CN108252800A - 活塞式内燃机可变压缩比调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，包括用于与活塞连接的传力杆，所述传力杆用于将活塞的爆发力传递给摆杆；连杆，连杆具有大头端和小头端，连杆的大头端用于与曲轴连接，以向曲轴传递动力，带动曲轴旋转输出；摆杆，摆杆的左端通过摆杆销与传力杆转动连接，摆杆的右端通过摆动销与连杆的小头端转动连接；凸轮，凸轮具有凸轮轴，所述凸轮为一偏心圆结构，凸轮轴的旋转中心与凸轮的中心偏置一定距离，凸轮轴用于安装在机体的轴承孔上，所述摆杆的中部安装在该凸轮上，所述摆杆通过凸轮围绕凸轮轴旋转，以改变摆杆的旋转摆动中心，从而改变活塞的上止点。本发明通过改变活塞的上止点从而改变压缩比，且压缩比连续可调。
Description
技术领域
本发明涉及一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，属于汽车技术领域。
背景技术
目前，发动机中应用最为广泛的是活塞式内燃机，其非常重要的工作参数压缩比一般是固定不变的。由于压缩比的大小对发动机的经济性、动力性和排放性能有着非常大的影响，而且发动机工作时的运转工况千变万化，为了达到良好的性能，不同工况下发动机对压缩比大小的要求是不同的，因此设计可变压缩比装置，可以改善发动机在各个工况下的运转性能，达到所需要的性能指标。目前已有的可变压缩比装置如丰田汽车公司的装置是改变气缸和机体之间的相对位置；日产汽车的装置是一套复杂的多连杆机构，上述技术装置都有结构复杂，成本高，调节范围小的缺点，因此应用受到极大限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，以实现内燃机的压缩比在不同工况下连续可调。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，包括
用于与活塞连接的传力杆，所述传力杆用于将活塞的爆发力传递给摆杆；
连杆，连杆具有大头端和小头端，所述连杆的大头端用于与曲轴连接，以向曲轴传递动力，带动曲轴旋转输出；
摆杆，摆杆的左端通过摆杆销与传力杆转动连接，摆杆的右端通过摆动销与连杆的小头端转动连接；
凸轮，凸轮具有凸轮轴，所述凸轮为一偏心圆结构，凸轮轴的旋转中心与凸轮的中心偏置一定距离，凸轮轴用于安装在机体的轴承孔上，所述摆杆的中部安装在该凸轮上，所述摆杆通过凸轮围绕凸轮轴旋转，以改变摆杆的旋转摆动中心，从而改变活塞的上止点。
进一步，所述摆杆销的两端安装有定位卡簧。
进一步，所述摆杆销上均安装有滑动轴承。
进一步，所述传力杆通过活塞销活塞连接，所述活塞销上安装有滑动轴承。
进一步，所述摆杆的中部通过减磨衬套安装在凸轮上。
进一步，所述凸轮与凸轮轴为一体成型结构。
进一步，所述凸轮轴的旋转中心与凸轮的中心的偏置距离为1-6mm。
进一步，所述凸轮轴的一端安装有蜗轮蜗杆机构，由电脑控制的步进电机驱动蜗轮蜗杆机构，从而带动凸轮轴转动。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的摆杆套在凸轮上，以凸轮轴为中心进行摆动，凸轮轴旋转，凸轮中心以偏置量为半径作圆弧运动，从而改变了安装在凸轮上的摆杆3的位置，摆杆的旋转摆动中心也随之改变，且摆杆的旋转摆动中心为连续变化，在曲轴回转中心固定不变的情况下，活塞往复运动的上止点便会发生变化，直接造成燃烧室容积的变化，从而改变了压缩比，由于摆杆的位置变化为连续变化经，因此内燃机的压缩比也为连续变化；
2)本发明的摆杆的左端连接传力杆，以传递活塞的爆发压力，通过杠杆作用，把爆发压力传递至连杆，由连杆传递给曲轴旋转对外输出，整个装置可以实现活塞作往复运动，曲轴作旋转运动；采用本发明的调节装置，相比于传统内燃机，能够实现将曲轴设置在内燃机的侧面，可以使发动机整体高度大幅下降；
3)采用本发明的调节装置，相比于传统内燃机，可以使活塞受到的侧向力大大减少，从而减小磨损，使得活塞的高度和重量均可以大幅降低，本发明的装置适用于单缸或多缸发动机。
附图说明
图1为凸轮中心处于最高位置(压缩比最大)时的本发明的调节装置的初始位置状态图；
图2为凸轮中心处于最高位置(压缩比最大)时的本发明的调节装置的中间位置状态图；
图3为凸轮中心处于最高位置(压缩比最大)时的本发明的调节装置的最终位置状态图；
图4为图1的A向展开图；
图5为凸轮中心处于最低位置(压缩比为最小)时的本发明的调节装置的初始位置状态图；
图6为凸轮中心处于最低位置(压缩比为最小)时的本发明的调节装置的中间位置状态图；
图7为凸轮中心处于最低位置(压缩比为最小)时的本发明的调节装置的最终位置状态图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
如图1至7所示，一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，包括
用于与活塞连接的传力杆2，所述传力杆2通过活塞销活塞1连接，所述活塞销上安装有滑动轴承，所述传力杆2用于将活塞1的爆发力传递给摆杆3；
连杆6，连杆具有大头端61和小头端62，所述连杆的大头端61用于与曲轴9连接，以向曲轴9传递动力，带动曲轴9旋转输出；
摆杆3，摆杆3的左端通过摆杆销12与传力杆2转动连接，摆杆3的右端通过摆动销12与连杆的小头端62转动连接；所述摆杆销12的两端安装有定位卡簧13，摆杆销12上均安装有滑动轴承；
凸轮4，凸轮4具有凸轮轴5，所述凸轮4为一偏心圆结构，所述凸轮4与凸轮轴5为一体成型，凸轮轴的旋转中心8与凸轮的中心7偏置一定距离，凸轮轴5用于安装在机体14的轴承孔上，该轴承孔足够大，以便凸轮轴5安装时能够穿过，所述摆杆3的中部通过减磨衬套安装在该凸轮4上，所述摆杆3通过凸轮4围绕凸轮轴5旋转，以改变摆杆3的旋转摆动中心，从而改变活塞的上止点。
具体地，所述凸轮轴的旋转中心8与凸轮的中心7的偏置距离为1-6mm。
通过调节凸轮轴5的转动，以改变摆杆3的旋转摆动中心的位置，所述凸轮轴5的一端安装有蜗轮蜗杆机构15，由电脑控制的步进电机驱动蜗轮蜗杆机构15，从而带动凸轮轴5转动，实现压缩比的改变。本发明的调节装置还设置有相应的凸轮轴位置传感器，进行初始压缩比定位以及压缩比调节反馈。
本发明的工作原理如下：
如图1所示，活塞1通过活塞销把爆发压力传递给传力杆2，传力杆2把压力传递给摆杆3的左端的摆杆销9，通过摆杆销9作用于摆杆3，摆杆3的中部通过减磨衬套安装在凸轮4上，摆杆3通过杠杆作用，把爆发压力传递至右端的连杆6，由连杆6传递给曲轴9旋转对外输出；
步进电机驱动蜗轮蜗杆机构15，带动凸轮轴5转动，凸轮4中心以偏置量为半径围绕凸轮轴的旋转中心8作圆弧运动，使得摆杆的中部随凸轮同步转动，摆杆3中部的偏心圆弧运动改变摆杆3的旋转摆动中心，在曲轴回转中心固定不变的情况下，活塞往复运动的上止点10便会发生变化，直接造成燃烧室容积的变化，从而改变了压缩比。通过摆杆或凸轮或凸轮轴位置运动到不同的位置，可以计算出凸轮的中心7处于不同位置时发动机对应的压缩比。
图1至图3示出了凸轮中心处于最高位置(此时压缩比为最大)时，本装置的运动过程，图4至图6示出了凸轮中心处于最低位置(此时压缩比为最小)时，本装置的运动过程，可看出，通过改变凸轮中心7的位置，最终使活塞往复运动的上止点10相对于气缸盖底面11的距离得以变化，即通过改变活塞往复运动的上止点10的位置来改变压缩比。
本发明装置通过增加较少的零部件，可以实现压缩比连续可变，不改变燃烧室形状，对燃烧过程的影响降至最小，机构简单，运行可靠，成本低。采用本发明的调节装置，可能使活塞受到的侧向力大大减少，从而减小磨损，使得活塞的高度和重量均可以大幅降低，本发明的装置适用于单缸或多缸发动机。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：包括
用于与活塞连接的传力杆(2)，所述传力杆(2)用于将活塞(1)的爆发力传递给摆杆(3)；
连杆(6)，连杆具有大头端(61)和小头端(62)，所述连杆的大头端(61)用于与曲轴(9)连接，以向曲轴(9)传递动力，带动曲轴(9)旋转输出；
摆杆(3)，摆杆(3)的左端通过摆杆销(12)与传力杆(2)转动连接，摆杆(3)的右端通过摆动销(12)与连杆的小头端(62)转动连接；
凸轮(4)，凸轮(4)具有凸轮轴(5)，所述凸轮(4)为一偏心圆结构，凸轮轴的旋转中心(8)与凸轮的中心(7)偏置一定距离，凸轮轴(5)用于安装在机体(14)的轴承孔上，所述摆杆(3)的中部安装在该凸轮(4)上，所述摆杆(3)通过凸轮(4)围绕凸轮轴(5)旋转，以改变摆杆(3)的旋转摆动中心，从而改变活塞的上止点。
2.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述摆杆销(12)的两端安装有定位卡簧(13)。
3.根据权利要求2所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述摆杆销(12)上均安装有滑动轴承。
4.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述传力杆(2)通过活塞销活塞(1)连接，所述活塞销上安装有滑动轴承。
5.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述摆杆(3)的中部通过减磨衬套安装在凸轮(4)上。
6.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述凸轮(4)与凸轮轴(5)为一体成型结构。
7.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述凸轮轴的旋转中心(8)与凸轮的中心(7)的偏置距离为1-6mm。
8.根据权利要求1所述的活塞式内燃机可变压缩比调节装置，其特征在于：所述凸轮轴(5)的一端安装有蜗轮蜗杆机构，由步进电机驱动蜗轮蜗杆机构，从而带动凸轮轴(5)转动。
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