CN103573427A - 可变压缩比装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变压缩比装置，该装置可以包括：连杆，该连杆具有带有偏心轴承安装孔的较小端部分、可旋转地连接至曲轴的较大端部分和形成在连杆的纵向方向上并且与偏心轴承安装孔连通的空间部分；固定的活塞销；偏心轴承，所述偏心轴承可旋转地接合至偏心轴承安装孔并且穿过偏心轴承的销安装孔联接至所述活塞销，其中活塞销可以从所述偏心轴承的中心轴线偏移；连接至所述偏心轴承的偏心连接杆；可旋转地连接至偏心连接杆的可变连接杆；可旋转地连接至可变连接杆的控制连接杆；以及设置在控制连接杆中从而旋转控制连接杆的控制轴，其中偏心连接杆可以在所述空间部分中旋转。

Description

可变压缩比装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月23日提交的韩国专利申请第10-2012-0079989号的优先权，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装置，更具体地涉及一种可变压缩比装置，其中燃烧室内的混合物的压缩比根据发动机的运行状态而改变。

背景技术

通常，当压缩比高时，热力发动机的热效率增加，并且如果是火花点火发动机，当点火时间提前到一定水平时，热效率增加。然而，当火花点火发动机的点火时间在高压缩比下提前时，会发生异常燃烧从而对发动机造成损害，因此点火时间的提前受到限制并且要承受输出功率的相应下降。

可变压缩比（VCR）装置是用于根据发动机的运行状态来改变混合物的压缩比的装置。根据VCR装置，混合物的压缩比在低负载条件下增加以提高里程数（或燃油效率），并且混合物的压缩比在高负载条件下降低以防止发生爆震和提高发动机输出功率。

相关技术的VCR装置通过改变连接活塞和曲轴的连杆的长度来实现压缩比的改变。在VCR装置中，连接活塞和曲轴的部件包括若干连接杆，将燃烧压力直接传递至连接杆。因此，连接杆的耐用性变差。

关于相关技术的VCR装置的各种实验结果显示，当利用偏心轴承改变等级销（rank pin）和活塞销之间的距离时运行可靠性较高。然而，当利用液压使偏心轴承旋转时，每个气缸的偏心轴承的旋转量和液压流出量是不同的，这就导致以下问题，每个气缸的压缩比不一致并且压缩比改变所持续的时间根据发动机运行条件而变化。

公开于该发明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

本发明的各个方面旨在提供一种可变压缩比（VCR）装置，其优点是通过在连杆的较小端部中安装偏心轴承并利用连接杆构件使偏心轴承旋转从而改变混合物的压缩比。

本发明还致力于提供一种可变压缩比（VCR）装置，其优点是通过在连杆的内侧形成空间而使连接杆构件平滑移动并简化构造。

在本发明的一个方面，一种可变压缩比（VCR）装置安装在发动机内，所述装置在从活塞接收混合物的燃烧功率时使得曲轴旋转并且改变混合物的压缩比，所述装置包括：连杆、活塞销、偏心轴承、偏心连接杆、可变连接杆、控制连接杆、以及控制轴，其中所述连杆包括：较小端部分，所述较小端部分具有偏心轴承安装孔并且穿过所述偏心轴承安装孔可旋转地连接至所述活塞，较大端部分，所述较大端部分可旋转地连接至所述曲轴，使得所述较大端部分相对于所述曲轴能够偏心地旋转；以及空间部分，所述空间部分形成在所述连杆的纵向方向上并且与所述较小端部分的所述偏心轴承安装孔连通；所述活塞销固定设置在所述活塞中；所述偏心轴承可旋转地接合至所述较小端部分的偏心轴承安装孔并且穿过所述偏心轴承的销安装孔联接至所述活塞销，其中所述活塞销从所述偏心轴承的中心轴线偏移；所述偏心连接杆的第一端部连接至所述偏心轴承；所述可变连接杆的第一端部可旋转地连接至所述偏心连接杆的第二端部；所述控制连接杆的第一端部可旋转地连接至所述可变连接杆的第二端部；所述控制轴设置在所述控制连接杆的第二端部中以旋转所述控制连接杆，其中所述偏心连接杆在所述空间部分中旋转。

所述偏心连接杆的所述第一端部可以包括销插入孔，所述活塞销穿过所述销插入孔。

偏心连接杆的所述第一端部可以包括围绕所述销插入孔形成的联接单元插入孔，其中所述偏心轴承可以包括围绕所述销安装孔形成的联接单元紧固孔，并且其中联接单元通过穿过所述联接单元紧固孔和所述联接单元插入孔而将所述偏心轴承连接至所述偏心连接杆。

根据所述控制轴的旋转的所述控制连接杆的旋转使得所述偏心连接杆穿过所述可变连接杆而旋转。

所述连杆将从所述活塞传递的混合物的燃烧功率传递至所述曲轴。

所述控制轴在根据发动机的驱动条件进行旋转时旋转所述控制连接杆。

用于减小旋转振动的多个平衡配重安装在所述曲轴中，其中所述连杆、所述偏心连接杆、所述可变连接杆和所述控制连接杆布置在一对平衡配重之间。

所述偏心轴承与所述偏心连接杆整体旋转。

所述控制轴和所述控制连接杆整体地旋转。

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实施方案的可变压缩比（VCR）装置的立体图。

图2（A）和图2（B）是根据本发明的示例性实施方案的VCR装置的分解立体图。

图3（A）和图3（B）是显示根据本发明的示例性实施方案的VCR装置处于低压缩比和高压缩比的运行的视图。

图4是显示根据本发明的示例性实施方案的活塞处于低压缩比和高压缩比的位置之间的对比示意图。

应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

图中，贯穿附图的多幅图形，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，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。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

图1是根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比（VCR）装置的立体图。

图1示出了活塞的一部分以示出可变压缩比（VCR）装置的构造。换言之，显示该活塞的一部分以便容易地示出连接至活塞内的VCR装置的构造。

如图1所示，根据本发明的示例性实施方案的VCR装置安装在发动机内，该VCR装置接收来自活塞10的混合物的燃烧功率时使得曲轴30旋转，并且根据发动机的运行条件而改变混合比。

活塞10在气缸内进行竖直运动，而燃烧室形成在活塞10和气缸之间。

曲轴30接收来自活塞10的燃烧功率、将燃烧功率转换成旋转力，并将旋转力传递至变速器（或齿轮箱）。曲轴30安装在形成于气缸下端部中的曲轴箱中。此外，多个平衡配重32安装在曲轴30中。平衡配重32减小曲轴30旋转时所产生的振动。

根据本发明的示例性实施方案的VCR装置包括连杆20、偏心连接杆40、偏心轴承42、可变连接杆50、控制连接杆60、以及控制轴70。

连杆20接收来自活塞10的燃烧功率并将接收到的燃烧功率传递至曲轴30。为了传递燃烧功率，连杆20的一端通过活塞销12而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的一个端部部分被称为较小端部分，并且连接到曲轴30的连杆20的另一端部部分被称为较大端部分。

连杆20包括偏心轴承安装孔22。

偏心轴承安装孔22形成于连杆20的较小端部分中。偏心轴承安装孔22具有环形形状以允许连杆20的较小端部分可旋转地连接至活塞10。

如上所述，连杆20的整体构造类似于现有的连杆20。因此，可以安装所述VCR装置同时使得现有发动机的结构变化最小化。

偏心连接杆40的一端包括偏心轴承42。偏心连接杆40和偏心轴承42可以通过例如销等联接单元46而联接。当偏心轴承42可旋转地插入连杆20的偏心轴承安装孔22中时，偏心连接杆40可旋转地连接至连杆20的较小端部分。并且，偏心轴承42同心地插入到偏心轴承安装孔22中，并且偏心轴承42可以形成为使得其外部直径基本上等同于偏心轴承安装孔22的内部直径。

偏心轴承42包括销安装孔44。

销安装孔44偏心地形成在偏心轴承42上。并且，活塞销12插入销安装孔44中，从而可旋转地将连杆20和偏心连接杆40连接到活塞10。换言之，被联接的偏心连接杆40和偏心轴承42基于活塞销12的中心旋转，活塞销12的中心与偏心轴承42的中心间隔开一定距离。

当偏心轴承42旋转时，活塞销12相对于偏心轴承42中心的相对位置发生变化。换言之，活塞10相对于连杆20和曲轴30的相对位置发生变化。因此，混合物的压缩比发生变化。

可变连接杆50允许偏心连接杆40基于活塞销12而旋转。并且，可变连接杆50的一端可旋转地连接至偏心连接杆40的另一端。

控制连接杆60使得偏心连接杆40通过可变连接杆50基于活塞销12旋转。并且，控制连接杆60的一端可旋转地连接至可变连接杆50的另一端。

控制轴70根据发动机的运行条件旋转，并且旋转控制连接杆60。换言之，控制连接杆60与控制轴70整体旋转或根据控制轴70的旋转而旋转。并且，控制轴70设置在控制连接杆60的另一端上，并且控制连接杆60基于控制轴70旋转。

同时，控制轴70可以连接至例如电机等的致动器。并且，致动器的运行由控制器控制。换言之，控制器根据发动机的运行状态确定混合物的压缩比并运行致动器。因此，根据致动器的运行，旋转控制轴70，并改变混合物的压缩比。

根据本发明的示例性实施方案的VCR装置脱离曲轴30的旋转而独立地运行。因此，在VCR装置中使用的连接杆构件40、50和60可能会与曲轴30碰撞。为了解决这个问题，连杆20、偏心连接杆40、可变连接杆50和控制连接杆60可以布置在一对平衡配重32之间。并且，平衡配重32的特定部分的形状可以改变从而确保VCR装置的运行区域。

同时，连接杆构件40、50和60的可旋转连接指的是连接杆构件40、50和60通过例如销等连接元件而连接，并且可以相对旋转。

图2（A）和图2（B）是根据本发明的示例性实施方案的VCR装置的分解立体图。

图2（A）和图2（B）显示了VCR装置的部件中的连杆20、偏心连接杆40和偏心轴承42的构造。

如图2（A）和图2（B）所示，连杆20进一步包括曲轴连接孔24和空间部分26，偏心轴承42进一步包括联接单元紧固孔48，偏心连接杆40包括销插入孔43、联接单元插入孔47、以及可变连接杆连接孔41。

曲轴连接孔24形成于连杆20的较大端部分中。并且，曲轴连接孔24具有圆形形状以允许连杆20的较大端部分可旋转地连接至曲轴30。

空间部分26形成在连杆20的纵向方向上。空间部分26从连杆20的较大端部分的附近延伸到连杆20的较小端部分，并且连接到偏心轴承安装孔22。换言之，偏心轴承安装孔22的内圆周表面的一部分通过空间部分26而形成开放。可变连接杆50穿透空间部分26的下端部分。并且，偏心连接杆40可以在空间部分26内移动。

偏心轴承42的联接单元紧固孔48和偏心连接杆40的联接单元插入孔47形成在相对应的位置。换言之，联接单元46插入到联接单元紧固孔48和联接单元插入孔47中以联接偏心轴承42和偏心连接杆40。同时，图2（A）和图2（B）中示出了两个联接单元紧固孔48和两个联接单元插入孔47形成为允许两个联接单元46插入其中，但是本发明并不限于此。

销插入孔43形成在偏心连接杆40的联接有偏心轴承42的一端。并且，销插入孔43形成为具有与偏心轴承42的销安装孔44相同的尺寸和形状。此外，活塞销12插入到销安装孔44和销插入孔43中。

可变连接杆连接孔41形成在偏心连接杆40的另一端上。并且，可变连接杆连接孔41具有圆形形状，该圆形形状形成为允许可变连接杆50的一端可旋转地连接至偏心连接杆40的另一端。

下文将参考附图1和2对连杆20、偏心连接杆40和偏心轴承42的联接进行详细描述。

偏心连接杆40穿过空间部分26插入到连杆20的内侧，从而使得销插入孔43定位在连杆20的偏心轴承安装孔22中。并且，如图2（A）和图2（B）所示，两个偏心轴承42从偏心轴承安装孔22的两侧插入到偏心轴承安装孔22中。

当偏心连接杆40、连杆20和两个偏心轴承42如上述进行定位时，联接单元46依次穿过一个偏心轴承42的联接单元紧固孔48、联接单元插入孔47和另一个偏心轴承42的联接单元紧固孔48而被紧固。

通过这种联接，偏心连接杆40穿过形成在连杆20中的空间部分26，从而被布置为基于活塞销12可旋转。并且，连接至偏心连接杆40的可变连接杆50移动，同时根据偏心连接杆40的旋转而穿过空间部分26。由此，可以减小VCR装置运行所需的空间，并且可以简化VCR装置的构造。

根据本发明的示例性实施方案的VCR装置的运行将参考附图3进行详细描述。

图3（A）和图3（B）是显示根据本发明的示例性实施方案的VCR装置在低压缩比和高压缩比的运行的视图。

如图3（A）所示，在发动机运行在低压缩比的状态下，当控制轴70以顺时针方向旋转时，控制连接杆60与控制轴70一起以顺时针方向旋转并拉动可变连接杆50。因此，偏心连接杆40和偏心轴承42以顺时针方向旋转，并且活塞销12的位置上升。换言之，活塞10相对于连杆20和曲轴30的相对位置上升。因此，活塞销12和曲柄销之间的距离增加，实现了如图3（B）所示的发动机的高压缩比运行状态。

如图3（B）所示，在发动机运行在高压缩比的状态下，当控制轴70以逆时针方向旋转时，控制连接杆60与控制轴70一起以逆时针方向旋转并推动可变连接杆50。因此，偏心连接杆40和偏心轴承42以逆时针方向旋转，并且活塞销12的位置下降。换言之，活塞10相对于连杆20和曲轴30的相对位置下降。因此，活塞销12和曲柄销之间的距离减小，实现了如图3（A）所示的发动机的低压缩比运行状态。

图4是显示根据本发明的示例性实施方案的活塞处于低压缩比和高压缩比的位置之间的对比示意图。

在发动机处于低压缩比状态下旋转的VCR装置中，当控制轴70以顺时针方向旋转时，活塞销12和活塞10的位置被控制连接杆60、可变连接杆50和偏心连接杆40提升了预设高度L。因此，实现了混合物的高压缩比。

反之，在发动机处于高压缩比状态下旋转的VCR装置中，当控制轴70以逆时针方向旋转时，活塞销12和活塞10的位置被控制连接杆60、可变连接杆50和偏心连接杆40降低了预设高度L。因此，实现了混合物的低压缩比。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案，利用具有简单构造的VCR装置，通过根据发动机的运行状态来改变混合物的压缩比，同时使得连接杆构件40、50和60平滑移动，用于安装VCR装置的运行时间以及生产成本可以减小，并且可以提高里程数（或燃油效率）。并且，通过利用可应用于现有发动机的连杆20，能够安装VCR装置，同时使得现有发动机的结构的变化最小化。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”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 (9)

1.一种可变压缩比装置，该装置安装在发动机内，所述装置在从活塞接收混合物的燃烧功率时使得曲轴旋转并且改变所述混合物的压缩比，所述装置包括：

连杆，该连杆包括：

较小端部分，所述较小端部分具有偏心轴承安装孔并且穿过所述偏心轴承安装孔能够旋转地连接至所述活塞；

较大端部分，所述较大端部分能够旋转地连接至所述曲轴，使得所述较大端部分相对于所述曲轴能够偏心地旋转；以及

空间部分，所述空间部分形成在所述连杆的纵向方向上并且与所述较小端部分的所述偏心轴承安装孔连通；

固定设置在所述活塞中的活塞销；

偏心轴承，所述偏心轴承能够旋转地接合至所述较小端部分的偏心轴承安装孔并且穿过所述偏心轴承的销安装孔联接至所述活塞销，其中所述活塞销从所述偏心轴承的中心轴线偏移；

偏心连接杆，所述偏心连接杆的第一端部连接至所述偏心轴承；

可变连接杆，所述可变连接杆的第一端部可旋转地连接至所述偏心连接杆的第二端部；

控制连接杆，所述控制连接杆的第一端部可旋转地连接至所述可变连接杆的第二端部；以及

控制轴，所述控制轴设置在所述控制连接杆的第二端部中以旋转所述控制连接杆，

其中所述偏心连接杆在所述空间部分中旋转。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述偏心连接杆的所述第一端部包括销插入孔，所述活塞销穿过所述销插入孔。

3.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，

其中所述偏心连接杆的所述第一端部包括围绕所述销插入孔形成的联接单元插入孔，

其中所述偏心轴承包括围绕所述销安装孔形成的联接单元紧固孔，并且

其中联接单元通过穿过所述联接单元紧固孔和所述联接单元插入孔而将所述偏心轴承连接至所述偏心连接杆。

4.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中根据所述控制轴的旋转的所述控制连接杆的旋转使得所述偏心连接杆穿过所述可变连接杆而旋转。

5.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述连杆将从所述活塞传递的混合物的燃烧功率传递至所述曲轴。

6.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述控制轴在根据发动机的驱动条件进行旋转时旋转所述控制连接杆。

7.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，

其中用于减小旋转振动的多个平衡配重安装在所述曲轴中，并且

其中所述连杆、所述偏心连接杆、所述可变连接杆、以及所述控制连接杆布置在一对平衡配重之间。

8.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述偏心轴承与所述偏心连接杆整体旋转。

9.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述控制轴和所述控制连接杆整体旋转。

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