CN207245854U - 一种偏心轴瓦式可变压缩比装置 - Google Patents

一种偏心轴瓦式可变压缩比装置 Download PDF

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于岐
解方喜
洪伟
苏岩
石卜从
冯爽
赵海平
康尔凝
王耀东
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一种偏心轴瓦式可变压缩比装置属发动机技术领域，本实用新型装置主要由旋转套、控制杆a、曲轴、连杆大头盖、连杆、控制杆b、齿轮、电机轴、步进电机、螺栓a、螺栓b、下轴瓦和上轴瓦组成；本实用新型采用步进电机驱动控制杆b移动，改变旋转套的位置，从而带动上轴瓦和下轴瓦转动，改变连杆位置，从而改变活塞上、下止点位置，改变压缩比。提高燃油利用率，降低排放。并且本实用新型具有结构简单，制造难度小的优点，可以降低生产成本。

Description

一种偏心轴瓦式可变压缩比装置
技术领域
本实用新型属于发动机技术领域，更确切的说，本实用新型是一种偏心轴瓦式可变压缩比装置。
背景技术
随着我国汽车市场的蓬勃发展，汽车保有量的持续增加，环境污染和能源危机的问题越来越受到人们的重视。对于车用汽油机而言，工作情况十分复杂，不同种类的汽车需要适应不同的工况，即便同一汽车也需面对复杂多样的工况。面对复杂多变的工况，单一固定的压缩比注定无法满足越加严格的排放标准，也无法达到节能的目标。然而采用可变压缩比技术可以适应各种工况，以改善发动机的动力性，经济性和排放性。现有可变缩比发动机中，结构均较复杂，而且对己有的发动机改动较大，因而加工难度高，不便于大量投产。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术存在的结构复杂的问题，实现可变压缩比，提供了一种偏心轴瓦式可变压缩比装置。
本实用新型由旋转套1、控制杆a2、曲轴3、连杆大头盖4、连杆5、控制杆b6、齿轮7、电机轴8、步进电机9、螺栓a10、螺栓b11、下轴瓦12和上轴瓦13组成，其中：
下轴瓦12和上轴瓦13套装在曲轴3的中心轴301上，下轴瓦12位于中心轴301下侧，上轴瓦13位于中心轴301上侧；
控制杆a2固接在下轴瓦12的外圆a1201上；
连杆5和连杆大头盖4套装在下轴瓦12和上轴瓦13上。控制杆a2穿过连杆大头盖4上的方孔401。连杆5和连杆大头盖4通过螺栓a10和螺栓b11连接；
下轴瓦12的控制杆1201穿过旋转套1的圆孔a101，二者间隙配合；
旋转套1的轴102穿过控制杆b6的圆孔b601，二者间隙配合；
控制杆b6下侧有齿条602，齿条602同齿轮7咬合；
电机轴8为同步进电机9的动力输出轴，齿轮7固接在电机轴8的前端。
本实用新型所述下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301、连杆大头盖4内圆a402和连杆5的内圆b501同心，所述的下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302和曲轴3的中心轴301同心，二者不重合，存在一个偏心距e。
本实用新型所述连杆大头盖4设有方孔401。
本实用新型所述控制杆b6上设有圆孔b601，下侧设有齿条602。
本实用新型的工作过程如下：
当发动机正常工作时，步进电机9不发生转动，无动力输出，电机轴8和齿轮7不发生转动，从而旋转套1和控制杆b6的位置不发生改变。旋转套1的轴102可在控制杆b6的圆孔b601中自由旋转，控制杆a2可沿自身轴线方向在旋转套1的圆孔a101自由移动。故下轴瓦12的外圆a1201圆心可在连杆5的运动平面自由移动。所以发动机工作时，曲轴3旋转，可正常带动下轴瓦12、上轴瓦13、连杆大头盖4和连杆5进行上下的往复运动，由于旋转套1的位置并未发生改变，所以当活塞处于上、下止点位置不发生变化，并未改变燃烧室容积Vc和气缸总容积Va。由于压缩比的定义为ε＝Va/Vc，此状态下Vc和Va不变，压缩比保持不变。
当需要降低发动机压缩比时，步进电机9逆时针旋转，带动电机轴8和齿轮7发生转动，齿轮7和控制杆b6的齿条602咬合，带动控制杆b6向左移动，从而带动旋转套1向左移动，使控制杆a2移动，驱动下轴瓦12和上轴瓦13绕曲轴3的中心轴301旋转一定角度。当发动机运动到活塞上止点位置时，如附图10所示。由于下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301的圆心与下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302的圆心不重合，存在一个偏心距e，所以上轴瓦13的外圆b1301的最高点位置降低，从而带动连杆5的最高位置降低，进而使活塞上止点的位置降低，增大燃烧室容积Vc。由于当发动机运动到活塞下止点位置时，活塞下止点的位置降低幅度相对活塞上止点位置降低幅度小，即气缸总容积Va增大幅度比燃烧室容积Vc增大幅度小，由压缩比定义ε＝Va/Vc知，此时发动机的压缩比降低。
当需要增大发动机压缩比时，步进电机9顺时针旋转，带动电机轴8和齿轮7发生转动，齿轮7和控制杆b6的齿条602咬合，带动控制杆b6向右移动，从而带动旋转套1向右移动，使控制杆a2移动，驱动下轴瓦12和上轴瓦13绕曲轴3的中心轴301旋转一定角度。当发动机运动到活塞上止点位置时，如附图11所示。由于下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301的圆心与下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302的圆心不重合，存在一个偏心距e，所以上轴瓦13的外圆b1301的最高点位置升高，从而带动连杆5的最高位置升高，进而使活塞上止点的位置升高，减小燃烧室容积Vc。由于当发动机运动到活塞下止点位置时，活塞下止点的位置升高幅度相对活塞上止点位置升高幅度小，即气缸总容积Va减小幅度比燃烧室容积Vc减小幅度小，由压缩比定义ε＝Va/Vc知，此时发动机的压缩比变大。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型采用步进电机9驱动控制杆b6移动，改变旋转套1的位置，从而带动上轴瓦13和下轴瓦12转动，改变连杆位置，从而改变活塞上、下止点位置，改变压缩比。提高燃油利用率，降低排放。并且本实用新型具有结构简单，制造难度小的优点，可以降低生产成本。
附图说明
附图1是一种偏心轴瓦式可变压缩比装置
附图2是A-A截面的左视图
附图3是曲轴3的示意图
附图4是上轴瓦13和下轴瓦12的示意图
附图5是连杆5的示意图
附图6是连杆大头盖4的示意图
附图7是B-B截面的俯视图
附图8是旋转套8的示意图
附图9是控制杆b6的示意图
附图10是低压缩比状态下活塞位于上止点时的轴瓦位置示意图
附图11是高压缩比状态下活塞位于上止点时的轴瓦位置示意图
其中，1旋转套、2控制杆a、3曲轴、4连杆大头盖、5连杆、6控制杆b、7齿轮、8电机轴、9步进电机、10螺栓a、11螺栓b、12上轴瓦、13上轴瓦。
具体实施方式
下面结合附图1-11对本实用新型做详细的描述。
参照附图1、2：
本实用新型由旋转套1、控制杆a2、曲轴3、连杆大头盖4、连杆5、控制杆b6、齿轮7、电机轴8、步进电机9、螺栓a10、螺栓b11、下轴瓦12和上轴瓦13组成。
参照附图2、3、4：
本实用新型所述下轴瓦12和上轴瓦13套装在曲轴3的中心轴301上，下轴瓦12位于中心轴301下侧，上轴瓦13位于中心轴301上侧。
参照附图1、2、4：
本实用新型所述控制杆a2固接在下轴瓦12的外圆a1201上
参照附图2、4、5、6、7：
本实用新型所述连杆5和连杆大头盖4套装在下轴瓦12和上轴瓦13上。控制杆a2穿过连杆大头盖4上的方孔401。连杆大头501和连杆大头盖4通过螺栓a10和螺栓b11连接。
参照附图1、2、4、8：
本实用新型所述下控制杆a2穿过旋转套1的圆孔a101，二者间隙配合。
参照附图1、8、9：
本实用新型所述旋转套1的轴201穿过控制杆b6的圆孔b601，二者间隙配合。
参照附图1、2、9：
控制杆b6下侧有齿条602，齿条602同齿轮7咬合，电机轴8为同步进电机9的动力输出轴，齿轮7固接在电机轴8的前端。
参照附图2、3、4、5、7：
本实用新型所述下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301、连杆大头盖4内圆a402和连杆5的内圆b502同心，所述的下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302和曲轴3的中心轴301同心，二者不重合，存在一个偏心距e。
参照附图6：
本实用新型所述连杆大头盖4设有方孔401。
参照附图9：
本实用新型所述控制杆b6上设有圆孔b601，下侧设有齿条602。
参照附图1、2、10、11：
当发动机正常工作时，步进电机9不发生转动，无动力输出，电机轴8和齿轮7不发生转动，从而旋转套1和控制杆b6的位置不发生改变。旋转套1的轴102可在控制杆b6的圆孔b601中自由旋转，控制杆a2可沿自身轴线方向在旋转套1的圆孔a101自由移动。故下轴瓦12的外圆a1201圆心可在连杆5的运动平面自由移动。所以发动机工作时，曲轴3旋转，可正常带动下轴瓦12、上轴瓦13、连杆大头盖4和连杆5进行上下的往复运动，由于旋转套的位置并未发生改变，所以当活塞处于上、下止点位置不发生变化，并未改变燃烧室容积Vc和气缸总容积Va。由于压缩比的定义为ε＝Va/Vc，此状态下Vc和Va不变，压缩比保持不变。
当需要降低发动机压缩比时，步进电机9逆时针旋转，带动电机轴8和齿轮7发生转动，齿轮7和控制杆b6的齿条602咬合，带动控制杆b6向左移动，从而带动旋转套1向左移动，使控制杆a2移动，驱动下轴瓦12和上轴瓦13绕曲轴3的中心轴301旋转一定角度。当发动机运动到活塞上止点位置时，如附图10所示。由于下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301的圆心与下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302的圆心不重合，存在一个偏心距e，所以上轴瓦13的外圆b1301的最高点位置降低，从而带动连杆5的最高位置降低，进而使活塞上止点的位置降低，增大燃烧室容积Vc。由于当发动机运动到活塞下止点位置时，活塞下止点的位置降低幅度相对活塞上止点位置降低幅度小，即气缸总容积Va增大幅度比燃烧室容积Vc增大幅度小，由压缩比定义ε＝Va/Vc知，此时发动机的压缩比降低。
当需要增大发动机压缩比时，步进电机9顺时针旋转，带动电机轴8和齿轮7发生转动，齿轮7和控制杆b6的齿条602咬合，带动控制杆b6向右移动，从而带动旋转套1向右移动，使控制杆a2移动，驱动下轴瓦12和上轴瓦13绕曲轴3的中心轴301旋转一定角度。当发动 机运动到活塞上止点位置时，如附图11所示。由于下轴瓦12的外圆a1201、上轴瓦13的外圆b1301的圆心与下轴瓦12的内圆c1202、上轴瓦13的内圆d1302的圆心不重合，存在一个偏心距e，所以上轴瓦13的外圆b1301的最高点位置升高，从而带动连杆5的最高位置升高，进而使活塞上止点的位置升高，减小燃烧室容积Vc。由于当发动机运动到活塞下止点位置时，活塞下止点的位置升高幅度相对活塞上止点位置升高幅度小，即气缸总容积Va减小幅度比燃烧室容积Vc减小幅度小，由压缩比定义ε＝Va/Vc知，此时发动机的压缩比变大。

Claims (4)

1.一种偏心轴瓦式可变压缩比装置，由旋转套(1)、控制杆a(2)、曲轴(3)、连杆大头盖(4)、连杆(5)、控制杆b(6)、齿轮(7)、电机轴(8)、步进电机(9)、螺栓a(10)、螺栓b(11)、下轴瓦(12)和上轴瓦(13)组成，其中
下轴瓦(12)和上轴瓦(13)套装在曲轴(3)的中心轴(301)上，下轴瓦(12)位于中心轴(301)下侧，上轴瓦(13)位于中心轴(301)上侧；
控制杆a(2)固接在下轴瓦(12)的外圆a(1201)上；
连杆(5)和连杆大头盖(4)套装在下轴瓦(12)和上轴瓦(13)上，控制杆a(2)穿过连杆大头盖(4)上的方孔(401)，连杆(5)和连杆大头盖(4)通过螺栓a(10)和螺栓b(11)连接；
控制杆a(2)穿过旋转套(1)的圆孔a(101)，二者间隙配合；
旋转套(1)的轴(102)穿过控制杆b(6)的圆孔b(601)，二者间隙配合；
控制杆b(6)下侧有齿条(602)，齿条(602)同齿轮(7)咬合；
电机轴(8)为同步进电机(9)的动力输出轴，齿轮(7)固接在电机轴(8)的前端。
2.按权利要求1所述的一种偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于所述的下轴瓦(12)的外圆a(1201)、上轴瓦(13)的外圆b(1301)、连杆大头盖(4)内圆a(402)和连杆(5)的内圆b(501)同心，所述的下轴瓦(12)的内圆c(1202)、上轴瓦(13)的内圆d(1302)和曲轴(3)的中心轴(301)同心，二者不重合，存在一个偏心距e。
3.按权利要求1所述的一种偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于所述的连杆大头盖(4)设有方孔(401)。
4.按权利要求1所述的一种偏心轴瓦式可变压缩比装置，其特征在于所述的控制杆b(6)上设有圆孔b(601)，下侧设有齿条(602)。
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CN107448285A (zh) * 2017-09-13 2017-12-08 吉林大学 一种偏心轴瓦式可变压缩比装置
CN110578601A (zh) * 2019-09-06 2019-12-17 燕山大学 连杆轴颈可动式可变压缩比机构

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