CN107201943B - 可变压缩比装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种可变压缩比装置，包括：活塞、活塞销、偏心凸轮、连杆、曲柄销、液压泵、喷油嘴、喷油控制阀和控制单元。此外，在所述偏心凸轮的旋转方向上形成的凹槽被划分为第一室和第二室。所述活塞销通过在所述曲柄销的内部形成的路径和连杆接收来液压，并且接收从喷油嘴注入的油，以控制供给到偏心凸轮的第一室和第二室的液压，从而控制偏心凸轮的旋转位置。

Description

可变压缩比装置

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年3月16日提交的韩国专利申请No.10-2016-0031706的优先权和权益，在此通过引证将其全部内容结合于本文中。

技术领域

本公开涉及一种内燃机，并且更具体而言，涉及一种可变压缩比装置，该装置根据发动机的运行状况通过改变内燃机燃烧室内的压缩比来提高燃料效率。

背景技术

这一部分的说明仅仅提供涉及本公开的背景信息，不构成现有技术。

一般而言，当压缩比高时，热机的热效率增加，并且在火花点火式发动机中，当点火时间提前到预先确定的水平时，热效率增加。

然而，在火花点火式发动机中在高压缩比的情况下点火正时被提前时，会产生异常燃烧，发动机可受到损害，这样对于点火正时的提前有限制，因此有输出会减少。

VCR(可变压缩比)装置是根据发动机的操作状态改变气体混合物的压缩比的装置。

根据改变压缩比的可变压缩比发动机，它通过在低荷载情况下增加气体混合物的压缩比来提高燃烧效率，并且通过在高荷载的情况下减少气体混合物的压缩比防止爆震并提高输出。

在当前柴油机的情况下，为了符合加强的废气法规，通过大容量的活塞燃烧室减少压缩比以实现低温燃烧，由于冷启动性能根据压缩比减少而受到损害，发热系统由陶瓷材料制成以加强其硬度并且加上控制该发热系统的单独的控制单元，这样制造成本增加。

因此，已经进行了一项新结构的研究，通过相对简单的结构控制活塞的位置以实现可变压缩比，并且开发了一种通过液压旋转偏心凸轮以提高或降低活塞的结构，但是用于向前或向后旋转凸轮的液压线是分别形成的，这样其结构很复杂。

上面在背景部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的了解，因此可包含不是形成本领域的技术人员已知的现有技术的信息。

应用的进一步领域从本文提供的描述中将变得明显。应该理解的是，描述和具体的实例旨在出于说明的目的，不旨在限制本公开的范围。

发明内容

本公开提供了一种可变压缩比装置，用于减少燃料消耗并且根据发动机的操作情况，以相对简单的结构通过改变气体混合物的压缩比提高输出。

根据本公开的一个形式的压缩比装置包括：连杆，具有与活塞相连的第一端部和与曲柄轴相连的第二端部；所述活塞通过活塞销连接至连杆，并且所述活塞销在内部的纵向方向上形成有柱塞空间；偏心凸轮，设置于所述活塞销的外周缘与所述连杆的内周缘之间并且在所述活塞销与所述连杆之间形成凹槽；阻挡器，设置于所述凹槽的内部并且固定至所述连杆的内周缘和所述偏心凸轮之一，以便将所述凹槽划分为第一室和第二室；柱塞，设置成在所述柱塞空间中往复运动，以通过所述连杆将液压选择性地供给至所述第一室和第二室中的一个室；返回组件，设置于所述柱塞空间的第一端部处并且支撑在所述柱塞空间的第二端部中的所述柱塞，以便通过所述连杆将液压供给到所述第二室；以及喷油嘴，置于所述活塞之下，以便选择性地将油注入活塞侧，其中，从所述喷油嘴注入的油通过在所述活塞内部形成的引导路径和在所述活塞销内形成的喷油路径传输至所述柱塞空间的第二端部，使得所述柱塞向所述柱塞空间的第一端部移动并且通过所述连杆的液压供给至所述第一室。

如果油未从喷油嘴注入，则返回组件可将所述柱塞向所述柱塞空间的第二端部移动，并且通过连杆的液压被供给至所述第二室。

如果所述液压提供至第一室，则所述偏心凸轮的旋转位置可被控制成使得所述活塞离所述曲柄轴更远，从而实现高的压缩比。

如果液压提供至第二室，所述偏心凸轮的旋转位置被控制成使得所述活塞离所述曲柄轴更近，从而实现低的压缩比。

第一止挡空间可在所述柱塞的第一端部的内部形成，第二止挡空间可在所述柱塞的第二端部的内部形成，连接所述第一止挡空间和第二止挡空间的止挡空间连接路径可在所述柱塞的内部形成，所述柱塞的外周缘在所述柱塞的第一端部和第二端部处与所述柱塞空间的内周缘接触，较小直径部分可在所述柱塞的纵向方向的中央处形成，所述连接路径以预先确定的间隔与所述柱塞空间的内周缘隔开，开口路径从所述止挡空间连接路径通向所述柱塞的较小直径部分的外部，从所述第一止挡空间通向所述外部的第一止挡路径可在所述柱塞内形成，从所述第二止挡空间通向所述柱塞外部的第二止挡路径可在所述柱塞内形成，由所述较小直径部分形成的空间始终与通过所述柱塞形成的主供给路径流体连接，以用于接收来自所述连杆接收的液压，在所述柱塞通过所述返回组件朝向所述柱塞的第二端部移动的状态下，从所述柱塞空间的内周缘通过所述活塞销且通向所述活塞销的外部而形成的第一室连接路径将所述第一止挡路径与第一室连接，在所述柱塞通过从喷油嘴注入的液压而朝向所述柱塞空间的第一端部移动的状态下，从所述柱塞空间的内周缘通过所述活塞销且通向所述活塞销的外部而形成的第二室连接路径将所述第二止挡路径与所述第二室连接。

可进一步包括第一止挡阀，设置于所述第一止挡空间处并且防止液压从所述第一止挡空间传输至所述止挡空间连接路径；以及第二止挡阀，设置于所述第二止挡空间处并且防止液压从所述第二止挡空间传输至所述止挡空间连接路径。

可包括控制从喷油嘴注入的油的喷油控制阀；和根据操作情况控制所述喷油控制阀的控制单元。

通气孔从柱塞空间靠近所述返回组件的第一端部通过所述活塞销延伸至所述活塞销的外部，以便减小内部液压。

可进一步包括连接所述曲柄轴和所述连杆的曲柄销和通过所述连杆将所述液压提供至所述主供给路径的液压泵。

所述第一止挡阀和第二止挡阀可包括球体和支撑所述球体的弹性组件。

容器在所述活塞的下边缘处形成，以接收从所述喷油嘴注入的喷油孔，并且所述液压通过所述容器传输至所述引导路径。

应用的进一步领域从本文提供的描述中将变得明显。应该理解的是描述和具体的实例旨在出于说明的目的，不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了很好地理解本公开，现将参照附图以实例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1为根据本公开的一个形式的可变压缩比装置的示意图；

图2为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中的活塞销的结构的横截面图；

图3A为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，在低压缩比状态下的活塞销状态的横截面图；

图3B为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，第一室和第二室压力波动的曲线图；

图3C为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，供给至第二室的油的波动的曲线图；

图4A为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，在高压缩比状态下的活塞销状态的横截面图；

图4B为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，第一室和第二室压力波动的曲线图；以及

图4C为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，供给至第一室的油的波动的曲线图。

本文描述的附图仅仅出于说明目的，不旨在以任何方式限制本公开的范围。

<符号说明>

100 活塞

105 活塞销

110 偏心凸轮

115 引导路径

120 容器

125 喷油控制阀

130 喷油嘴

135 液压泵

140 曲柄销

145 连杆

150 阻挡器

155 第一室

157 第二室

160 凹槽

165 小的端部

190 控制单元

200 第一止挡路径

205 第一室连接路径

210 主供给路径

212 柱塞空间

215 开口路径

220 第二室连接路径

225 第二止挡路径

230 喷油路径

235 第二止挡空间

240 第二止挡阀

245 止挡空间连接路径

250 第一止挡阀

252 较小直径部分

255 柱塞

260 第一止挡空间

265 返回组件

270 通气孔

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，不旨在限制本公开、应用或使用。应该理解的是，贯穿整个附图，对应的参考标号表明相似或对应的部件和特征。

但是，附图中示出的每一个组件的尺寸和厚度是为了易于描述任意示出的，本公开不受其限制，并且出于清楚，夸大了部分和区域的厚度。

此外，省略了与描述无关的部分，以便清楚地描述本公开的形式，并且在整个说明书中相似的参考标号指相似的元件。

在下面的描述中，称为第一、第二等的组件是区分名称一样的组件，因此其顺序不一定受限于此。

图1为根据本公开的一个形式的可变压缩比装置的示意图。

参照图1，可变压缩比装置包括活塞100、活塞销105、偏心凸轮110、连杆145、曲柄销140、液压泵135、喷油嘴130、喷油控制阀125和控制单元190。

连杆145的上部形成有小的端部165，容器120形成在活塞100的下部边缘处，引导路径115形成为在活塞100内部从容器120通向活塞销105。

此外，凹槽160在偏心凸轮110的旋转方向上形成在偏心凸轮110的外周缘处，并且将凹槽160划分为第一室155和第二室157的阻挡器150固定至小的端部165的内周缘。

小的端部165形成在连杆145的上部，大的端部(没有示出)通过曲柄销140连接至曲柄轴(没有示出)，并且活塞销105在水平的方向上穿透活塞100的下中央部分和连杆145的小的端部165，以便连接活塞100和连杆145。

而且，活塞销105通过形成在曲柄销140和连杆145内部的路径接收液压并且通过引导路径115接收从喷油嘴130注入的油，以便控制液压，使得提供至偏心凸轮110的第一室155和第二室157的液压受到控制，从而控制偏心凸轮110的旋转位置。

在本公开的一个形式中，通过活塞销105的液压控制将液压提供至第一室155，如果第二室157的液压被排出，偏心凸轮110以逆时针方向旋转，偏心凸轮110向上抬起活塞销105和活塞100，从而实现高的压缩比。

此外，通过活塞销105的液压控制将液压提供至第二室157，如果第一室155的液压被排出，偏心凸轮110以顺时针方向选转，偏心凸轮110向下移动活塞销105和活塞100，从而实现低的压缩比。

在本公开的一个形式中，控制单元190根据操作情况控制喷油控制阀125，以便控制油从喷油嘴130注入，这样控制偏心凸轮110的旋转位置，从而实现高的压缩比或低的压缩比。

而且，在本发明的另一个形式中，凹槽160可形成在连杆的内周缘处，并且阻挡器150可固定至偏心凸轮110的外周缘。

图2为示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的活塞销的结构的横截面图。

参照图2，柱塞空间212在纵向方向上形成在活塞销105的内部，形成了从柱塞空间212的一个端部通向外部的通气孔270，并且喷油路径230从柱塞空间212的另一个端部通向外部。

柱塞255设置于柱塞空间212的内部以便往复运动，并且在第二端部方向上弹性支撑柱塞255的返回组件265设置于柱塞空间212的第一端部处。

此外，从柱塞空间212的纵向方向的中央通向外部的主供给路径210在活塞销105处形成，并且第一室连接路径205和第二室连接路径220形成为与主供给路径210相距预先确定的间隔。

柱塞255具有沿着活塞销105的内周缘完全滑动的结构，较小直径部分252形成在纵向方向的中央处，并且由较小直径部分252形成的空间总是与主供给路径210相连，以便接收液压。

此外，第一止挡空间260形成在柱塞255的内部第一端部处，第二止挡空间235形成在内部第二端部处，形成有连接第一止挡空间260和第二止挡空间235的止挡空间连接路径245。在此，较小直径部分252形成为对应于止挡空间连接路径245。

形成有从柱塞255的第一止挡空间260通向外部的第一止挡路径200、从第二止挡空间235通向外部的第二止挡路径225，形成有从止挡空间连接路径245通向较小直径部分252外部的开口路径215。

而且，第一止挡阀250设置于第一止挡空间260处，第一止挡阀250限制油从第一止挡空间260向止挡空间连接路径245移动，第二止挡阀240设置于第二止挡空间235处，并且第二止挡阀240限制油从第二止挡空间235向止挡空间连接路径245移动。

在本公开的一个形式中，在返回组件265将柱塞255移动到第二端部(右侧)的状态下，第一室连接路径205和第一止挡路径200连接，并且第二室连接路径220通过较小直径部分252连接至主供给路径210。

图3A为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，在低压缩比状态下的活塞销状态的横截面图。

参照图3A，如果控制单元190控制喷油控制阀125，使得由液压泵泵出的油通过喷油嘴130注入，被注入的油到达活塞100的容器(pocket)120，并且通过与容器120相连的引导路径115和活塞销105的喷油路径230提供至柱塞空间212的第二端部。

柱塞255通过由喷油嘴130注入的油在第一端部方向上移动(左侧)，并且第二止挡路径225连接至第二室连接路径220。

在本公开的一个形式中，通过主供给路径210提供的液压通过开口路径215、止挡空间连接路径245、第二止挡阀240、第二止挡路径225和第二室连接路径220供给至第二室157。

此外，第一室155的液压通过第一室连接路径205、开口路径215、第二止挡阀240、第二止挡路径225和第二室连接路径220返回至第二室157。

图3B和图3C为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，第一室和第二室压力波动和供给至第二室的油的波动的曲线图。

参照图3B，第一室155和第二室157的压力随着活塞100执行吸入、压缩、爆炸和排气冲程而分别波动。在第一室155的压力高于第二室157的压力的状态下，第一室155的油移动到第二室157。

而且参照图3C，供给至第二室157的液压速率(hydraulic rate)通过第一室155和第二室157的压力波动而逐渐增加。在此，从第二室157到第一室155的移动受到第二止挡阀240的限制。

图4A为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中在高压缩比状态下的活塞销状态的横截面图。

参照图4A，控制单元190控制喷油控制阀125，使得由液压泵泵出的油不由喷油嘴130注入。

因此，返回组件265将柱塞255向第二端部方向移动(右侧)移动并且第一止挡路径200连接至第一室连接路径205。

在本公开的一个形式中，通过主供给路径210供给的液压通过开口路径215、止挡空间连接路径245、第一止挡阀250、第一止挡路径200和第一室连接路径205供给至第一室155。

此外，第二室157的液压通过第二室连接路径220、开口路径215、第一止挡阀250、第一止挡路径200和第一室连接路径205返回至第一室155。

图4B和图4C为示出根据本公开的一个形式的可变压缩比装置中，第一室和第二室的压力波动和供给至第一室的油的波动的曲线图。

参照图4B，第一室155和第二室157的压力由于活塞100执行吸入、压缩、爆炸和排气冲程而分别波动。在第二室157的压力高于第一室155的压力的状态下，第二室157的油移动到第一室155。

而且参照图4C，供给至第一室155的液压速率通过第一室155和第二室157的压力波动而逐渐增加。在此，从第一室155到第二室157的移动受到第一止挡阀250的限制。

如上文描述的，通过使用由设置于活塞100之下的喷油嘴130注入的喷射油(oiljet)来控制柱塞255的运动，可省去单独的控制路径，从而可改进整个结构。

具体而言，提供至第一室155和第二室157的路径仅形成在连杆145中并且柱塞255通过使用由喷油嘴130注入的喷射油而直接移动，冷却活塞100的下部，从而使得控制的速度和准确性得到改善。

因此，通过使用由设置于活塞之下的喷油嘴注入喷射油来控制柱塞的移动，可省去单独的控制路径。

具体而言，提供至第一室和第二室的路径仅在连杆中形成并且柱塞通过使用由喷油嘴注入的喷射油而孔直接移动，冷却活塞的下部，这样控制的速度和准确性得到改善。

虽然已经结合当前考虑为实际形式的内容描述本公开，要理解的是，本公开不限于已公开的形式。相反，它旨在涵盖本公开的精神和范围内的各种修改和等同布置。

本公开的描述在本质上仅仅是示例性的，因此不脱离本公开实质的变体旨在本公开的范围之内。不认为这样的变体脱离本公开的精神和范围。

Claims (11)

1.一种可变压缩比装置，包括：

连杆，具有与活塞相连的第一端部和与曲柄轴相连的第二端部；

所述活塞通过活塞销连接至所述连杆，所述活塞销在内部的纵向方向上形成有柱塞空间；

偏心凸轮，设置于所述活塞销的外周缘与所述连杆的内周缘之间并且在所述活塞销与所述连杆之间形成凹槽；

阻挡器，设置于所述凹槽的内部并且固定至所述连杆的内周缘和所述偏心凸轮之一，以便将所述凹槽划分为第一室和第二室；

柱塞，设置成在所述柱塞空间中往复运动，以通过所述连杆将液压选择性地供给至所述第一室和所述第二室中的一个室；

返回组件，设置于所述柱塞空间的第一端部处并且支撑在所述柱塞空间的第二端部中的所述柱塞，以便通过所述连杆将所述液压供给至所述第二室；以及

喷油嘴，设置于所述活塞下方，以便选择性地将油注入活塞侧，其中，从所述喷油嘴注入的油通过形成在所述活塞内部的引导路径和形成在所述活塞销内的喷油路径传输至所述柱塞空间的所述第二端部，使得所述柱塞向所述柱塞空间的所述第一端部移动并且通过所述连杆的所述液压供给至所述第一室。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中：

如果油未从所述喷油嘴注入，则所述返回组件将所述柱塞向所述柱塞空间的所述第二端部移动，并且通过所述连杆的所述液压被供给至所述第二室。

3.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

如果所述液压被供给至所述第一室，则所述偏心凸轮的旋转位置被控制成使得所述活塞离所述曲柄轴更远，从而实现高的压缩比。

4.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

如果所述液压被供给至所述第二室，所述偏心凸轮的旋转位置被控制成使得所述活塞离所述曲柄轴更近，从而实现低的压缩比。

5.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

第一止挡空间形成在所述柱塞的第一端部的内部，第二止挡空间形成在所述柱塞的第二端部的内部，

连接所述第一止挡空间和所述第二止挡空间的止挡空间连接路径形成在所述柱塞的内部，

所述柱塞的外周缘在所述柱塞的所述第一端部和所述第二端部处与所述柱塞空间的内周缘接触，

较小直径部分形成在所述柱塞的纵向方向的中央处，其中，所述连接路径以预先确定的间隔与所述柱塞空间的所述内周缘隔开，

开口路径，从所述止挡空间连接路径通向所述柱塞的所述较小直径部分的外部，

从所述第一止挡空间通向所述柱塞的外部的第一止挡路径形成在所述柱塞内，并且从所述第二止挡空间通向所述柱塞的外部的第二止挡路径形成在所述柱塞内，

由所述较小直径部分形成的空间始终与通过所述柱塞形成的主供给路径流体连接，以用于接收来自所述连杆的液压，

在所述柱塞通过所述返回组件朝向所述柱塞空间的所述第二端部移动的状态下，从所述柱塞空间的所述内周缘通过所述活塞销且通向所述活塞销的外部而形成的第一室连接路径将所述第一止挡路径与所述第一室连接，

在所述柱塞通过从所述喷油嘴注入的液压而朝向所述柱塞空间的所述第一端部移动的状态下，从所述柱塞空间的所述内周缘通过所述活塞销且通向所述活塞销的外部而形成的第二室连接路径将所述第二止挡路径与所述第二室连接。

6.根据权利要求5所述的可变压缩比装置，所述可变压缩比装置进一步包括：

第一止挡阀，设置于所述第一止挡空间处并且防止所述液压从所述第一止挡空间传输至所述止挡空间连接路径；以及

第二止挡阀，设置于所述第二止挡空间处并且防止所述液压从所述第二止挡空间传输至所述止挡空间连接路径。

7.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

喷油控制阀控制从所述喷油嘴注入的油；并且

控制单元根据操作情况控制所述喷油控制阀。

8.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

通气孔从所述柱塞空间靠近所述返回组件的第一端部通过所述活塞销延伸至所述活塞销的外部，以减小内部液压。

9.根据权利要求5所述的可变压缩比装置，所述可变压缩比装置进一步包括：

曲柄销，连接所述曲柄轴和所述连杆；以及液压泵，通过所述连杆将所述液压供给至所述主供给路径。

10.根据权利要求6所述的可变压缩比装置，其中：

所述第一止挡阀和所述第二止挡阀均包括球体和支撑所述球体的弹性组件。

11.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中：

在所述活塞的下边缘处形成有容器，以接收从所述喷油嘴注入的喷射油，并且所述液压通过所述容器传输至所述引导路径。

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