CN113123886A - 一种可变压缩比连杆控制装置 - Google Patents

Abstract

一种可变压缩比连杆控制装置，主要由连杆盖，单向阀弹簧，单向阀顶针，单向阀阀座，内六角螺塞，排油螺钉，阀芯，阀芯堵头，双油道连杆下轴瓦组成，满足不同用途发动机对压缩比的需求，同时，提供一种可应用于工程液压机械方面的控制方法，满足液压控制的需求。本发明的有益效果是：通过低压调节高压油实现的自动调节，调节方便。单向阀顶针与单向阀阀座结构的运用具有压力自锁功能，起到单向流通作用，防止高压油的泄压。可用于汽油机、柴油机、气体燃料发动机、双燃料发动机、工程液压控制机械装置等。本发明的机构具有结构简单，控制方便，易于实现等优点。

Description

一种可变压缩比连杆控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其是涉及一种可变压缩比连杆控制装置，也可用于相关的工程液压油路控制系统。

背景技术

为实现发动机可变压缩比技术，目前国际上常见的控制方式主要有机械、液压等方式，本技术研究通过低压油路液压控制的方式，实现对高压油腔的液压控制，进而实现对连杆长度的可变调节。

目前在可变压缩比(VCR)技术领域研究较多，也申请很多专利，但由于结构、控制、可靠性等诸多因素的影响，几乎没有量产的产品可应用于发动机的实例。

现有技术所采用的用于可变压缩连杆液压控制模式多停留在原理阶段，或因加工问题或因布置问题无法转化为产品。液压控制机构需在原有连杆、连杆盖基础上进行多处打孔，在结构、强度上有所欠缺，且对加工精度要求高，存在泄露风险；此外用于可变压缩比连杆中时，还需在曲轴上额外开辟两路低压油道，造成加工成本升高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可变压缩比连杆控制装置，主要包括连杆盖、顶针式单向阀、五通转换阀和双油道连杆下轴瓦；

所述顶针式单向阀由单向阀弹簧、单向阀顶针与单向阀阀座共同配合组成，单向阀阀座与连杆盖固定于一体；

所述五通转换阀是由连杆盖、内六角螺塞、排油螺钉、阀芯及阀芯堵头共同组成，两个阀芯堵头通过螺纹连接的方式机械固定于连杆盖上；

所述双油道连杆下轴瓦上在不同位置处设置有两个进油孔A和B，进油孔A和B分别与连杆盖上进油孔相通。

进一步，所述顶针式单向阀设置于连杆盖中，两个顶针式单向阀的进油口分别与五通转换阀的两个出油口连通，两个顶针式单向阀的出油口分别与高压油路的油道连通；顶针式单向阀在油压作用下，只允许油液由进油口进入，出油口流出，油液无法逆向流动，实现单向控制动作；

所述单向阀阀座上利用机械加工方式设置有密封面，单向阀顶针上通过机械加工的方式设置有油槽与密封锥面，与单向阀阀座配合保证排油的顺畅进行和密封作用，两个单向阀顶针的圆球头部在不同位置处可分别与所述阀芯上的凸台始终保持紧密接触；所述进油孔与对应油腔连通。

进一步，所述阀芯上设置有凸台，排油环槽及滑槽，阀芯两端加工有台阶和倒角；

所述排油螺钉通过螺纹固定于所述连杆盖上，排油螺钉在轴向中心位置上开有一个直径为φ2mm的通孔排油道；所述滑槽的宽与排油螺钉的直径相同，排油螺钉的一端置于滑槽中；

所述排油环槽与滑槽连通，排油环槽处于不同位置处可分别与对应的高压油道连通；

所述阀芯在排油螺钉的限位作用下只能进行轴向直线运动；

所述阀芯凸台的结构根据油道的角度设计并沿滑槽中心面对称。

进一步，所述阀芯处于右端位置，压力油通过进油口进入油腔，压力油作用于阀芯左端台阶上，所述左侧顶针式单向阀液压开启，连杆盖上进油孔经油腔、顶针式单向阀、油道最终与上压力室相通。

进一步，所述右端阀芯凸台与右侧单向阀顶针的圆球头部机械接触，所述右侧顶针式单向阀机械开启，上压力室经油道、顶针式单向阀、排油环槽、滑槽及排油螺钉与连杆盖外导通。

进一步，所述阀芯处于左端位置中，压力油通过进油口进入油腔，压力油作用于阀芯右端台阶上，所述右侧顶针式单向阀液压开启，连杆盖上进油孔经油腔、顶针式单向阀、油道最终与上压力室相通。

进一步，所述左端阀芯凸台与左侧单向阀顶针的圆球头部机械接触，所述左侧顶针式单向阀机械开启，上压力室经油道、顶针式单向阀、排油环槽、滑槽及排油螺钉与连杆盖外导通。

本发明的有益效果是：

通过低压调节高压油实现的自动调节，调节方便。单向阀顶针与单向阀阀座结构的运用具有压力自锁功能，起到单向流通作用，防止高压油的泄压。可用于汽油机、柴油机、气体燃料发动机、双燃料发动机、工程液压控制机械装置等。本发明的机构具有结构简单，控制方便，易于实现等优点。

附图说明

图1是本发明一种可变压缩比连杆控制装置的系统结构图；

图2是本发明一种可变压缩比连杆控制装置油道20、21的剖面图；

图3是本发明一种可变压缩比连杆控制装置的液压控制原理图；

图4是本发明一种可变压缩比连杆控制装置的油路控制方式示意图之一；

图5是本发明一种可变压缩比连杆控制装置的油路控制方式示意图之二；

图6是排油螺钉与阀芯的纵向剖面图；

图7是阀芯的三维结构图；

图8是单向阀阀座的三维结构图；

图9是单向阀顶针的三维结构图。

附图标记说明：

1-连杆盖，2-单向阀弹簧，3-单向阀顶针，4-单向阀阀座，5-内六角螺塞，6-排油螺钉，7-阀芯，8-阀芯堵头，9-进油孔A，10-进油孔B，11-双油道连杆下轴瓦，12、13-进油孔，14-顶针式单向阀，15-五通转换阀，16，17-油腔，18,19-进油孔，20,21-高压油路的油道，22，23-上压力室，24-排油螺钉排油道，25-阀芯台阶，26-倒角，27-滑槽，28-排油环槽，29-阀芯凸台，30-密封面，31-油槽，32-密封锥面。

具体实施方式

所述附图仅表达示例而不应限制性地理解，下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明所述的液压自动控制装置布置在连杆盖中，一种可变压缩比连杆控制装置，主要由连杆盖1、顶针式单向阀14、五通转换阀15和双油道连杆下轴瓦11组成，其中，单向阀弹簧2、单向阀顶针3与单向阀阀座4共同组成顶针式单向阀14；连杆盖1、内六角螺塞5、排油螺钉6、阀芯7及阀芯堵头8共同组成五通转换阀15，所述双油道连杆下轴瓦11上在不同位置处设置有进油孔A 9和进油孔B10，所述进油孔A和连杆盖上进油孔12相通，进油孔B和连杆盖上进油孔13相通。

如图2所示，连杆盖1上进油孔18经油腔16、顶针式单向阀14、油道20最终与上压力室22相通；进油孔19经油腔17、顶针式单向阀14、油道21最终与下压力室23相通。

在所述一种可变压缩比连杆控制装置中，设计有单向阀弹簧2，通过其作用在单向阀顶针上的预紧力，一定程度上可以保证在连杆或其他机械装置的运动过程中，不会因振动等其他因素影响到单向阀顶针3的开启，扰乱控制动作。

结合图3、图4、图7和图9所示，进油孔18供油、进油孔19断油，此时无论阀芯7在任何位置，进油孔18低压油可通过如图7所示阀芯台阶25，进入油腔16并迅速建立油压，推动阀芯7向油腔17方向(图2所示右方)滑动，并顶开与油腔16相连的顶针式单向阀14向油道20中充油，最终进入上压力室22，通过顶针式单向阀14的作用可以保证上压力室22中的油压；其次阀芯7的运动会挤压油腔17中油液排出至进油孔19油路中或轴瓦间隙；最后当阀芯7经过油腔17内的单向阀顶针3时，顶开该顶针，使得单向阀作用失效，当阀芯运动到最右端时，阀芯凸台29也正好运动到单向阀顶针3处，下压力室23中的油液经油道21、单向阀顶针3与单向阀阀座4之间的油槽31，经阀芯7、凸台29至中间的排油环槽28，最终进入滑槽27由排油螺钉6的排油道24排出，此时对应高压缩比连杆。

结合图3、图5所示，进油孔19供油，进油孔18断油，油腔16内的油压迅速降低，与此同时油腔17迅速建立油压，推动阀芯7向油腔16方向(图2所示左方)滑动，顶开与油腔17相连的单向阀顶针3并向油道21中充油，最终进入下压力室23，通过顶针式单向阀14的作用可以保证下压力室23中的油压；其次阀芯7的运动会挤压油腔16中油液排出至进油孔18油路中或轴瓦间隙；最后当阀芯7经过油腔16内的单向阀顶针3时，顶开该顶针，使得单向阀作用失效，当阀芯运动到最左端时，阀芯凸台29也正好运动到单向阀顶针3处，上压力室14中的油液经油道20、单向阀顶针3与单向阀阀座4之间的油槽，经阀芯7凸台21至中间的排油环槽22，最终进入滑槽27由排油螺钉排油道24排出，此时对应低压缩比连杆。

至此，通过对进油孔18、19中低压油液的切换，以及阀芯7、顶针式单向阀14之间的配合，使得低压油路控制高压油路并稳定保持的功能得以实现，帮助完成可变长度连杆内部液压控制的变换要求，进一步帮助完成两级长度可变连杆结构的实现。

阀芯7具体结构如图7所示，滑槽27宽与排油螺钉6直径相同，可通过排油螺钉6限制阀芯7的轴向转动，进而保证单向阀顶针3始终工作在阀芯凸台29上；当阀芯7因一侧油腔压力的提高而滑动时，会顶开另一侧的单向阀顶针，导致与该单向阀顶针连通的油道中的油液通过单向阀顶针4工作区的弧面进入排油环槽28，最终通过滑槽27进入排油螺钉排油道24排出连杆盖1外，完成泄油动作。

单向阀阀座3及单向阀顶针4分别见图8和图9所示。两者通过密封面30和密封锥面32配合进行密封，当单向阀顶针4圆柱头部油压大于圆球头部处油压时，压紧密封面，完成密封动作；当单向阀顶针4圆球头部油压大于圆柱头部油压或者被阀芯7顶起时，油液由单向阀顶针4圆柱头部经油槽至圆球头部排出，完成泄油动作。由此，整个过程完成并保证了单向导通作用。

发明实施例提供一种可用于可变压缩比(VCR)发动机长度可变连杆机构，满足不同用途发动机对压缩比的需求，同时，提供一种可应用于工程液压机械方面的控制方法，满足液压控制的需求。本实施例可应用于一汽解放发动机事业部天然气/柴油双燃料发动机可变压缩比连杆上，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。

以上所述仅为本发明的效果较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是采用该原理调节连杆长度的任何结构及采用该原理进行液压系统控制的任何结构，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可变压缩比连杆控制装置，其特征在于:包括连杆盖(1)、顶针式单向阀(14)、五通转换阀(15)和双油道连杆下轴瓦(11)，所述顶针式单向阀(14)由单向阀弹簧(2)、单向阀顶针(3)与单向阀阀座(4)共同配合组装成一个总成，所述单向阀阀座(4)与连杆盖(1)固定于一体，所述五通转换阀(15)是由连杆盖(1)、内六角螺塞(5)、排油螺钉(6)、阀芯(7)及阀芯堵头(8)共同组成的一个总成，所述阀芯堵头(8)通过螺纹连接的方式机械固定于连杆盖(1)上；

所述双油道连杆下轴瓦(11)上在不同位置处设置有进油孔A(9)和进油孔B(10)；所述进油孔A(9)和连杆盖上进油孔(12)相通，进油孔B(10)和连杆盖上进油孔(13)相通。

2.根据权利要求1所述的一种可变压缩比连杆控制装置，其特征在于:所述顶针式单向阀(14)设置于连杆盖(1)中，所述两个顶针式单向阀(14)的进油口分别与五通转换阀(15)的两个出油口连通，所述两个顶针式单向阀(14)的出油口分别与高压油路的油道(20)、油道(21)连通；所述顶针式单向阀(14)在油压作用下，只允许油液由进油口进入，出油口流出，油液无法逆向流动，实现单向控制动作；所述单向阀阀座(4)上利用机械加工方式设置有密封面(30)，单向阀顶针(3)上通过机械加工的方式设置有油槽(31)与密封锥面(32)，与单向阀阀座(4)配合保证排油的顺畅进行和密封作用，所述两个单向阀顶针(3)的圆球头部在不同位置处可分别与所述阀芯(7)上的凸台(29)始终保持紧密接触；

所述进油孔(18)与油腔(16)连通，所述进油孔(19)与油腔(17)连通。

3.根据权利要求1所述的一种可变压缩比连杆控制装置，其特征在于:所述阀芯(7)上设置有凸台(29)、排油环槽(28)和滑槽(27)，所述阀芯(7)上两端加工有台阶(25)和倒角(26)；

所述排油螺钉(6)通过螺纹机械固定于所述连杆盖(1)上，所述排油螺钉(6)在轴向中心位置上开有一个直径为φ2mm的通孔排油道(24)；所述滑槽(27)的宽与所述排油螺钉(6)的直径相同，所述排油螺钉(6)的一端置于所述滑槽(27)中。

4.根据权利要求3所述的一种可变压缩比连杆控制装置，其特征在于:所述排油环槽(28)与滑槽(27)连通，所述排油环槽(28)处于不同所述位置处可分别与所述油道(20)、油道(21)连通；

所述阀芯(7)在所述排油螺钉(6)的限位作用下只能进行轴向直线运动；

所述阀芯凸台(29)的结构布置根据所述油道(20)和油道(21)的角度设计并沿滑槽(27)中心面对称。

5.根据权利要求1至3所述的一种可变压缩比连杆控制装置，其特征在于:所述阀芯(7)处于右端位置(K1)中，所述压力油通过进油口(18)进入油腔(16)，所述压力油作用于所述阀芯(7)左端台阶(25)上，所述左侧顶针式单向阀(14)液压开启，所述连杆盖(1)上进油孔(18)经油腔(16)、顶针式单向阀(14)、油道(20)最终与上压力室(22)相通；

所述右端阀芯凸台(29)与所述右侧单向阀顶针(3)的圆球头部机械接触，所述右侧顶针式单向阀(14)机械开启，所述上压力室(23)经油道(21)、顶针式单向阀(14)、排油环槽(28)、滑槽(27)及排油螺钉(6)与连杆盖(1)外导通；

所述阀芯(7)处于左端位置(K2)中，所述压力油通过进油口(19)进入油腔(17)，所述压力油作用于所述阀芯(7)右端台阶(25)上，所述右侧顶针式单向阀(14)液压开启，所述连杆盖(1)上进油孔(19)经油腔(17)、顶针式单向阀(14)、油道(21)最终与上压力室(23)相通；

所述左端阀芯凸台(29)与所述左侧单向阀顶针(3)的圆球头部机械接触，所述左侧顶针式单向阀(14)机械开启，所述上压力室(22)经油道(20)、顶针式单向阀(14)、排油环槽(28)、滑槽(27)及排油螺钉(6)与连杆盖(1)外导通。

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