CN103470382A - 一种发动机压缩比调节机构 - Google Patents

Abstract

一种发动机压缩比调节机构，用于解决现有发动机可变压缩比技术存在的结构复杂、需对原有发动机零部件进行较大改进等问题。它包括电机及减速装置、蜗杆、扇形支撑板、变形曲轴和动力输出轴，所述蜗杆通过电机及减速装置驱动，蜗杆与扇形支撑板组成蜗轮蜗杆传动单元，所述扇形支撑板上安装变形曲轴和动力输出轴，所述变形曲轴和动力输出轴通过齿轮传动单元连接。本发明具有结构简单、运行平稳的特点，它可通过对发动机压缩比连续调节，使动力输出与发动机不同运行工况匹配，提高发动机的动力性能和经济性能。

Description

一种发动机压缩比调节机构

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是一种发动机的压缩比调节机构，属于燃烧发动机技术领域。

背景技术

    可变压缩比技术是提高发动机动力性能和经济性能的重要手段之一，现有技术中实现发动机压缩比变化的方式主要有三种，一是气缸盖活动方式，采用此调节方式的发动机机体被分割成了上下两部分，其上半部分是由气缸盖和气缸体组成的一体式缸体，该一体式缸体可以围绕着曲轴箱转动或者上下移动，以改变燃烧室的容积，实现可变压缩比；二是偏心移位方式，具体又可分为活塞销偏心移位方式、曲柄销偏心移位方式和曲轴偏心移位方式，它们通过偏心轮的转动，改变活塞销、曲柄销和曲轴主轴颈的位置，实现活塞上止点位置的变化，从而改变燃烧室的容积，最终实现可变压缩比；三是燃烧室容积可变方式，它通过在气缸内设置的副活塞往复运动改变燃烧室容积，从而改变压缩比。

采用气缸盖活动方式来调节发动机的压缩比，由于发动机活动部分质量大，压缩比调解过程中会浪费很多能量；采用多连杆方式调节发动机的压缩比也存在一些技术问题，如发动机外形尺寸加大带来振动加剧问题、活动部件增加而导致摩擦损失相应增加等问题；采用燃烧室容积可变方式调节发动机的压缩比，需设置副活塞缸体结构，由于缸盖是结构复杂的部件，再添加副活塞缸体结构不仅会降低缸盖强度、提高制造成本，而且改变燃烧室形状引起的燃烧状况变化很难预测。

针对上述问题，申请号为201210395680.2的中国专利公开了一种可变压缩比发动机，它包括至少一个气缸以及在该气缸内往复运动的活塞，所述活塞通过连杆与曲轴相连，所述可变压缩比发动机还包括固定在发动机机座上的至少一组直线滑轨；所述曲轴的至少一个轴颈通过滑块安装在对应的直线滑轨上，并且该滑块与控制杆相连，控制杆与驱动装置相连，从而使曲轴的轴颈能够在驱动装置的作用下在直线滑轨上移动；所述曲轴的左右两端分别设置有与曲轴相连的等速万向节。该专利申请的技术方案通过对曲轴位置的调节实现了发动机压缩比的变化，不需对发动机缸体及缸盖进行重新设计，避免了现有技术中可变压缩比发动机结构复杂的问题，但因其曲轴通过等速万向节实现动力输出，存在着稳定性和可靠性较差、使用寿命短等缺陷；另外，该专利申请的技术方案中曲轴上下移动驱动装置采用液压系统控制，不仅控制元件数量多，而且曲轴位置调节的精度难以控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单、运行平稳、能实现对发动机压缩比连续调节、提高发动机动力性能和经济性能的发动机压缩比调节机构。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种发动机压缩比调节机构，它包括电机及减速装置、蜗杆、扇形支撑板、变形曲轴和动力输出轴，所述蜗杆通过电机及减速装置驱动，蜗杆与扇形支撑板组成蜗轮蜗杆传动单元，所述扇形支撑板上安装变形曲轴和动力输出轴，所述变形曲轴和动力输出轴通过齿轮传动单元连接。

上述发动机压缩比调节机构，所述扇形支撑板前端设有与蜗杆配合的蜗轮轮齿，在其后端装配动力输出轴，在其中间部位装配变形曲轴。

上述发动机压缩比调节机构，所述变形曲轴的连杆轴颈两端曲柄为齿轮结构，发动机动力通过齿轮传递给动力输出轴。

上述发动机压缩比调节机构，所述动力输出轴上固定装配动力输出齿轮，所述动力输出齿轮与变形曲轴的齿轮啮合，它们组成齿轮传动单元。

上述发动机压缩比调节机构，所述动力输出齿轮与变形曲轴的齿轮优选斜齿轮结构。

上述发动机压缩比调节机构，所述变形曲轴的齿轮辐板上设有减重平衡孔。

上述发动机压缩比调节机构，所述电机及减速装置包括电机、主动齿轮、从动齿轮、减速蜗杆和两个同步蜗轮，所述电机输出轴上安装主动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮外啮合，所述从动齿轮与减速蜗杆同轴装配，所述减速蜗杆与两个同步蜗轮配装，所述同步蜗轮与蜗杆同轴装配。

本发明在不改变发动机缸盖结构的前提下实现了燃烧室容积的变化，既达到调节发动机压缩比的目的，又避免了燃烧室形状变化对缸盖强度的影响；本发明匹配的连杆和活塞为传统结构形式，它只对发动机曲轴进行变形设计，通过对曲柄结构的优化，将连杆轴颈两端曲柄改进为齿轮结构，通过该齿轮与动力输出齿轮及动力输出轴的配合，实现了发动机动力的平稳输出，与等速万向节动力输出结构比较，具有稳定性和可靠性好、使用寿命长等优点；本发明通过电机及减速装置驱动蜗轮蜗杆传动单元动作，不仅能改变曲轴旋转中心位置，实现了压缩比连续变化，而且可通过对电机及减速装置的控制实现曲轴移动量的量化调节，同时利用蜗轮蜗杆传动单元的自锁性能，保证了运动传递的可靠性，由于蜗轮旋转中心即动力输出轴轴心，确保了动力输出轴位置的稳定，避免了动力输出位置变化给离合器匹配造成的不良影响；本发明为匹配曲轴形状的变化，在变形曲轴的齿轮辐板上设置减重平衡孔。总之，本发明具有结构简单、运行平稳的特点，它可通过对发动机压缩比连续调节，使动力输出与发动机不同运行工况匹配，提高发动机的动力性能和经济性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的爆炸结构图；

图3是图1的主视图；

图4是本发明的单缸发动机实施例示意图；

图5是电机及减速装置结构示意图；

图6、图7是加大发动机压缩比的调节过程示意图；

图8、图9是减小发动机压缩比的调节过程示意图。

图中各标号清单为：1、活塞，2、变形曲轴 ，2-1、齿轮，2-2、减重平衡孔，3、动力输出轴，4、动力输出齿轮，5、扇形支撑板，6、连杆，7、蜗杆，8、发动机气缸，9、电机及减速装置，9-1、电机，9-2、主动齿轮，9-3、从动齿轮，9-4、减速蜗杆，9-5、同步蜗轮。

具体实施方式

参看图 1、图2、图3，本发明包括电机及减速装置9、蜗杆7、扇形支撑板5、变形曲轴2和动力输出轴3，所述蜗杆7通过电机及减速装置9驱动，所述扇形支撑板5前端设有与蜗杆7配合的蜗轮轮齿，在其后端装配动力输出轴3，在其中间部位装配变形曲轴2，所述变形曲轴2的连杆轴颈两端曲柄为齿轮2-1结构，发动机动力通过齿轮2-1传递给动力输出轴3；所述动力输出轴3上固定装配动力输出齿轮4，所述动力输出齿轮4与变形曲轴的齿轮2-1啮合，它们组成齿轮传动单元；所述动力输出齿轮4与变形曲轴的齿轮2-1优选斜齿轮结构；所述变形曲轴2的齿轮2-1辐板上设有减重平衡孔2-2。

参看图4、图5，图4所示为本发明与单缸发动机匹配的实施例，它在不改变发动机缸盖结构的前提下实现了发动机气缸8中燃烧室容积的变化，既达到调节发动机压缩比的目的，又避免了燃烧室形状变化对缸盖强度的影响；本实施例中与之匹配的连杆6和活塞1为传统结构形式，它只对发动机曲轴进行变形设计，通过对曲柄结构的优化，将连杆轴颈两端曲柄改进为齿轮2-1结构，通过该齿轮2-1与动力输出齿轮4及动力输出轴3的配合，实现了发动机动力的平稳输出；本实施例设置了两套蜗轮蜗杆传动单元，通过电机及减速装置9驱动蜗轮蜗杆传动单元来改变曲轴旋转中心位置，实现了压缩比变化，由于蜗轮旋转中心即动力输出轴3轴心，确保了动力输出轴3位置的稳定，避免了动力输出位置变化给离合器匹配造成的不良影响；如图5所示，本实施例在电机及减速装置9中设置了齿轮减速和蜗轮蜗杆两级减速单元，同时利用与减速蜗杆9-4配合的两个同步蜗轮9-5实现了两个蜗杆7的同步动作，保证了两套蜗轮蜗杆传动单元动作的一致性。

参看图6、图7，当发动机压缩比需要增大时，电机及减速装置9带动蜗杆7逆时针旋转，扇形支撑板5绕动力输出轴3顺时针转动，此时变形曲轴2向上移动，活塞1上止点位置发生变化，发动机气缸8内燃烧室高度由H1减小到H2，发动机压缩比增大。

参看图8、图9，当发动机压缩比需要减小时，电机及减速装置9带动蜗杆7顺时针旋转，扇形支撑板5绕动力输出轴3逆时针转动，此时变形曲轴2向下移动，活塞1上止点位置发生变化，发动机气缸8内燃烧室高度由H1增大到H3，发动机压缩比减小。

本发明对变形曲轴2作相应改进后，可应用于多缸发动机压缩比的调节。

Claims (7)

1.一种发动机压缩比调节机构，其特征是，它包括电机及减速装置（9）、蜗杆（7）、扇形支撑板（5）、变形曲轴（2）和动力输出轴（3），所述蜗杆（7）通过电机及减速装置（9）驱动，蜗杆（7）与扇形支撑板（5）组成蜗轮蜗杆传动单元，所述扇形支撑板（5）上安装变形曲轴（2）和动力输出轴（3），所述变形曲轴（2）和动力输出轴（3）通过齿轮传动单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述扇形支撑板（5）前端设有与蜗杆（7）配合的蜗轮轮齿，在其后端装配动力输出轴（3），在其中间部位装配变形曲轴（2）。

3.根据权利要求1或2所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述变形曲轴（2）的连杆轴颈两端曲柄为齿轮（2-1）结构，发动机动力通过齿轮（2-1）传递给动力输出轴（3）。

4.根据权利要求3所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述动力输出轴（3）上固定装配动力输出齿轮（4），所述动力输出齿轮（4）与变形曲轴的齿轮（2-1）啮合，它们组成齿轮传动单元。

5.根据权利要求4所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述动力输出齿轮（4）与变形曲轴的齿轮（2-1）为斜齿轮结构。

6.根据权利要求5所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述变形曲轴（2）的齿轮（2-1）辐板上设有减重平衡孔（2-2）。

7.根据权利要求5所述的一种发动机压缩比调节机构，其特征是，所述电机及减速装置（9）包括电机（9-1）、主动齿轮（9-2）、从动齿轮（9-3）、减速蜗杆（9-4）和两个同步蜗轮（9-5），所述电机（9-1）的输出轴上安装主动齿轮（9-2），所述主动齿轮（9-2）和从动齿轮（9-3）外啮合，所述从动齿轮（9-3）与减速蜗杆（9-4）同轴装配，所述减速蜗杆（9-4）与两个同步蜗轮（9-5）配装，所述同步蜗轮（9-5）与蜗杆（7）同轴装配。

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