CN108019287B - 一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可变压缩比发动机的润滑系统，其包括缸盖和缸体，缸体内设置有燃烧室和用于控制压缩比的控制缸，控制缸内设置有控制千斤顶，缸盖安装于控制缸上端；缸盖的底端设置有上密封件，控制缸的底端设置有下密封件，控制缸旁设置有高压液压单元；控制千斤顶的上端面与上密封件之间形成上腔室，控制千斤顶的下端面与下密封件之间形成下腔室，述上腔室和下腔室均与高压液压单元连通；控制千斤顶在高压液压单元作用下可沿控制缸上下移动。本发明结构简单、使用方便，其有效地简化了缸盖的结构，其重量与制造难度大大降低，同时，优化缸盖受力情况，改进了其疲劳强度，而且简化了缸体的结构。

Description

一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，具体地指是一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件。

背景技术

从已公开的发明专利WO98/51911可以看出，它描述了一种用于改进使用可变载荷和速度的内燃机活塞式发动机的总效率的装置，通过在操作期间配合它们的有效位移和/或它们的压缩比来实现。

从已公开的发明专利WO00/31377和WO03/008783可以看出，可变压缩比发动机的机械传动装置包括其中有活塞移动的至少一个气缸，活塞的下部固定到传动件，该传动件一方面通过小型齿条与滚动引导装置协同操作；另一方面通过另一个大型齿条与固定到连接杆上的齿轮协同操作，从而能够在所述活塞和所述连接杆之间传递运动。

应当注意到，气缸体由两个单独的缸盖盖住：其中一个包括阀及其致动系统，用于封闭可变压缩比发动机气缸的顶部，另一个用于封闭所述发动机控制千斤顶的顶部。

应当发现，这种设置需要为两个缸盖中的每个提供两个单独的位于不同高度的结合面，与只具有一个结合面的很多常规发动机相比，该发动机的制造相当复杂。

而从已公开的发明专利CN101375039A可以看出一种用于可变压缩比发动机的缸盖及发动机机体组件，所述缸盖不仅可以封闭发动机燃烧室区域的缸体顶部，还可以封闭控制缸区域的缸体顶部。所述缸盖只包括一个结合面，与缸体的同一个结合面协同操作，这两个结合面与至少一个缸垫协同操作，缸垫能为缸盖与缸体之间提供密封。

所述缸盖包括在发动机的一个或多个控制千斤顶的上杆端部形成的腔室，所述腔室与加压油入口连接；所述缸盖还包括在发动机的一个或多个控制千斤顶的控制杆端部形成的腔室，所述腔室与加压油入口连接，同时所述腔室还与一个或多个控制千斤顶的上杆端部形成的腔室相连接。所述发明的缸体包括在控制杆的端部形成的腔室，该腔室容纳有弹簧，该弹簧一方面在支承载所述腔室底部时的同时对控制杆施加推力，另一方面在所述控制杆的端部上施加推力。

所述发明的缸体包括控制凸轮轴，该控制凸轮轴放置在发动机的一个或多个控制千斤顶下面，以及放置在所述发动机的一个或多个控制齿条上面，所述发动机的一个或多个控制杆支承在所述凸轮轴上。同时，缸体还包括至少一个摇杆一方面支承在气缸体上，另一方面支承在凸轮轴的其中一个凸轮上，该摇杆借由连接件支承在缸体上，该连接件相对气缸体的竖直位置可由调节装置调节。

虽然所述专利减小了已提到的WO00/31377和WO03/008783专利的制造复杂性，降低了制造成本，但应当发现，所述专利的缸盖体积相当庞大，用料成本与加工成本较高。

还将注意到，所述缸盖需要机加控制千斤顶的上杆端部的腔室和控制千斤顶控制杆端部的腔室结构，加工精度和难度要求极高，且密封难度高。所述缸盖在工作中需要同时承受来自燃烧室的气体爆压，和来自控制千斤顶上腔室的压力，疲劳强度难以达成。

另一个问题源自于控制凸轮轴及其传动器件，造成控制千斤顶的驱动过程造成较高的摩擦损失，且所述缸体必须预留安装控制凸轮轴及其传动器件的空间，影响了发动机机体的紧凑型。

最后，位于缸盖与缸体同一协作结合面中间的所述缸垫，其面积覆盖到燃烧室区域与千斤顶上腔室区域，制造难度大，且成本相比常规缸垫高。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其大大降低了缸盖的制造难度，而且能够优化缸盖受力情况。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其包括缸盖和缸体，所述缸体内设置有燃烧室和用于控制压缩比的控制缸，所述控制缸内设置有控制千斤顶，所述缸盖安装于所述控制缸上端；所述缸盖的底端设置有上密封件，所述控制缸的底端设置有下密封件，所述控制缸旁设置有高压液压单元；所述控制千斤顶的上端面与所述上密封件之间形成上腔室，所述控制千斤顶的下端面与所述下密封件之间形成下腔室，所述上腔室和所述下腔室均与所述高压液压单元连通；所述控制千斤顶在所述高压液压单元作用下可沿所述控制缸上下移动。

在本发明的一种优选实施方案中，所述高压液压单元包括高压油泵、高压稳压腔、高压油轨、控制执行器；所述高压油泵的输出端与所述高压稳压腔的输入端连接，所述高压稳压腔的输出端与所述高压油轨连接，所述高压油轨的输出口连接有所述控制执行器；所述上腔室通过第一高压油道与所述控制执行器连通，所述下腔室过第二高压油道与所述控制执行器连通。

在本发明的一种优选实施方案中，所述高压油轨的输出口连接有变压缩比侧压机构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述发动机主油道的机油流入所述高压油泵，所述高压油泵将其加压至30兆帕，所述高压油泵的高压油流入所述高压稳压腔。

在本发明的一种优选实施方案中，所述变压缩比侧压机构包括安装底座，所述安装底座上连接有导向筒，所述导向筒内滑动配合连接有可沿其轴线方向运动的活塞，所述活塞上设置有沿其轴向延伸的凹槽，所述安转底座内设置有与所述凹槽连通的油道，所述油道与所述凹槽连通的一端设置有单向阀。

在本发明的一种优选实施方案中，所述油道包括主油道和辅油道，所述辅油道一端与所述主油道连通、另一端与所述凹槽连通，所述辅油道内设置有单向阀

在本发明的一种优选实施方案中，所述活塞朝向的控制齿板的一侧端面为平面。

在本发明的一种优选实施方案中，所述活塞的凹槽内设置有弹簧。

在本发明的一种优选实施方案中，所述导向筒上设置有法兰。

在本发明的一种优选实施方案中，所述安转底座上设置有连接凸台，所述连接凸台上套装有导向筒；所述连接凸台上设置有一端与主油道连通、另一端与凹槽连通的辅油道。

本发明根据本发明的用于可变压缩比发动机的缸体缸盖及其顶盖组件包括通用缸盖，该缸盖与缸体协同操作，封闭发动机燃烧室区域的一个或多个气缸的顶部。

所述缸盖与缸体相互协作的结合面设有一个缸垫(垫圈)，为所述结合面提供密封。所述缸垫可由加筋金属片，或浸石墨石棉与金属镶嵌构成。

本发明包括可变压缩比发动机的控制装置，它包括控制一个或多个控制千斤顶、控制齿杆、控制执行器、高压油轨、高压油泵。所述控制千斤顶与控制齿杆紧固地连接在一起；所述控制执行器与所述高压油轨相连通，高压油轨内的高压机油由所述高压油泵提供。

本发明包括可变压缩比发动机的缸体，它包括常规发动机缸体的一个或多个燃烧气缸(本身已知)，和用于压缩比控制的一个或多个控制缸及其顶盖组件。所述顶盖由螺栓固定于缸体控制缸顶部。所述控制缸与控制千斤顶相协作，位于控制千斤顶与顶盖之间的控制缸区域为上腔室，所述上腔室内充满高压油。所述顶盖组件包括一个或多个密封件，位于顶盖下方，为所述上腔室提供密封。所述控制缸与控制千斤顶相协作，位于控制千斤顶与控制缸底部的控制缸区域为下腔室，所述下腔室内充满高压油，缸体内设有密封件，为所述下腔室提供密封。

所述可变压缩比发动机的缸体设有一个或多个第一高压油道，所述第一高压油道的一端与控制缸上腔室连通，另一端与本发明的控制执行器连通；所述可变压缩比发动机的缸体设有一个或多个第二高压油道，所述第二高压油道的一端与控制缸下腔室连通，另一端与本发明的控制执行器连通。所述控制执行器设有开闭阀门。由上面描述可以发现，通过控制执行器可以对上腔室和下腔室的高压油的分配，使得控制千斤顶可以在发动机机体垂直方向产生位移。控制千斤顶带动控制齿杆在发动机机体垂直方向产生位移，在控制齿杆与摇杆的协同操作下，进而达到改变发动机压缩比的目的。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便，其有效地简化了缸盖的结构，其重量与制造难度大大降低，同时，优化缸盖受力情况，改进了其疲劳强度，而且简化了缸体的结构，取消控制凸轮轴及其传动器件，同时简化缸垫的结构，使用常规缸垫即可满足本发明的缸体缸盖密封；本发明在现有传统发动机润滑油路的基础上增加高压油路部分，通过传统油泵提供机油来源，通过高压油路部分提供高压机油，从而推动压缩比液压调节机构工作，保证了其在在传统发动机上变动较少来实现可变压缩比发动机的压力和润滑需求；同时通过对变压缩比侧压机构的结构设计，通过在原有的安装底座上设置主油道、辅油道单向阀配合带有活塞的活塞实现了发动机的各导轨相互接触以保持动力传动装置运行的稳定性，同时避免了在气缸体开设油道该油道加工工序复杂，同时，本实用新型通过将活塞与控制齿板的下部支撑面接触的端面设计为平面更利于加工制造，且增大了活塞与控制齿板的下部支撑面的接触面积，使得动力传动更稳定；本实用新型通过将活塞内设置弹簧，防止了外部高压机油不能正常供给或侧压紧器有泄露时活塞作用于控制齿板。

附图说明

图1是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的至少一个气缸的立体图；

图2是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的顶盖及其组件；

图3是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的缸体控制缸上腔室与压缩比控制组件；

图4是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体控制缸下腔室与压缩比控制组件；

图5是本发明实施例一种可变压缩比发动机的高压液压单元结构示意图；

图6是本发明实施例一种可变压缩比发动机的高压液压单元结构示意图；

图7是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的安装位置示意图；

图8是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的变压缩比调节齿轮润滑喷嘴轴测视图；

图9是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的变压缩比调节齿轮润滑喷嘴仰视图；

图10是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的变压缩比调节齿轮润滑喷嘴俯视图；

图11是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的变压缩比侧压机构的结构示意图；

图12是本发明实施例一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件的变压缩比侧压机构的内部详细结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可变压缩比发动机包括用于每个气缸的活塞1和传动件2，该传动件2一方面与滚动引导装置3协同操作，另一方面与摇杆4协同操作。摇杆4与连接到曲轴6上的连杆5协同操作，是为了活塞1和所述曲轴6之间传递动力。在传动件2的另一侧，摇杆4与一个控制齿杆7协同操作。根据本发明的用于可变压缩比发动机的缸体缸盖及其顶盖组件包括缸盖100，该缸盖100与缸体200协同操作，封闭发动机燃烧室区域的一个或多个气缸的顶部。缸盖100与缸体200相互协作的结合面设有一个缸垫101(垫圈)，为所述结合面提供密封。缸垫101可由加筋金属片，或浸石墨石棉与金属镶嵌构成。

一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，包括缸盖100和缸体200，缸体200内设置有燃烧室和用于控制压缩比的控制缸201，控制缸201内设置有控制千斤顶8，缸盖100安装于控制缸201上端；缸盖100的底端设置有上上密封件204，控制缸201的底端设置有下下密封件206，控制缸201旁设置有高压液压单元12；控制千斤顶8的上端面与上上密封件204的下端面之间形成上腔室203，控制千斤顶8的下端面与下下密封件206的上端面之间形成下腔室205，述上腔室203和下腔室205均与高压液压单元12连通；上腔室203和下腔室205内均充满高压油；控制千斤顶8在高压液压单元12作用下可沿控制缸201上下移动。高压液压单元12包括高压油泵20、高压稳压腔21、高压油轨22、控制执行器9；高压油泵20的输出端与高压稳压腔21的输入端连接，高压稳压腔21的输出端与高压油轨22连接，高压油轨22的输出口连接有控制执行器9；上腔室203通过第一高压油道207与控制执行器9连通，下腔室205过第二高压油道207与控制执行器9连通。高压油轨22的输出口连接有变压缩比侧压机构26。本发明通过控制执行器9可以对上腔室和下腔室的高压油的分配，使得控制千斤顶8可以在发动机机体垂直方向产生位移。控制千斤顶8带动控制齿杆7在发动机机体垂直方向产生位移，在控制齿杆7与摇杆4的协同操作下，进而达到改变发动机压缩比的目的。

缸体200的外部设置一种用于可变压缩比发动机的润滑系统，其包括与变排量机油泵1(变排量机油泵为整个润滑系统提供机油压力和机油流量)连接的发动机主油道19(变排量机油泵1根据发动机负荷和转速供应发动机所需求的压力和流量，变排量机油泵1供应的机油通过机油滤清器4过滤，然后通过机油冷却器5冷却，进入发动机主油道19)，还包括与发动机主油道19连接的高压液压单元12；高压液压单元12包括高压油泵20、高压稳压腔21和高压油轨22；发动机主油道19与高压油泵20的输入端连接，高压油泵20的输出端与高压稳压腔21的输入端连接，高压稳压腔21的输出端与高压油轨22连接，高压油轨22的输出口连接有压缩比控制电磁阀24(连接控制执行器9)和变压缩比侧压机构26。高压油轨22包括一个主油道22-1和两个支油道22-2，主油道22-1通过三项阀与支油道22-2连接；一个支油道22-2与变压缩比侧压机构26连接(供应足够的压力油用于变压缩比调节机构的齿板和齿轮的压紧)，另一个支油道22-2与压缩比控制电磁阀24连接(可变压缩比机构的往复式发动机的可变压缩比机构需要高压液压机构辅助进行压缩比调节压缩比控制电磁阀的开关来控制压缩比控制缸是否通机油，最终控制发动机压缩比调节机构的工作，调节发动机压缩比)。发动机主油道19上设置有变压缩比调节齿轮润滑喷嘴27(其可以保证变压缩比调节机构齿轮和齿板的良好润滑性能),变压缩比调节齿轮润滑喷嘴27至少包括一个进油口27-2和两个喷油口27-1，两个喷油口27-1相对于进油口27-2对称布置。发动机主油道19的机油流入高压油泵20，高压油泵20将其加压至30兆帕，高压油泵20的高压油流入高压稳压腔21。本发明的变压缩比侧压机构包括安装底座31，安装底座31上连接有导向筒32，导向筒32内滑动配合连接有可沿其轴线方向运动的活塞33，活塞33上设置有沿其轴向延伸的凹槽38，安转底座31上设置有用于注油的主油道35外部高压机油从油道35引入和辅油道36，辅油道36一端与主油道35连通、另一端与凹槽38连通，辅油道36内设置有单向阀37，机油只能从油道35流向活塞的凹槽38内，不能反向流动。活塞33朝向的控制齿板的一侧端面为平面。为防止外部高压机油不能正常供给或侧压紧器有泄露，活塞33的凹槽38内设置有弹簧41，弹簧41持续作用在活塞33上。导向筒32上设置有法兰42，用于在气缸体上轴向定位。辅油道36与凹槽38同轴布置。导向筒32的内壁和活塞33的外壁之间设置有第二密封圈40。安转底座31上设置有连接凸台34，连接凸台34上套装有导向筒32。连接凸台34上设置有一端与主油道35连通、另一端与凹槽38连通的辅油道36。导向筒32的内壁和连接凸台34的外壁之间设置有第一密封圈39。安转底座31上设置有多个平行布置的连接凸台34。

应当理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，包括缸盖(100)和缸体(200)，所述缸体(200)内设置有燃烧室和用于控制压缩比且其输出端通过摇杆(4)与活塞(1)的连接的控制缸(201)，所述控制缸(201)内设置有控制千斤顶(8)，所述缸盖(100)安装于所述控制缸(201)上端；其特征在于：所述缸盖(100)的底端设置有上密封件(204)，所述控制缸(201)的底端设置有下密封件(206)，所述控制缸(201)旁设置有高压液压单元(12)；所述控制千斤顶(8)与所述上密封件(204)之间形成上腔室(203)，所述控制千斤顶(8)与所述下密封件(206)之间形成下腔室(205)，所述上腔室(203)和所述下腔室(205)均与所述高压液压单元(12)连通；所述控制千斤顶(8)在所述高压液压单元(12)作用下可沿所述控制缸(201)上下移动；所述高压液压单元(12)包括高压油泵(20)、高压稳压腔(21)、高压油轨(22)、控制执行器(9)；所述高压油泵(20)的输出端与所述高压稳压腔(21)的输入端连接，所述高压稳压腔(21)的输出端与所述高压油轨(22)连接，所述高压油轨(22)的输出口连接有所述控制执行器(9)；所述上腔室(203)通过第一高压油道(207)与所述控制执行器(9)连通，所述下腔室(205)过第二高压油道(207)与所述控制执行器(9)连通；所述高压油轨(22)的输出口连接有变压缩比侧压机构(26)；所述变压缩比侧压机构(26)包括安装底座(31)，所述安装底座(31)上连接有导向筒(32)，所述导向筒(32)内滑动配合连接有可沿其轴线方向运动的活塞(33)，所述活塞(33)上设置有沿其轴向延伸的凹槽(38)，所述安装 底座(31)内设置有与所述凹槽(38)连通的油道，所述油道与所述凹槽(38)连通的一端设置有单向阀(37)。

2.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述高压油泵(20)将其加压至30兆帕，所述高压油泵(20)的高压油流入所述高压稳压腔(21)。

3.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述油道包括主油道(35)和辅油道(36)，所述辅油道(36)一端与所述主油道(35)连通、另一端与所述凹槽(38)连通，所述辅油道(36)内设置有单向阀(37)。

4.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述活塞(33)朝向的控制齿板的一侧端面为平面。

5.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述活塞(33)的凹槽(38)内设置有弹簧(41)。

6.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述导向筒(32)上设置有法兰(42)。

7.根据权利要求1所述的一种可变压缩比发动机的缸体缸盖与顶盖组件，其特征在于：所述安转底座(31)上设置有连接凸台(34)，所述连接凸台(34)上套装有导向筒(32)；所述连接凸台(34)上设置有一端与主油道(35)连通、另一端与凹槽(38)连通的辅油道(36)。

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