CN111648858A - 副轴输出式可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

副轴输出式可变压缩比发动机属于活塞往复式内燃机技术领域，提供一种可以根据不同工况需求而通过电机驱动的方式实时改变压缩比的活塞往复式内燃机，实现方式为通过曲轴绕输出轴公转改变曲轴高度从而实现可变压缩比。本发明在大负荷工况下可以降低压缩比，避免发生爆震或工作粗暴。本发明在小负荷工况下可以提高压缩比，补偿因进气系统节流等因素造成的实际压缩比下降带来的热效率降低。本发明的连杆结构较简单，可靠性高，维护成本低。本发明应用广泛，适用于汽油、柴油、天然气、液化石油气等多种燃料的发动机。

Description

副轴输出式可变压缩比发动机

技术领域

本发明属于活塞往复式内燃机技术领域，具体涉及一种通过让曲轴绕输出轴公转实现根据不同运转工况而改变压缩比的内燃机。

背景技术

对活塞往复式内燃机而言，其热效率在理想条件下是压缩比的函数，更高的压缩比能带来更高的热效率。但是由于在大负荷工况下过高的压缩比会导致汽油机爆震，柴油机工作粗暴，而在中小负荷不易发生爆震、工作粗暴的工况下可以适当提高压缩比以提高该工况下内燃机的热效率。对于现有的固定气缸结构的活塞往复式内燃机而言，其压缩比只能是固定值，只能选择一个兼顾了各工况下的一种折中方案。

发明内容

本发明是提供一种可以根据不同工况需求而通过电机驱动的方式实时改变压缩比的活塞往复式内燃机，实现方式为通过曲轴绕输出轴公转改变曲轴高度从而实现可变压缩比。

有益效果：

1.本发明在大负荷工况下可以降低压缩比，避免发生爆震或工作粗暴。

2.本发明在小负荷工况下可以提高压缩比，补偿因进气系统节流等因素造成的实际压缩比下降带来的热效率降低。

3.本发明的连杆结构较简单，可靠性高，维护成本低。

4.本发明应用广泛，适用于汽油、柴油、天然气、液化石油气等多种燃料的发动机。

附图说明

图1为副轴输出式可变压缩比发动机装配轴测图

图2为副轴输出式可变压缩比发动机装配正视图

图3为副轴输出式可变压缩比发动机装配仰视图

图4为副轴输出式可变压缩比发动机装配俯视图

图5为副轴输出式可变压缩比发动机装配轴测图(已省略发动机机体)

图6为副轴输出式可变压缩比发动机装配轴测图(已省略发动机机体、活塞、连杆)

图7为电机丝杠滑块装配剖视图

图8为曲轴轴测图

图9为副轴轴测图

图10为主连杆轴测图

图11为副连杆轴测图

图12为滑块轴测图

图13为丝杠轴测图

图14为丝杠限位块轴测图

其中：1.曲轴 2.副轴 3.发动机机体 4.主连杆 5.连杆销 6.副连杆 7.滑块销8.滑块 9.丝杠 10.丝杠限位块 11.电机 12.卡簧 13.螺栓 14.活塞 15.连杆

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案作进一步详细阐述：

如图1至图6所示，本发明由由曲轴(1)、副轴(2)、发动机机体(3)、主连杆(4)、连杆销(5)、副连杆(6)、滑块销(7)、滑块(8)、丝杠(9)、丝杠限位块(10)、电机(11)、卡簧(12)、螺栓(13)、活塞(14)、连杆(15)构成。

曲轴(1)轴心、副轴(2)轴心、连杆销(5)轴心、滑块销(7)轴心相互平行。

副轴(2)安装在发动机机体(3)上，其轴心与曲轴(1)轴心平行。副轴(2)的一端或两端伸出发动机机体(3)外作为发动机的动力输出轴。所有主连杆(4)的一端均安装在副轴上被副轴(2)穿过并被卡簧(12)限位，使主连杆(4)可以绕副轴(2)旋转。曲轴(1)安装在主连杆(4)上并被卡簧(12)限位且与所有主连杆(4)连接，每个曲轴(1)曲拐两侧均布置有主连杆(4)，主连杆(4)的总数为发动机气缸数+1，使曲轴(1)可以绕副轴(2)公转。

每两根主连杆(4)之间均布置有副连杆(6)，副连杆(6)数量与发动机气缸数量相同。所有主连杆(4)的另一端与副连杆(6)通过连杆销(5)连接，副连杆(6)位于每两根主连杆(4)之间，连杆销(5)也穿过所有副连杆(6)的一端，连杆销(5)穿过所有主连杆(4)的另一端并被卡簧(12)限位，连杆销(5)的轴线与曲轴(1)轴线平行，使主连杆(4)和副连杆(6)可以绕连杆销(5)轴心进行旋转运动。主连杆(4)上的连杆销(5)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距大于曲轴(1)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距，使主连杆(4)成为省力杠杆。

滑块(8)两侧均布置有副连杆(6)，二者之间通过滑块销(7)连接，通过卡簧(12)限位在副连杆(6)上，使滑块(8)和副连杆(6)可以绕滑块销(7)进行旋转。滑块销(7)轴心与曲轴(1)轴心平行。

滑块(8)安装在发动机机体(3)的滑块槽内，滑块槽宽度与滑块(8)宽度相同，滑块(8)上带有与丝杠(9)相同螺纹规格的螺纹通孔，丝杠(9)从螺纹通孔中穿过滑块(8)，丝杠(9)和滑块槽使滑块(8)仅能沿丝杠(9)轴向平移。丝杠(9)安装在发动机机体(3)上，其被丝杠限位块(10)限位。丝杠限位块(10)被螺栓(13)固定在发动机机体(3)上，电机(11)被螺栓(13)固定在发动机机体(3)上且与丝杠(9)相连。

主连杆(4)上的副轴(2)固定孔与连杆销(5)固定孔的孔心距、副连杆(6)上的连杆销(5)固定孔与滑块销(7)固定孔的孔心距长度之和大于滑块销(7)轴心与副轴(2)轴心的最短距离使该连杆机构可以正常运转。

电机(11)旋转带动丝杠(9)旋转使滑块(8)沿丝杠(9)轴向平移，滑块(8)带动副连杆(6)移动，副连杆(6)带动主连杆(4)绕副轴(2)转动，从而带动曲轴(1)绕副轴(2)公转。由于副轴(2)轴心与曲轴(1)轴心沿活塞(14)轴向的距离小于丝杠(9)的螺纹长度，因此曲轴(1)在公转很小角度的情况下就可以使曲轴(1)在活塞(14)轴向上发生较大位移，从而实现可变压缩比。

曲轴(1)上带有与曲轴(1)旋转轴同轴的副轴齿轮啮合的曲轴齿轮，副轴(2)上带有与副轴(2)旋转轴同轴的与曲轴齿轮啮合的副轴齿轮，主连杆(4)上的曲轴(1)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距为曲轴齿轮和副轴齿轮的分度圆半径之和，使曲轴(1)在绕副轴(2)公转至任何位置时，曲轴齿轮和副轴齿轮均能啮合，将曲轴(1)动能通过副轴(3)传递至发动机机体(3)外。

曲轴(1)和副轴(2)的齿轮传动可以任意改变传动比，可以视情况将副轴设计为高速轴或低速轴，而且副轴(2)可以加工平衡块，替代传统发动机上的平衡轴。

Claims (10)

1.副轴输出式可变压缩比发动机，其特征是由曲轴(1)、副轴(2)、发动机机体(3)、主连杆(4)、连杆销(5)、副连杆(6)、滑块销(7)、滑块(8)、丝杠(9)、丝杠限位快(10)、电机(11)、卡簧(12)、螺栓(13)、活塞(14)、连杆(15)构成，副轴(2)安装在发动机机体(3)上，主连杆(4)的一端均安装在副轴(2)上被卡簧(12)限位，曲轴(1)安装在主连杆(4)上被卡簧(12)限位且与所有主连杆(4)连接，连杆销(5)穿过所有主连杆(4)的另一端并被卡簧(12)限位，副连杆(6)位于每两根主连杆(4)之间，连杆销(5)也穿过所有副连杆(6)的一端，滑块(8)位于发动机机体(3)的滑块槽内并通过滑块销(7)与副连杆(6)连接，滑块销(7)被卡簧(12)限位在副连杆(6)上，丝杠(9)穿过滑块(8)的螺纹通孔并安装在发动机机体(3)上被丝杠限位块(10)限位，丝杠限位块(10)被螺栓(13)固定在发动机机体(3)上，电机(11)被螺栓(13)固定在发动机机体(3)上且与丝杠(9)相连。

2.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，曲轴(1)轴心、副轴(2)轴心、连杆销(5)轴心、滑块销(7)轴心相互平行。

3.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，副轴(2)轴心与曲轴(1)轴心沿活塞(14)轴向的距离小于丝杠(9)的螺纹长度，副轴(2)上带有与副轴(2)旋转轴同轴的与曲轴齿轮啮合的副轴齿轮，副轴(2)的一端或两端伸出发动机机体(3)。

4.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，曲轴(1)上带有与曲轴(1)旋转轴同轴的副轴齿轮啮合的曲轴齿轮，曲轴(1)的每个曲拐两侧均布置有主连杆(4)，主连杆(4)的总数为发动机气缸数+1。

5.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，主连杆(4)上的曲轴(1)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距为曲轴齿轮和副轴齿轮的分度圆半径之和。

6.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，主连杆(4)上的连杆销(5)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距大于曲轴(1)固定孔和副轴(2)固定孔的孔心距。

7.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，每两根主连杆(4)之间均布置有副连杆(6)，副连杆(6)数量与发动机气缸数量相同。

8.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，主连杆(4)上的副轴(2)固定孔与连杆销(5)固定孔的孔心距、副连杆(6)上的连杆销(5)固定孔与滑块销(7)固定孔的孔心距长度之和大于滑块销(7)轴心与副轴(2)轴心的最短距离。

9.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，滑块(8)的两侧均通过滑块销(7)与副连杆(6)连接，滑块(8)上带有与丝杠(9)相同螺纹规格的螺纹通孔。

10.按权利要求1所述的副轴输出式可变压缩比发动机，其特征在于，发动机机体(3)上的滑块槽宽度与滑块(8)宽度相同。

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