CN108104958A - 一种新型可变压缩比的发动机机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型可变压缩比的发动机机构，包括与缸体轴向连接的曲轴及上方联动的各活塞，其特征在于：还包括设置于曲轴与活塞间的偏心轴，所述偏心轴包括主轴体以及偏心设置在主轴体上的副轴体，所述主轴体端部与缸体轴向连接且设有驱动主轴体转动的驱动机构，所述各活塞与偏心轴副轴体、曲轴间通过设置可在主轴体转动时改变连杆总长度的多级连杆装置进行连接。本发明结构简单，通过控制电机带动偏心轴转动使活塞上止点位置移动，从而实现燃烧室容积及压缩比的变化，实现了压缩比可变的目的；可变压缩比的机构属于机械运动部件，发生故障可能性小，可靠性高。

Description

一种新型可变压缩比的发动机机构

技术领域

本发明涉及汽车发动机，尤其涉及一种应用于乘用车上的汽油发动机，具体的指一种新型可变压缩比的发动机机构。

背景技术

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，含燃烧活塞、燃烧齿板、摆杆齿轮、控制齿板、控制活塞、液压执行器等组件；曲轴通过连杆与摆杆齿轮相连；该系统的运动原理为，当控制活塞不运动时，随着曲轴的转动，带动连杆和控制齿板，以控制齿板为支点，带动燃烧齿板和燃烧活塞上下运动，实现发动机在某一压缩比下的正常运转。

当根据发动机的运行工况需要压缩比变化时，液压执行系统通过控制控制活塞上下方的液压油体积变化，带动控制活塞上下运动，联动控制齿板上下运动，通过摆杆齿轮将运动传递到燃烧齿板，从而控制燃烧活塞的上止点的变化；以此为液压控制系统，及控制活塞、摆杆齿轮等控制发动机压缩比的变化。

需注意的是，该可变压缩比机构系统复杂，比传统发动机新设计了控制活塞、控制齿板、燃烧齿板等，机加尺寸要求非常严格，加工复杂；同时需通过液压系统带动控制活塞的上下运动，该液压系统需高压油维持压力以控制压缩比的变化，控制系统复杂，由于控制系统的故障，导致压缩比无法调节的风险非常大；由于增加了控制活塞等，缸体、缸盖等增加了宽度，不利于机舱内零件的布置，不符合发动机的尺寸缩小的趋势。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、零件加工容易、可靠性高的新型可变压缩比的发动机机构。

本发明的技术方案为：一种新型可变压缩比的发动机机构，包括与缸体轴向连接的曲轴及上方联动的各活塞，其特征在于：还包括设置于曲轴与活塞间的偏心轴，所述偏心轴包括主轴体以及偏心设置在主轴体上的副轴体，所述主轴体端部与缸体轴向连接且设有驱动主轴体转动的驱动机构，所述各活塞与偏心轴副轴体、曲轴间通过设置可在主轴体转动时改变连杆总长度的多级连杆装置进行连接。

优选的，所述多级连杆装置包括相连接且与各活塞对应的上连杆、控制支架、下连杆，所述控制支架一端套接于偏心轴副轴体上且偏心轴上设有避免控制支架轴向移动的限位机构，所述上连杆上端与活塞底部连接、下端与控制支架另一端轴向铰接，所述下连杆的上端与控制支架轴向铰接、下端与曲轴连接。

进一步的，所述控制支架包括与偏心轴副轴体配合的环形套接部以及套接部反向延伸形成的销接部，所述销接部上临近套接部的一端开有与下连杆上端配合的第一销孔，所述销接部另一端开有与上连杆下端配合的第二销孔。

更进一步的，所述销接部包括套接部反向且两侧对称延伸形成的第一连接臂和第二连接臂，所述第一销孔、第二销孔均在第一连接臂和第二连接臂上对称轴向设置。

更进一步的，所述套接部包括与销接部一体的主套接半环和装配半环，所述主套接半环、装配半环间通过螺栓连接成闭合环形。

进一步的，所述限位机构包括副轴体在主轴体上轴向间隔设置将主轴体分隔成的多段主轴颈，所述副轴体在各主轴颈间形成与各控制支架套接宽度配合的副轴颈，所述主轴颈直径大于副轴颈。

优选的，所述偏心轴的主轴体上设有环槽，内部轴向设置中空油道，所述主轴体、副轴体上间隔设置与中空油道相通的直油孔。

优选的，所述驱动机构包括设置在主轴体上的控制齿轮，气缸内设有与控制单元连接的电机与控制齿轮配合。

优选的，所述主轴体一端设有与缸体配合、限制偏心轴轴向移动的限位凸轮。

本发明的有益效果为：

1.本发明结构简单，通过控制电机使偏心轴转动，控制支架一端上下移动，同时控制支架另一端以下连杆与控制支架铰接处为支点朝相反方向移动，即活塞上止点位置移动，从而实现燃烧室容积及压缩比的变化，实现了压缩比可变的目的；可变压缩比的机构属于机械运动部件，发生故障可能性小，可靠性高。

2.电机通过控制单元ECU直接控制转动，调节速度快，可有效根据发动机的运行工况快速调节压缩比；各零件的加工工艺简单，容易实现。

附图说明

图1为本发明可变压缩比的发动机机构的立体结构示意图

图2为本发明可变压缩比的发动机机构的正视图

图3为控制支架装配示意图

图4为偏心轴结构示意图

图5为偏心轴油路结构示意图(半剖视图)

图6为最小压缩比时偏心轴及多级连杆装置连接示意图

图7为图6中A-A剖面图

其中：1-活塞2-曲轴3-偏心轴4-主轴体5-副轴体6-上连杆7-控制支架8-下连杆9-环槽10-中空油道11-直油孔12-控制齿轮13-电机14-限位凸轮15-第一销轴16-第二销轴17-第三销轴41-主轴颈51-副轴颈71-套接部72-销接部73-第一销孔74-第二销孔75-第一连接臂76-第二连接臂77-主套接半环78-装配半环81-上套环82-下套环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-2所示，本发明提供的一种可变压缩比的发动机机构包括包括与缸体(图中未画出)轴向连接的曲轴2及上方联动的各活塞1，还包括设置于曲轴2与活塞1间的偏心轴3，偏心轴3包括主轴体4以及偏心设置在主轴体4上的副轴体5，副轴体5直径小于主轴体4，主轴体4端部与缸体轴向连接且设有驱动主轴体4转动的驱动机构，各活塞1与偏心轴副轴体5、曲轴2间通过设置可在主轴体4转动时改变连杆总长度的多级连杆装置进行连接。本发明中轴向同图2中的左右向。

多级连杆装置包括相连接且与各活塞对应的上连杆6、控制支架7、下连杆8，控制支架7一端套接于偏心轴副轴体5上且偏心轴3上设有避免控制支架7轴向移动的限位机构，上连杆6上端与活塞1底部连接、下端与控制支架7另一端轴向铰接，下连杆8的上端与控制支架7轴向铰接、下端与曲轴2连接。因本实施例中曲轴2驱动3个活塞1上下运动，因此各活塞1分别对应一套连杆6、控制支架7、下连杆8。

如图3所示，控制支架7包括与偏心轴副轴体配合的环形套接部71以及套接部71反向延伸形成的销接部72，销接部72上临近套接部的一端开有与下连杆上端配合的第一销孔73，销接部72另一端开有与上连杆下端配合的第二销孔74。

销接部72包括套接部71反向且两侧对称延伸形成的第一连接臂75和第二连接臂76，第一销孔73、第二销孔74均在第一连接臂75和第二连接臂76上对称轴向设置。套接部71包括与销接部72一体的主套接半环77和装配半环78，主套接半环77、装配半环78间通过螺栓连接成闭合环形。

本实施例中，上连杆6为上下均设有销孔的杆状结构，其中上连杆6上端通过第一销轴15与活塞1销接，下端通过第二销轴16(轴向与偏心轴3平行)与控制支架7的第二销孔74销接。下连杆8为具有上套环81、下套环82的杆状结构，上套环81通过第三销轴17(轴向与偏心轴3平行)与控制支架7的的第一销孔73销接，下套环82直接套接在曲轴2的对应轴颈上。

偏心轴3的具体结构如图4所示，副轴体5在主轴体4上轴向间隔设置将主轴体分隔成的多段主轴颈41，副轴体5在各主轴颈41形成副轴颈51，副轴颈51与套接部71宽度对应。因本实施例中曲轴2驱动3个活塞1上下运动，因此设置3段副轴颈51间隔夹在4段主轴颈41间。所有的主轴颈41同径同轴并且所有的副轴颈51同径同轴。因副轴颈51轴向两侧均为直径大于本身的主轴颈41，因此在套接部71内径刚好与副轴颈51配合时，两侧的主轴颈41对其进行轴向限位，形成避免控制支架7轴向移动的限位机构。

如图5所示，偏心轴3的主轴体上设有环槽9，内部轴向设置中空油道10，主轴体4、副轴体5上间隔设置与中空油道相通的直油孔11。本实施例中各副轴颈51、主轴颈41上均开设直油孔11，环槽9与缸体的油路相通，当液压油从缸体上的油路供油，通过环槽9将机油导入至中空油道10内，通过各个轴颈上的直油孔11向主轴颈41与缸体结合处、副轴颈51与控制支架7结合处供油润滑，保证了偏心轴的润滑。

驱动机构包括设置在主轴体上的控制齿轮12，气缸内设有与控制单元连接的电机13与控制齿轮12配合，本实施例中控制齿轮12位于图2左端，即气缸的正时侧，电机13位于气缸的排气侧与控制齿轮啮合，主轴体4在控制齿轮12轴向内侧设有与缸体配合、限制偏心轴3轴向移动的限位凸轮14。

本发明的工作原理为：

普通状态下，控制电机7不运转，偏心轴3的副轴体5、主轴体4横截面圆心连线为非竖直状态(即偏心轴3副轴体5轴心相对主轴体4轴心既不在最上方也不在最下方)，随着曲轴6的转动，带动下连杆8上下运动，同时控制支架7以偏心轴3为支点随下连杆8运动，同时带动上连杆6、活塞1上下运动，实现发动机在某一固定压缩比下的正常运转。

需要发动机为最小固定压缩比时：

如图6-7所示，控制单元ECU通过信号控制电机13带动控制齿轮12转动，由于曲轴6与下连杆8的连接状态是一定的，当偏心轴3转动时，副轴体5会上下移动，同时以第三销轴17为支点导致第二销轴16朝与副轴体5相反的方向移动。即控制偏心轴3副轴体5轴心相对主轴体4轴心达到最上方，控制支架7与偏心轴3相连接的位置到达最上侧，此时控制支架7与上连杆6相连的位置(第二销轴16处)达到最下侧，即多级连杆装置长度最小，随着曲轴6的转动，通过下连杆8、控制支架7、上连杆6带动活塞1上下运动，实现发动机在最小固定压缩比下的正常运转。

需要发动机为最大固定压缩比时：

同理，控制单元ECU通过信号控制电机13带动控制齿轮12转动，即偏心轴3副轴体5轴心相对主轴体4轴心达到最下方，控制支架7与偏心轴3相连接的位置到达最下侧，此时控制支架7与上连杆6相连的位置(第二销轴16处)达到最上侧，及多级连杆装置长度最大，随着曲轴6的转动，通过下连杆8、上连杆6带动活塞1上下运动，实现发动机在最大固定压缩比下的正常运转。

Claims (9)

1.一种新型可变压缩比的发动机机构，包括与缸体轴向连接的曲轴(2)及上方联动的各活塞(1)，其特征在于：还包括设置于曲轴(2)与活塞(1)间的偏心轴(3)，所述偏心轴(3)包括主轴体(4)以及偏心设置在主轴体(4)上的副轴体(5)，所述主轴体(4)端部与缸体轴向连接且缸体内设有驱动主轴体(4)转动的驱动机构，所述各活塞(1)与偏心轴副轴体(5)、曲轴(2)间通过设置可在主轴体(4)转动时改变连杆总长度的多级连杆装置进行连接。

2.如权利要求1所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述多级连杆装置包括相连接且与各活塞对应的上连杆(6)、控制支架(7)、下连杆(8)，所述控制支架(7)一端套接于偏心轴副轴体(5)上且偏心轴(3)上设有避免控制支架(7)轴向移动的限位机构，所述上连杆(6)上端与活塞(1)底部连接、下端与控制支架(7)另一端轴向铰接，所述下连杆(8)的上端与控制支架(7)中部轴向铰接、下端与曲轴(2)连接。

3.如权利要求2所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述控制支架(7)包括与偏心轴副轴体(5)配合的环形套接部(71)以及套接部(71)反向延伸形成的销接部(72)，所述销接部(72)上临近套接部的一端开有与下连杆(8)上端配合的第一销孔(73)，所述销接部(72)另一端开有与上连杆(6)下端配合的第二销孔(74)。

4.如权利要求3所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述销接部(72)包括套接部(71)反向且两侧对称延伸形成的第一连接臂(75)和第二连接臂(76)，所述第一销孔(73)、第二销孔(74)均在第一连接臂(75)和第二连接臂(76)上对称轴向设置。

5.如权利要求4所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述套接部(71)包括与销接部(72)一体的主套接半环(77)和装配半环(78)，所述主套接半环(77)、装配半环(78)间通过螺栓连接成闭合环形。

6.如权利要求2所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述限位机构包括副轴体(5)在主轴体(4)上轴向间隔设置将主轴体分隔成的多段主轴颈(41)，所述副轴体(5)在各主轴颈(41)间形成与各控制支架(7)套接宽度配合的副轴颈(51)，所述主轴颈(41)直径大于副轴颈(51)。

7.如权利要求1所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述偏心轴(3)的主轴体(4)上设有环槽(9)，内部轴向设置中空油道(10)，所述主轴体(4)、副轴体(5)上间隔设置与中空油道(10)相通的直油孔(11)。

8.如权利要求1所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述驱动机构包括设置在主轴体(4)上的控制齿轮(12)，气缸内设有与控制单元连接的电机(13)与控制齿轮(12)配合。

9.如权利要求1所述的新型可变压缩比的发动机机构，其特征在于：所述主轴体(4)一端设有与缸体配合、限制偏心轴(3)轴向移动的限位凸轮(14)。