CN107489526A - 发动机及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种发动机及车辆，其中，发动机包括缸体和曲轴，所述缸体包括气缸(2)、套设在所述气缸(2)中的缸套(3)以及在所述缸套(3)的内壁中往复运动的活塞(4)，所述活塞(4)与曲轴之间连接有连杆，所述缸套的内壁与外壁形成为偏心结构，以能够在所述缸套(3)旋转时调节所述活塞(4)与所述气缸(2)的相对位置。当发动机缸套在气缸内回转时，由于连杆的位置基本保持不变，使得活塞在缸套中能够轴向移动，从而调节活塞与缸套的相对位置，进而改变发动机的压缩比。

Description

发动机及车辆
技术领域
本公开涉及汽车技术领域，具体地，涉及一种发动机及车辆。
背景技术
对于内燃机来说，压缩比越高，热效率越高，然而随着压缩比的升高，发动机会产生爆震，这种情况会减少内燃机的输出并且会造成内燃机的损坏。现有的发动机采用固定的压缩比，由于爆震的限制，压缩比不能提高，而在低负荷时，热效率降低，经济性差。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种发动机，该发动机能够根据发动机的不同工况适应性地调整压缩比。
本公开的另一个目的是提供一种车辆，该车辆使用本公开提供的发动机。
为了实现上述目的，本公开提供一种发动机，包括缸体和曲轴，所述缸体包括气缸、套设在所述气缸中的缸套以及在所述缸套的内壁中往复运动的活塞，所述活塞与曲轴之间连接有连杆，所述缸套的内壁与外壁形成为偏心结构，以能够在所述缸套旋转时调节所述活塞与所述气缸的相对位置。
可选地，所述缸体上固定有驱动机构，以驱动所述缸套旋转。
可选地，所述驱动机构包括动力装置和由所述动力装置驱动连接的蜗杆，所述缸套的外壁形成有与所述蜗杆传动配合的涡轮。
可选地，所述涡轮形成在所述缸套的底部。
可选地，所述动力装置为电机，所述蜗杆连接在所述电机的输出轴上。
可选地，所述活塞上固定有用于与所述连杆连接的活塞销，所述活塞销的轴线与所述缸套的内壁的轴线相交。
可选地，所述曲轴的轴线与所述缸套的外壁的轴线间隔设置。
可选地，所述缸套和气缸之间填充有润滑液。
可选地，所述驱动机构与车辆的整车控制系统电连接。
根据本公开的第二个方面，提供一种车辆，所述车辆包括以上所述的发动机。
通过上述技术方案，发动机缸套设置为偏心结构，当发动机缸套在气缸内回转时，由于连杆的位置基本保持不变，使得活塞在缸套中能够轴向移动，从而调节活塞与缸套的相对位置，进而改变发动机的压缩比。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方式的发动机的结构示意图；
图2是根据本公开的一个实施方式的发动机的结构示意图；
图3是根据本公开的一个实施方式的发动机的立体结构示意图，其中只示出气缸、缸套以及驱动机构；
图4是图3中缸套的结构示意图。
附图标记说明
1 曲轴 2 气缸
3 缸套 4 活塞
5 活塞销 6 曲拐中心
7 连杆 8 动力装置
9 蜗杆 10 涡轮
11 曲轴主体
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“内、外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的。
如图1所示，本公开提供的发动机包括缸体和曲轴，缸体包括气缸2、套设在气缸2中的缸套3以及在缸套3的内壁中往复运动的活塞4，活塞4与曲轴之间连接有连杆，具体地，活塞4上固定有用于与连杆7连接的活塞销5，进一步地，曲轴1具有曲拐，连杆7连接在曲拐中心7和活塞销5之间。发动机在工作时，曲拐绕曲轴1的轴线转动，连杆7的两端分别可转动地连接在活塞销5和曲拐中心6上，这样使得活塞4能够在缸套3中往复运动。发动机的压缩比通过活塞运动到上止点和下止点时气缸工作容积的比例来反映，本公开中，为了使发动机压缩比可调，缸套3的内壁与外壁形成为偏心结构，以能够在所述缸套3旋转时调节活塞4与气缸2的相对位置。
如图4所示，缸套3可以构造为偏心套筒，即缸套3的外壁与内壁分别为圆柱形，并且具有平行且不共线的轴线，当缸套3转动时，缸套3绕外壁的轴线转动，以使缸套3的内壁能够偏心转动。由于活塞4与缸套3的内壁紧密地形状配合，活塞4也绕缸套3的外壁的轴线做偏心转动，在如图2所示的曲拐中心6以及连杆7的位置不变的情况下，活塞4能够相对于缸套3做轴向的移动，即活塞4与缸套3的轴向相对位置可调。这样，通过调整活塞4往复运动时的上止点和下止点的位置，可以改变发动机的压缩比。
本公开的发动机还包括固定在缸体上的驱动机构，该驱动机构能够驱动缸套3回转以调节活塞4相对于缸套3的轴向位置。进一步地，如图1和图3所示，上述的驱动机构可以包括动力装置8和由动力装置驱动连接的蜗杆9，具体地，该动力装置8可以为电机，蜗杆9连接在电机的输出轴上，相应地，如图3和图4所示，缸套3的外壁形成有与蜗杆9传动配合的涡轮10。在其他实施方式中，缸套3的转动还可以利用齿轮传动的形式等；动力装置8还可以是利用液压驱动等形式进行驱动，本公开对此均不做具体限定。
进一步地，如图3所示，涡轮10可以形成在缸套3的底部，该底部是针对图3的图面方向而言的。这样，缸套3相对于气缸2具有凸出部，避免破坏气缸的结构，并且可以使得结构稳固。
此外，为了使缸套3能够顺畅地转动，缸套3和气缸之间可以填充有润滑液。
下面将结合图2阐释本公开中缸套3的工作原理。首选需要说明的是，由于活塞销5通常设置在活塞4的底面中心，如图2所示，本公开中，活塞销5的轴线与缸套3的内壁的轴线相交，以图面所示方向为基础，e1为缸套3的内壁轴线与外壁轴线的偏心量在图面方向的投影(即活塞销5相对于缸套3的外壁轴线的偏心量在图面方向的投影)，L1为连杆7的长度在图面方向的投影(即活塞销5和曲拐中心6的距离在图面方向的投影)，L2为活塞销5和曲拐中心6的径向距离在图面方向的投影，L3为活塞销5和曲拐中心6的轴向距离在图面方向的投影，其中的轴向和径向是指缸套3的轴向和径向。由于活塞4偏心转动时活塞4以及连杆7在垂直于图面方向的位移变化较小，并且为了描述方便，这里忽略活塞4偏心转动时活塞4以及连杆7在垂直于图面方向的位移变化，即仅考虑活塞销5在图面左右方向和上下方向的移动。在当前位置，假定e1的值达到最大，此时活塞4的下止点以及上止点分别达到最低点，相应地，燃烧室容积和气缸总容积分别达到最大，使得压缩比达到最小值。当缸套3转动时，由于活塞销5做偏心转动，e1的值减小。由于曲拐中心6的位置不变，L2与e1之差，即活塞销5与缸套3的外壁轴线的径向距离为定值，当e1减小时，L2减小，在由L1、L2和L3构成的直角三角形中，L1为定量，L2减小使得L3增大，即，使得活塞销5上移，即活塞4的上止点和下止点同时上移，从而提高了发动机的压缩比，并且由于活塞销5的位移变化是连续的，使得发动机的压缩比连续可变。当缸套3转动至使得e1值最小，即缸套3的内壁轴线与外壁轴线在图面方向的投影重合时，发动机的压缩比达到最大，如图2所示，e1的值从最大变为最小的过程中，缸套3可以旋转90°。缸套3在其他位置的转动与此位置类似，此处不做赘述。需要说明的是，上述的示例中，忽略了活塞4偏心转动时活塞4与连杆7在垂直于图面方向的位移变化，而在实际应用中，由于L1为连杆7的长度在图面方向的投影，在缸套3转动时，上述的垂直于图面方向的位移变化会影响L1的大小，但是不足以影响活塞4的轴向移动的动作。
进一步地，为了调整压缩比的可变化范围，曲轴1的轴线可以与缸套3的外壁的轴线间隔设置，例如在图2中，e2为曲轴1的轴线相对于缸套3的外壁的轴线的偏移量。此外，在其他的实施方式中，曲轴1的轴线也可以与缸套3的外壁的轴线相交，即e2可以为0。需要说明的是，曲轴1的轴线指的是曲轴主体11的轴线。
进一步地，驱动机构可以与车辆的整车控制系统电连接，即本公开中发动机压缩比的调节可以通过车辆ECU(电子控制单元)控制，驾驶员可以根据不同的工况实时调整发动机压缩比。例如，动力装置8为电机，电机电连接有控制器，该控制器能够控制电机的正转或反转，使得活塞4能够在气缸2中分别朝向两个方向运动。具体地，如图2示出的实施方式中，如上所述，当缸套3的内壁与外壁的轴线偏心达到最大时，压缩比最小；电机控制缸套3旋转90°，缸套3的内壁与外壁的轴线偏心达到最小，压缩比最大。电机可以控制缸套3旋转任意角度，以能够使压缩比连续变化。
综上，本公开中通过在发动机的缸体上设置驱动机构，当驱动机构驱动缸套在气缸内回转时，活塞在缸套中能够轴向移动，从而调节活塞与缸套的相对位置，进而改变发动机的压缩比，提高了发动机的经济性。使用了上述系统的发动机、车辆以及上述的缸套也均落在本公开的保护范围内。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种发动机，包括缸体和曲轴，所述缸体包括气缸(2)、套设在所述气缸(2)中的缸套(3)以及在所述缸套(3)的内壁中往复运动的活塞(4)，所述活塞(4)与曲轴之间连接有连杆，其特征在于，所述缸套的内壁与外壁形成为偏心结构，以能够在所述缸套(3)旋转时调节所述活塞(4)与所述气缸(2)的相对位置。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述缸体上固定有驱动机构，以驱动所述缸套(3)旋转。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述驱动机构包括动力装置(8)和由所述动力装置驱动连接的蜗杆(9)，所述缸套(3)的外壁形成有与所述蜗杆传动配合的涡轮(10)。
4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述涡轮(10)形成在所述缸套(3)的底部。
5.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述动力装置(8)为电机，所述蜗杆(9)连接在所述电机的输出轴上。
6.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述活塞(4)上固定有用于与所述连杆(7)连接的活塞销(5)，所述活塞销(5)的轴线与所述缸套(3)的内壁的轴线相交。
7.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述曲轴(1)的轴线与所述缸套(3)的外壁的轴线间隔设置。
8.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述缸套(3)和气缸之间填充有润滑液。
9.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述驱动机构与车辆的整车控制系统电连接。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的发动机。
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