CN110159425A - 一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，由连杆大头、轴瓦Ⅰ、螺栓Ⅰ、曲柄销、轴瓦Ⅱ、连杆大头盖、螺栓Ⅱ和连杆小头组成。本发明适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，调节压缩比时只需互换上、下轴瓦位置，易于实现；偏心轴瓦外圆与连杆大头及连杆大头盖内圆过盈连接，工作过程中不会有微动，耐久性能与传统结构相当；偏心轴瓦内圆中心轴线与连杆大、小头中心连线在同一个平面内，不会产生偏心扭矩，与使用传统轴瓦时的性能一样可靠；仅需用偏心轴瓦替换传统轴瓦，原机其余结构不变，结构简单，成本低；可用于灵活燃料发动机等。

Description

一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置

技术领域

本发明属于发动机智能可变技术领域，具体涉及一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置。

背景技术

可变压缩比技术对于灵活燃料发动机来说具有非常高的应用价值。譬如应用在天然气和柴油双燃料发动机上时，在使用天然气时用低压缩比可减少爆震，提高最大功率。在使用柴油时用高压缩比提高热效率和最大功率，市场需求非常迫切。目前，在可变压缩比(VCR) 技术领域研究较多。但由于结构、控制及可靠性等诸多因素的影响，几乎没有量产的应用于发动机的实例。

现有的可变压缩比技术可分为几类：活塞高度可变、连杆长度可变、曲轴位置可变、缸盖缸体相对位移、附加燃烧室、配气机构、齿式杠杆以及多连杆机构等。其中，活塞高度可变和连杆长度可变对传统发动机的结构改动是最小的。附加燃烧室对燃烧室形状有显著的影响，从而恶化气流运动和燃烧。曲轴位置变化和缸体与缸盖的相对位移两种的驱动装置都需要很大的功率输出来实现位置的变化，从而增加发动机负担，而且对原机改动非常大或需要重新设计。多连杆机构和齿式杠杆可以较好的实现连续可变和较高的工作稳定性，但是结构非常复杂，运动惯性质量很大，对传统机型也不适用，需要重新设计发动机。

连杆长度可变类又以连杆小头偏心、连杆大头偏心或主轴承偏心为主，改变连杆的有效长度。专利US 8,851,030B2公开了一种可变压缩比连杆，偏心连杆轴承设置在连杆大头和曲柄销之间，通过液压推动偏心连杆轴承旋转来调节连杆大头偏心量从而改变连杆长度。专利JP 2015-124639公开了一种汽车发动机可变压缩比装置，在连杆大头与曲柄销之间设置一偏心套筒，偏心套筒两侧留有间隔180°的唇口，连杆盖留有一定深度的沟槽，利用液压驱动偏心套筒旋转实现连杆大头偏心从而改变连杆的有效长度。专利US 6，412，453B1公开了一种用于改变内燃机压缩比的系统，包括设置在连杆和曲柄销之间的轴承保持器，该轴承保持器具有与曲柄销连通的内表面和与连杆连通的外表面，连杆可相对于轴承保持器沿着连杆的纵向轴线轴向移动，以实现连杆相对于轴承保持架的选择性位移，该位移将引起连杆有效长度的变化、实现内燃机期望的压缩比；还包括至少一个用于测量的传感器。中国专利 CN 207245854U公开了一种偏心轴瓦式可变压缩比装置，主要由旋转套、控制杆a、曲轴、连杆大头盖、连杆、控制杆b、齿轮、电机轴、步进电机、螺栓a、螺栓b、下轴瓦和上轴瓦。采用步进电机驱动控制杆b移动，改变旋转套的位置，从而带动上轴瓦和下轴瓦转动，改变连杆位置，从而改变活塞上、下止点位置，改变压缩比，提高燃油利用率，降低排放。该实用新型具有结构简单，制造难度小的优点，可以降低生产成本。

现有技术多连杆机构结构复杂，在发动机转速高时稳定性不好，对原机的改变较大，需要额外布置一整套机构。连杆小头偏心方案在柴油机上空间布置困难(柴油机连杆小头跟活塞之间的间隙小)，柴油机爆发压力大，结构强度和耐久可靠性存在问题。且目前方案大多停留在原理阶段，无法转化为产品。连杆大头偏心实现连续可调压缩比方案都是将传统轴瓦替换成可以相对于连杆大头内圆相对移动的零件，该零件与连杆大头内圆存在一定间隙，相对移动时极易造成表面磨损，可靠性将大大降低。且部分通过设置偏心轴瓦或偏心套筒实现连杆大头偏心的方案，在部分压缩比工况下，轴瓦或套筒的中心轴线与连杆大小头中心连线不在同一个平面，导致存在偏心扭矩，将影响使用寿命。

很多卡车用户将柴油车改装成了经济性更好的天然气车，但当遇到天然气气源紧张或价格大幅上涨时，因加不到天然气或天然气涨价导致运营成本猛增，用户将面临停运或者将车再次改装为柴油车的尴尬局面，天然气车辆的销量也会大幅下降。此时，双燃料/灵活燃料车辆的优势凸显，用户可以自由选择燃料，天然气价格高可以选择用纯柴油模式，天然气价格低可以考虑用天然气模式，可以减少燃料的价格波动造成的发动机使用成本高的风险，双燃料/灵活燃料发动机比较符合市场需求。使用双燃料/灵活燃料发动机过程中，用户选择哪种燃料主要受燃料市场影响，是较长期的行为，不会频繁切换。但是，双燃料/灵活燃料发动机必须具备压缩比可调节的能力，一旦用户需要将燃料1更换为燃料2时，发动机必须从满足燃料1的压缩比1状态调整为满足燃料2的压缩比2状态。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，以满足双燃料/灵活燃料发动机在更换燃料时调节压缩比的需求。本发明的机构具有结构简单，与传统曲柄连杆机构一样可靠，成本低等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，由连杆大头1、轴瓦Ⅰ2、螺栓Ⅰ3、曲柄销4、轴瓦Ⅱ5、连杆大头盖6、螺栓Ⅱ7和连杆小头8组成。

所述轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5套装在曲柄销4上。

所述连杆大头1和连杆大头盖6分别套装在轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5上，轴瓦Ⅰ2的定位唇Ⅰ201和轴瓦Ⅱ5的定位唇Ⅱ501分别嵌入连杆大头内圆102的凹槽Ⅰ101和连杆大头盖内圆602的凹槽Ⅱ601处固定。连杆大头1和连杆大头盖6通过螺栓Ⅰ3和螺栓Ⅱ7连接，轴瓦Ⅰ 2和轴瓦Ⅱ5被过盈压紧在连杆大头1和连杆大头盖6内，工作过程中轴瓦Ⅰ2、轴瓦Ⅱ5与连杆大头1、连杆大头盖6之间不存在相对移动。

所述轴瓦Ⅰ2的外圆Ⅰ203、轴瓦Ⅱ5的外圆Ⅱ503、连杆大头内圆Ⅰ102和连杆大头盖内圆602同心，轴瓦Ⅰ2的内圆204、轴瓦Ⅱ5的内圆504和曲柄销4的中心轴401同心，二者重合。

所述轴瓦Ⅰ2的最薄处205与轴瓦Ⅱ5的最厚处505均位于连杆大头1和连杆小头8中心轴线组成的平面内。

所述轴瓦Ⅰ2设有圆孔Ⅰ202、轴瓦Ⅱ5设有圆孔Ⅱ502，以保证不同压缩比状态时润滑油路都能畅通。

当灵活燃料发动机需要实现低压缩比时，轴瓦Ⅰ2安装于曲柄销4的中心轴401上侧，轴瓦Ⅱ5安装于曲柄销4的中心轴401下侧，此时曲柄销4的中心轴401距离连杆小头8中心最近，连杆有效长度最短。当灵活燃料发动机需要使用高压缩比燃料时，只需拆卸油底壳，松开螺栓Ⅰ3和螺栓Ⅱ7，将轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5的安装位置互换，即可使曲柄销4的中心轴401距离连杆小头8中心最远，连杆有效长度最长。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，调节压缩比时只需互换上、下轴瓦位置，易于实现；

2、偏心轴瓦外圆与连杆及连杆大头盖内圆过盈连接，工作过程中不会有微动，耐久性能与传统结构相当；

3、偏心轴瓦内圆中心轴线与连杆大、小头中心连线在同一个平面内，不会产生偏心扭矩，与使用传统轴瓦时的性能一样可靠；

4、仅需用偏心轴瓦替换传统轴瓦，原机其余结构不变，结构简单，成本低；

5、可用于灵活燃料发动机等。

附图说明

图1连杆最短(低压缩比)状态轴瓦Ⅰ和轴瓦Ⅱ安装位置示意图；

图2轴瓦Ⅰ和轴瓦Ⅱ的示意图；

图3连杆大头的示意图；

图4连杆大头盖的示意图；

图5曲柄销的示意图；

图6轴瓦Ⅰ和轴瓦Ⅱ内外圆心位置示意图；

图7连杆最长(高压缩比)状态轴瓦Ⅰ和轴瓦Ⅱ安装位置示意图。

图中，1.连杆大头 2.轴瓦Ⅰ 3.螺栓Ⅰ 4.曲柄销 5.轴瓦Ⅱ 6.连杆大头盖 7.螺栓Ⅱ 8.连杆小头 101.凹槽Ⅰ 102.连杆大头内圆 201.定位唇Ⅰ 202.圆孔Ⅰ 203.外圆Ⅰ 204.内圆Ⅱ 205.最薄处 401.中心轴 501.定位唇Ⅱ 502.圆孔Ⅱ 503.外圆Ⅱ 504. 内圆Ⅱ505.最厚处 601.凹槽Ⅱ 602.连杆大头盖内圆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，由连杆大头 1、轴瓦Ⅰ2、螺栓Ⅰ3、曲柄销4、轴瓦Ⅱ5、连杆大头盖6、螺栓Ⅱ7和连杆小头8组成。

所述轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5套装在曲柄销4上；

连杆大头1和连杆大头盖6分别套装在轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5上，轴瓦Ⅰ2的定位唇Ⅰ201和轴瓦Ⅱ5的定位唇Ⅱ501(图2)分别嵌入连杆大头内圆102的凹槽Ⅰ101(图3)和连杆大头盖内圆602的凹槽Ⅱ601(图4)处即位置固定，连杆大头1和连杆大头盖6通过螺栓Ⅰ3和螺栓Ⅱ7连接，轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5被过盈压紧在连杆大头1和连杆大头盖6内，工作过程中轴瓦Ⅰ2、轴瓦Ⅱ5与连杆大头1、连杆大头盖6之间不存在相对移动；

轴瓦Ⅰ2的外圆Ⅰ203、轴瓦Ⅱ5的外圆Ⅱ503、连杆大头内圆Ⅰ102和连杆大头盖内圆602同心，轴瓦Ⅰ2的内圆204、轴瓦Ⅱ5的内圆504和曲柄销4的中心轴401(图5)同心，二者重合(如图6所示)；

装配完成后，轴瓦Ⅰ2的最薄处205与轴瓦Ⅱ5的最厚处505均位于连杆大头1和连杆小头8中心轴线组成的平面内；

轴瓦Ⅰ2设有圆孔Ⅰ202、轴瓦Ⅱ5设有圆孔Ⅱ502，以保证不同压缩比状态时润滑油路都能畅通。

具体实现方式如下：当灵活燃料发动机需要实现低压缩比时，轴瓦Ⅰ2安装于曲柄销4 的中心轴401上侧，轴瓦Ⅱ5安装于曲柄销4的中心轴401下侧，此时曲柄销4的中心轴401 距离连杆小头8中心最近(如图1所示)，连杆有效长度最短；当灵活燃料发动机需要使用高压缩比燃料时，只需拆卸油底壳，松开螺栓Ⅰ3和螺栓Ⅱ7，将轴瓦Ⅰ2和轴瓦Ⅱ5的安装位置互换(如图7所示)，即可使曲柄销4的中心轴401距离连杆小头8中心最远，连杆有效长度最长。

本发明核心在于：通过偏心轴瓦调节连杆有效长度；偏心轴瓦外圆与连杆、连杆大头盖内圆过盈连接；偏心轴瓦内圆中心轴线与连杆大小头中心连线在同一个平面内；调节压缩比的方式是对调偏心轴瓦安装位置等。本发明适用于采用该原理调节内燃机压缩比的任何结构。

本发明适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置拟应用于一汽解放发动机事业部天然气/柴油双燃料发动机上，可以满足不同燃料对发动机压缩比的要求，在使用天然气时用低压缩比可减少爆震、提高最大功率，在使用柴油时用高压缩比提高热效率和最大功率。以满足市场对天然气/柴油双燃料发动机的迫切需求。

Claims (4)

1.一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于：由连杆大头(1)、轴瓦Ⅰ(2)、螺栓Ⅰ(3)、曲柄销(4)、轴瓦Ⅱ(5)、连杆大头盖(6)、螺栓Ⅱ(7)和连杆小头(8)组成；

所述轴瓦Ⅰ(2)和轴瓦Ⅱ(5)套装在曲柄销(4)上；

所述连杆大头(1)和连杆大头盖(6)分别套装在轴瓦Ⅰ(2)和轴瓦Ⅱ(5)上，轴瓦Ⅰ(2)的定位唇Ⅰ(201)和轴瓦Ⅱ(5)的定位唇Ⅱ(501)分别嵌入连杆大头内圆(102)的凹槽Ⅰ(101)和连杆大头盖内圆(602)的凹槽Ⅱ(601)处；连杆大头(1)和连杆大头盖(6)通过螺栓Ⅰ(3)和螺栓Ⅱ(7)连接，轴瓦Ⅰ(2)和轴瓦Ⅱ(5)被过盈压紧在连杆大头(1)和连杆大头盖(6)内；

所述轴瓦Ⅰ(2)的外圆Ⅰ(203)、轴瓦Ⅱ(5)的外圆Ⅱ(503)、连杆大头内圆Ⅰ(102)和连杆大头盖内圆(602)同心，轴瓦Ⅰ(2)的内圆(204)、轴瓦Ⅱ(5)的内圆(504)和曲柄销(4)的中心轴(401)同心，二者重合；轴瓦Ⅰ(2)的最薄处(205)与轴瓦Ⅱ(5)的最厚处(505)均位于连杆大头(1)和连杆小头(8)中心轴线组成的平面内。

2.根据权利要求1所述的一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于：所述轴瓦Ⅰ(2)设有圆孔Ⅰ(202)，轴瓦Ⅱ(5)设有圆孔Ⅱ(502)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于：当灵活燃料发动机需要实现低压缩比时，轴瓦Ⅰ(2)安装于曲柄销4的中心轴(401)上侧，轴瓦Ⅱ(5)安装于曲柄销(4)的中心轴(401)下侧。

4.根据权利要求1所述的一种适用于灵活燃料发动机的偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于：当灵活燃料发动机需要使用高压缩比燃料时，松开螺栓Ⅰ(3)和螺栓Ⅱ(7)，轴瓦Ⅰ(2)和轴瓦Ⅱ(5)的安装位置互换。