CN113982748B - 一种活塞连杆组件、发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞连杆组件、发动机和车辆，属于发动机技术领域。该活塞连杆组件包括活塞组件、活塞销总成、连杆本体和方向转换机构，方向转换机构的一端可以与助力销抵接，方向转换机构的另一端与内活塞与外活塞之间的伸缩件连接，连杆本体内的第一输送通道与活塞销本体内的滑移腔连通，第一输送通道内的压力介质注入滑移腔并推动助力销移动，助力销与方向转换机构的一端抵接，通过方向转换机构使助力销沿第一方向的滑动转换为伸缩件沿第二方向的伸缩运动，改变内活塞与外活塞之间的间距，进而可以改变整体活塞连杆组件的长度，实现发动机的压缩比可变，在改善热效率的同时规避爆震的发生，兼顾发动机的燃油经济性和动力性。

Description

一种活塞连杆组件、发动机和车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞连杆组件、发动机和车辆。

背景技术

目前市场上主流汽油机的压缩比是恒定的，一定范围内提高压缩比可以改善部分负荷下的热效率和提升燃油经济型，但压缩比过高存在高负荷区发生爆震的风险，爆震会严重影响发动机的正常运行，甚至导致发动机直接报废。

为此，亟需提供一种活塞连杆组件以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活塞连杆组件，使发动机的压缩比可变，改善热效率的同时规避爆震发生，兼顾发动机的燃油经济性和动力性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种活塞连杆组件，包括：

活塞组件，包括内活塞和外活塞，所述内活塞和外活塞之间设置有伸缩件；

活塞销总成，包括活塞销本体和助力销，所述活塞销本体内沿第一方向贯穿设置有滑移腔，所述助力销滑设于所述滑移腔内，

连杆本体，内设有第一输送通道，所述连杆本体小头部通过所述活塞销本体与所述内活塞铰接，所述第一输送通道通过所述连杆本体小头部的出孔与所述滑移腔连通，用于驱动所述助力销相对所述活塞销本体沿所述第一方向伸缩；

方向转换机构，一端能够与所述助力销抵接，另一端与所述伸缩件连接，用于驱动所述伸缩件沿第二方向伸缩，以改变所述内活塞和所述外活塞之间的间距，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述方向转换机构包括L形驱动臂和异形转轮，所述内活塞的外侧壁设置有转轮轴，所述异形转轮转动设置于所述转轮轴上，所述异形转轮的周向壁上设置有抵接面，所述助力销与所述抵接面对应设置，所述L形驱动臂的第一端铰接于所述异形转轮，所述铰接的位置和所述抵接面分别位于所述异形转轮轴线的相对两侧，所述L形驱动臂的第二端开设有沿所述第一方向延伸的条形滑槽，所述伸缩件的一端滑设于所述条形滑槽内。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述活塞组件还包括侧壁开设有长条孔的导筒，所述导筒沿所述第二方向设置于所述内活塞上且所述伸缩件的主体部滑设于所述导筒内，所述L形驱动臂的第二端穿过所述长条孔与所述伸缩件的一端铰接。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述活塞组件还包括连接组件，所述连接组件的一侧与所述外活塞可拆卸连接，另一侧通过紧固件与所述伸缩件的一端可拆卸连接。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述连杆本体内设有第二输送通道，所述第二输送通道的一端与所述连杆本体大头部的进孔连通，所述第二输送通道的另一端通过开关电磁阀与所述第一输送通道连通。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述开关电磁阀包括阀体本体和磁性阀芯，所述阀体本体开设有进油通道，出油通道和排油口，所述出油通道通过第一开孔中空螺栓与所述第一输送通道连通，所述进油通道通过第二开孔中空螺栓与所述第二输送通道连通，所述磁性阀芯滑设于所述阀体本体内，用于打开所述进油通道的同时封堵所述排油口。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述连杆本体大头部的进孔处设置有单向阀。

作为活塞连杆组件的可选方案，所述活塞销总成还包括内设有限位腔的限位端盖，所述限位端盖螺接于所述滑移腔的开口处且所述限位腔与所述滑移腔同轴连通设置，所述助力销的滑动部止动于所述限位腔的限位面。

一种发动机，包括曲轴和如上所提的任一所述的活塞连杆组件，所述曲轴通过连杆螺栓转动设置于所述活塞连杆组件的大头部。

一种车辆，包括车轮和如上所述的发动机，所述发动机与所述车轮传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的活塞连杆组件，设置有内活塞和外活塞，方向转换机构的一端可以与助力销抵接，方向转换机构的另一端与内活塞与外活塞之间的伸缩件连接，连杆本体内的第一输送通道与活塞销本体内的滑移腔连通，第一输送通道内的压力介质注入滑移腔并推动助力销移动，助力销与方向转换机构的一端抵接，通过方向转换机构使助力销沿第一方向的滑动转换为伸缩件沿第二方向的伸缩运动，从而改变内活塞与外活塞之间的间距，进而可以改变整体活塞连杆组件的长度，实现发动机的压缩比可变，在改善热效率的同时规避爆震的发生，兼顾发动机的燃油经济性和动力性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中活塞连杆组件的装配示意图；

图2为本发明实施例中活塞连杆组件的爆炸示意图；

图3为本发明实施例中活塞连杆组件的剖视图；

图4为本发明实施例中方向转换机构、活塞销总成和连杆本体的爆炸图；

图5为本发明实施例中活塞销总成的剖视图；

图6为本发明实施例中活塞组件的爆炸示意图；

图7为本发明实施例中开关电磁阀的剖视图。

附图标记：

1、活塞组件；2、活塞销总成；3、连杆本体；4、方向转换机构；5、开关电磁阀；6、连杆螺栓；

11、内活塞；12、外活塞；13、伸缩件；14、转轮轴；15、导筒；16、连接组件；161、垫片；162、法兰；163、法兰螺栓；17、铰接销；18、螺钉；

21、活塞销本体；211、滑移腔；22、助力销；23、限位端盖；24、T字型通道；

31、第一输送通道；32、第二输送通道；33、单向阀；

41、L形驱动臂；411、条形滑槽；42、异形转轮；

51、阀体本体；511、进油通道；512、出油通道；513、排油口；52、磁性阀芯；53、第一开孔中空螺栓；54、第二开孔中空螺栓；55、挡柱；56、阀体弹簧；57、塞片。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

固定的压缩比不能充分发挥发动机的性能，在小负荷、低转速时，发动机的热效率低，相应的综合性能比较差，这时可以用较大的压缩比；而大负荷，高转速使，若压缩比过高，则容易发生爆震并产生很大的热负荷和机械负荷。

为了使发动机的压缩比可变，改善热效率的同时规避爆震发生，兼顾发动机的燃油经济性和动力性，本实施例提供一种活塞连杆组件，以下结合图1至图7对本实施例的具体内容进行详细描述。

如图1至图3所示，活塞连杆组件包括活塞组件1、活塞销总成2、连杆本体3和方向转换机构4。连杆本体3的小头部与活塞组件1转动连接，连杆本体3的大头部与发动机的曲轴转动连接。连杆本体3小头部的内径处靠近自身主杆体部分开设有出孔，连杆本体3大头部的内径处靠近自身主杆体部分开设有进孔。

其中，活塞组件1包括内活塞11和外活塞12，内活塞11和外活塞12之间设置有伸缩件13。活塞销总成2包括活塞销本体21和助力销22，活塞销本体21内沿第一方向贯穿设置有滑移腔211，助力销22滑设于滑移腔211内。连杆本体3内设有第一输送通道31，连杆本体3的小头部通过活塞销本体21与内活塞11铰接，第一输送通道31通过连杆本体3小头部的出孔与滑移腔211连通，用于驱动助力销22相对活塞销本体21沿第一方向伸缩。方向转换机构4一端能够与助力销22抵接，另一端与伸缩件13连接，用于驱动伸缩件13沿第二方向伸缩，以改变内活塞11和外活塞12之间的间距。本实施例中第一方向与第二方向相互垂直。

简而言之，本发明所提供的活塞连杆组件，设置有内活塞11和外活塞12，方向转换机构4的一端可以与助力销22抵接，方向转换机构4的另一端与内活塞11与外活塞12之间的伸缩件13连接，连杆本体3内的第一输送通道31与活塞销本体21内的滑移腔211连通，第一输送通道31内的压力介质注入滑移腔211并推动助力销22移动，助力销22与方向转换机构4的一端抵接，通过方向转换机构4使助力销22沿第一方向的滑动转换为伸缩件13沿第二方向的伸缩运动，从而改变内活塞11与外活塞12之间的间距，进而可以改变整体活塞连杆组件的长度，实现发动机的压缩比可变，在改善热效率的同时规避爆震的发生，兼顾发动机的燃油经济性和动力性。

进一步地，如图2和图4所示，方向转换机构4包括L形驱动臂41和异形转轮42，内活塞11的外侧壁设置有转轮轴14，异形转轮42转动设置于转轮轴14上，异形转轮42的周向壁上设置有抵接面，抵接面为一平面，助力销22与平面对应设置，L形驱动臂41的第一端铰接于异形转轮42上，铰接的位置和抵接面分别位于异形转轮42轴线的相对两侧，L形驱动臂41的第二端开设有沿第一方向延伸的条形滑槽411，伸缩件13的一端滑设于条形滑槽411内。具体地，在内活塞11的相对两侧壁上设置两组转轮轴14，异形转轮42设置在转轮轴14上，异形转轮42的平面部分朝向助力销22，助力销22伸出顶住异形转轮42的平面部分，使异形转轮42相对转轮轴14转动，L形驱动臂41随转轮轴14转动并上移，进而带动伸缩件13上移，改变内活塞11和外活塞12之间的间距，使活塞连杆组件相对发动机气缸的压缩比可调。通过铰接销17将伸缩件13安装在条形滑槽411上。外活塞12的顶面构成了发动机燃烧室的一部分。外活塞12的移动，即活塞压缩高度的变化会影响发动机燃烧室容积，发动机燃烧室容积变化会进一步引起发动机压缩比的改变。

进一步地，如图2和图6所示，活塞组件1还包括侧壁开设有长条孔的导筒15，导筒15沿第二方向设置于内活塞11上，且伸缩件13的主体部滑设于导筒15内，L形驱动臂41的第二端穿过长条孔与伸缩件13的一端铰接。由于伸缩件13通过铰接销17装配在条形滑槽411上，在伸缩件13沿第二方向移动时，伸缩件13容易相对条形滑槽411摆动，通过导筒15对伸缩件13进行约束导向，保证伸缩件13准确地沿第二方向移动。具体地，长条孔沿第二方向延伸，起到避让L形驱动臂41运动的作用。

进一步地，如图6所示，活塞组件1还包括连接组件16，连接组件16的一侧与外活塞12可拆卸连接，另一侧通过紧固件与伸缩件13的一端可拆卸连接。具体地，连接组件16包括垫片161、法兰162、法兰螺栓163，法兰162的两端分别焊接有垫片161，法兰162和垫片161呈工字型的一体化结构，通过法兰螺栓163将工字型一体结构连接到外活塞12上，通过螺钉18将伸缩件13连接到法兰162上。

进一步地，如图3所示，连杆本体3内设有第二输送通道32，第二输送通道32的一端与连杆本体3大头部的进孔连通，第二输送通道32的另一端通过开关电磁阀5与第一输送通道31连通。通过开关电磁阀5来控制第一输送通道31和第二输送通道32的连通或封闭，从而引起压缩比的变化。

进一步地，如图7所示，开关电磁阀5包括阀体本体51和磁性阀芯52，阀体本体51开设有进油通道511，出油通道512和排油口513，出油通道512通过第一开孔中空螺栓53与第一输送通道31连通，进油通道511通过第二中空螺54与第二输送通道32连通，磁性阀芯52滑设于阀体本体51内，用于打开进油通道511的同时封堵排油口513。具体地，进油通道511，出油通道512相对，在阀体本体51上与排油口513相对的一侧壁封堵有塞片57，阀体本体51内设置有阀体弹簧56和挡柱55。当需要改变压缩比时，磁性阀芯52在右边的电磁线圈通电产生磁力作用下，越过阀体弹簧56和挡柱55，保持在最右边，既封堵排油口513，如图7所示。压力介质从第二开孔中空螺栓53(螺栓中空且在螺栓轴线两侧开孔)，流入阀体本体51内腔，磁性阀芯52和挡柱55的作用下，可一直保持在右边，同时压力介质在塞片57的密闭作用下经过阀体本体51左上方开通的油道流入第一开孔中空螺栓53，从而流入第一输送通道31继续向上传输。经过连杆本体3和方向转换机构4，活塞压缩高度改变，从而改变发动机压缩比。进一步地，连杆本体3大头部的进孔处内设有单向阀33，单向阀33保证压力油只能源源不断的从曲轴处进入第二输送通道32且无法回流，既可以弥补一部分轻微泄露，又可以利用其单向作用，使压力介质的油路保持封闭状态，所以活塞压缩高度可以保持稳定，继而实现发动机压缩比发生变化后可以一直保持稳定。本实施例中驱动助力销22滑动的压力介质直接采用发动机内的机油，无需另增其他结构。

当压缩比需要恢复到原来的值时，磁性阀芯52在左边电磁线圈通电产生的磁力作用下，越过阀体弹簧56和挡柱55向左运动，并保持在左边，磁性阀芯52将阀体本体51左上方的油道堵住，此时阀体本体51右上方和右方的排油口513开通，从而使来自第一输送通道31的液压油从排油口513泄出，活塞压缩高度无法继续保持，在发动机爆发压力的作用下恢复发动机原来的压缩比。

进一步地，如图5所示，活塞销总成2还包括内设有限位腔的限位端盖23，限位端盖23螺接于滑移腔211的开口处且限位腔与滑移腔211同轴连通设置，助力销22的滑动部止动于限位腔的限位面。液压油经过第一输送通道31和T字型通道24后进入活塞销总成2，的活塞销总成2通过过盈装配在连杆本体3的小头部，油液在活塞销本体21的内腔的中间位置向两侧流动，推动助力销22向两侧移动。为了对助力销22的水平位移进行限位，在活塞销本体21的两侧使用限位端盖23通过螺纹紧固的方式与活塞销本体21紧固连接。

本实施例还提供了一种发动机，该发动机包括曲轴和如上提到的活塞连杆组件，曲轴通过连杆螺栓6转动设置于活塞连杆组件的大头部。

本实施例还提供了一种车辆，该车辆包括车轮和如上提到的发动机，发动机与车轮传动连接。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种活塞连杆组件，其特征在于，包括：

活塞组件(1)，包括内活塞(11)和外活塞(12)，所述内活塞(11)和外活塞(12)之间设置有伸缩件(13)；

活塞销总成(2)，包括活塞销本体(21)和助力销(22)，所述活塞销本体(21)内沿第一方向贯穿设置有滑移腔(211)，所述助力销(22)滑设于所述滑移腔(211)内，

连杆本体(3)，内设有第一输送通道(31)，所述连杆本体(3)小头部通过所述活塞销本体(21)与所述内活塞(11)铰接，所述第一输送通道(31)通过所述连杆本体(3)小头部的出孔与所述滑移腔(211)连通，用于驱动所述助力销(22)相对所述活塞销本体(21)沿所述第一方向伸缩；

方向转换机构(4)，一端能够与所述助力销(22)抵接，另一端与所述伸缩件(13)连接，用于驱动所述伸缩件(13)沿第二方向伸缩，以改变所述内活塞(11)和所述外活塞(12)之间的间距，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

2.根据权利要求1所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述方向转换机构(4)包括L形驱动臂(41)和异形转轮(42)，所述内活塞(11)的外侧壁设置有转轮轴(14)，所述异形转轮(42)转动设置于所述转轮轴(14)上，所述异形转轮(42)的周向壁上设置有抵接面，所述助力销(22)与所述抵接面对应设置，所述L形驱动臂(41)的第一端铰接于所述异形转轮(42)，所述铰接的位置和所述抵接面分别位于所述异形转轮(42)轴线的相对两侧，所述L形驱动臂(41)的第二端开设有沿所述第一方向延伸的条形滑槽(411)，所述伸缩件(13)的一端滑设于所述条形滑槽(411)内。

3.根据权利要求2所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述活塞组件(1)还包括侧壁开设有长条孔的导筒(15)，所述导筒(15)沿所述第二方向设置于所述内活塞(11)上，且所述伸缩件(13)的主体部滑设于所述导筒(15)内，所述L形驱动臂(41)的第二端穿过所述长条孔与所述伸缩件(13)的一端铰接。

4.根据权利要求3所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述活塞组件(1)还包括连接组件(16)，所述连接组件(16)的一侧与所述外活塞(12)可拆卸连接，另一侧通过紧固件与所述伸缩件(13)的一端可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述连杆本体(3)内设有第二输送通道(32)，所述第二输送通道(32)的一端与所述连杆本体(3)大头部的进孔连通，所述第二输送通道(32)的另一端通过开关电磁阀(5)与所述第一输送通道(31)连通。

6.根据权利要求5所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述开关电磁阀(5)包括阀体本体(51)和磁性阀芯(52)，所述阀体本体(51)开设有进油通道(511)，出油通道(512)和排油口(513)，所述出油通道(512)通过第一开孔中空螺栓(53)与所述第一输送通道(31)连通，所述进油通道(511)通过第二开孔中空螺栓(54)与所述第二输送通道(32)连通，所述磁性阀芯(52)滑设于所述阀体本体(51)内，用于打开所述进油通道(511)的同时封堵所述排油口(513)。

7.根据权利要求5所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述连杆本体(3)大头部的进孔处设置有单向阀(33)。

8.根据权利要求1所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述活塞销总成(2)还包括内设有限位腔的限位端盖(23)，所述限位端盖(23)螺接于所述滑移腔(211)的开口处且所述限位腔与所述滑移腔(211)同轴连通设置，所述助力销(22)的滑动部止动于所述限位腔的限位面。

9.一种发动机，其特征在于，包括曲轴和如权利要求1-8任一项所述的活塞连杆组件，所述曲轴通过连杆螺栓(6)转动设置于所述活塞连杆组件的大头部。

10.一种车辆，其特征在于，包括车轮和如权利要求9所述的发动机，所述发动机与所述车轮传动连接。

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