CN106996332A - 偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公布了偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体(7)、下缸体(8)、活塞和位于底端的油底壳(9)，在所述的上缸体(7)上连接有气缸盖(1)，在所述的上缸体(7)和下缸体(8)之间设置有曲轴(2)，活塞与曲轴(2)之间通过连杆(3)相连；其特征在于：所述连杆(3)与曲轴(2)之间通过偏心齿轮(4)相连，所述的偏心齿轮(4)由齿轮(4.1)、偏心轮(4.2)和定位孔(4.3)组成；所述的偏心轮(4.2)和齿轮(4.1)连接为一体，所述的齿轮(4.1)与所述的定位孔(4.3)同轴；它克服了现有技术中成本过高，寿命较短的缺点，具有操控容易，只要改变齿圈的旋转角度就可达到改变压缩比的目的优点。

Description

偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机

技术领域

本发明涉及到可变式压缩比发动机技术领域，更加具体来说是偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机。

背景技术

关于可变压缩比的设计方案非常多，已公开的专利有上百件之多，充分证明了可变压缩比存在的意义和开发应用价值。

内燃机在中低速运转时，由于进气量或喷油量较少，在压缩冲程或做功冲程的最高压力或温度较低，适合采用较高的压缩比；在中高转速运转时，进气量或喷油量较大，在压缩冲程或做功冲程的最高压力或温度较高，适合采用较低的压缩比，这是可变式压缩比的由来原因。

可变式压缩比这个概念已出现较长的时间，但是市场上流通应用这种发动机的少之又少，几乎没有，这也说明了可变压缩比发动机虽好，但是可行性很差，存在众多的问题：如结构复杂、控制困难，调节量不足，重量偏重，体积偏大，成本过高，寿命较短，可实施性差，性能不稳性和检查维修困难等诸多的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的结构复杂的不足之处，而提出偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其操控容易。

本发明的技术方案通过如下措施来实施的：偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体、下缸体、活塞和位于底端的油底壳，在所述的上缸体上连接有气缸盖，在所述的上缸体和下缸体之间设置有曲轴，活塞与曲轴之间通过连杆相连；

所述的连杆与曲轴之间通过偏心齿轮相连，所述的偏心齿轮由齿轮、偏心轮和定位孔组成；所述的偏心轮和齿轮连接为一体，所述的齿轮与所述的定位孔同轴；所述的偏心轮与所述的定位孔偏心；所述的偏心齿轮内的定位孔与所述曲轴配合；所述偏心齿轮的偏心轮的外表面与连杆的大头孔内表面配合；

所述的齿圈设置在上缸体和下缸体之间，所述的齿圈由内齿、外齿和齿圈导轨组成；所述的内齿、外齿与齿圈导轨三者同轴设置；在所述的上缸体和下缸体内设置有环形导槽，所述的齿圈导轨位于所述的导槽内并相互配合，

所述的外齿由调节机构驱动旋转；所述的内齿与所述的偏心齿轮上的齿轮啮合并同向旋转。

在上述技术方案中：所述的调节机构位于所述的下缸体内，所述的调节机构由蜗杆和步进电机组成，所述的蜗杆位于油底壳内；所述的蜗杆与所述齿圈的外齿啮合并由步进电机驱动旋转。

在上述技术方案中：所述的齿圈的外齿位于齿圈导轨的一侧，所述的内齿沿所述的外齿内侧环形设置。

在上述技术方案中：在所述的偏心齿轮上设有连为一体的配重块，在所述的偏心轮的一侧设置有齿轮，另一侧安装有配重块，所述的配重块的配重方向与偏心轮的方向相反。

在上述技术方案中：所述的齿圈的内齿内径与所述的偏心齿轮的齿轮的模数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。

本发明具有如下技术优点：1、整体结构简明、操控容易，只要改变齿圈的旋转角度就可达到改变压缩比的目的。2、相对于现有的发动机的重量变化不大，在原基础上仅增设偏心齿轮、齿圈和调节机构约增加10千克的重量便可产生偏心效果。3、成本不高，由于增设的零部件不多，对原机改进不大，且增设的零部件易于批量生产，加工对生产的成本增加10％。4、体积基本保持不变，增设的零部件安装在曲柄箱中，偏心齿轮套设有连杆颈上，调节机构体积小，易于安装，曲轴箱的空间得到充分的利用。5、每个气缸只增加一个偏心齿轮和齿圈两个运动受力的部件，主要受力部分依然在曲轴活塞连杆上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中的偏心齿轮的立体图。

图3为本发明中的偏心齿轮的主视图。

图4为齿圈在环形导槽内的结构布置详图。

图5为图4的剖视图。

图6为本发明调节压缩比前后活塞分别位于上死点与位于上缸体内的状态详图。

图7为本发明调节压缩比前后活塞分别位于下死点与位于上缸体内时的状态详图。

图中：气缸盖1、曲轴2、连杆3、偏心齿轮4、齿轮4.1、偏心轮4.2、定位孔4.3、配重块4.4、齿圈5、齿圈导轨5.1、内齿5.2、外齿5.3、调节机构6、蜗杆6.1、上缸体7、下缸体8、油底壳9、环形导槽10。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参照图1-5所示：偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体7、下缸体8、活塞和位于底端的油底壳9，在所述的上缸体7上连接有气缸盖1，在所述的上缸体7和下缸体8之间设置有曲轴2，活塞与曲轴2之间通过连杆3相连；所述的活塞点火之后带动连杆3向下运动，所述的连杆3的运动轨迹还受到偏心齿轮4和齿圈5的位置变化而影响。

所述的连杆3与曲轴2之间通过偏心齿轮4相连，所述的偏心齿轮4由齿轮4.1、偏心轮4.2和定位孔4.3组成；所述的偏心轮4.2和齿轮4.1连接为一体，所述的齿轮4.1与所述的定位孔4.3同轴；所述的偏心轮4.2与所述的定位孔4.3偏心；所述的偏心齿轮4内的定位孔4.3与所述曲轴2配合；所述偏心齿轮4的偏心轮4.2的外表面与连杆3的大头孔内表面配合。

所述的齿圈5设置在上缸体7和下缸体8之间，所述的齿圈5由内齿5.2、外齿5.3和齿圈导轨5.1组成；所述的内齿5.2、外齿5.3与齿圈导轨5.1三者同轴设置并为一体结构，所述内齿5.2、外齿5.3位于同一个环形圈的内外表面，所述齿圈导轨5.1为位于内齿5.2、外齿5.3环形圈侧面的圆环形导轨，其横截面为矩形；在所述的上缸体7和下缸体8内设置有环形导槽10，环形导槽10形状与齿圈导轨5.1形状对应，所述的齿圈导轨5.1位于所述的环形导槽10内并相互配合。

所述的外齿5.3由调节机构6驱动旋转；所述的内齿5.2与所述的偏心齿轮4上的齿轮4.1啮合并同向旋转。

所述的调节机构6位于所述的下缸体8内，所述的调节机构6由蜗杆6.1和步进电机组成，所述的蜗杆6.1位于油底壳9内；所述的蜗杆6.1与所述齿圈5的外齿5.3啮合并由步进电机驱动旋转。

所述的齿圈5的外齿5.3位于齿圈导轨5.1的一侧，所述的内齿5.2沿所述的外齿5.3内侧环形设置。

在所述的偏心齿轮4上设有连为一体的配重块4.4，在所述的偏心轮4.2的一侧设置有齿轮4.1，另一侧安装有配重块4.4，所述的配重块4.4的配重方向与偏心轮4.2的偏心方向相反。

所述的齿圈5的内齿5.2齿数与所述的偏心齿轮4的齿轮4.1的齿数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。

未调节压缩比时：参照图6-1所示，活塞位于上缸体7的上死点时，所述的齿圈5的上顶点A、所述的偏心齿轮4偏心轮4.2的上顶点B、活塞的中心点位于同一条直线上。

当需要改变压缩比时：参照图6-2所示，先转动调节机构6上的蜗杆6.1，所述的蜗杆6.1驱动齿圈5的外齿5.3旋转，此时位于所述的齿圈5上的上顶点A的位置也随之发生改变；

同时所述齿圈5的内齿5.2也随之旋转，所述的内齿5.2带动偏心齿轮4上的齿轮4.1的旋转，使所述的偏心齿轮4偏心轮4.2上的上顶点B的位置也发生了变化；

所述的偏心齿轮偏心轮4.2上的上顶点B、齿圈5上的上顶点A点和连杆3的中心线不在同一条直线上，此时活塞的上死点位置比未调节压缩比时偏低，如活塞上死点位置变化线M所示，由此达到调节缸内压缩比的效果。

参照图7-1所示：未调节压缩比时：活塞位于上缸体7的下死点时，所述的齿圈5的下底点C点、所述的偏心齿轮4偏心轮4.2的上顶点D点、连杆3的中心线位于同一条直线上。

参照图7-2所示：当需要改变压缩比时：先转动调节机构6上的蜗杆6.1，所述的蜗杆6.1驱动齿圈5的外齿5.3旋转，位于所述的齿圈5上的下底点C的位置也随之发生改变；同时所述齿圈5的内齿5.2也随之旋转，所述的内齿5.2带动偏心齿轮4上的齿轮4.1的旋转，使所述的偏心齿轮4偏心轮4.2的上顶点D的位置也发生了变化；所述的偏心齿轮4偏心轮4.2的上顶点D、齿圈5上的下底点C点和连杆3的中心线不位于同一条直线上，此时活塞的下死点位置比未调节压缩比时偏高，如活塞位置变化线N所示，由此达到调节缸内压缩比的效果。

所述的齿圈5每运转一个角度都会引起压缩比的变化。

所述的齿圈5的内齿5.2齿数与所述的偏心齿轮4的齿轮4.1的齿数比具体的倍数应根据实际情况来定，偏心轮4.2的偏心度直接对压缩比的调节范围造成影响，所以偏心轮4.2的偏心度数根据压缩比的变化范围来确定的。

所述的调节机构6由齿轮轴或蜗杆通过步进电机控制，控制电脑控制步进电机运转，步进电机驱动齿轮轴或蜗杆改变齿圈5和偏心齿轮4对应位置达到改变压缩比的目的。本实施例的蜗杆6.1安装在下缸体8的预留缺口上与齿圈5的外齿5.3耦合。

上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (5)

1.偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体(7)、下缸体(8)、活塞和位于底端的油底壳(9)，在所述的上缸体(7)上连接有气缸盖(1)，在所述的上缸体(7)和下缸体(8)之间设置有曲轴(2)，活塞与曲轴(2)之间通过连杆(3)相连；

其特征在于：所述的连杆(3)与曲轴(2)之间通过偏心齿轮(4)相连，所述的偏心齿轮(4)由齿轮(4.1)、偏心轮(4.2)和定位孔(4.3)组成；所述的偏心轮(4.2)和齿轮(4.1)连接为一体，所述的齿轮(4.1)与所述的定位孔(4.3)同轴；所述的偏心轮(4.2)与所述的定位孔(4.3)偏心；所述的偏心齿轮(4)内的定位孔(4.3)与所述曲轴(12)配合；所述偏心齿轮(4)的偏心轮(4.2)的外表面与连杆(11)的大头孔内表面配合；

所述的齿圈(5)设置在上缸体(7)和下缸体(8)之间，所述的齿圈(5)由内齿(5.2)、外齿(5.3)和齿圈导轨(5.1)组成；所述的内齿(5.2)、外齿(5.3)与齿圈导轨(5.1)三者同轴设置；在所述的上缸体(7)和下缸体(8)内设置有环形导槽(10)，所述的齿圈导轨(5.1)位于所述的环形导槽(10)内并相互配合，

所述的外齿(5.3)由调节机构(6)驱动旋转；所述的内齿(5.2)与所述的偏心齿轮(4)上的齿轮(4.1)啮合并同向旋转。

2.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的调节机构(6)位于所述的下缸体(8)内，所述的调节机构(6)由蜗杆(6.1)注意全文中的都要改和步进电机组成，所述的蜗杆(6.1)位于油底壳(9)内；所述的蜗杆(6.1)与所述齿圈(5)的外齿(5.3)啮合并由步进电机驱动旋转。

3.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的齿圈(5)的外齿(5.3)位于齿圈导轨(5.1)的一侧，所述的内齿(5.2)沿所述的外齿(5.3)内侧环形设置。

4.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：在所述的偏心齿轮(4)上设有连为一体的配重块(4.4)，在所述的偏心轮(4.2)的一侧设置有齿轮(4.1)，另一侧安装有配重块(4.4)，所述的配重块(4.4)的配重方向与偏心轮(4.2)的方向相反。

5.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的齿圈(5)的内齿(5.2)齿数与所述的偏心齿轮(4)的齿轮(4.1)的齿数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。