CN201588694U - 连续可变容积压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续可变容积压缩比发动机，它包括箱体和曲轴以及固定件和多种传感器组成。曲轴轴颈和主轴上设置有可变容积压缩比机构，曲轴箱上设置有操控压缩比的操控机构和固定机构。本实用新型连杆驱动的外轴颈套是围绕圆环轨道旋转，外轴颈套在曲轴轴颈和曲轴主轴颈连线上作往返滑动连接。通过操控机构移动圆环轨道使外轴颈套与曲轴的距离发生变化，从而改变活塞在上止点时的不同位置来实现不同的压缩比。此技术根据进气充量和各种负荷工况下以及根据各种燃料所需压缩比的不同来进行控制，使发动机的压缩比最符合当前情况。来达到燃油经济性、动力性以及排放的最佳效果。并能使一台发动机对燃料的选择性更加广泛。

Description

连续可变容积压缩比发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机，特别涉及往返式活塞的发动机。

背景技术

随着排放法规的日益严格和顾客对发动机经济性的要求，改善发动机的排放性能和燃油经济性能已是传统内燃机所面临的最大困难。现在发动机改变排放主要采用三元催化剂，提高燃油经济性能主要采用缸内直喷和可变气门技术。为了进一步减少排放，现在出现了多种新的燃烧模式。这些新的燃烧模式主要是追求低温燃烧和均质混合气的形成，即要求低的充量温度和均匀的混合气，还有较低的压缩比，以降低NOX和PM排放。为了能使低温燃烧技术在全负荷工况范围内实现，可变压缩比技术的应用是非常有必要的。另一方面为了提高燃油经济性能和在各种转速负荷工况下平顺的动力输出，可变压缩比技术的应用也是非常有必要的。

现在大部分发动机的压缩比是固定的，在低转速时进气充量少，实际压缩比低于设计的压缩比，不能使燃油充分雾化和燃烧。在高转速或涡轮增压器介入时，缸内充气量大于缸内容积，实际压缩比高于设计的压缩比，这时容易产生爆震和提前燃烧，大大减小了动力输出和加大对发动机的损害。可变压缩比技术能根据进气充量的改变而改变压缩比，使燃油能充分燃烧和避免爆震。在低负荷时适当的降低压缩比，能有效减少排放。

目前对可变压缩比发动机的研究在国外已经比较普遍，但是能实现可变压缩比功能的成果比较少，且结构复杂，不易量产。

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连续可变容积压缩比发动机，该发动机的压缩比可通过对其结构的变化进行控制而改变。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的连续可变容积压缩比发动机，包括箱体和曲轴以及固定件和多种传感器组成。曲轴轴颈和主轴上设置有可变容积压缩比机构，曲轴箱上设置有操控压缩比的操控机构和固定机构。可变容积压缩比机构包括：可沿气缸中心线上下往返滑行的环形轨道和两端安装在环形轨道内且在轴颈上可上下滑动的外轴颈套。通过控制压缩比的操控机构改变环形轨道的上下位置，在曲轴主轴颈位置不变的情况下，改变了主轴颈中心线与外轴颈套中心线的距离，从而改变活塞在上止点的位置来达到改变压缩比的目的。当降低压缩比时，曲轴上止点主轴颈与外轴颈套距离缩短，由于外轴颈套围绕环形轨道作旋转运动，不以曲轴中心线作旋转运动，曲轴从上止点往下止点运动时主轴颈与外轴颈套距离逐渐增大。由于这种可变容积压缩比发动机的特殊结构，膨胀做功时，有效做功压力逐渐减小，做功半径逐渐增加，这样就使得上止点到下止点时发动机扭力均衡，可有效降低发动机震动和提高旋转惯性。活塞连杆驱动的外轴颈套是沿圆环轨道作旋转运动，活塞上止点降低时，活塞冲程没有改变，这样就提高了发动机缸内容积。

本实用新型的有益效果是：发动机在工作过程中，根据进气充量和各种负荷工况下以及根据各种燃料所需压缩比的不同来进行控制，使发动机的压缩比最符合当前情况。来达到燃油经济性、动力性以及排放的最佳效果。并能使一台发动机对燃料的选择性更加广泛。这种可变容积压缩比发动机的特殊机构，在降低压缩比时，可有效降低发动机震动和提高旋转惯性，并提高发动机缸内容积。如配合涡轮增压器，那么将大大提高进气充量，可把发动机设计成小排量来实现大功率。有效减小发动机体积，提高功率与重量比。减小发动机重量与体积，同时减小整车质量，进一步节省燃油。

附图说明

本说明书包括如下十幅附图：

图1是本实用新型连续可变容积压缩比发动机的结构示意图；

图2是本实用新型连续可变容积压缩比发动机的工作原理示意图；

图3是本实用新型连续可变容积压缩比发动机曲轴的主视图；

图4是本实用新型连续可变容积压缩比发动机外轴颈套的主视图；

图5是本实用新型连续可变容积压缩比发动圆形轨道体的主视图；

图6是本实用新型连续可变容积压缩比发动机升降器的主视图；

图7是本实用新型连续可变容积压缩比发动机涡轮螺旋组的主视图；

图8是本实用新型连续可变容积压缩比发动机主轴固定架的主视图；

图9是本实用新型连续可变容积压缩比发动机整体固定架的左视图；

图10是本实用新型连续可变容积压缩比发动机箱体的剖面图；

图中零部件、部位名称及所对应的标记：连杆2、活塞5、蜗杆8、电机9、箱体10、主轴颈固定孔11、圆环轨道体滑槽12、缸体13、压缩比测量器14、进气充量传感器15、缸内压力和燃烧温度传感器16、涡轮增压器17、ECU18、曲轴20、主轴颈21、曲柄22、轴颈23、外轴颈套30、圆形凸台31、圆环轨道体40、圆环轨道41、环形槽42、升降器43、螺旋槽44、涡轮螺旋组45、螺旋凸台46A、螺旋凸台46B、涡轮齿47、主轴颈固定架50、主轴颈孔51、蜗杆固定孔52A、蜗杆固定孔52B、整体固定架53

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，本实用新型的连续可变容积压缩比发动机，包括箱体10和曲轴20以及至少一个连杆2和活塞组成，曲轴20和轴颈23上设置有可变容积压缩比机构。箱体10上设置有可变容积压缩比操控机构和固定机构。通过操控机构控制可变容积压缩比机构，使活塞在上止点位置改变，来达到改变压缩比的目的。

参照图2，所述可变容积压缩比机构：通过圆环轨道41操控外轴颈套30，沿缸体13中心线作上下往返运动来改变主轴颈21与外轴颈套30的距离。从而改变活塞5在上止点的不同位置实现不同的压缩比。

参照图3和图4及图5，所述可变容积压缩比机构包括至少一个外轴颈套30和两个圆环轨道体40组成。外轴颈套30安装在曲柄22和轴颈23上。可上下滑动。外轴颈套30两端上的圆形凸台31安装在圆环轨道41内。

参照图6和图7，所述可变容积压缩比操控机构由升降器43和涡轮螺旋组45组成。通过图1中电机9和蜗杆8驱动。升降器43与圆环轨道体40固定连接。

参照图8和图9.所述可变容积压缩比固定机构由主轴颈固定架50和整体固定架53组成。共同固定主轴颈21和涡轮螺旋组45以及蜗杆8。本实用新型的连续可变容积压缩比发动机结合上面的工作原理图对本技术方案作进一步说明，

发动机在启动前和低转速时处于高压缩比状态，活塞5处于最高上止点，升降器43和圆环轨道体40处于最高位置。当发动机运转时，根据进气充量的增加，通过进气流量传感器15传递信息给ECU18，通过ECU18处理后传递信息至电机9，使电机9旋转驱动蜗杆8，带动在主轴颈固定架50和整体固定架53上的涡轮齿47在180度内往一个方向旋转。通过涡轮螺旋组45上的螺旋凸台46A和螺旋凸台46B，驱动左右对称的升降器43同步向下移动。升降器43固定在圆环轨道体40上，使之圆环轨道体40也同步向下移动。外轴颈套30两端的圆形凸台31安装在圆环轨道体40上的圆环轨道41内，使外轴颈套30向下移动，活塞5在上止点时，外轴颈套30与主轴颈21的距离缩短，这样就降低了活塞在上止点的压缩高度，从而降低了压缩比。

当发动机在低负荷运转时，通过ECU18对缸内压力和燃烧温度传感器16信息进行处理，通过上述工作原理，适当降低压缩比让低温燃烧技术在全工况下得以实现，使NOX和PM等排放降低。

当发动机在降低进气充量或高负荷运转时，通过ECU18对进气流量传感器15和缸内压力和燃烧温度传感器16的信息进行处理，传递信息至电机9，使电机9旋转驱动蜗杆8，带动在主轴颈固定架50和整体固定架53上的涡轮齿47在180度内往另一个方向旋转。通过涡轮螺旋组45上的螺旋凸台46A和螺旋凸台46B，驱动左右对称的升降器43和圆环轨道体40同步向上移动。使安装在圆环轨道41内的外轴颈套30与主轴颈21在上止点时的距离增大。这样就提高了活塞在上止点的压缩高度，从而提高压缩比。在不产生爆震范围内，尽可能提高压缩比，可达到稀薄燃烧技术提高燃油经济性和动力性。

本可变容积压缩比技术方案可根据进气充量调节压缩比，使各种工况下，燃油都能充分雾化和燃烧，提高各种工况下的动力输出和燃油经济性能。

本实用新型的连续可变容积压缩比发动机并不受发动机缸数的限制，可用在多缸发动机上，其工作原理同上。

Claims (6)

1.连续可变容积压缩比发动机，其特征是：包括箱体(10)和曲轴(20)及传感器组成；箱体(10)和曲轴(20)上设置有连续可变容积压缩比机构；箱体(10)上设置有固定机构，固定机构上设置有连续可变容积压缩比发动机的操控机构。

2.如权利要求1所述的连续可变容积压缩比发动机，其特征是：所述可变容积压缩比机构由外轴颈套(30)、圆环轨道体(40)、曲轴(20)及圆环轨道体滑槽(12)组成；外轴颈套(30)安装在轴颈(23)和曲柄(22)上，两端的圆形凸台(31)安装在圆环轨道(41)内；圆环轨道体(40)安装在圆环轨道体滑槽(12)内；主轴颈(21)在圆环轨道体(40)上的环形槽(42)内。

3.如权利要求1所述的连续可变容积压缩比发动机，其特征是：所述固定机构包括：主轴颈固定架(50)和整体固定架(53)，通过丝杆与箱体(10)固定连接。

4.如权利要求1所述的连续可变容积压缩比发动机，其特征是：所述操控机构包括ECU(18)和传感器以及电机(9)、蜗杆(8)、涡轮螺旋组(45)、升降器(43)；电机(9)与蜗杆(8)连接，蜗杆(8)安装在主轴颈固定架(50)和整体固定架(53)上的蜗杆固定孔(52A、52B)内；蜗杆(8)与涡轮齿(47)连接，涡轮螺旋组(45)上的螺旋凸台(46A、46B)安装在升降器(43)上的螺旋槽(44)内；升降器(43)与圆环轨道体(40)固定连接。

5.如权利要求2所述的连续可变容积压缩比发动机，其特征是：所述圆环轨道体滑槽(12)设置在箱体(10)上，且在主轴颈固定孔(11)与曲柄(22)之间。

6.如权利要求4所述的连续可变容积压缩比发动机，其特征是：所述涡轮螺旋组(45)上的涡轮齿(47)在螺旋凸台(46A、46B)上；两个螺旋凸台(46A、46B)的螺旋角度不超过180度，且沿中心线对称的螺旋高度相同。

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