CN110273765B - 发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机和车辆，所述发动机包括：活塞，所述活塞安装于发动机的气缸内；曲轴，所述曲轴与所述活塞相连；主轴承座，所述主轴承座用于安装主轴承，所述曲轴支承于所述主轴承；驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述主轴承座以使所述主轴承座的位置可调；导向件，所述发动机的缸体具有导向槽，所述导向件与所述主轴承座相连，且沿轴向可滑动地配合在所述导向槽内。本发明的发动机，可通过驱动机构驱动发动机的主轴承座向上或向下运动，以使与主轴承座相连的曲轴相对于气缸运动，由此，可改变活塞在气缸内的运动行程，进而实现发动机压缩比的变化，根据实际工况选择相应的压缩比，使得车辆在不同工况下均可具有较高的热效率，提高燃油经济性。

Description

发动机和车辆

技术领域

本发明属于车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种发动机和设有该发动机的车辆。

背景技术

一般地，内燃机的压缩比越高，热效率越高，然而随着压缩比的升高，发动机会产生爆震，这种情况会减少内燃机的输出并且会造成内燃机的损坏。内燃机在不同的工况下，热效率不同，负荷越低，则热效率越低，负荷高，则热效率高。相关技术中，发动机的压缩比都是固定的，由于爆震的限制，压缩比不能提高。而在低负荷时，热效率低，经济性差，存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种发动机，所述发动机可在不同工况下均实现高的热效率，提高燃油经济性。

根据本发明实施例的发动机，包括：活塞，所述活塞安装于发动机的气缸内；曲轴，所述曲轴与所述活塞相连；主轴承座，所述主轴承座用于安装主轴承，所述曲轴支承于所述主轴承；驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述主轴承座以使所述主轴承座的位置可调，导向件，所述发动机的缸体具有导向槽，所述导向件与所述主轴承座相连，且沿轴向可滑动地配合在所述导向槽内。

根据本发明实施例的发动机，可通过驱动机构驱动发动机的主轴承座向上或向下运动，以使与主轴承座相连的曲轴相对于气缸运动，由此，可改变活塞在气缸内的运动行程，进而实现发动机压缩比的变化，根据实际工况选择相应的压缩比，使得车辆在不同工况下均可具有较高的热效率，提高燃油经济性。

根据本发明一个实施例的发动机，所述导向件包括杆体和设在所述杆体外周的限位凸台，所述导向槽与所述限位凸台滑动配合，所述导向槽朝向所述主轴承座的底壁设有用于贯穿杆体的避让孔，所述避让孔的径向尺寸小于所述限位凸台的径向尺寸。

根据本发明一个实施例的发动机，还包括：弹性预紧件，所述弹性预紧件弹性抵压在所述限位凸台与所述导向槽背离所述主轴承座的顶壁之间。

根据本发明一个实施例的发动机，所述限位凸台为多个，且沿轴向间隔开设置。

根据本发明一个实施例的发动机，所述导向件为多个，所述导向槽为多个，多个所述导向件与多个所述导向槽一一对应。

根据本发明一个实施例的发动机，所述主轴承座包括：上主轴承座和下主轴承座，所述驱动机构与所述上主轴承座相连，所述导向件与所述上主轴承座相连。

根据本发明一个实施例的发动机，所述驱动机构包括：从动齿条和主动齿轮，所述从动齿条与所述主轴承座相连，所述主动齿轮与所述从动齿条啮合。

根据本发明一个实施例的发动机，所述缸体具有滑槽，所述从动齿条可滑动地安装于所述滑槽。

本发明还提出了一种车辆。

根据本发明实施例的车辆，设置有上述任一种实施例所述的发动机。

所述车辆与上述的发动机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的发动机的局部放大图；

图2是根据本发明实施例的发动机的缸体的局部放大图；

图3是根据本发明实施例的发动机的另一个局部放大图；

图4是根据本发明实施例的发动机的又一个局部放大图；

图5是根据本发明实施例的发动机的再一个局部放大图。

附图标记：

曲轴10，

主轴承座20，上主轴承座21，下主轴承座22，

驱动机构30，从动齿条31，主动齿轮32，

缸体40，导向槽41，避让孔411，滑槽42，

导向件50，杆体51，限位凸台52，弹性预紧件53。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的发动机。

如图1-图5所示，根据本发明一个实施例的发动机包括：活塞(图中未示出)、曲轴10、主轴承座20、驱动机构30。

发动机的缸体40限定出气缸，气缸可用于活塞进行活塞运动，以将热能转化为机械能，进而驱动车辆行驶。

活塞安装于发动机的气缸(图中未示出)内，活塞可压缩气缸内的燃气，便于燃气在气缸内燃烧及膨胀，以向车辆驱动系统输出机械能，需要说明的是，活塞在气缸内的运动行程决定发动机的压缩比。

曲轴10与活塞相连，具体地，曲轴10通过连杆(图中未示出)与活塞相连，曲轴10承受连杆传来的力，并将其转化为转矩输出至其它附件以进行下一步地工作。

主轴承座20用于安装主轴承，曲轴10支承于主轴承，即曲轴10的位置可跟随主轴承座20位置变化而发生变动，例如，主轴承座20向下运动，曲轴10、主轴承均随着主轴承座20向下运动，曲轴10中心在垂直方向的位置改变，活塞运动的行程发生改变，使得发动机的压缩比发生改变，便于调节发动机的压缩比。

具体地，如图1和图5所示，主轴承座20包括上主轴承座21和下主轴承座22，且在主轴承、曲轴10与主轴承座20安装固定后，上主轴承座21和下主轴承座22连接为一体，即主轴承座20的位置发生改变时，上主轴承座21和下主轴承座22同步运动。

驱动机构30用于驱动主轴承座20，以使主轴承座20的位置可调，例如，驱动机构30可驱动主轴承座20沿活塞的轴向运动，以使活塞在气缸内运动的行程增加，具体地，驱动机构30与上主轴承座21相连，驱动机构30驱动上主轴承座21运动，以使主轴承座20整体带动曲轴10运动，使得曲轴10与气缸的相对位置发生改变，即发动机的压缩比改变，进而实现压缩比的调节。

可以理解的是，活塞通过连杆和曲轴10相连，驱动机构30通过主轴承座20与曲轴10相连，驱动机构30可推动主轴承座20与缸体40相对运动，这样，曲轴10与缸体40的相对位置发生改变，且曲轴10与气缸的相对位置改变，使得活塞在气缸内的行程发生变化，即活塞运动的上止点和下止点之间的间距改变，进而实现发动机压缩比的变化，从而满足车辆在不同工况下对压缩比的需求。

需要说明的是，压缩比对发动机在不同工况下的燃烧效率有很大的影响，例如，在车辆冷启动时，较高的压缩比可使得发动机具有较高的燃烧效率，但当车辆在启动以后，发动机就不再需要过高的压缩比，这样，通过驱动机构30推动主轴承座20与缸体40相对运动，可灵活地调整发动机的压缩比，使得车辆在启动以后具有与工况相适应的压缩比，便于车辆在不同的工况下均可具有较高的燃烧效率，进而提升车辆发动机的燃油经济性。

根据本发明实施例的发动机，可通过驱动机构30驱动发动机的主轴承座20向上或向下运动，以使与主轴承座20相连的曲轴10相对于气缸运动，由此，可改变活塞在气缸内的运动行程，进而实现发动机压缩比的变化，根据实际工况选择相应的压缩比，使得车辆在不同工况下均可具有较高的热效率，提高燃油经济性。

根据本发明实施例的发动机还包括导向件50，如图2所示，发动机的缸体40具有导向槽41，如图1所示，导向件50与上主轴承座21相连，即导向件50与上主轴承座21可同向运动，且导向件50沿轴向可滑动地配合在导向槽41内，这样，在驱动机构30驱动主轴承座20运动时，导向件50与上主轴承座21同时向上或向下运动，即导向件50在导向槽41内运动的行程与上主轴承座21相对于缸体40运动的行程相同，使得主轴承座20相对于缸体40准确地运动，保证发动机压缩比的调节更准确，进而有效地提升车辆的燃油经济性。

在一些实施例中，缸体40靠近主轴承座20的一侧设有缩口，且驱动机构30驱动上主轴承座21运动的过程中，上主轴承座21可向上运动至缩口内，这样，可节省发动机整体的布局空间，有效地提高发动机内部结构的空间利用率，上主轴承座21至少部分可位于缩口内，便于主轴承座20的安装。

具体地，如图3所示，导向件50包括杆体51和限位凸台52，限位凸台52设在杆体51外周，限位凸台52的径向尺寸大于杆体51的径向尺寸，导向槽41与限位凸台52滑动配合，即限位凸台52可在导向槽41内向上或向下运动，如图2所示，导向槽41朝向上主轴承座21的底壁设有避让孔411，避让孔411用于贯穿杆体51，即杆体51可沿着避让孔411向上或向下运动，避让孔411的径向尺寸小于限位凸台52的径向尺寸，杆体51沿着避让孔411运动至限位凸台52抵压导向槽41朝向上主轴承座21的底壁时，导向件50停止运动，驱动机构30驱动主轴承座20运动至最大位置，此时，发动机的压缩比调节为最大值，该压缩比适于车辆高速行驶时的工况，这样，通过限位凸台52对主轴承座20的行程进行合理的限制，使得车辆在合适的压缩比范围内运行，避免车辆故障时，发动机的压缩比的调节过大，提升车辆的安全性。

进一步地，如图3所示，导向件50还包括弹性预紧件53，弹性预紧件53弹性抵压在限位凸台52与导向槽41背离上主轴承座21的顶壁之间，弹性预紧件53可对限位凸台52施加预紧力，以使导向件50与导向槽41之间相对稳定。

其中，如图1和图3所示，限位凸台52为多个，且多个限位凸台52沿轴向间隔开设置，例如，限位凸台52为两个，两个限位凸台52沿杆体51的轴向间隔开设置，这样，通过沿杆体51的轴向间隔开设置多个限位凸台52，既实现了限位凸台52对驱动机构30运动的限位作用，保证弹性预紧件53与限位凸台52稳定接触，同时限位凸台52形成中部掏空的结构可有效地减少导向件50整体的质量，减少导向件50所需的生产材料，降低发动机整体的生产成本。

在一个实施例中，导向件50为多个，导向槽41为多个，多个导向件50与多个导向槽41一一对应，例如，如图1和图3所示，导向件50为两个，导向槽41为两个，两个导向件50与两个导向槽41一一对应，且多个导向件50可设于驱动机构30的两侧，以对驱动机构30起到很好地限位作用，使得发动机的整体结构布局更加合理。

驱动机构30驱动主轴承座20运动时，导向件50与主轴承座20同步运动，导向件50可对主轴承座20起到导向作用，同时，多个导向件50设于驱动机构30的两侧，可使得驱动机构30及主轴承座20的运动更加稳定，便于实现发动机压缩比的调节，有效地提升发动机整体结构的稳定性，压缩比的调节也更加精准。

在一些实施例中，如图1和图3-图4所示，驱动机构30包括从动齿条31和主动齿轮32，从动齿条31与主轴承座20相连，具体地，从动齿条31与上主轴承座21相连，其中，从动齿条31与上主轴承座21可通过螺栓或其他方式相对固定，优选地，从动齿条31与上主轴承座21为一体式，这样，可提高发动机的整体性，避免从动齿条31与上主轴承座21脱离，同时便于安装。主动齿轮32可设于缸体40上，主动齿轮32与从动齿条31啮合，主动齿轮32转动时，从动齿条31相对于主动齿轮32运动，即可将主动齿轮32的周向运动转化为从动齿条31的直线运动，在从动齿条31相对于主动齿轮32作直线运动时，从动齿条31带动主轴承座20相对于主动齿轮32作直线运动，进而实现主轴承座20相对于缸体40运动，实现发动机压缩比的调节。

需要说明的是，主动齿轮32可与车辆的电子控制单元(图中未示出)相连，这样，驾驶员可通过电子控制单元控制主动齿轮32的转动方向及旋转的圆周距离，实现发动机压缩比的智能化控制，便于调节。

具体地，如图2所示，发动机的缸体40具有滑槽42，从动齿条31可滑动地安装于滑槽42，即从动齿条31可在滑槽42内向上或向下运动，例如，主动齿轮32正向转动时，从动齿条31在滑槽42内向上运动，主轴承座20向上运动，主轴承座20相对于缸体40运动，发动机的压缩比变小，发动机的压缩比适于车辆启动以后的工况，再例如，主动齿轮32反向转动时，从动齿条31在滑槽42内向下运动，主轴承座20向下运动，主轴承座20相对于缸体40运动，发动机的压缩比变大，发动机较大的压缩比适于车辆启动时的工况，这样，可保证车辆在不同工况下均具有较高的燃油效率。

从动齿条31在滑槽42内运动，滑槽42对从动齿条31起到导向的作用，滑槽42还可对从动齿条31沿宽度方向起到限位作用，使得从动齿条31在滑槽42内仅沿上下方向运动，且滑槽42设于缸体40内，有效地减小发动机的体积，使得发动机内部结构紧凑。

当然，可在滑槽42内设沿上下方向延伸的凸台，同时在从动齿条31背离主动齿轮32的一侧设沿上下方向延伸的凹槽，且凸台可在凹槽内沿上下方向运动，便于实现驱动机构30驱动主轴承座20沿上下方向运动，凸台与凹槽的配合结构可使得驱动机构30对主轴承座20的驱动作用更加稳定，从而提升发动机整体结构的稳定性。

驱动机构30还包括锁紧装置(图中未示出)，锁紧装置可使得主动齿轮32和从动齿条31固定在一个位置不动，以保证车辆在行驶时具有稳定的压缩比。

在另一些实施例中，驱动机构30还包括油缸，具体地，油缸包括：油缸体、油缸活塞。

油缸具有封闭的液压腔，具体地，油缸体限定出液压腔，油缸活塞安装于油缸体内，油缸活塞可在液压腔内运动，且油缸活塞将液压腔分隔为第一腔和第二腔，可通过改变第一腔、第二腔的油量控制油缸活塞在液压腔内的相对位置，比如，增加第一腔内的油量，同时减少第二腔的油量，油缸活塞在第一腔内的油压作用下逐渐向背离第一腔的方向运动，再比如，增加第二腔内的油量，同时减少第一腔的油量，油缸活塞在第二腔内的油压作用下逐渐向背离第二腔的方向运动，这样，通过改变油缸内的油量调节油缸活塞与油缸体的相对位置，调节方式简单，易于实现。

液压腔与缸体40的油道相连，以便于将缸体40的油道内的油流入液压腔内，或将液压腔内的油流入缸体40的油道，从而实现液压腔内油量的调节，进而控制油缸活塞在液压腔内运动，需要说明的是，在油缸活塞移动到实际需求的位置时，将液压腔与缸体40的油道连通处隔断，以使得第一腔和第二腔均具有稳定的油压，保证油缸活塞位置在稳定工况时固定。

油缸还包括油缸盖板，液压腔的上端敞开，油缸盖板具有上端敞开的凹槽，油缸盖板封盖在凹槽上以形成封闭的液压腔，油缸盖板与油缸体相连，且油缸盖板封闭液压腔的上端，油缸盖板封闭液压腔使得液压腔内具有稳定的油压，这样，在液压腔内的油量调节稳定后，油缸活塞与油缸体的相对固定，发动机具有稳定的压缩比，使得发动机在相应工况下保持稳定的热效率，提高了燃油经济性。

油缸体的上端面具有沉槽，油缸盖板安装于沉槽内，具体地，沉槽内设有多个安装孔，油缸盖板设有多个通孔，多个安装孔与多个通孔通过多个螺纹紧固件一一对应连接，使得油缸盖板与油缸体固定牢固，保证液压腔内稳定的油压环境。

油缸活塞为板状、液压腔和油缸活塞均具有长圆形截面，油缸活塞的周边与液压腔的内侧壁贴合，第一腔、第二腔中的油液不会相互流通，板状的油缸活塞与第一腔、第二腔中的油液的接触面积较大，这样，保证第一腔、第二腔均具有稳定的油压，主轴承座对第一腔和第二腔的内部压强影响较小，使得发动机具有稳定的工作环境。

需要说明的是，油缸活塞与主轴承座20相连，当油缸活塞在液压腔内运动时，油缸活塞推动主轴承座20与曲轴同向运动，从而实现曲轴位置的调节，进而改变发动机的压缩比。

本发明还提出一种车辆。

根据本发明实施例的车辆，设置有上述任一种实施例的发动机，本发明实施例的车辆可实现发动机压缩比的动态调节，以使车辆在不同工况下均可具有较高的燃油效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

活塞，所述活塞安装于发动机的气缸内；

曲轴(10)，所述曲轴(10)与所述活塞相连；

主轴承座(20)，所述主轴承座(20)用于安装主轴承，所述曲轴(10)支承于所述主轴承；

驱动机构(30)，所述驱动机构(30)用于驱动所述主轴承座(20)以使所述主轴承座(20)的位置可调；

导向件(50)，所述发动机的缸体(40)具有导向槽(41)，所述导向件(50)与所述主轴承座(20)相连，且沿轴向可滑动地配合在所述导向槽(41)内，所述导向件(50)包括杆体(51)和设在所述杆体(51)外周的限位凸台(52)，所述导向槽(41)与所述限位凸台(52)滑动配合，所述导向槽(41)朝向所述主轴承座(20)的底壁设有用于贯穿杆体(51)的避让孔(411)，所述避让孔(411)的径向尺寸小于所述限位凸台(52)的径向尺寸。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，还包括：弹性预紧件(53)，所述弹性预紧件(53)弹性抵压在所述限位凸台(52)与所述导向槽(41)背离所述主轴承座(20)的顶壁之间。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述限位凸台(52)为多个，且沿轴向间隔开设置。

4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述导向件(50)为多个，所述导向槽(41)为多个，多个所述导向件(50)与多个所述导向槽(41)一一对应。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机，其特征在于，所述主轴承座(20)包括：上主轴承座(21)和下主轴承座(22)，所述驱动机构(30)与所述上主轴承座(21)相连，所述导向件(50)与所述上主轴承座(21)相连。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机，其特征在于，所述驱动机构(30)包括：从动齿条(31)和主动齿轮(32)，所述从动齿条(31)与所述主轴承座(20)相连，所述主动齿轮(32)与所述从动齿条(31)啮合。

7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述缸体(40)具有滑槽(42)，所述从动齿条(31)可滑动地安装于所述滑槽(42)。

8.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-7中任一项所述的发动机。

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