CN115298426A - 用于具有受控压缩比的引擎的可变长度连杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可变长度连杆(10)，该连杆包括：‑连杆头部(102)，其设计成与曲轴的曲柄销建立枢轴连接；‑液压回路(104)，其用于控制所述连杆(10)的长度；‑用于控制所述液压回路的控制系统(110)。所述控制系统(110)包括：‑至少一个线性液压滑动件(111)，其布置在所述连杆头部(102)的壳体内；‑至少一第一靴(113)，其布置在所述连杆头部(102)的侧壁上，并适合于承受由控制构件施加的承载力，所述承载力允许所述滑动件(111)移动；‑复位装置(114)，其用于在没有所述承载力的情况下使所述滑动件(111)返回至其第一静止位置；‑至少一第二靴(115)，其布置在所述连杆头部(102)的所述侧壁上并适合于承受所述承载力。

Description

用于具有受控压缩比的引擎的可变长度连杆

技术领域

本发明涉及一种具有可变压缩比的引擎，该引擎实施一种具有受控可变长度的连杆。

背景技术

在允许引擎的压缩比可变的解决方案中，实施中心距(即连杆长度)可以受控的连杆的解决方案是公知的。例如，当连杆具有第一长度时，引擎被配置成呈现第一压缩比，并当连杆具有第二长度时，引擎被配置成呈现第二压缩比。

连杆可以是伸缩式的(例如根据US2016237889公知的)，或者可以是偏心式的。一般而言，连杆装配有允许调整其长度的装置，该装置通常是液压机械性质的。

无论选择什么形状，连杆都可以被配置成允许在其第一长度与其第二长度之间连续调整其长度，以便连续调整引擎的压缩比(所谓的“连续速率”连杆)。另选地，连杆可以称为“双稳态”或“双速率”：那么只有其第一长度和第二长度形成稳定的位置，该稳定的位置允许限定引擎的两种操作模式，每种模式对应于确定的压缩比。连杆也可以是“三速率”的，在这种情况下，三个限定长度形成与引擎的限定压缩比关联的稳定位置。

控制连杆包括控制用于将其长度调整到目标长度的液压机械装置，以便给引擎提供设定值压缩比。

根据例如从文献US2017089257公知的第一种方法，设定值的传递是以机械方式进行的。例如，当连杆由曲轴驱动时，通过调整装置的致动器(例如液压分配器的滑动件)与附接到曲轴箱的控制部分之间的碰撞获得控制。碰撞以非常高的速率发生，并且这种冲击控制要求控制部分极其精确地定位在引擎缸体中，这使得其制造特别复杂且代价高昂。此外，这种控制模式会导致大量的声响排放和接触部分的快速磨损。

根据另一种公知的方法，设定值的传递是借助液压手段进行的。因此，上述文献US2016237889规定，使用带有润滑回路的连杆来作用于连杆长度调整装置的致动器。这种类型的液压控制的缺点在于对指令的惯性大，并对引擎速度的敏感性高。

发明内容

本发明的目的是克服上述所有或部分的缺点。本发明特别涉及一种由机械传动控制的可变长度连杆，该连杆能够与外部控制构件协作而没有冲击。

对本发明的简要描述

本发明涉及一种可变长度连杆，该连杆的主体沿纵向轴线延伸，并且该连杆包括：

·连杆头部，该连杆头部被设计成沿垂直于所述纵向轴线的横向轴线与曲轴的曲柄销建立枢轴连接；

·液压回路，该液压回路用于控制所述连杆的长度；

·用于控制所述液压回路的控制系统。

所述控制系统包括：

·至少一个线性液压滑动件，所述至少一个线性液压滑动件布置在所述连杆头部的壳体内，并且能够占据第一静止位置和至少一个第二位置，每个位置均允许打开或关闭与所述液压回路的流体连通；

·至少一第一靴，所述第一靴布置在所述连杆头部的侧壁上并固定到所述滑动件的一端，适合于承受由与所述曲柄销同轴并在所述连杆外部的环形控制构件施加的承载力，所述承载力允许所述滑动件移动到所述第二位置中；

·复位装置，所述复位装置用于在没有所述承载力的情况下使所述滑动件返回至其第一静止位置；

·至少一第二靴，所述第二靴布置在所述连杆头部的所述侧壁上并适合于承受所述承载力。

根据本发明的单独或以任何技术上可行的组合形式的其他有利和非限制性的特征：

-所述第一靴和所述第二靴被布置成当对它们施加所述承载力时，所述第一靴和所述第二靴所承受的所述力的重心基本位于所述连杆头部的中心；

-所述第一靴和所述第二靴中的至少一者包括端部止挡件，以限制所述至少一者沿所述横向轴线的可能移动；

-所述液压回路包括至少两个液压室，每个液压室均借助至少一个管道连接到所述滑动件，所述液压室与至少一个液压活塞关联，所述液压活塞的移动适于修改所述连杆沿所述纵向轴线的长度，特别地，所述室在伸缩式连杆的情况下与中央活塞关联，并且所述室在偏心式连杆的情况下分别与第一活塞和第二活塞关联；

-所述(至少一个)滑动件使得能够根据其占据的位置在液压室与供油部之间建立油循环，或在液压室与排油口之间建立油循环，或在所述两个液压室之间建立油循环，或阻断与所述两个液压室的任何油循环；

-所述供油部被配置成从所述连杆头部的轴承回收润滑油；

-所述(至少一个)滑动件包括允许限定油循环的方向的至少一个阀；

-所述液压回路包括管道，该管道连接所述两个液压室并设置有允许限定油循环的方向的阀；

-所述连杆包括与至少一个液压活塞连接的复位或推回元件；

-连接液压室和所述滑动件的至少一个管道包括开闭装置，该开闭装置被配置成当所述液压活塞到达确定的位置时允许油在所述液压室和所述滑动件之间循环。

附图说明

参考附图，根据以下对本发明的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1a示出了根据本发明的伸缩式连杆；

图1b和图1c示出了根据本发明的偏心式连杆；

图2a(分解图)、图2b和图2c示出了根据本发明的连杆的控制系统的全部或一部分；

图3a和图3b分别示出了根据本发明的偏心式连杆和伸缩式连杆在液压连杆长度控制回路的室之间没有转移的情况下的“双速率”操作的液压图；

图3c和图3d分别示出了根据本发明的伸缩式连杆和偏心式连杆在用于控制连杆的长度的液压回路的室之间有转移的情况下的“双速率”操作的液压图；

图4a和图4b示出了用于根据本发明的偏心式连杆的控制系统以及在液压室之间没有转移的情况下的用于“双速率”操作的相关液压图；

图5a和图5b示出了用于根据本发明的伸缩式连杆的控制系统以及在液压室之间有转移的情况下的用于“三速率”操作的相关液压图；

图5c和图5d示出了用于根据本发明的伸缩式连杆的控制系统的一个变体以及在液压室之间有转移的情况下的用于“三速率”操作的相关液压图；

图6a、图6b和图6c示出了用于根据本发明的偏心式连杆的控制系统以及在液压室之间没有转移的情况下的用于“连续速率”操作的相关液压图；

图7a、图7b、图7c和图7d示出了用于根据本发明的伸缩式连杆的控制系统以及在液压室之间有转移的情况下的用于“连续速率”操作的相关液压图；

图8a、图8b和图8c示出了由曲轴承载并被配置成与根据本发明的连杆协作的控制构件；

图8d示出了用于根据本发明的连杆的控制系统，该控制系统与由曲轴承载的控制构件协作。

具体实施方式

本发明涉及用于受控压缩比引擎的可变长度连杆10。

应该注意的是，图中相同的附图标记可用于相同类型的元件或执行相同功能的元件。

连杆10包括沿纵向轴线z延伸的主体101。根据本发明的连杆10可以是伸缩式(图1a)或偏心式(图1b、1c)连杆：那么连杆10的主体101中布置有中央圆柱机构或偏心机构。这些机构是包括在连杆10中的液压控制回路104的一部分。在两个连杆配置中，液压回路104优选包括与至少一个液压活塞关联的至少两个液压室1041、1042。特别地，在伸缩式连杆(图1a)的情况下，液压室1041、1042与中央活塞1045关联，在偏心式连杆(图1c)的情况下，液压室1041、1042分别与第一活塞和第二活塞关联。对这两个液压室1041、1042中或其间的油的供应、排放或循环的修改将引起液压活塞的移动，这种移动使得能够沿纵向轴线z修改连杆长度。

有利的是，在伸缩式连杆(图1a)的情况下，将优先考虑在附接到连杆基部(主体101)的部分与附接到连杆头部102的部分之间的长的引导，这一方面可以在滑动枢轴连接1048处进行，另一方面可以在活塞1045处进行，以确保连杆10倾斜时的外力吸收，并限制其摩擦甚至卡住。如图1a中所示，中央活塞1045由螺母保持，该螺母的螺柱在连杆基部的孔下方延伸，从而创建滑动枢轴连接1048。此外，为了避免在机构中创建反抗扭矩，将优先考虑具有反抗节距(opposing pitch)的双弹簧1049。

连杆10还包括连杆头部102，该连杆头部设计成沿垂直于纵向轴线z的横向轴线y与受控压缩比引擎的曲轴200的曲柄销2建立枢轴连接。与在传统引擎上一样，提供有轴承103以限制连杆头部102与曲柄销2之间的摩擦。

连杆10进一步包括旨在控制液压回路104的控制系统110；所述控制系统110将使得能够管理与液压回路104的流体连通，即，打开或关闭所述连通以调整液压回路104与外部之间的油的循环和/或液压回路104中的油的循环。应该注意的是，意图在该液压回路104中循环的油是引擎的油。

控制系统110包括至少一个线性液压滑动件111，该线性液压滑动件布置在连杆10的头部102的壳体112中(图2a)。控制系统110经由布置在连杆头部102中并与壳体112连通的至少一个管道104a与液压回路104流体连接。

壳体112优选平行于横向轴线y。滑动件111是圆柱形的，并且其外径通常在4至6毫米之间。

有利的是，壳体112具有：容纳滑动件111的中央部段；与供油部11连通的前部段112a；与前部段112a相对的后部段112b(图2b、图2c)。在后面描述的一些实施方式中，后部段112b与排油口12连通。

滑动件111的空间要求小，其具有的优点在于当力传递到连杆10时，限制壳体112的变形；其具有的另一优点在于更容易将滑动件111放置在头部102中。

滑动件111和壳体112之间没有提供密封：产生的泄漏使得能够逐渐更新液压回路104中的油。滑动件111的小直径使得能够更好地控制此种泄漏。

在壳体112的后部段112b与排油口12连通的实施方式中，由该泄漏产生的油在所述排油口12处被排空，从而避免了后部段112b中的液压压缩。

有利的是，滑动件111包括：过滤器1111，从供应部11来的油将经过该过滤器；以及至少一个第一阀1112，该第一阀允许油从过滤器1111朝滑动件111的内部循环。滑动件111还包括至少一个孔口1113，以便在滑动件111的内部与液压回路104的至少一个管道之间建立流体连通(图2b、图2c)。

滑动件111被表明是线性的，这是因为它能够在壳体112中沿横向轴线y移动。因此，该滑动件能够占据第一静止位置P1以及至少一个第二位置P2。滑动件111的位置将允许：

·或者借助滑动件111在液压回路104与供油部11之间建立流体连通；

·或借助滑动件111在液压回路104与排油口12之间建立流体连通；

·或借助滑动件111在回路104的两个液压室之间建立流体连通；

·或阻断与液压回路104的流体连通，将后者隔离在闭合回路中。

这些不同的配置将在后面的具体实施方式中详细说明。

控制系统110还包括第一靴113，该第一靴放置在连杆头部102的侧壁上并固定到滑动件111的一端。第一靴113适合承受由连杆外部的控制构件50施加的承载力，所述构件50例如由曲轴200承载。借助第一靴113传递给滑动件111的承载力将引起所述滑动件111的线性位移，使该滑动件占据其(至少一个)第二位置P2。

在本发明的背景下，外部控制构件50具有与曲柄销2同轴并与连杆头部102的侧壁相对定位的环形表面。

外部控制构件50被配置成沿横向轴线y移动，因此可以与第一靴113接触，并对其施加承载力。下面将描述在连杆10外部并与该连杆协作的控制构件50的实施方式的实施例。

例如，如图2a、图2b和图2c中所示，第一靴113借助圆柱形销113a保持固定到滑动件111的端部。第一靴113还包括端部止挡件113b，以限制其沿横向轴线y的可能移动。这些止挡件可以由两个圆柱形销113b构成，这两个圆柱形销113b固定到头部102并插入布置在第一靴113中的窗口113c中，从而将第一靴113沿横向轴线y平移的移动限制于窗口的尺寸。使用这样的止挡件113b还允许在装配在曲轴200上之前初步装配连杆10的滑动件111。

有利的是，壳体112的前部段112a被配置成部分地容纳第一靴113。在图2b、2c的实施例中，前部段112a具有扩大的壳体，允许第一靴113沿横向轴线y与连杆头部102建立滑动连接。

控制系统110还包括复位装置114(图2a)，例如弹簧，以便在没有在第一靴113上施加的承载力的情况下，使滑动件111返回第一静止位置P1。

控制系统110还包括第二靴115，该第二靴与第一靴113布置在连杆头部102的同一侧壁上(图1a和图1b)。第二靴115也适合于承受由外部控制构件50施加的承载力。该第二靴有利地被配置成平衡由外部控制构件50施加的承载力，并避免第一靴113与控制构件50之间出现寄生扭矩。为此，第一靴113和第二靴115被布置成使得当承载力施加至它们时，所述靴所承受的力的重心基本上位于连杆头部102的中心。根据一个可能的实施方式，第二靴115关于连杆头部102的中心与第一靴113对称，并具有与第一靴113相当的接触表面。如图1a和图1b中所示，第一靴113和第二靴115可以沿纵向轴线z对准，第一靴尽可能靠近连杆10的主体101，第二靴位于连杆头部102的帽处。另选地，可以在连杆头部102的侧壁上放置若干第二靴115，并将其布置成对这些力进行平衡。

像第一靴113一样，第二靴115沿横向轴线y与连杆头部102建立滑动连接：其移动幅度与第一靴113的移动幅度相当。如上文关于第一靴113所述，可以使用复位装置114和端部止挡件。

应该注意的是，供油部11可以从穿过轴承103通向壳体112的前部段112a的孔实现，如图2b中所示。另选地，第一靴113可以设置有腔113d，该被腔配置成在连杆头部102的侧壁上收集来自轴承103的润滑油，该腔113d还与壳体112的前部段112a连通(图2c)。

用于伸缩式或偏心式连杆的控制系统

所谓的偏心式可变长度连杆和所谓的伸缩式可变长度连杆在其液压回路104之间有相似之处。事实上，在每种情况下，目的都是为了能够控制至少两个液压室1041、1042的油容量(图3a、图3b)。操作方面的区别在于延伸连杆的机械部件，而不是控制。因此，同样的控制系统110既可以用于偏心式连杆，也可以用于伸缩式连杆。

图3a示出了包括两个滑动件111a、111b的控制系统，该控制系统适用于偏心式连杆，图3b示出了用于伸缩式连杆的同一控制系统。控制系统111在这两种情况下保持相同，因此由第一靴113(和第二靴115--未示出)组成，外部控制构件50对该第一靴(和第二靴)施加按压力，使得能够致动第一滑动件111a和第二滑动件111b，第一滑动件111a和第二滑动件111b分别控制第一液压室1041和第二液压室1042的供油和排油。应该注意的是，在图3a和图3b的实施例中，控制系统111不允许在液压回路104的两个室1041、1042之间转移油。

下面将参考“双速率”偏心式可变长度连杆，详细说明图3a和图3b中示出的控制系统111的操作模式。

根据本发明的可变长度连杆的另一个重要方面涉及当改变连杆的长度时，是否希望将部分油从液压回路104的一个室1041、1042转移到另一个室中。如果希望在液压室1041、1042之间转移油，就有必要通过在两个室1041、1042之间添加流体连接来相应地改造液压回路104。应该注意的是，这种流体连接可以是独立于或依赖于滑动件111a、111b的位置的。对于图3c和图3d中所示的实施例，流体连接可以借助转移管道104c来确保。转移管道104c有利地包括用于引导油的流动的装置1046，例如，止回阀。

液压回路104的室1041、1042之间的这种转移能力在伸缩式连杆的情况下更常见，但也可以应用于偏心式连杆。图3c和图3d分别示出了用于伸缩式连杆和偏心式连杆的控制系统110，其中两个液压室1041、1042之间有转移。控制系统110包括由第一靴113致动的单一滑动件111，外部控制构件50对该第一靴施加承载力。控制系统110在两种连杆情况下保持相同。

连杆10的长度在没有对第一靴113施加的承载力的情况下是最大的，此时滑动件111处于其静止位置P1，并允许油从第一液压室1041循环到第二液压室1042；油从第二室1042向第一室1041的转移也可以经由转移管道104c进行。复位或推回元件1042a(在图3c、图3d中由布置在液压室1042中的弹簧1042a示出)使得能够保证连杆10在引擎循环期间由于独立于对连杆施加的外力的力而伸长。因此，第二室1042借助弹簧1042a的作用，将通过推回活塞1045而延伸。应该注意的是，复位或推回元件1042a可以位于室1042之外(特别是在偏心连杆的情况下)，并执行上述相同的功能。

当外部控制构件50在第一靴113上施加承载力时，连杆的长度是最小的，该承载力将滑动件111移动到第二位置P2，这将阻断油的循环，并将液压回路104隔离在闭合回路中。于是，由于转移管道104c上的阀1046，油只能从液压室1042转移到液压室1041。当连杆受到外部压缩力时(特别是在引擎循环的压缩和燃烧阶段)，转移逐渐发生，导致连杆长度通过棘轮(ratchet)效应发生变化，直到达到最小长度。

双速率连杆

根据第一实施方式，可变长度连杆10使用双速率操作，液压回路104的室1041、1042之间没有转移(图3a、图3b、图4a、图4b)。应该记得，当连杆10能以两个限定长度操作时，就可以说它是“双速率”的：与引擎的最大压缩率相对应的最大长度；以及与最小压缩率相对应的最小长度。

下面用偏心式连杆描述第一实施方式(图3a、图4a、图4b)。然而，应该注意的是，根据本第一实施方式的控制系统110同样可以应用于伸缩式连杆(图3b)。

因此，连杆10的液压控制回路104包括偏心机构。该机构设置有两个连杆，这两个连杆分别附接到分别在第一室1041和第二室1042中滑动的第一液压活塞和第二液压活塞(图1c)。

在该第一实施方式中，控制系统110包括两个滑动件111a、111b(图4a、图4b)。而液压回路104包括：管道104a，其用于将两个滑动件中的一者111a连接到第一室1041；以及管道104b，其用于将另一个滑动件111b连接到第二室1042。

每个滑动件均包括位于其固定到第一靴113的端部处的过滤器1111，油从供油部11穿过该过滤器。每个滑动件111a、111b均还包括第一入口阀1112，该第一入口阀允许油从过滤器1111向滑动件的内部循环，而不是反向循环。每个滑动件111a、111b最后都包括两个孔口1113、1114，当一个和/或另一个孔口1113、1114与所述回路104的管道104a、104b相对时，所述孔口允许与液压回路104建立流体连通。

该流体连通可以包括向液压回路104供应油，在这种情况下，从供油部11经过滑动件111a、111b朝管道104a、104b建立油的循环；另选地，该流体连通可以包括从液压控制回路104排放油，于是从管道104a、104b经过滑动件111a、111b朝排油口12建立油的循环。

图4b示出了根据本第一实施方式的连杆10的操作。

当外部控制构件50没有对第一靴113施加承载力时，获得滑动件111a、111b的第一静止位置P1。

在该第一静止位置P1中，一个滑动件111a被配置成向第一室1041供应油，该滑动件借助管道104a与第一室1041连接。在实践中，当滑动件111a处于第一静止位置P1时，来自供油部11并经过所述滑动件的过滤器1111的油经过第一阀1112到达滑动件111a的孔口1113，该孔口与管道104a相对放置。由引擎的燃烧活塞承受并作用于连杆的偏心机构上的外部燃烧和惯性力将促进油朝第一室1041循环，从第一室1041沿相反方向返回的油被第一阀1112禁止。

仍然在第一静止位置P1中，另一个滑动件111b被配置成从第二室1042排放油，该滑动件借助管道104b与第二室1042连接。在实践中，滑动件111b的孔口1114与壳体112的后部段112b连通，因此与排油口12连通，该孔口与管道104b相对放置。燃烧和惯性力在这里将再次有利于油从第二室1042朝排油口12循环。

在滑动件111a、111b的第一静止位置P1中，第一室1041被供应油，第二室1042被排空，这使得能够将连杆调整到最大长度，该最大长度对应于引擎的最大速率。

当外部控制构件50对第一靴113施加力F时，在滑动件111a、111b沿横向轴线y平移之后，获得滑动件111a、111b的第二位置P2。

在该第二位置P2中，一个滑动件111a被配置成经由管道104a从第一室1041排放油。在实践中，滑动件111a的孔口1114与壳体112的后部段112b连通，因此与排油口12连通，该孔口与管道104a相对放置。燃烧和惯性力将再次促进油的循环。

仍然在该第二位置P2中，另一个滑动件111b被配置成经由管道104b向第二室1042供应油。在实践中，来自供油部11并经过所述滑动件的过滤器1111的油经过第一阀1112到达滑动件111b的孔口1113，该孔口与管道104b相对放置。连杆10所承受的燃烧和惯性力有利于油朝第二室1042循环。

在滑动件111a、111b的第二位置P2中，第二室1042被供应油，并且第一室1041被排空，这使得能够将连杆10调整到最小长度，该最小长度对应于引擎的最小速率。

根据本发明的连杆10的中心距的变化是由于连杆10所承受的燃烧和惯性力而发生的，这些燃烧和惯性力引起油在液压回路104中循环并经过控制系统110的滑动件111、111a、111b，逐渐引发连杆长度的变化。对于刚才描述的第一实施方式是如此，对于后面描述的其他实施方式也是如此。

根据第二实施方式，可变长度连杆10使用双速率操作，其中液压回路104的室1041、1042之间有转移(图3c、图3d)。下面用伸缩式连杆描述第二实施方式(图3c)。然而，应该注意的是，根据该第二实施方式的控制系统110同样可以应用于偏心式连杆(图3d)。

用于控制连杆10的液压回路104包括伸缩机构。该伸缩机构布置在连杆10的主体101中，并设置有中央液压装置(jack)，该中央液压装置在液压活塞1045(称为中央活塞1045)的两侧限定有上室1042(或第二室)和下室1041(或第一室)，下室1041位于连杆头部102侧(图3c)。有利的是，上室1042和下室1041有相等截面。

在该第二实施方式中，控制系统110包括单一的滑动件111。液压回路104包括：连接滑动件111与上室1042的管道104a；以及连接滑动件111与下室1041的管道104b。气缸活塞1045包括连接两个室1041、1042的转移管道104c；布置在所述管道104c上的阀1046(以下称为第三阀)仅允许油从上室1042到下室1041的循环。

如上所述，滑动件111包括位于其固定到第一靴113的端部处的过滤器1111，油从供油部11经过该过滤器。滑动件111还包括第一入口阀1112，该第一入口阀允许油从过滤器1111向滑动件的内部循环，而不是反向循环。滑动件进一步包括与第一阀1112串联的第二阀1115(图2b、图2c)。滑动件111包括至少两个孔口1113、1114，每个孔口均在阀1112、1115的下游，当一个和/或另一个孔口1113、1114与所述回路104的管道104a、104b相对时，所述孔口允许与液压回路104建立流体连通。该流体连通可以包括向液压回路104供应油，并经由管道104a、104b将油从下室1041穿过滑动件111循环到上室1042。另选地，流体连通可以被阻断，使液压回路104处于闭合回路，经由转移管道104c的转移只能从上室1042向下室1041进行。

在第二实施方式中，规定滑动件111能够沿横向轴线y占据两个不同的位置。滑动件111的第一静止位置P1是在没有由外部控制构件50施加在第一靴113上的承载力的情况下建立的。此时，滑动件111被配置成向上室1042供应油，并允许油在下室1041与上室1042之间循环。在实践中，第一阀1112和第二阀1115之间的孔口1113与下室1041流体连通，第二阀1115下游的孔口1114与上室1042流体连通。由于第三阀1046的存在，阻止了流体从下室1041向上室1042的循环，来自供油部11并经过第一入口阀1112的油穿过第二阀1115循环并供应上室1042。同样，来自下室1041并被第一入口阀1112阻断的油穿过第二阀1115循环，并供应上室1042。上室1042填满，而下室1041排空，这使得连杆能够调整到其最大长度。

滑动件111的第二位置P2对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的最大承载力F。在其第二位置P2中，滑动件111被配置成阻断与液压回路104的流体连通。由于只许可油从上室1042到下室1041的循环的第三阀1046的存在，流体将逐渐填充下室1041并排空上室1042，直到连杆被调整到最小长度。

如前所述，在本实施方式以及将阐述的所有其他实施方式中，连杆10所承受的燃烧和惯性力将促进油的循环，直到达到连杆10的目标长度。

三速率连杆

根据第三实施方式，可变长度连杆10使用三速率操作，其中液压回路104的室1041、1042之间有转移(图5a、图5b)。应该记得，当连杆10能够以三个限定长度操作时，它被称为“三速率”：与引擎的最大压缩率对应的最大长度；中间长度；和与最小压缩率对应的最小长度。

下面用伸缩式连杆来描述第三实施方式，但根据该第三实施方式的控制系统110同样可以应用于偏心式连杆。

在该第三实施方式中，控制系统110包括两个滑动件111a、111b。液压控制回路104包括四个独立的管道104a、104a'、104b、104b'，其中两个用于将第一滑动件111a一方面连接到上室1042，另一方面连接到下室1041，另外两个用于将第二滑动件111b一方面连接到上室1042，另一方面连接到下室1041。中央活塞1045包括在上室1042和下室1041之间的转移管道104c，该转移管道104c的阀1046(以下称为第三阀)只许可油从上室1042循环到下室1041。中央活塞1045进一步包括位于连接第二滑动件111b和上室1042的管道104b上的开闭装置1047，例如，采用由针控制的阀的形式(以下称为第四阀1047)。

每个滑动件111a、1111b均包括过滤器1111、第一入口阀1112、第二阀1115以及至少两个孔口1113、1114，当孔口1113、1114面对管道104a、104a'、104b、104b'时，允许与液压回路104建立流体连通。该流体连通可以包括向液压回路104供应油，并使油从下室1041循环到上室1042。另选地，该流体连通可以被阻断，使液压回路104处于闭合回路。

控制系统进一步包括弹簧1116，该弹簧布置在壳体112中，抵靠每个滑动件111a、111b的端部，该端部与固定到第一靴113的端部相对(图5a)。

图5b示出了根据该第四实施方式的连杆10的操作。规定两个滑动件111a、111b能够沿横向轴线y占据三个不同的位置。

在第一滑动件静止位置P1(没有由外部控制构件50对第一靴113施加的力)中，第一滑动件111a被配置成向上室1042供应油，并允许油从下室1041循环到上室1042。第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。上室1042填充，而下室1041排空：连杆10因此调整到其最大长度。

在滑动件111a、111b的对应于外部控制构件50对第一靴113施加的最大承载力F的第二位置P2中，第一滑动件111a和第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。由于存在只许可油从上室1042循环到下室1041的第三阀1046，流体将逐渐填充下室1041并排空上室1042，直到连杆被调整到最小长度。

滑动件111a、111b的第三位置P3对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的中位承载力F_med。壳体112中存在的位于每个滑动件后面的弹簧1116可以防止滑动件在极限位置中移动到壳体112的底部；弹簧1116允许在滑动件111a、111b的第一静止位置P1和第二(极限)位置P2之间实现第三位置P3。

在第三位置P3中，第一滑动件111a被配置成阻断与液压回路104的流体连通。第二滑动件111b被配置成向上室1042供应油，并当第四阀1047被针打开时(在实践中，当中央活塞1045到达确定的位置(通常是气缸中的中间位置)时，针将打开所述阀1047)，允许油在下室1041和上室1042之间循环。于是，上室1042将填充，一旦气缸活塞1045低于确定的位置，第四阀1047将关闭，并阻断两个室之间的流体循环。然后，油将趋向于经由第三阀1046从上室1042到下室1041(由于连杆所承受的燃烧和惯性力)；中央活塞1045将返回到确定的位置或超出该确定的位置，其结果是再次打开第四阀1047，恢复流体从下室1041到上室1042的循环，依此类推。在第三位置P3中，控制系统110的滑动件111a、111b因此使连杆10能够维持在差不多对应于中央活塞1045的确定(中间)位置的中间长度。

例如，从滑动件111a、111b的第一静止位置P1开始，可以通过使滑动件111a、111b平移1毫米而获得第三位置P3，可以通过平移2毫米而获得第二位置P2。

根据本发明的连杆10的该第三实施方式的一个变体，控制系统110包括至少一个第三靴116，该第三靴布置在连杆10的另一个侧壁上，与布置第一靴113和第二靴115的侧壁相对(图5c、图5d)。

控制系统110还包括第四靴117，有利的是，该第四靴与第三靴116关于连杆头部102的中心对称，发挥与第二靴115相同的作用，但位于另一侧，以用于平衡可能施加在第三靴116上的承载力。

可以理解的是，在该变体中，将需要两个控制构件50、50'来施加承载力，一方面施加在布置在连杆头部102的一个侧壁上的第一靴113和第二靴115上，另一方面施加在布置在连杆头部102的另一侧的第三靴116和第四靴117上。

在第三实施方式的该变体中，控制系统110包括两个滑动件111a、111b。每个滑动件由于施加到第一靴113的力而均可以在沿横向轴线y的一个方向上移动，并且由于施加到第三靴116的力，而仍可以在沿横向轴线y的另一个方向上移动。

液压回路104包括：四个独立的管道104a、104a'、104b、104b'；设置有阀1046的转移管道104c和开闭装置1047，该开闭装置1047例如采用第三实施方式中所述的由针控制的阀的形式。

滑动件111a在其固定到第一靴113的端部包括过滤器1111，并且滑动件111b在其固定到第三靴116的端部包括过滤器1111，来自供油部11的油经过该过滤器。每个滑动件111a、1111b还均包括第一入口阀1112、第二阀1115以及至少两个孔口1113、1114，孔口允许与液压回路104建立流体连通(图5c)。该流体连通可以包括向液压回路104供应油，并使油从下室1041循环到上室1042。另选地，该流体连通可以被阻断，使液压回路104处于闭合回路。

图5d示出了根据第三实施方式的该变体的连杆10的操作。规定两个滑动件111a、111b能够沿横向轴线y占据三个不同的位置。

在第一滑动件静止位置P1(没有由外部控制构件50、50'对第一靴113或第三靴116施加的承载力)中，第一滑动件111a被配置成向上室1042供应油，并允许油从下室1041循环到上室1042。第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。上室1042填充，而下室1041排空：连杆10因此调整到其最大长度。

在滑动件111a、111b的对应于由一个外部控制部件50'对第三靴116施加的最大承载力F(没有对第一靴113施加任何力)的第二位置P2中，第一滑动件111a和第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。由于存在只许可油从上室1042循环到下室1041的第三阀1046，流体将逐渐填充下室1041并排空上室1042，直到连杆被调整到最小长度。

滑动件的第三位置P3对应于另一个外部控制构件50对第一靴113施加的中位承载力F_med(没有对第三靴116施加任何力)。应该注意的是，可以在独立的油回路(下文中称为流体控制回路)上放置阀(图5d中所示)，该阀致动外部控制构件50、50'，以允许分别关于两个不同的油压的致动一个控制构件50和另一个控制构件50'。

在第三位置P3中，第一滑动件111a被配置成阻断与液压回路104的流体连通。第二滑动件111b被配置成向上室1042供应油，并当第四阀1047被针阀打开时，允许油从下室1041循环到上室1042，第四阀1047被针阀打开的位置对应于中央活塞1045的确定(中间)位置。于是，上室1042将被填充，一旦中央活塞1045低于确定的位置，第四阀1047将关闭并阻断流体在两室之间的循环。因此，在第三个位置P3中，控制系统110的滑动件111a、111b将使连杆10能够维持在中间长度，该中间长度与中央活塞1045的确定(中间)位置相对应。

连续速率连杆

根据第四实施方式，可变长度连杆10使用连续速率操作，在液压回路104的室1041、1042之间没有转移(图6a、图6b、图6c)。因此，连杆10可以用多个长度操作。

下面用偏心连杆来描述第四实施方式，但根据该第四实施方式的控制系统110同样可以应用于伸缩式连杆。

控制系统110包括两个滑动件111a、111b。并且液压控制回路104包括：两个独立的管道104a、104a'，其将两个滑动件中的一个滑动件111a连接到第一室1041；以及两个独立的管道104b、104b'，其将另一个滑动件111b连接到第二室1042。

如图6a和图6b中所示，每个滑动件111a、1111b均包括过滤器1111、第一入口阀1112以及两个孔口1113、1114，当孔口1113、1114中的一者或另一者与管道104a、104a'、104b、104b'相对时，允许与液压回路104建立流体连通。该流体连通可以包括向液压回路104供应油；于是建立油从供油部11经过滑动件111a、111b朝管道104a、104a'、104b、104b'的循环。另选地，该流体连通可以包括从液压控制回路104排放油，于是建立油从管道104a、104a'、104b、104b'经过滑动件111a、111b朝排油口12的循环。最后，该流体连通可以被阻断，使液压回路104处于闭合回路。

控制系统110包括弹簧1116，该弹簧布置在壳体112中，抵靠每个滑动件111a、111b的端部，该端部与固定到第一靴113的端部相对。

图6c示出了根据该第四实施方式的连杆10的操作。规定两个滑动件111a、111b能够沿横向轴线y占据三个不同的位置，分别称为第一位置P1、第二位置P2和第三位置P3。为了清楚起见，在提到其他两个位置后，将讨论第一静止位置P1。

滑动件111a、111b的第二位置P2对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的最大承载力F。在该第二位置P2中，一个滑动件111a被配置成从第一室1041排放油，该滑动件经由管道104a'与第一室1041连接，滑动件111a的孔口1114与壳体112的后部段112b(因此与排油口12)流体相通，孔口1114与所述管道104a'相对地定位。另一个滑动件111b被配置成向第二室1042供应油(经由与供油部11流体连通的第二滑动件111b的孔口1113，)该滑动件经由管道104b与第二室1042连接。在滑动件111a、111b的第二位置P2中，第二室1042被供应油，第一室1041被排空，这使得能够将连杆调整到最小长度，该最小长度对应于引擎的最小速率。

滑动件111a、111b的第三位置P3对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的中位承载力F_med。壳体112中存在的位于每个滑动件111a、111b后面的弹簧1116防止滑动件在极限位置中移动到壳体112的底部；弹簧1116允许在滑动件111a、111b的第一静止位置P1和第二(极限)位置P2之间实现第三位置P3。

在第三位置P3中，一个滑动件111a被配置成向第一室1041供应油，另一个滑动件111b被配置成从第二室1042排放油。在滑动件111a、111b的第三位置P3中，第一室1041被供应油，第二室1042被排空，这使得能够将连杆调整到最大长度，该最大长度与引擎的最大速率对应。

当第一靴113上没有施加力时，获得滑动件111a、111b的第一静止位置P1。此时，两个滑动件111a、111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。通过将滑动件111a、111b置于第一静止位置P1中，发现液压回路104处于闭合回路：连杆10因此可以维持在其最大长度与其最小长度之间的中间长度，该中间长度对应于中间的引擎速率。可以通过以最大力F或以中位力F_med(这取决于是否需要限制或增加中间长度)向第一靴113施加冲击来逐步修改该中间长度。

根据第五实施方式，可变长度连杆10以连续速率操作，其中液压回路104的室1041、1042之间有转移(图7a、图7b、图7c、图7d)。下面用伸缩式连杆来描述第五实施方式，但根据该第五实施方式的控制系统110同样可以应用于偏心式连杆。

控制系统110包括两个滑动件111a、111b(图7a)。液压回路104包括四个独立的管道104a、104a'、104b、104b'，以将每个滑动件111a、111b连接到两个室1041、1042。

每个滑动件均包括过滤器1111、第一入口阀1112、第二阀1115，1115'以及至少两个孔口1113，1114，孔口允许经由管道104a，104a'，104b，104b'与液压回路104建立流体连通。

该流体连通可以包括向液压回路104供应油，并经由管道104a、104a'经过第一滑动件111a将油从上室1042循环到下室1041。另选地，流体连通可以包括向液压回路104供应油，并经由管道104b、104b'，经过第二滑动件111b将油从下室1041循环到上室1042。最后，该流体连通可以被阻断，使液压回路104处于闭合回路。

控制系统进一步包括弹簧1116，该弹簧布置在壳体112中，抵靠每个滑动件111a、111b的端部，该端部与固定到第一靴113的端部相对。

图7d示出了根据该第五实施方式的连杆10的操作。规定两个滑动件111a、111b能够沿横向轴线y占据三个不同的位置。

在没有由外部控制构件50施加的承载力F的情况下由滑动件111a、111b占据的第一静止位置P1中，第一滑动件111a和第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通(图7a)。此时，液压回路104处于闭合回路，并且中央活塞1045被锁定在其位置(例如中间位置)中。因此，连杆10具有中间长度。

在滑动件的对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的最大承载力F的第二位置P2中(图7c)，第一滑动件111a被配置成向下室1041供油，并允许油从上室1042经过第一滑动件111a的第二阀1115'循环到下室1041；因此滑动件111a的该位置P2允许两个室1041、1042之间的转移。第二滑动件111b被配置成阻断与液压回路104的流体连通。

在滑动件的该第二位置P2中，下室1041填充，上室1042排空：连杆长度减少，直到达到最小长度。通过使滑动件111a、111b进入第一静止位置P1(液压回路104此时返回到闭合回路)，连杆10可以维持在中间长度与最小长度之间的各种长度。

在滑动件111a、111b的对应于由外部控制构件50对第一靴113施加的中位承载力F_med的第三位置P3中(图7b)，第二滑动件111b被配置成向上室1041供应油，并允许油经由第二滑动件111b的第二阀1115从下室1041循环到上室1042。滑动件111a的该位置P3允许两个室1041、1042之间的转移。第一滑动件111a被配置成阻断与液压回路104的流体连通。

在滑动件的该第三位置P3中，上室1043填充，下室1044排空：连杆长度增加，直到达到最大长度。通过将滑动件返回到第一静止位置P1(液压回路104此时返回到闭合回路)，连杆10可以维持在中间长度与最大长度之间的各种长度。根据该第五实施方式的连杆10提供连续可变的长度值，以驱动连续速率控制的压缩比引擎。

应该注意的是，在所有所述的实施方式(其中没有与排油口12建立特定的流体连通)中，滑动件111、111a、111b不密封地装设在连杆头部102的壳体112中，这使得液压回路104的油能够逐渐更新，从而避免了油的质量退化(在密封的闭合回路中可能发生的退化)。

施加承载力的外部控制构件

以下参考图8a、图8b、图8c和图8d描述的实施方式是以实施例的方式给出的，并说明了与根据本发明的连杆10兼容的连杆10外部的控制构件50。

支撑连杆10的曲轴200包括至少一个曲柄销2以及至少一个轴颈3，曲柄销2与轴颈3借助连接臂4连接。曲轴200进一步包括至少一个控制构件50。控制构件50能够沿横向轴线y平移，以与连杆10长度的控制系统110的第一靴113(和第二靴115)协作。

优选的是，控制构件50的总行程从大约1到2毫米不等，这取决于配置和实施方式。当然，也可以根据引擎的尺寸考虑其他行程。

控制构件50布置在连接臂4处，位于曲柄销2的一端。该控制构件50包括环形部分51，该环形部分的平坦表面52在与横向轴线y正交的平面(x，z)中延伸。环形部分51与曲柄销2同轴，并且无论曲轴1的角位置如何，它都能够经由其平坦表面52与控制系统110的第一靴113(和第二靴115)建立连续的接触。这样的配置具有通过对第一靴113和第二靴115施加连续的承载力而无冲击机械传动的优点。

曲轴100还包括流体控制回路60，该流体控制回路被配置成使控制构件50沿横向轴线y移动。流体回路60包括至少一个孔口61，该孔口旨在使流体与控制构件50的后表面(与平坦表面52相对)连通，以便向该控制构件施加压力并使其移动。该流体可以是气体或液体。气态流体的优点是，与液态流体相比，由于其密度非常低，受曲轴旋转的影响较小。

有利的是，流体控制回路60是由在曲轴100的整个长度上的钻孔管道62形成的，从曲轴的一个端部到与此端部相对的最后的曲柄销2。如上所述，流体回路60在连接臂4处具有至少一个流体出口孔口61，以与控制元件50的后表面连通。曲轴100中的孔眼62独立于连接曲柄销2和轴颈3的润滑孔。流体控制回路60在每个孔眼62的出口处借助一系列的塞63朝曲轴1的外部密封。

根据控制构件50的一个特定实施方式，连接臂4中布置有位于曲柄轴2的一端处的环形腔40(图8b)。该腔40旨在形成环形活塞的缸体，而该环形活塞则由控制构件50形成。用于流体控制回路60的流体的出口孔口61通向腔40。连接臂4还包括与曲柄销2同轴的外部定心件41，并且包括两个凸耳壳体42，将在后面概述凸耳壳体的功能。控制元件50包括两个半体框架53，例如该半体框架具有H形轮廓，并被设计成围绕曲柄销2装配，然后定位在环形腔40中。有利的是，半体框架53是金属的。在两个半体框架53配合后，提供销来将其对准并固定。

在每一个半体框架53上，均模制有弹性体54，以便当控制构件50放置在环形腔40中时在控制构件50的后表面55和平坦表面52之间提供密封。应该注意的是，对于这种具有密封件的环形活塞，由这些密封件产生的摩擦扭矩大于与连杆10的靴113接触产生的摩擦扭矩。因此，在控制构件50处增加防旋转系统似乎没有意义。

曲轴200包括轭状接头45，该轭状接头以外部定心件41为中心，并在凸耳壳体42处直接夹到连接臂4上。当控制构件50沿横向轴线y在第一方向Y1上移动时，轭状接头45形成控制构件50的端部止挡件。其优选具有环形节段，从而允许将抵靠控制构件50的环形部分51的抵接点标准化。有利的是，轭状接头45也可以作为连杆头部10的侧向抵接件。

控制构件50的环形部分51(形成环形活塞)具有平坦表面52，该平坦表面能够与第一靴113和第二靴115建立连续的接触。当控制构件50在第一方向Y1上移动时，可以与靴113、115建立接触(图8a、图8c)。该移动是由在控制构件50的后表面55上施加流体压力引起的。流体借助流体控制回路60的管道62输送到环形腔40(在控制构件50的后部)。流体回路60的减压导致控制元件50在第二方向Y2上位移，从而中断了与靴113、115的接触。另选地，可以布置复位元件，以便在控制构件50的后表面55上的流体压力下降到阈值以下时，将控制构件50推回。

根据一个变体，控制构件50，50'在位于曲轴200的每个曲柄销2的两侧布置在每个连接臂4处。这样的配置可以允许控制三速率连杆10，如在连杆10(三速率连杆)的第三实施方式的变体中所概述的那样，该连杆包括：位于连杆头部102的一个侧壁上的第一靴113和第二靴115；以及位于另一个侧壁上的第三靴116和第四靴117。

应注意的是，当曲柄销2被精确地配置成接收两个连杆10时，控制构件的这种变体也允许控制两个连杆10。

可变压缩比引擎

本发明还涉及一种受控可变压缩比引擎，该引擎可以具有直列式或V形架构。该引擎包括引擎缸体以及如上所述的曲轴200，该曲轴布置在引擎缸体内。引擎进一步包括至少一个如上所述的可变长度连杆10，该连杆与曲轴200的曲柄销2关联。

曲轴200的流体控制回路60借助曲轴200的端部与外部连接。所述端部被布置成接收旋转密封件，该旋转密封件允许旋转部分(曲轴)与静态部分(引擎缸体)之间的连接，从而允许控制回路60与布置在引擎缸体外的外部控制组件的流体连接。外部控制组件被配置成向控制回路60运送流体。该外部控制组件特别包括压力源，例如，当流体是压缩空气时，该压力源是空气压缩机。为了使控制回路60处于真空(并控制控制元件50在第二方向Y2上的移动)，外部控制组件也可以包括专用的或公用的真空泵。外部控制组件由引擎控制单元(计算机)根据引擎转速和负荷来控制。

当然，本发明并不限于所描述的各种实施方式，在不脱离权利要求书所限定的本发明范围的情况下，能够增添变体实施方式。

Claims (10)

1.一种可变长度连杆(10)，所述可变长度连杆(10)的主体(101)沿纵向轴线(z)延伸，并且所述可变长度连杆(10)包括：

-连杆头部(102)，所述连杆头部(102)被设计成沿垂直于所述纵向轴线(z)的横向轴线(y)与曲轴的曲柄销建立枢轴连接；

-液压回路(104)，所述液压回路(104)用于控制所述连杆(10)的长度；

-用于控制所述液压回路(104)的控制系统(110)，所述连杆(10)的特征在于，所述控制系统(110)包括：

-至少一个线性液压滑动件(111，111a，111b)，所述至少一个线性液压滑动件(111，111a，111b)布置在所述连杆头部(102)的壳体(112)内，并且能够占据第一静止位置(P1)和至少一个第二位置(P2)，每个位置均允许打开或关闭与所述液压回路(104)的流体连通；

-至少一第一靴(113)，所述第一靴(113)布置在所述连杆头部(102)的侧壁上并固定到所述滑动件(111，111a，111b)的一端，适合于承受由与所述曲柄销同轴并在所述连杆(10)外部的环形控制构件(50，50')施加的承载力，所述承载力允许所述滑动件(111，111a，111b)移动到所述第二位置(P2)中；

-复位装置(114)，所述复位装置(114)用于在没有所述承载力的情况下使所述滑动件(111，111a，111b)返回至其第一静止位置(P1)；

-至少一第二靴(115)，所述第二靴(115)布置在所述连杆头部(102)的所述侧壁上并适合于承受所述承载力。

2.根据权利要求1所述的可变长度连杆(10)，其中，所述第一靴(113)和所述第二靴(115)被布置成当对它们施加所述承载力时，所述第一靴(113)和所述第二靴(115)所承受的所述力的重心基本位于所述连杆头部(102)的中心。

3.根据前述权利要求中任一项所述的可变长度连杆(10)，其中，所述第一靴(113)和所述第二靴(115)中的至少一者包括端部止挡件，以限制所述至少一者沿所述横向轴线(y)的可能移动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可变长度连杆(10)，其中，所述液压回路(104)包括至少两个液压室(1041，1042)，每个液压室均借助至少一个管道(104a，104a'，104b，104b')连接到所述滑动件(111，111a，111b)，所述液压室(1041，1042)与至少一个液压活塞关联，所述液压活塞的移动适合于修改所述连杆(10)沿所述纵向轴线(z)的长度。

5.根据权利要求4所述的可变长度连杆(10)，其中，所述至少一个滑动件(111，111a，111b)使得能够根据其占据的位置在液压室(1041，1042)与供油部(11)之间建立油循环，或在液压室(1041，1042)与排油口(12)之间建立油循环，或在所述两个液压室(1041，1042)之间建立油循环，或阻断与所述两个液压室(1041，1042)的任何油循环。

6.根据权利要求5所述的可变长度连杆(10)，其中，所述供油部(11)被配置成从所述连杆头部(102)的轴承(103)回收润滑油。

7.根据权利要求5或6所述的可变长度连杆(10)，其中，所述至少一个滑动件(111，111a，111b)包括允许限定油循环的方向的至少一个阀(1112，1115，1115')。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的可变长度连杆(10)，其中，所述液压回路(104)包括管道(104c)，所述管道(104c)连接所述两个液压室(1041，1042)并设置有允许限定油循环的方向的阀(1046)。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的可变长度连杆(10)，所述可变长度连杆(10)包括与至少一个液压活塞连接的复位或推回元件(1042a)。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的可变长度连杆(10)，其中，连接液压室(1042)和所述滑动件(111b)的至少一个管道(104b)包括开闭装置(1047)，所述开闭装置(1047)被配置成当所述液压活塞(1045)到达确定的位置时允许油在所述液压室(1042)和所述滑动件(111b)之间循环。

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