CN111878228B - 可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变压缩比发动机，涉及发动机技术领域，包括：控制活塞和驱动及锁紧机构；控制活塞与发动机的气缸活塞并排设置，所述控制活塞被配置为：当所述控制活塞向上或向下移动时可驱动所述气缸活塞向下或向上移动，以调节所述气缸活塞的上止点位置，且所述控制活塞上设有卡接部；驱动及锁紧机构设于所述控制活塞一侧，所述调节机构设有与所述卡接部活动连接的活动部，所述活动部用于驱动所述控制活塞向上或向下移动，或机械锁紧所述控制活塞限制其向上或向下移动。本发明能解决现有发动机压缩比的调整速度较慢的技术问题。

Description

可变压缩比发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种可变压缩比发动机。

背景技术

压缩比是一台发动机的重要技术参数，随着汽车技术的不断发展，汽车在高负载时需要较低的压缩比，而低负载需要高的压缩比。因此，可变压缩比发动机随之应运而生，通过动态调整发动机压缩比，提高发动机的燃油经济性。

现有技术中，参见图1所示，可变压缩比发动机的机械传动装置包括至少一个气缸活塞3和对应的控制活塞1，气缸活塞3可以在对应气缸中移动，控制活塞1向上或向下运动，通过控制活塞1与气缸活塞3之间的传动齿轮4，使得气缸活塞3的上止点位置产生对应程度的向下或向上运动，从而实现气缸燃烧室容积的增大/减小，即发动机压缩比的减小/增大。

但是，控制活塞上下移动的驱动力来自于燃烧缸气体作用力及系统惯性力的合力，而在每个工作循环内的合力方向是变化的，对应的只能在合力方向符合需求的区间内进行控制缸上下油腔阀门的开关，故可用于调整压缩比的有效时间相对较短，需要较长时间、较多次的工作循环才能完成目标压缩比的调整；另外，由于油液的柔性较大，在保持压缩比不变时，油液还会给发动机运行带来额外的振动激励。

发明内容

本发明实施例提供一种可变压缩比发动机，以解决相关技术中现有发动机压缩比的调整速度较慢的技术问题。

第一方面，提供了一种可变压缩比发动机，包括：

控制活塞，其与发动机的气缸活塞并排设置，所述控制活塞被配置为：当所述控制活塞向上或向下移动时可驱动所述气缸活塞向下或向上移动，以调节所述气缸活塞的上止点位置，且所述控制活塞上设有卡接部；

驱动及锁紧机构，其设于所述控制活塞一侧，所述调节机构设有与所述卡接部活动连接的活动部，所述活动部用于驱动所述控制活塞向上或向下移动，或机械锁紧所述控制活塞限制其向上或向下移动。

一些实施例中，所述卡接部为开设在所述控制活塞上端的矩形开口槽；

所述活动部包括转轴和设于所述转轴上的偏心轴，所述偏心轴插入所述矩形开口槽，所述转轴转动以使所述偏心轴带动所述控制活塞向上或向下移动。

一些实施例中，所述驱动及锁紧机构还设有驱动部，所述驱动部用于驱动所述转轴转动。

一些实施例中，所述驱动部为控制电机，所述控制电机的输出轴与所述转轴连接。

一些实施例中，所述控制电机的输出轴与所述转轴之间还设有减速器。

一些实施例中，所述控制电机为自锁电机。

一些实施例中，所述控制电机配有旋转编码器。

一些实施例中，所述偏心轴)上套设有滚动轴承。

一些实施例中，所述控制活塞与所述气缸活塞之间设有传动件所述传动件为齿轮，所述齿轮与发动机的曲柄铰接，所述气缸活塞下部设有第一齿条，所述控制活塞下部设有第二齿条，所述齿轮与所述第一齿条和第二齿条啮合。

一些实施例中，所述控制活塞上部为侧边具有凸出部的圆柱型块，所述卡接部设在凸出部上，所述圆柱型块与所述第二齿条可拆卸连接。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种可变压缩比发动机，通过设置驱动及锁紧机构，驱动及锁紧机构的活动部与控制活塞的卡接部活动连接，活动部驱动控制活塞向上或向下移动，控制活塞驱动气缸活塞向下或向上移动，并在气缸活塞需求的上止点位置，将控制活塞锁紧，限制控制活塞向上或向下移动，得到需求的发动机压缩比，该压缩比调整过程需要时间短，调整速度快。而且，驱动及锁紧机构采用机械结构锁紧控制活塞，刚性大，在保持压缩比不变时，不会给发动机运行带来额外的振动激励。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有可变压缩比发动机的一个剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可变压缩比发动机的一个剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的可变压缩比发动机的一个立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的可变压缩比发动机的压缩比变化的一个示意图；

图5为本发明实施例提供的可变压缩比发动机的压缩比变化的另一个示意图；

图中：1、控制活塞；11、卡接部；12、第二齿条；2、驱动及锁紧机构；21、活动部；211、转轴；212、偏心轴；22、驱动部；23、减速器；3、气缸活塞；31、第一齿条；4、传动件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种可变压缩比发动机，其能解决现有发动机压缩比的调整速度较慢的技术问题。

参见图2所示，一种可变压缩比发动机，包括：控制活塞1和驱动及锁紧机构2。

控制活塞1与发动机的气缸活塞3并排设置，控制活塞1被配置为：当控制活塞1向上或向下移动时可驱动气缸活塞3向下或向上移动，以调节气缸活塞3的上止点位置，且控制活塞1上设有卡接部11。

驱动及锁紧机构2设于控制活塞1一侧，驱动及锁紧机构2设有与卡接部11活动连接的活动部21，活动部21用于驱动控制活塞1向上或向下移动，或机械锁紧控制活塞1限制其向上或向下移动。

与现有技术相比，本发明实施例中的可变压缩比发动机，通过设置驱动及锁紧机构2，驱动及锁紧机构2的活动部21与控制活塞1的卡接部11活动连接，活动部21驱动控制活塞1向上或向下移动，控制活塞1驱动气缸活塞3向下或向上移动，并在气缸活塞3需求的上止点位置，将控制活塞1锁紧，限制控制活塞1向上或向下移动，得到需求的发动机压缩比，该压缩比调整过程需要时间短，调整速度快。而且，驱动及锁紧机构2采用机械结构锁紧控制活塞1，刚性大，在保持压缩比不变时，不会给发动机运行带来额外的振动激励。

实施例2

在实施例1的基础上，参见图2所示，作为可选的实施方式：卡接部11为开设在控制活塞1上端的矩形开口槽。活动部21包括转轴211和设于转轴211上的偏心轴212，偏心轴212插入矩形开口槽，转轴211转动以使偏心轴212带动控制活塞1向上或向下移动。

具体地，驱动及锁紧机构2还设有驱动部22，驱动部22驱动转轴211转动，转轴211转动使偏心轴212在竖直方向上下移动，由于偏心轴212插入矩形开口槽，所以控制活塞1也上下移动。

需要说明的是，本发明实施例通过一个控制活塞1和气缸活塞3进行原理说明，参见图3所示，当发动机是多个气缸时，活动部21可以是一个轴类总成结构，总体控制多个控制活塞1。

优选地，驱动部22为控制电机，控制电机的输出轴与转轴211连接。

实施例3

在实施例2的基础上，参见图2所示，作为可选的实施方式：控制电机的输出轴与转轴211之间还设有减速器23，便于控制电机布置于发动机侧方，使得结构更加紧凑。

实施例4

在实施例2的基础上，作为可选的实施方式：控制电机为自锁电机，便于锁紧限制控制活塞1向上或向下移动。

实施例5

在实施例2的基础上，作为可选的实施方式：控制电机配有旋转编码器。

实施例6

在实施例2的基础上，作为可选的实施方式：偏心轴212上套设有滚动轴承，滚动轴承可以减少偏心轴212与矩形开口槽之间的摩擦力。

实施例7

在实施例1的基础上，参见图2所示，作为可选的实施方式：控制活塞1与气缸活塞3之间设有传动件4传动件4为齿轮，齿轮与发动机的曲柄铰接，气缸活塞3下部设有第一齿条31，控制活塞1下部设有第二齿条12，齿轮与第一齿条31和第二齿条12啮合。

具体地，控制活塞1上部为侧边具有凸出部的圆柱型块，卡接部11设在凸出部上，圆柱型块与第二齿条12可拆卸连接。

本发明实施例中的可变压缩比发动机，其工作原理如下：

如果发动机需要压缩比从大变小，参见图4所示，控制电机22通过减速器23驱动转轴211顺时针转动，偏心轴212从竖直方向看，向上移动，由于偏心轴212插入矩形开口槽与其活动连接，使得控制活塞1向上移动，气缸活塞3向下移动，使得气缸活塞3上止点下移、气缸燃烧室容积增大、压缩比变小。

如果发动机需要压缩比从小变大，参见图5所示，控制电机22通过减速器23驱动转轴211逆时针转动，偏心轴212从竖直方向看，向下移动，使得控制活塞1向下移动，气缸活塞3向上移动，使得气缸活塞3上止点上移、气缸燃烧室容积减小、压缩比变大。

另外，如果发动机需要压缩比保持不变、且是最大压缩比或最小压缩比状态，则控制活塞1处变化的合力方向，与偏心轴212的轴线、转轴211轴线共面，此时力臂长度为零，控制活塞1不会对转轴211施加相关旋转力矩。

如果发动机需要压缩比保持不变、且不是最大压缩比或最小压缩比状态，则控制活塞1处变化的合力方向，与偏心轴212的轴线、转轴211轴线不共面，控制活塞1会对转轴211施加相关旋转力矩，此时控制电机22锁紧即可施加对应的反向旋转力矩。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种可变压缩比发动机，其特征在于，包括：

控制活塞(1)，其与发动机的气缸活塞(3)并排设置，所述控制活塞(1)被配置为：当所述控制活塞(1)向上或向下移动时可驱动所述气缸活塞(3)向下或向上移动，以调节所述气缸活塞(3)的上止点位置，且所述控制活塞(1)上设有卡接部(11)，所述卡接部(11)为开设在所述控制活塞(1)上端的矩形开口槽；

驱动及锁紧机构(2)，其设于所述控制活塞(1)一侧，所述驱动及锁紧机构(2)设有与所述卡接部(11)活动连接的活动部(21)，所述活动部(21)包括转轴(211)和设于所述转轴(211)上的偏心轴(212)，所述偏心轴(212)插入所述矩形开口槽，所述转轴(211)转动以使所述偏心轴(212)带动所述控制活塞(1)向上或向下移动，或机械锁紧所述控制活塞(1)限制其向上或向下移动。

2.如权利要求1所述的可变压缩比发动机，其特征在于：

所述驱动及锁紧机构(2)还设有驱动部(22)，所述驱动部(22)用于驱动所述转轴(211)转动。

3.如权利要求2所述的可变压缩比发动机，其特征在于：

所述驱动部(22)为控制电机，所述控制电机的输出轴与所述转轴(211)连接。

4.如权利要求3所述的可变压缩比发动机，其特征在于：

所述控制电机的输出轴与所述转轴(211)之间还设有减速器(23)。

5.如权利要求3所述的可变压缩比发动机，其特征在于：所述控制电机为自锁电机。

6.如权利要求3所述的可变压缩比发动机，其特征在于：所述控制电机配有旋转编码器。

7.如权利要求1所述的可变压缩比发动机，其特征在于：所述偏心轴(212)上套设有滚动轴承。

8.如权利要求1所述的可变压缩比发动机，其特征在于：

所述控制活塞(1)与所述气缸活塞(3)之间设有传动件(4)，所述传动件(4)为齿轮，所述齿轮与发动机的曲柄铰接，所述气缸活塞(3)下部设有第一齿条(31)，所述控制活塞(1)下部设有第二齿条(12)，所述齿轮与所述第一齿条(31)和第二齿条(12)啮合。

9.如权利要求8所述的可变压缩比发动机，其特征在于：

所述控制活塞(1)上部为侧边具有凸出部的圆柱型块，所述卡接部(11)设在凸出部上，所述圆柱型块与所述第二齿条(12)可拆卸连接。

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