CN105275623A - 一种可变压缩比活塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变压缩比活塞装置，属于发动机技术领域；它解决了现有内燃机结构简单、生产成本高、发动机效率较低的技术问题；一种可变压缩比活塞装置，包括活塞罩，其内部中空并形成有主油腔；活塞阀，其位于主油腔内，活塞阀具有与主油腔相通的进油孔与出油孔；连杆，其与活塞阀相连并能带动活塞阀运动；曲轴，其与连杆相连并能带动连杆运动；顶杆，其与曲轴接触并依次贯穿连杆与活塞阀；曲轴转动时，顶杆能将出油孔封住或打开并使活塞罩相对活塞阀运动；通过顶杆的移动来实现压缩比可调节，其结构和原理更加简单，并且生产成本更低，顶杆始终与曲轴接触，不会因为接触时间的长短而导致压缩比调节失效，其保证发动机具有较高的效率。

Description

一种可变压缩比活塞装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，涉及一种可变压缩比活塞装置。

背景技术

可变压缩比技术主要是针对增压发动机的一种技术。固定的压缩比不能充分发挥发动机的性能。在小副荷、低速运转时，发动机的热效率低，相应地综合性能比较差，这时可以用较大的压缩比，而大副荷、高速运转时，若压缩比过高，则很容易发生爆震并产生很大的热副荷和机械副荷，这时可以用较小的压缩比。随着副荷的变化连续调节压缩比，可以最大限度地挖掘发动机的潜力，使其在整个工况区域内有效提高热效率，进而提高发动机的综合性能。

现有的可变压缩比技术可通过改变连杆的结构来实现，或者通过改变活塞的结构来实现，例如，申请公布号为CN101900056A的发明专利公开了一种内燃机可变压缩比活塞，包括活塞顶和活塞裙，所述活塞顶和活塞裙之间设置有压缩比调节装置，该压缩比调节装置具有一个壳体，该壳体包括圆形压盘、内圆筒、外圆筒，在外圆筒的筒口处设置有内止环，圆形压盘可轴向位移地嵌置在内圆筒的筒口端面和外圆筒的内止环之间，在壳体内还设置有控制圆形压盘轴向位移的机械弹性变形机构，通过使圆形压盘在壳体内移动来实现内燃机的可变压缩比，这种活塞虽然改变了活塞的结构，使得内燃机的效率提高，但存在以下不足，1、其零部件较多，结构相对复杂，装配相当部方便，生产成本较高；2、弹性变形机构的弹性形变能力受使用时间长短的限制，时间越久，弹性变形机构的弹性形变能力越差，因此压缩比调节易失效，导致内燃机的效率降低。

综上所述，为了解决上述内燃机的技术问题，需要设计一种结构简单、生产成本低、发动机效率较高的可变压缩比活塞装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种结构简单、生产成本低、发动机效率较高的可变压缩比活塞装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种可变压缩比活塞装置，包括

活塞罩，其内部中空并形成有主油腔；

活塞阀，其位于主油腔内，所述活塞阀具有与主油腔相通的进油孔与出油孔；

连杆，其与活塞阀相连并能带动活塞阀运动；

曲轴，其与连杆相连并能带动连杆运动；

顶杆，其与曲轴接触并依次贯穿连杆与活塞阀；

所述曲轴转动时，顶杆能将出油孔封住或打开并使活塞罩相对活塞阀运动。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，曲轴表面设置有顶块，在顶块的外侧壁上设置有相连的第一弧面与第二弧面，第一弧面的半径小于第二弧面的半径，当顶杆抵在第一弧面上时，所述顶杆将出油孔封住，当顶杆抵在第二弧面上时，所述顶杆将出油孔打开。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述顶块环绕其外侧壁开设有限位槽，所述第一弧形面与第二弧形面设置于限位槽内。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述活塞阀上开设有导向通道，所述出油孔分别连通主油腔与导向通道，所述顶杆位于导向通道内且顶杆随曲轴转动能在导向通道内移动。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述活塞阀上设置有进油通道，所述进油通道通过进油孔与主油腔相通，在进油通道上设置有使油液进入主油腔的单向阀。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述活塞阀上还设置有出油通道，所述出油通道与导向通道相通，在出油通道内设置有限压阀。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述顶杆上横向设置有限位杆，在顶杆上套设有弹簧，所述活塞阀上设置有与导向通道同轴的容纳孔，在容纳孔与导向通道之间形成有凸台，所述弹簧位于凸台与限位杆之间。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述活塞阀上开设有副油腔，所述进油通道与出油通道分别与副油腔相通。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述顶杆的上端设置有封板，所述封板位于副油腔内，当顶杆与第一弧面接触时，所述封板将出油孔封住。

在上述一种可变压缩比活塞装置中，所述活塞阀包括活动部与连接部，所述副油腔设置于活动部上，在连接部上开设有与连接孔，所述连接孔与容纳孔相通，所述活塞罩上开设有与主油腔相通的通孔，所述连接部位于通孔中并与连杆相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过在活塞阀内设置顶杆，通过顶杆的移动来实现主油腔的开或闭，使得活塞罩相对活塞阀移动，从而实现发动机的压缩比可调节，其结构和原理更加简单，安装方便，并且生产成本更低。

2、活塞罩与活塞阀的相对移动靠顶杆与曲轴接触来实现，顶杆始终与曲轴接触，且不会因为接触时间的长短而压缩比调节失效，因此，其能始终保证发动机具有较高的效率。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的剖视图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明一较佳实施例中连杆的剖视图。

图4为本发明一较佳实施例中曲轴的剖视图。

图5为本发明一较佳实施例中顶块的剖视图。

图6为图5中A-A处的剖视图。

图中，100、活塞罩；110、主油腔；120、通孔；

200、活塞阀；210、活动部；211、副油腔；212、进油孔；213、进油通道；213a、单向阀；214、出油孔；215、导向通道；216、出油通道；216a、限压阀；220、连接部；221、连接孔；222、容纳孔；223、凸台；

300、顶杆；310、封板；320、限位杆；330、弹簧；

400、连杆；410、第一安装孔；

500、曲轴；510、第二安装孔；520、顶块；521、第一弧面；522、第二弧面；530、限位槽。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图3、图4所示，本发明一种可变压缩比活塞装置，其使用时安装于发动机缸体内的燃烧室中，其包括活塞罩100、活塞阀200、连杆400与曲轴500。

如图1、图2所示，活塞罩100，其内部中空并形成有主油腔110，在活塞罩100的底部开设有与主油腔110相同的通孔120，该通孔120使主油腔110与活塞罩100外部连通。

活塞阀200，其成体呈倒置的“T”形，其包括活动部210以及与活动部210相连的连接部220。

该活动部210水平设置并位于主油腔110内，该活动部210外侧壁贴于主油腔110内侧壁上，在该活动部210的上表面开设有副油腔211，该副油腔211与主油腔110相通。

在副油腔211的一侧面上开设有进油孔212，在活动部210内开设有进油通道213，该进油孔212使得该进油通道213与副油腔211相通并用于给副油腔211供油，在供油通道上安装有一单向阀213a，单向阀213a使得油液只能由进油通道213进入副油腔211，而副油腔211内的油液无法回流至进油通道213中。

在副油腔211的底面上开设有出油孔214，在活动部210内开设有导向通道215，该导向通道215通过出油孔214与副油腔211相通，在导向通道215内设置有顶杆300，顶杆300能在导向通道215内移动，在顶杆300的上端设置有封板310，该封板310位于副油腔211内并能将出油孔214封住。

在活动部210内另一侧开设有出油通道216，该出油通道216与导向通道215相通，在出油通道216内安装有一限压阀216a，通过该限压阀216a，能调节经过该出油通道216的油液的压力大小，并且，油液只能通过限压阀216a流出下杆段外，而无法回流至导向通道215内。

该连接部220上端位于通孔120内并与活动部210垂直相连，连接部220的下端伸出通孔120外，在连接部220的下端开设有连接孔221，上述顶杆300伸出导向通道215并穿过连接部220和连接孔221后向下延伸。

如图3所示，连杆400，其上端开设有第一安装孔410，该第一安装孔410与连接孔221同轴，通过连接孔221与第一安装孔410，该连接部220与连杆400相连，顶杆300上下贯穿连杆400与第一安装孔410并向下伸出。

如图4所示，曲轴500位于连杆400的下方，在曲轴500的一端设置有贯穿曲轴500的第二安装孔510，曲轴500通过该第二安装孔510与连杆400的下端相连。

如图5、图6所示，在曲轴500另一端的表面设置有顶块520，该顶块520为圆形，在顶块520的外圆周面上设置有第一弧面521与第二弧面522，上述顶杆300的一端抵在第一弧面521或者第二弧面522上。

优选的，该第一弧面521与第二弧面522分别为一段，而根据实际需求，第一弧面521与第二弧面522也可为多段，第一弧面521的两端分别与第二弧面522的两端相连，第一弧面521的半径小于第二弧面522的半径，也就是说，第一弧面521离顶块520的中心较近，而第二弧面522离顶块520的中心较远。

工作时，曲轴500转动，连杆400随曲轴500摆动，而连杆400驱动活塞阀200与活塞罩100在发动机的燃烧室内移动，当曲轴500转动并使顶杆300顶在第一弧面521上时，出油孔214被封板310封住，主油腔110内为高压状态，活塞罩100能相对于活塞阀200移动，活塞罩100与活塞阀200的长度较长，整个活塞装置移动距离较长，发动机的压缩比较大，这种状态适用于小副荷、低转速的情况，当曲轴500转动且顶杆300顶在第二弧面522上时，顶杆300的封板310将出油孔214打开，工作油腔内为低压状态，活塞装置的整体长度较相对较短，活塞移动距离较短，整个发动机的压缩比较小，这种状态适用于大副荷、高速运转的情况。

作为本发明的改进，在顶块520环绕其外侧壁开设有限位槽530，所述第一弧面521与第二弧面522设置于限位槽530内，通过设置限位槽530后，顶杆300位于限位槽530内并被限制在限位槽530内，有效的防止了顶杆300与顶块520分离，保证了顶杆300始终与第一弧面521或第二弧面522接触。

如图1、图2所示，所述顶杆300上横向设置有限位杆320，在顶杆300上套设有弹簧330，所述连接部220上设置有与导向通道215同轴的容纳孔222，该容纳孔222与连接孔221相通，在容纳孔222与导向通道215之间形成有凸台223，所述弹簧330位于凸台223与限位杆320之间，设置弹簧330后，弹簧330给顶杆300提供了一定动力，使得顶杆300在打开出油孔214的状态下能快速的靠近出油孔214并使出油孔214封闭，并且，在限位杆320的作用下，能防止封板310移出副油腔211，避免封板310移出副油腔211后难以回移至副油腔211内。

本发明工作原理如下：

工作时，曲轴500转动，连杆400随曲轴500转动而摆动，活塞罩100与活塞阀200位于燃烧室内。

在上述前提下，顶杆300的一端始终抵在第一弧面521或者第二弧面522上，当曲轴500转动且顶杆300顶在第一弧面521上时，封板310将出油孔214封住，进油通道213往副油腔211内供油，副油腔211内的油液只进不出，因此，副油腔211内的油液持续进入主油腔110内，使得主油腔110内为高压状态，活塞罩100能相对于活塞阀200移动，使得活塞的整体长度增长，此时，活塞在缸体内的移动行程加长，整个发动机的压缩比较大，这种状态适用于小副荷、低转速的情况。

当曲轴500转动且顶杆300一端顶在第二弧面522上时，封板310与出油孔214处于分离状态，出油孔214打开，进油通道213可往工作油腔内供油，也可不供油，而主油腔110内原有的油液能通过导向通经出油通道216流出，因此，工作油腔内为低压状态，也可理解为常压状态，活塞罩100与活塞阀200为原始的长度，活塞在正常情况下被驱动，此时，整个发动机的压缩比较小，这种状态适用于大副荷、高速运转的情况。

本发明将整个活塞分为活塞罩100与活塞阀200，并在活塞阀200内安装顶杆300，并通过移动顶杆300使主油腔110的出油孔214处于打开或关闭两种状态，以此来改变活塞的整体长度，从而改变活塞在缸体内的移动行程，使得整个发动机的压缩比针对不同的情况随机改变，有效的提高了发动机压缩比的调节效率，更提高了发动机的综合性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：包括

活塞罩，其内部中空并形成有主油腔；

活塞阀，其位于主油腔内，所述活塞阀具有与主油腔相通的进油孔与出油孔；

连杆，其与活塞阀相连并能带动活塞阀运动；

曲轴，其与连杆相连并能带动连杆运动；

顶杆，其与曲轴接触并依次贯穿连杆与活塞阀；

所述曲轴转动时，顶杆能将出油孔封住或打开并使活塞罩相对活塞阀运动。

2.根据权利要求1所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：在曲轴表面设置有顶块，在顶块的外侧壁上设置有相连的第一弧面与第二弧面，第一弧面的半径小于第二弧面的半径，当顶杆抵在第一弧面上时，所述顶杆将出油孔封住，当顶杆抵在第二弧面上时，所述顶杆将出油孔打开。

3.根据权利要求2所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述顶块环绕其外侧壁开设有限位槽，所述第一弧形面与第二弧形面设置于限位槽内。

4.根据权利要求1所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述活塞阀上开设有导向通道，所述出油孔分别连通主油腔与导向通道，所述顶杆位于导向通道内且顶杆随曲轴转动能在导向通道内移动。

5.根据权利要求4所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述活塞阀上设置有进油通道，所述进油通道通过进油孔与主油腔相通，在进油通道上设置有使油液进入主油腔的单向阀。

6.根据权利要求5所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述活塞阀上还设置有出油通道，所述出油通道与导向通道相通，在出油通道内设置有限压阀。

7.根据权利要求4所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述顶杆上横向设置有限位杆，在顶杆上套设有弹簧，所述活塞阀上设置有与导向通道同轴的容纳孔，在容纳孔与导向通道之间形成有凸台，所述弹簧位于凸台与限位杆之间。

8.根据权利要求6所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述活塞阀上开设有负油腔，所述进油通道与出油通道分别与负油腔相通。

9.根据权利要求8所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述顶杆的上端设置有封板，所述封板位于负油腔内，当顶杆与第一弧面接触时，所述封板将出油孔封住。

10.根据权利要求8所述的一种可变压缩比活塞装置，其特征在于：所述活塞阀包括活动部与连接部，所述负油腔设置于活动部上，在连接部上开设有与连接孔，所述连接孔与容纳孔相通，所述活塞罩上开设有与主油腔相通的通孔，所述连接部位于通孔中并与连杆相连。