CN103790717B - 一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，包括位于内燃机上的连杆、偏心套、复位弹簧，所述连杆的一端连接在内燃机的曲轴上，另一端形成有空腔，所述偏心套插装在该空腔内，所述复位弹簧的一端固定于连杆上，另一端固定于偏心套上，所述偏心套套装在内燃机上的活塞销上并可随着活塞销旋转，所述偏心套的中心轴与活塞销的中心轴错开。本发明在离心力作用下，偏心套绕活塞销旋转，进而改变连杆小头与连杆大头中心距，实现连杆行程调节，即实现压缩比调节；本装置通过偏心套旋转中心与连杆小头中心合理设置，具有自锁功能，当满足自锁条件时，偏心套与连杆同步摆动，实现自锁。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机可变压缩比装置，具体涉及一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置。
背景技术
内燃机连杆的大小头中心距的改变将导致内燃机压缩比，内燃机压缩比直接影响内燃机缸内混合气压力，影响到混合气燃烧爆发压力、影响燃烧速度，进而影响内燃机动力性、排放性能和经济性。
目前通过连杆行程可变调整压缩比的机构有报道，如专利名称为可变压缩比的装置（专利申请号为：201010236173.5），该装置包括：连杆，其包括小端和大端，该小端具有与其同心的偏心轴承孔，且通过活塞销而能够旋转地连接到该活塞，曲轴能够旋转地安装在该大端；偏心联杆，能够旋转地且同心地安装在该偏心轴承孔中的该偏心轴承连接于该偏心联杆的一端，该偏心联杆包括偏心联杆槽，该偏心联杆槽沿着该偏心联杆的长度方向形成；可变横杆，其一端具有可变横杆齿条，该可变横杆通过能够沿着该偏心联杆槽移动的可变横杆销连接到该偏心联杆；可变齿轮，其与该可变横杆齿条啮合，从而使该可变横杆向预定方向往复地移动；其中活塞销孔在偏心轴承中偏心地形成，该活塞销插入该活塞销孔中，从而使该活塞、该连杆和该偏心联杆能够旋转地彼此连接。
又如专利名称为一种可变压缩比装置（专利申请号为201210205715.1），该可变压缩比装置可以包括：活塞，所述活塞形成燃烧室；连杆，所述连杆的一端通过活塞销可旋转地联接到所述活塞从而将活塞的运动传递给曲柄轴；双偏心连杆，所述双偏心连杆的一端通过所述活塞销偏心地连接到所述连杆的一端；以及双摆动连杆，所述双摆动连杆的一端分别枢转地连接到所述偏心连杆的另一端，从而相对于所述活塞销枢转所述偏心连杆。
另一专利名称为一种用于发动机的带自锁结构的可变压缩比装置（专利号：201210379648.5），该装置包括有偏心轴套总成、传动轴及齿轮总成、驱动器总成以及控制阀总成，其结构满足第一自锁条件：e≤f1*r1+f2*r2。
上述专利的设计机构均需要辅助连杆或驱动器来确保主连杆行程可调，配套系统和控制机构复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，不需要借助辅助连杆或驱动器确保主连杆的行程可调，显著降低配套系统和控制机构的复杂度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，包括位于内燃机上的连杆、偏心套、复位弹簧，所述连杆的一端连接在内燃机的曲轴上，另一端形成有空腔，所述偏心套插装在该空腔内，所述复位弹簧的一端固定于连杆上，另一端固定于偏心套上，所述偏心套套装在内燃机上的活塞销上并可随着活塞销旋转，所述偏心套的中心轴与活塞销的中心轴错开。
优选地，所述连杆包括连杆大头和连杆小头，所述连杆大头和连杆小头通过连接杆连接，所述连杆大头与内燃机上的曲轴连接，所述空腔形成于连杆小头上，所述连杆大头和连杆小头均呈圆柱状，所述连杆大头的外径大于连杆小头的外径。
优选地，所述连杆上形成有限位柱，所述偏心套上形成有重锤，所述重锤与限位柱的配合用于限定偏心套摆动幅度。
优选地，所述限位柱形成于连杆的外周壁上，所述重锤位于连杆外周壁外。
优选地，所述复位弹簧的一端固定于连接杆上，复位弹簧的另一端固定于重锤上。
优选地，所述偏心套包括偏心套底座、偏心套底座朝上延伸的偏心套本体，所述重锤形成于偏心套底座上。
优选地，所述偏心套还包括插装于偏心套空腔内的衬套，所述偏心套的中心轴与衬套的中心轴错开。
优选地，所述衬套的内壁上设有内油槽，该内油槽沿着衬套内壁圆周设置，所述偏心套的外壁上上开设有与内油槽连通的油孔；所述偏心套的外壁开设有外油槽，该外油槽沿着偏心套外壁圆周设置，所述外油槽的数量为两个。
优选地，所述衬套的材料为铜。
本发明的有益效果在于：
1、本装置安装于内燃机气缸内，偏心套安装在内燃机上的活塞销处，在离心力作用下，偏心套绕活塞销旋转，进而改变连杆大头和小头的中心距，实现连杆行程调节，即实现压缩比调节；
2、本装置具有自锁功能，偏心套旋转中心与连杆空腔中心距离为e,当满足自锁条件即偏心套外侧表面受到的摩擦力大于切向力时，满足自锁条件，偏心套与连杆同步摆动，实现自锁；
3、本装置仅通过偏心套与连杆小头特殊结构实现可变压缩比，不需要增加其他辅助性机构，结构紧凑轻巧。
4、本装置的重锤与限位柱的配合，可用于限定偏心套摆动幅度，复位弹簧可使得偏心套的重锤复位。
附图说明
图1为本发明的连杆小头与偏心套自锁原理图；
图2为本发明的偏心套的受力分析图；
图3为本发明的主视图；
图4为本发明的侧视图；
图5为图4中A-A方向的剖视图；
图6为偏心套的俯视图；
图7为图6中B-B方向的剖视图；
图8为图6中C-C方向的剖视图。
其中，1、连杆；2、复位弹簧；31、偏心套；311、偏心套本体；312、偏心套底座；32、衬套；4、连杆小头；5、限位柱；6、活塞销；7、重锤；8、内油槽；9、外油槽；10、油孔；O、偏心套旋转中心；G、连杆小头中心；H、连杆大头中心。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1-8示，为本发明的一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，包括位于内燃机上的连杆1、偏心套31、复位弹簧2，所述连杆1的一端连接在内燃机的曲轴上，另一端形成有空腔，所述偏心套31插装在该空腔内，所述复位弹簧2的一端固定于连杆1上，另一端固定于偏心套31上，所述偏心套31套装在内燃机上的活塞销6上并可随着活塞销6旋转，所述偏心套31的中心轴与活塞销6的中心轴错开。偏心套31在活塞销6的带动下，可在连杆1空腔内转动，转动到一定角度时，当偏心套31外侧表面受到的摩擦力大于切向力时，偏心套31可与连杆1同步转动。
优选地，所述连杆1包括连杆大头（图中未示出）和连杆小头4，所述连杆大头和连杆小头4通过连接杆连接，所述连杆大头与内燃机上的曲轴连接，所述空腔形成于连杆小头4上，所述连杆大头和连杆小头4均呈圆柱状，所述连杆大头的外径大于连杆小头4的外径。
优选地，所述连杆1上形成有限位柱5，所述偏心套31上形成有重锤7，所述重锤7与限位柱5的配合用于限定偏心套31摆动幅度。
优选地，所述限位柱5形成于连杆1的外周壁上，所述重锤7位于连杆1外周壁外。重锤7在限位套31的带动下旋转，当旋转至限位柱5的位置时，由于受到限位柱5的阻挡作用，限位套31无法继续运动，使得偏心套31运动至极限位置，在复位弹簧2的作用下，偏心套31可运动至初始的位置。
优选地，所述复位弹簧2的一端固定于连接杆上，复位弹簧2的另一端固定于重锤7上。重锤7的具体形状，可根据限位柱5的形状进行设计，在重锤7和限位柱5的作用下，可用于限定偏心套31摆动幅度，复位弹簧2可使得重锤7复位。
优选地，所述偏心套31包括偏心套底座312、偏心套底座312朝上延伸的偏心套本体311，所述重锤7形成于偏心套底座312上。
优选地，所述偏心套31还包括插装于偏心套31空腔内的衬套32，所述偏心套31的中心轴与衬套32的中心轴错开。衬套32的旋转运动，可带动偏心套31的旋转，衬套32的设置可显著延长偏心套31的使用寿命。
优选地，所述衬套32的内壁上设有内油槽8，该内油槽8沿着衬套32内壁圆周设置，所述偏心套31的外壁上上开设有与内油槽8连通的油孔10；所述偏心套31的外壁开设有外油槽9，该外油槽9沿着偏心套31外壁圆周设置，所述外油槽9的数量为两个。在内油槽8内加入润滑油，可方便衬套32和活塞销6的相对运动，油孔10的设置，确保润滑油流入衬套32内壁。在外油槽9内加入润滑油，可方便偏心套31和连杆小头4的相对运动。
优选地，所述衬套32的材料为铜。可显著增强衬套32的使用寿命。
本发明的自锁原理为：如图1、图2所示，图中O为偏心套31旋转中心，G为连杆小头4中心，e为O与G的中心偏心距离，r为偏心套31的旋转半径。F为连杆1受合力，F1为切向分力，F2为法向分力，计算如下：
F1＝Fsina
F2＝Fcosa
其中：
自锁条件：摩擦力（Fm）大于切向力即，Fm>F1，Fm=F2*f，其中：f为油摩擦系数，f=0.08～0.12。
当Fm<F1时，偏心套31转动，设计时合理选择偏心距e以及偏心套31旋转半径，可以确保偏心套31在摩擦力作用下在一定角度内与连杆小头4同步运动，实现自锁。
本装置安装于内燃机气缸内，偏心套31安装在内燃机上的活塞销6处，偏心套31可绕活塞销6旋转，旋转幅度受复位弹簧2以及限位柱5限制。连杆1通过空腔安装在偏心套31上，偏心套31旋转中心与连杆小头4中心距离为e,当满足自锁条件即偏心套31外侧表面受到的摩擦力大于切向力，偏心套31与连杆1同步摆动。
本装置的活塞销6的旋转运动，带动偏心套31的旋转工作，偏心套31在旋转到一定角度时，与连杆小头4发生自锁，接着偏心套31与连杆1同步转动，实现连杆小头4中心G和连杆大头中心H可调整，进而改变压缩比。
本装置实现压缩比变化的原理：当偏心套31大端（即偏心套31相对较厚的一端，如图8所示的偏心套右端）向上摆动时，连杆小头中心G和连杆大头中心H之间的距离增大,增加压缩比，反之，即偏心套31大端向下摆动时，减小压缩比。本装置通过偏心套31的旋转实现连杆1运动行程的调整，进而改变压缩比；重锤7与限位柱5的配合，可用于限定偏心套31摆动幅度，复位弹簧2可使得偏心套31的重锤7复位。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：包括位于内燃机上的连杆、偏心套、复位弹簧，所述连杆的一端连接在内燃机的曲轴上，另一端形成有空腔，所述偏心套插装在该空腔内，所述复位弹簧的一端固定于连杆上，另一端固定于偏心套上，所述偏心套套装在内燃机上的活塞销上并可随着活塞销旋转，所述偏心套的中心轴与活塞销的中心轴错开；
所述连杆包括连杆大头和连杆小头，所述连杆大头和连杆小头通过连接杆连接，所述连杆大头与内燃机上的曲轴连接，所述空腔形成于连杆小头上，所述连杆大头和连杆小头均呈圆柱状，所述连杆大头的外径大于连杆小头的外径；所述连杆上形成有限位柱，所述偏心套上形成有重锤，所述重锤与限位柱的配合用于限定偏心套摆动幅度。
2.如权利要求1所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述限位柱形成于连杆的外周壁上，所述重锤位于连杆外周壁外。
3.如权利要求1所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述复位弹簧的一端固定于连接杆上，复位弹簧的另一端固定于重锤上。
4.如权利要求1所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述偏心套包括偏心套底座、偏心套底座朝上延伸的偏心套本体，所述重锤形成于偏心套底座上。
5.如权利要求4所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述偏心套还包括插装于偏心套空腔内的衬套，所述偏心套的中心轴与衬套的中心轴错开。
6.如权利要求5所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述衬套的内壁上设有内油槽，该内油槽沿着衬套内壁圆周设置，所述偏心套的外壁上上开设有与内油槽连通的油孔；所述偏心套的外壁开设有外油槽，该外油槽沿着偏心套外壁圆周设置，所述外油槽的数量为两个。
7.如权利要求6所述的带有自锁结构的内燃机可变压缩比装置，其特征在于：所述衬套的材料为铜。
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