轮齿在所述控制轴的外圆周处形成。

12.根据权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮联杆形成有可变联杆槽，并且所述可变联杆的所述另一端插入所述可变联杆槽中，从而使所述可变联杆的水平运动受到限制。

13.根据权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述引导杆件接合到气缸体衬套或体部的下端。

14.根据权利要求13所述的可变压缩比的装置，其中所述引导杆件相对于所述偏心联杆而设置在所述连杆的相对侧处。

15.根据权利要求13所述的可变压缩比的装置，其中用于减小旋转振动的多个配重安装在所述曲轴处，并且所述连杆、所述偏心联杆和所述可变联杆设置在一对配重之间。

16.根据权利要求9所述的可变压缩比的装置，其中所述偏心轴承与所述偏心联杆一体地形成。

17.根据权利要求9所述的可变压缩比的装置，进一步包括致动器，所述致动器适合于根据发动机的驾驶条件使所述控制轴旋转。

Images