CN201027568Y - 可变冲程发动机曲柄连杆机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变冲程发动机曲柄连杆机构，它包括曲轴和一端与其轴颈形成可转动连接的至少一个连杆，连杆上设置有长度变化机构，曲轴上设置有曲距变化机构，长度变化机构与曲距变化机构之间通过操控机构控制，使连杆的长度变化与曲距的变化相适配。本实用新型可根据需要，通过改变发动机的冲程距离来自由控制燃油的经济性和动力性，同时享有低排量车型的经济性和大排量车型的动力性。在一般情况下不需要强劲动力的时候，可根据实际需要选择减少排量，从而降低油耗；如需要强劲动力的时候，可迅速提高发动机的排量，从而提高动力性，适合于在现有的燃气发动机上使用。

Description

可变冲程发动机曲柄连杆机构

技术领域

本实用新型涉及发动机，特别涉及往返式活塞发动机的曲柄连杆机构。

背景技术

在现有的车用发动机上，发动机的排量是恒定的，换言之其曲柄连杆机构的冲程亦是固定的。通常，现有的发动机如果讲求燃油经济性，其动力性相对就比较弱；反之，如果讲求动力性，其耗油量相对就比较大。由于其冲程固定的，使用过程中人们无法根据行车的实际情况在节油、提升动力两者之间作出相应的选择。因此，现有车用发动机的设计是在燃油经济性、动力性两者之间的妥协，无法更进一步地提高燃油经济性。显然，如果车用发动机的冲程是可变的，则可通过增大冲程(增加排量)来提升动力，或者通过减小冲程(减小排量)减低动力而达到节油的效果，因此可更好地适应行车的实际情况，在满足动力性的前提下，进一步地提高车用发动机的燃油经济性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可改变发动机的冲程距离的可变冲程发动机曲柄连杆机构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的可变冲程发动机曲柄连杆机构，包括曲轴和一端与其轴颈形成可转动连接的至少一个连杆，连杆上设置有长度变化机构，曲轴上设置有曲距变化机构，长度变化机构与曲距变化机构之间通过操控机构控制，使连杆的长度变化与曲距的变化相适配，曲轴上设置有循环控制开关。

进一步的是，上述连杆由杆体和与之滑动配合的伸缩段构成，杆体后端孔内套装有偏心轮，该偏心轮套装在轴颈上；所述曲轴上设置有循环控制开关，曲轴与连杆之间设置有操控机构，连杆上设置有限位机构。

在采取上述技术方案后，当需要改变冲程距离时，通过操控机构可使连杆之伸缩与曲距的变化相适配，从而改变曲轴的曲距来减小或增大发动机的冲程，达到提高发动机的燃油经济性或提高发动机的动力性的要求。

本实用新型的有益效果是，根据需要可自由控制燃油的经济性和动力性，同时享有低排量车型的经济性和大排量车型的动力性。在一般情况下不需要强劲动力的时候，可根据实际需要选择减小排量，从而降低油耗；如需要强劲动力的时候，可迅速提高发动机的排量，从而提高动力性。

附图说明

本说明书包括如下九幅附图：

图1是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构的结构示意图；

图2是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中连杆的一种具体结构示意图；

图3是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中的连杆的另一种具体结构示意图；

图4是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中拔动盘的主视图；

图5是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中拔动盘的俯视图；

图6是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中偏心轮的左视图；

图7是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中偏心轮的纵向剖视图；

图8是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中滑动销的纵向剖视图；

图9是本实用新型可变冲程发动机曲柄连杆机构中斜度齿轮的横向剖视图；

图中零部件、部位名称及所对应的标记：曲轴10、轴颈11、定位槽12、连杆20、杆体20a、伸缩段20b、楔形限位槽21a、楔形限位槽21b、解锁凸台21c、杠杆式定位架22、锁钩22a、固定销23、操控槽24、限位器25、十字开关26、偏心轮30、定位齿31、轴向孔32、径向滑块33、压缩弹簧33a、径向凹孔33b、齿轮34、轴向滑块35、压缩弹簧35a、操纵杆40、滑动套41、滑动轴42、齿轮43、拔叉44、拔齿44a、垫片45、拔杆46、拔盘47、键47a、定位销47b、触角齿轮50、触杆50a、斜度齿轮51、半环型槽51a、半环型槽51b、滑动销52、轴向顶齿52a、轴向顶齿52b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图1，本实用新型的可变冲程发动机曲柄连杆机构，包括曲轴10和一端与其轴颈11形成可转动连接的至少一个连杆20，连杆20上设置有长度变化机构，曲轴10上设置有曲距变化机构，长度变化机构与曲距变化机构之间通过操控机构控制，使连杆20的长度变化与曲距的变化相适配。长度变化机构可使连杆20的长度在一定的范围内变化，曲距变化机构可改变曲轴10的曲距，曲距的变化与连杆20的长度变化通过操控机构进行匹配，从而使其达到改变发动机的冲程距离的目的。

上述技术方案中，长度变化机构与曲距变化机构均可以采用多种结构来实现。例如，参照图2或图3，所述连杆20由杆体20a和与之滑动配合的伸缩段20b构成。参照图1，杆体20a后端孔内套装有偏心轮30，该偏心轮30套装在轴颈11上。所述曲轴10上设置有循环控制开关，曲轴10与连杆20之间设置有操控机构，连杆20上设置有限位机构。偏心轮30向内偏转或向外偏转一定幅度并定位时，通过循环控制开关和操控机构可使连杆20之伸缩段20b沿杆体20a轴线滑动一定距离，并由限位机构固定其相对位置。当偏心轮30向内偏转时，伸缩段20b伸出，冲程减小，排量减小，提高发动机的燃油经济性；当偏心轮30向外偏转时，伸缩段20b缩回，冲程增大，排量增大，提高发动机的动力性。

参照图1，所述操控机构包括：由循环控制开关推动的齿轮43和拔叉44，以及设置在偏心轮30上且与轴颈11同心并与齿轮43相啮合的另一齿轮34，拔叉44上设置有拔齿44a，齿轮43带动拔叉44推动另一齿轮34；安装在连杆20之杆体20a上的拔杆46和拔盘47，由拔齿44a拔动偏转的拔盘47与拔杆46连接。参照图4和图5，所述拔盘47通过键47a与拔杆46同轴安装，其上设置有定位销47b和回位簧。

参照图6和图7，所述偏心轮30具有与轴颈11之定位槽12相适配的定位齿31。偏心轮30内开设有径向凹孔33b，该径向凹孔33b安装有径向滑块33和压缩弹簧33a。参照图形2或图3，所述杆体20a后端孔内壁上则开设有供径向滑块33伸入的操控槽24。

参照图2可图3，所述限位机构包括：在伸缩段20b后部上间隔开设的两个楔形限位槽21a、21b和限位器25；安装在杆体20a上的杠杆式定位架22。杠杆式定位架22的尾部设置有锁钩22a，在杆体20a上设置有供锁钩22a挂住的固定销23，伸缩段20b的后部则具有推动锁钩22a解锁凸台21c。

为使其他连杆与之联动，参照图1，所述操控机构还包括有联动控制机构，该联动控制机构包括依次传动连接的触角齿轮50、斜度齿轮51和滑动销52。所述偏心轮30内开设有轴向孔32，径向滑块33内安装有轴向滑块35和压缩弹簧35a，径向滑块33的轴向滑块35伸入轴向孔32内。所述触角齿轮50的触杆50a伸入轴向孔32内。斜度齿轮51与触角齿轮50以齿轮传动连接。

参照图8和图9，所述斜度齿轮51具有两条由端向内开入的深度渐变的半环型槽51a、51b。所述滑动销52具有分别伸入该两条半环型槽51a、51b内的轴向顶齿52a、52b。

参照图1，所述循环控制开关包括依次安装在曲轴10内的操纵杆40、滑动套41和滑动轴42，滑动轴42的前部上设置有直径可自由伸缩的独齿。

本实用新型的可变冲程发动机曲柄连杆机构的工作过程如下：

在大排量到小排量的转变过程是通过：循环控制开关中的操纵杆40、滑动套41和滑动轴42推动齿轮43，再由设置在齿轮43和齿轮44中间的拔叉44推动偏心轮30。当偏心轮30的另一端推到触角齿轮50的齿壁时，这时偏心轮30一端的两个定位齿31与曲柄上的定位槽12脱离。同时，触角齿轮50上的触杆50a推动偏心轮30上的轴向滑块35，解除径向滑块33的锁止状态，径向滑块33弹起。当连杆20转到上时点时，弹起的径向滑块33卡在操控槽24内。在活塞推动连杆20带动偏心轮30往下转动过程中，循环控制开关的滑动轴42在弹簧力的作用下回位，同时拔叉44上的拔齿44a拔动拔盘47，当拔盘47上的定位销47b与连杆20上的限位器25脱离时，连杆20之伸缩段20b可伸缩，此时拔盘47开始带动拔杆46偏转使伸缩段20b向外伸出，由楔形限位槽21A上的斜面推起杠杆式定位架22。当伸缩段20b推动到楔形限位槽21b时，杠杆式定位架22被扭簧压下卡在楔形限位槽21b内，这时偏心轮30、刚好向下旋转180度，偏心轮30、上的两个定位齿31与曲轴10上的定位槽12相吻合，在齿轮43上弹簧的作用下拔叉44与偏心轮30回位，此时曲轴的曲距由长变短。拔齿44a与拔盘47脱离，拔盘47在弹簧的作用下回位并由定位销47b锁止连杆20之伸缩段20b，使其不能滑移伸缩。如此便完成了第一缸由长冲程到短冲程的转换。

本实用新型的可变冲程发动机曲柄连杆机构并不受发动机缸数的限制，当发动机的缸数在两个或者以上时，其冲程转换过程为，第二缸冲程转换利用的是偏心轮30在由上向下的转动过程中带动触角齿轮50和斜度齿轮51旋转，并由渐变的半环型槽51a、51b将轴向顶齿52a、52b顶起。当第一缸转换完成时，偏心轮30回位，斜度齿轮51停止转动，由于半环型槽51a、51b不在同一圆弧上，当转动180度时，顶齿52a、52b与半环型槽51a、51b不吻合，所以滑动销52不能回位。

同时滑动销52齿轮上的拔叉44推动偏心轮30，当偏心轮30的另一端推到触角齿轮50的齿壁时，这时偏心轮30一端的两个定位齿31与曲柄上的定位槽12脱离。同时，触角齿轮50上的触杆50a推动偏心轮30上的轴向滑块35，解除径向滑块33的锁止状态，径向滑块33弹起。当连杆20转到上时点时，弹起的径向滑块33卡在操控槽24内。在活塞推动连杆20带动偏心轮30往下转动过程中，拔叉44上的拔齿44a拔动拔盘47，当拔盘47上的定位销47b与连杆20上的限位器25脱离时，连杆20之伸缩段20b可伸缩，此时拔盘47开始带动拔杆46偏转使伸缩段20b向外伸出，由楔形限位槽21a上的斜面推起杠杆式定位架22。当伸缩段20b推动到楔形限位槽21b时，杠杆式定位架22被扭簧压下卡在楔形限位槽21b内，这时偏心轮30、刚好向下旋转180度，偏心轮30、上的两个定位齿31与曲轴10上的定位槽12相吻合，轴向顶齿52a、52b也和半环型槽51a、51b吻合，在弹簧的作用下滑动销52、拔叉44和偏心轮30回位，拔齿44a与拔盘47脱离，拔盘47在弹簧的作用下回位并由定位销47b锁止连杆20之伸缩段20b，使其不能滑移伸缩。前述是由第一缸到第二缸的转换过程。第二缸至第三缸、第三缸至第四缸(等不限缸数)的冲程转换过程则与之相同。

在偏心轮30的回位过程中，由垫片45帮助径向滑块33回位(以便下次转换)。当转换完后放开操纵杆40，滑动套41在簧的帮助下回位，以便下次转换。

短冲程到长冲程的转换是采用先改变连杆20的长度，当偏心轮30被循环控制开关推出时，拔齿44a拔动拔盘47，当拔盘47上定位销47b与连杆20上的定位机构脱离时，连杆20之伸缩段20b可伸缩。此时，拔盘47开始带动拔杆46偏转使伸缩段20b伸出，并由解锁凸台21c把杠杆式定位架22推起，直到锁钩22a钩住固定销23为止。在运动的角度下，拔盘47与拔齿44a脱离，连杆20开始带动偏心轮30由下往上运动。在缸内压力的作用下，伸缩段20b开始向内回缩，并由解锁凸台21c从固定销23上解除锁钩22a，杠杆式定位架22压下卡在楔形限位槽21a内。当偏心轮30由下向上旋转180度时，偏心轮30回位，这时曲柄由短曲距变为长曲距。在第二缸的转换中用联动机构来控制，拔齿44a与拔盘47只有在近曲距时才有交叉点。

以上所述可变冲程曲轴连杆中连杆的转换过程如图3所示。

以下所述是图2连杆的转换过程，拔齿44a推动拔盘47，把限位器25拔起。并由十字开关26锁住限位器25使之不能回位。拔盘47继续运动开始拔动拔杆46，推动伸缩段20b。此后工作原理与图3相同。拔盘47回位时开启十字开关26，限位器25回位使连杆20之伸缩段20b不能伸缩。

Claims (10)

1.可变冲程发动机曲柄连杆机构，包括曲轴(10)和一端与其轴颈(11)形成可转动连接的至少一个连杆(20)，其特征是：连杆(20)上设置有长度变化机构，曲轴(10)上设置有曲距变化机构，长度变化机构与曲距变化机构之间通过操控机构控制，使连杆(20)的长度变化与曲距的变化相适配，所述曲轴(10)上还设置有循环控制开关。

2.如权利要求1所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述连杆(20)由杆体(20a)和与之滑动配合的伸缩段(20b)构成长度变化机构；杆体(20a)后端孔内套装有偏心轮(30)，该偏心轮(30)套装在轴颈(11)上形成曲距变化机构；所述曲轴(10)上设置有循环控制开关，连杆(20)上设置有限位机构。

3.如权利要求2所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述操控机构包括：

a.由循环控制开关推动的齿轮(43)和拔叉(44)，以及设置在偏心轮(30)上且与轴颈(11)同心并与齿轮(43)相啮合的另一齿轮(34)，拔叉(44)上设置有拔齿(44a)，齿轮(43)带动拔叉(44)推动另一齿轮(34)；

b.安装在连杆(20)之杆体(20a)上的拔杆(46)和拔盘(47)，由拔齿(44a)拔动偏转的拔盘(47)与拔杆(46)连接。

4.如权利要求3所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述拔盘(47)通过键(47a)与拔杆(46)同轴安装，其上设置有拔销(47b)和回位簧。

5.如权利要求3所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述偏心轮(30)具有与轴颈(11)之轴向定位槽(12)相适配的定位齿(31)；所述偏心轮(30)内开设有径向凹孔(33b)，该径向凹孔(33b)安装有径向滑块(33)和压缩弹簧(33a)；所述杆体(20a)后端孔内壁上则开设有供径向滑块(33)伸入的操控槽(24)。

6.如权利要求2所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述限位机构包括：

a.在伸缩段(20b)后部上间隔开设的两个楔形限位槽(21a、21b)；

b.安装在杆体(20a)上的杠杆式定位架(22)和限位器(25)。

7.如权利要求6所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述杠杆式定位架(22)的尾部设置有锁钩(22a)，在杆体(20a)上设置有供锁钩(22a)挂住的固定销(23)，伸缩段(20b)的后部则具有推动锁钩(22a)的解锁凸台(21c)。

8.如权利要求3所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述操控机构还包括有联动控制机构，该联动控制机构包括依次传动连接的触角齿轮(50)、斜度齿轮(51)和滑动销(52)；所述偏心轮(30)内开设有轴向孔(32)，径向滑块(33)内安装有轴向滑块(35)和压缩弹簧(35a)，径向滑块(33)的轴向滑块(35)伸入轴向孔(32)内；所述触角齿轮(50)的触杆(50a)伸入轴向孔(32)内。

9.如权利要求8所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述斜度齿轮(51)具有两条由端向内开入的深度渐变的半环型槽(51a、51b)；所述滑动销(52)具有分别伸入该两条半环型槽(51a、51b)内的轴向顶齿(52a、52b)；斜度齿轮(51)与触角齿轮(50)以齿轮传动连接。

10.如权利要求2所述的可变冲程发动机曲柄连杆机构，其特征是：所述循环控制开关包括依次安装在曲轴(10)内的操纵杆(40)、滑动套(41)和滑动轴(42)，滑动轴(42)的前部上设置有直径可自由伸缩的独齿。

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