CN109415972B - 用于热发动机的压缩比改变系统的总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃发动机，其包括曲柄轴和内燃发动机压缩比改变系统，其包括安装在曲柄轴的曲柄销上的至少一个总成，所述总成包括：‑偏心零件(18)，其具有由组装在一起的两个半壳(22)构成的主体(19)，所述主体(19)包括内表面(27)、相对于所述主体(19)的所述内表面(27)偏心的外表面(23)、位于所述外表面(23)两侧上的两个冠齿轮(24)、和穿过所述内表面(27)的轴线(X1)和所述外表面(23)的轴线(X2)的偏心平面(P2)；以及‑两个轴瓦(40)，其设计成抵靠着所述主体(19)的所述内表面(27)，所述两个轴瓦(40)在其自由末端的位置具有连接区域(Z)，其特征在于，‑轴瓦(40)安装在偏心零件(18)上，偏心零件同轴地安装在曲柄轴的曲柄销上，‑轴瓦(40)的所述连接区域(Z)在平面(P3)中延伸，平面相对于穿过偏心零件(18)的偏心中心并且穿过最大偏心的偏心平面(P2)形成角度(A1)，所述角度(A1)参照常规上对应于曲柄轴的旋转方向(ω)的顺时针方向在0°和‑160°之间，所述角度特别在0和‑45°之间或0和‑40°之间。

Description

用于热发动机的压缩比改变系统的总成
技术领域
本发明涉及一种用于热发动机的压缩比改变系统的总成。本发明特别适用于但是不仅仅适用于机动车辆领域。
背景技术
已知根据发动机的操作条件改变压缩比的系统。这些压缩比改变系统包括偏心零件总成，其安装在曲柄轴的曲柄销上，以便分别与连杆的末端协作。
控制装置使得可以调节偏心零件的位置。为此目的，控制装置包括作动轴和小齿轮级联，小齿轮级联由以下各项构成：与作动轴一体的作动小齿轮和中间小齿轮，中间小齿轮一部分与作动小齿轮啮合，另一方面与偏心零件的一体冠齿轮啮合。
如图1所示，偏心零件1分成两个半壳2，以允许这些半壳组装在单片式的曲柄轴上。为此目的，通过将锁定元件3配接在设置于半壳2中的壳体4内部而将半壳2组装在曲柄轴上。每个零件1的主体8包括内表面5、相对于内表面5偏心的外表面6、和位于所述偏心表面6两侧上的两个冠齿轮7。总体而言，偏心零件的切割平面P1是相对于偏心平面P2以90度的角度截取的，偏心平面P2穿过内表面5的轴线X1和外表面6的轴线X2(参照图2a)。另外，安装在每个偏心零件1的内表面5和相应曲柄销之间的轴瓦10具有连接区域Z，位于切割平面P1的延伸部分中。
在操作过程中，系统按照不同的角度，例如90度、45度、0度和45度，改变偏心调节。图2a、图2b、图2c和图2d中分别示出了对于这些构造中每一种构造可以观察到的压力峰值M。请记住，偏心调节角度对应于在上止点时偏心平面P2和曲柄轴臂之间的角度。
请记住，对于90度或-45度的偏心调节，压力峰值M远离轴瓦10之间的连接区域Z，并且不会构成系统机械强度问题(参照图2a和图2d)。但是，对于0度和45度之间的偏心调节，两个轴瓦10之间的连接区域Z受到峰值压力M(参照图2b和图2c)。该调节对应于发动机的高负荷操作，这样的压力峰值很容易损坏轴瓦10和偏心零件1之间的组装。
发明内容
本发明旨在纠正这个缺点。本发明提出一种内燃发动机，其包括曲柄轴和内燃发动机压缩比改变系统，其包括安装在所述曲柄轴的曲柄销上的至少一个总成，所述总成包括：
-偏心零件，其具有由组装在一起的两个半壳构成的主体，所述主体包括内表面、相对于所述主体的所述内表面偏心的外表面、位于所述外表面两侧上的两个冠齿轮、和穿过所述内表面的轴线和所述外表面的轴线的偏心平面；以及
-两个轴瓦，其设计成抵靠着所述主体的所述内表面，所述两个轴瓦在其自由末端的位置具有连接区域，使得
-轴瓦安装在偏心零件上，偏心零件同轴地安装在曲柄轴的曲柄销上，
-轴瓦的所述连接区域在平面中延伸，该平面相对于穿过偏心零件的偏心中心并且穿过最大偏心的偏心平面形成角度A1，所述角度A1参照常规上对应于曲柄轴的旋转方向的顺时针方向在0°和-160°之间，所述角度特别在0和-45°之间或0和-40°之间。
优选地，所关注的角度A1小于或等于-1°，特别是在-1°和-40°之间，特别是在-5°和-25°之间。
根据另一个实施例，所关注的角度A1在-100°和-130°之间。
有利的是，两个半壳沿着切割平面P1彼此定位，切割平面P1相对于穿过偏心零件的偏心中心并且穿过最大偏心的偏心平面P2形成角度A2；所述角度A2参照常规上对应于曲柄轴(12)的旋转方向ω的顺时针方向在0°和-45°之间，所述角度A2特别在0和-40°之间，优选低于-1°。
优选地，所述角度A2在0和-30°之间，特别是在0和-23,7°之间，优选地在-2和-10°之间或-3和-6°之间。
有利地根据实施例，两个半壳沿着位于轴瓦的连接区域的延伸部分中的切割平面P1相对于彼此定位，所述角度A1和A2是相同的。
根据另一个实施例，两个半壳沿着相对于轴瓦的连接区域的平面P3偏移的切割平面P1相对于彼此定位。
所述切割平面P1可以通过所述冠齿轮的连续两个齿之间的直径上相对的空隙。
切割平面P1相对于偏心平面P2的所述角度A2优选地取决于属于所述冠齿轮的齿的数量和在满负荷点的燃烧时序。
切割平面P1相对于偏心平面P2参照常规上对应于曲柄轴的旋转方向ω的顺时针方向的所述角度A2例如在-130°和-160°或-5°和-25°之间，并且另外按照公式A2＝n/2x360/Z+α根据齿的总数从这些区间之一中选择，其中Z是齿的总数，n是1和Z之间的整数。
请注意，这里通过从穿过偏心中心和最大偏心的轴线顺时针穿过第一齿空腔的轴线限定该角度。
请注意，这些齿不与偏心自动对准。
Z特别在35个齿与60个齿之间。
当齿数Z是46时，角度A2例如等于-32,4+α、-28,8+α或-25,2+α，或者等于-117,69+α、-114,23+α或-110,76+α。
当齿数Z是42时，角度A2例如等于-21,42+α、-17,14+α或-12,85+α。
优选地，每个偏心零件的主体包括至少一个润滑液通过孔。
本发明还涉及任何包括如上所述的发动机的机动车辆。
本发明还提出一种用于内燃发动机的压缩比改变系统的总成，其包括：
-偏心零件，其具有由组装在一起的两个半壳构成的主体，主体包括内表面、相对于主体的内表面偏心的外表面、位于外表面的两侧上的两个冠齿轮、和穿过内表面的轴线和外表面的轴线的偏心平面；以及
-两个轴瓦，其设计成抵靠着主体的内表面，所述两个轴瓦在其自由末端的位置具有连接区域，使得轴瓦的连接区域在相对于偏心平面形成0°和-45°之间特别是0和-40°之间的角度的平面中延伸。
优选地，角度(A1)在0和-30°之间，特别是在0和-23,7°之间，优选地在-2和-10°之间或-3和-6°之间。
本发明因此可以最小化轴瓦之间的连接应力，以便实现对应于热发动机的高负荷操作的偏心调节并且改良轴瓦的机械强度。
根据一个实施例，两个半壳沿着位于轴瓦的连接区域的延伸部分中的切割平面相对于彼此定位。这样使得可以方便安装该总成，只要能事先将轴瓦与相应的半壳组装在一起，然后将总成定位在曲柄轴的曲柄销周围即可。
根据一个实施例，两个半壳沿着相对于轴瓦的连接区域的平面偏移的切割平面相对于彼此定位。
根据一个实施例，切割平面穿过冠齿轮的连续两个齿之间的直径上相对的空隙。
根据一个实施例，该角度取决于属于冠齿轮的齿的数量和满负荷点的燃烧时序。
优选地，该角度在-3°和-6°之间，特别是在齿的数量为42时大约为-4,2°。
根据一个实施例，每个偏心零件的主体包括至少一个润滑液通过孔。这样使得可以润滑由轴瓦形成的流体动力轴承。
本发明还涉及一种内燃发动机，其包括：
-曲柄轴；以及
-发动机压缩比改变系统，其包括至少一个如上所述的安装在曲柄轴的曲柄销上的总成。
附图说明
借助下文参照附图作为示例给出的描述，将更好的理解本发明并使其他的方面和优点更清楚地显现，在附图中：
上文说明过的图1是根据现有技术的偏心零件的分解透视图；
上文说明过的图2a至图2d是偏心零件的剖视图，示出了对于值分别为90度、45度、0度和-45度的偏心调节可以观察到的压力峰值；
图3是示出根据本发明的热发动机的压缩比改变系统的沿着曲柄轴的整个长度的集成的透视图；
图4是示出根据本发明的热发动机的压缩比改变系统的不带曲柄轴的透视图；
图5a和图5b是根据本发明的改良构造的偏心零件的剖视图。
各图中用相同的元件符号表示相同、相似或类似的元件。
具体实施方式
图3示出了集成在曲柄轴12中的压缩比改变系统11的透视图。系统11使得内燃发动机可以在低负荷条件下以增加的压缩比操作以便改良它的性能。在高负荷操作条件下，压缩比可以减小，以便减少混合物自动点火风险。
更准确地说，具有轴线X的发动机曲柄轴12设计成通过轴承旋转安装在发动机罩壳上。曲柄轴12包括多个曲柄销13和轴颈14，这些轴颈14通过相对于轴线X基本上垂直延伸的法兰15隔开。
曲柄轴12还具有前末端，其设计成与滑轮旋转联接。飞轮(未示出)旋转联接到曲柄轴12的后末端。
偏心零件18以旋转方式安装在曲柄销13上。在图3和图4上可以更好地看出，每个偏心零件18包括主体19，其由组装在一起的两个半壳22构成。主体19包括偏心外表面23和两个冠齿轮24，这两个冠齿轮24位于偏心表面23的两侧上，并且与内表面27同心。偏心外表面23设计成与连杆的大末端协作，连杆上还有小末端，其与热发动机的活塞旋转联接。
轴瓦40设计成安装在主体19的内表面27和曲柄销13的外周边之间以便形成流体动力轴承。内表面27和轴瓦40的表面具有基本上与曲柄销13的轴线重合的轴线，而外表面23相对于内表面27并且因此相对于曲柄销13偏心。
从图5a和图5b可以看出，轴瓦40在其自由末端位置具有连接区域Z，该连接区域Z在平面P3中延伸，平面P3相对于偏心零件18的偏心平面P2形成角度A1。该偏心平面P2通过穿过内表面27的轴线X1和外表面23的轴线X2的平面限定。因此，偏心平面P2对应于穿过偏心零件18的内周边27和外周边23之间的最大额外厚度的平面。
角度A1在0°和-23,7度之间。请注意，角度A1的正值是从偏心平面P2沿着顺时针方向测量的，而A1的负值是从偏心平面P2沿着箭头所示的逆时针方向测量的。这样的角度范围使得可以对于对应于热发动机的高负荷操作的偏心调节最小化轴瓦40之间的连接应力。实际上，当偏心调节对应于在低负荷点上使用的热发动机的增大的压缩比的偏心调节并且因此汽缸压力水平较低时，连接区域Z于是受到压力峰值M。
在图5a的实施例中，两个半壳22沿着位于轴瓦40的连接区域Z的延伸部分中的切割平面P1相对于彼此定位。轴瓦40的连接区域Z于是与切割平面P1对准。这样便于安装该总成，只要可以事先将轴瓦40与相应的半壳22组装在一起，然后将总成定位在曲柄轴12的曲柄销13周围即可。在这种情况下，每个轴瓦40安装成靠着相应半壳22的内表面27受到约束。
偏心零件18的剖面是沿着穿过在冠齿轮24的连续两个齿之间延伸的直径上相对的空隙之间的平面P1截取的。角度A1于是取决于冠齿轮24的齿的数量和满负荷点的燃烧时序。在示例性实施例中，冠齿轮24每个包括42个齿，使得存在21个可能的断裂位置。
在图5b的实施例中，两个半壳22沿着相对于轴瓦40的连接区域Z的平面P3偏移的切割平面P1相对于彼此定位。平面P1于是可以位于垂直于偏心平面P2的平面中，而连接区域Z的平面P3相对于平面P2形成角度A1。在这种构造中，事先将轴瓦40定位于曲柄销13上，并且将相应的两个半壳22以偏移的方式在曲柄轴12的曲柄销13周围定位在轴瓦40上。
每个偏心零件18的主体19可以包括至少一个具有径向朝向的润滑液通过孔41，以允许润滑由轴瓦40形成的流体动力轴承。
此外，用于控制偏心零件18的角位置的装置30包括作动轴31和小齿轮的级联，小齿轮的级联由安装在作动轴31上的作动小齿轮32和中间小齿轮33构成，中间小齿轮33称为行星齿轮，用于反转旋转方向，其一方面与作动小齿轮32啮合，另一方面与相应的偏心零件18的冠齿轮24啮合(参照图3)。
在操作时，并且当作动轴31相对于框架旋转固定时，装置30具有固定压缩比构造。在比率过渡时，位于滑轮一侧的偏心零件18的角位置受到作动轴31的角位置的控制，以便因此过渡成新的压缩比点。为此目的，作动轴31可以例如通过涡轮蜗杆式齿轮机构或者任何其它适于该应用的移动构件作动。
另外，穿过曲柄轴12的轴颈14，传送轴36和传送小齿轮37将位于作动轴31一侧上的偏心零件18的相同运动性逐步传递到曲柄轴12的所有其它偏心零件18。为此目的，安装在传送轴36上的小齿轮37与上游偏心零件18的冠齿轮24和相应的下游偏心零件18的冠齿轮24啮合。

Claims (18)

1.一种内燃发动机，其包括曲柄轴(12)和内燃发动机压缩比改变系统(11)，其包括安装在所述曲柄轴(12)的曲柄销(13)上的至少一个总成，所述总成包括：
-偏心零件(18)，其具有由组装在一起的两个半壳(22)构成的主体(19)，所述主体(19)包括内表面(27)、相对于所述主体(19)的所述内表面(27)偏心的外表面(23)、位于所述外表面(23)两侧上的两个冠齿轮(24)、和穿过所述内表面(27)的轴线(X1)和所述外表面(23)的轴线(X2)的偏心平面(P2)；以及
-两个轴瓦(40)，其设计成抵靠着所述主体(19)的所述内表面(27)，所述两个轴瓦(40)在其自由末端的位置具有连接区域(Z)，其特征在于，
-所述轴瓦(40)安装在所述偏心零件(18)上，该偏心零件同轴地安装在所述曲柄轴(12)的曲柄销(13)上，
-所述轴瓦(40)的所述连接区域(Z)在平面(P3)中延伸，该平面(P3)相对于穿过所述偏心零件(18)的偏心中心并且穿过最大偏心的偏心平面(P2)形成第一角度(A1)，所述第一角度(A1)对应于所述曲柄轴(12)的旋转方向(ω)的顺时针方向在0°和-160°之间。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一角度(A1)在0和-45°之间或在0和-40°之间。
3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一角度(A1)小于或等于-1°。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一角度(A1)在-1°和-40°之间。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一角度(A1)在-100°和-130°之间。
6.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述第一角度(A1)在-5°和-25°之间。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的发动机，其特征在于，所述两个半壳(22)沿着切割平面(P1)相对应彼此定位，该切割平面(P1)相对于穿过所述偏心零件(18)的偏心中心并且穿过最大偏心的偏心平面(P2)形成第二角度(A2)；所述第二角度(A2)对应于所述曲柄轴(12)的旋转方向(ω)的顺时针方向在0°和-45°之间。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述第二角度(A2)在0和-40°之间。
9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述第二角度(A2)低于-1°。
10.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述第二角度(A2)在0和-30°之间。
11.根据权利要求10所述的发动机，其特征在于，所述第二角度(A2)在0和-23.7°之间。
12.根据权利要求11所述的发动机，其特征在于，所述第二角度(A2)在-2和-10°之间或在-3和-6°之间。
13.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述两个半壳(22)沿着位于所述轴瓦(40)的所述连接区域(Z)的延伸部分中的切割平面(P1)相对于彼此定位，所述第一角度和第二角度(A1、A2)是相同的。
14.根据权利要求13所述的发动机，其特征在于，所述两个半壳(22)沿着相对于所述轴瓦(40)的连接区域(Z)的平面(P3)偏移的切割平面(P1)相对于彼此定位。
15.根据权利要求13或14所述的发动机，其特征在于，所述切割平面(P1)穿过所述冠齿轮(24)的连续两个齿之间的直径上相对的空隙。
16.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述切割平面(P1)相对于所述偏心平面(P2)的所述第二角度(A2)取决于属于所述冠齿轮(24)的齿的数量和在满负荷点的燃烧时序。
17.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，每个偏心零件(18)的所述主体(19)包括至少一个润滑液通过孔(41)。
18.一种机动车辆，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的发动机。
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