CN207879467U - 偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体(7)、下缸体(8)、活塞和位于底端的油底壳(9)，在所述的上缸体(7)上连接有气缸盖(1)，在所述的上缸体(7)和下缸体(8)之间设置有曲轴(2)，活塞与曲轴(2)之间通过连杆(3)相连；其特征在于：所述连杆(3)与曲轴(2)之间通过偏心齿轮(4)相连，所述的偏心齿轮(4)由齿轮(4.1)、偏心轮(4.2)和定位孔(4.3)组成；所述的偏心轮(4.2)和齿轮(4.1)连接为一体，所述的齿轮(4.1)与所述的定位孔(4.3)同轴；它克服了现有技术中成本过高，寿命较短的缺点，具有操控容易，只要改变齿圈的旋转角度就可达到改变压缩比的目的优点。

Description

偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机

技术领域

本实用新型涉及到可变式压缩比发动机技术领域，更加具体来说是偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机。

背景技术

关于可变压缩比的设计方案非常多，已公开的专利有上百件之多，充分证明了可变压缩比存在的意义和开发应用价值。

内燃机在中低速运转时，由于进气量或喷油量较少，在压缩冲程或做功冲程的最高压力或温度较低，适合采用较高的压缩比；在中高转速运转时，进气量或喷油量较大，在压缩冲程或做功冲程的最高压力或温度较高，适合采用较低的压缩比，这是可变式压缩比的由来原因。

可变式压缩比这个概念已出现较长的时间，但是市场上流通应用这种发动机的少之又少，几乎没有，这也说明了可变压缩比发动机虽好，但是可行性很差，存在众多的问题：如结构复杂、控制困难，调节量不足，重量偏重，体积偏大，成本过高，寿命较短，可实施性差，性能不稳性和检查维修困难等诸多的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术中的结构复杂的不足之处，而提出偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其操控容易。

本实用新型的技术方案通过如下措施来实施的：偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体、下缸体、活塞和位于底端的油底壳，在所述的上缸体上连接有气缸盖，在所述的上缸体和下缸体之间设置有曲轴，活塞与曲轴之间通过连杆相连；

所述的连杆与曲轴之间通过偏心齿轮相连，所述的偏心齿轮由齿轮、偏心轮和定位孔组成；所述的偏心轮和齿轮连接为一体，所述的齿轮与所述的定位孔同轴；所述的偏心轮与所述的定位孔偏心；所述的偏心齿轮内的定位孔与所述曲轴配合；所述偏心齿轮的偏心轮的外表面与连杆的大头孔内表面配合；

所述的齿圈设置在上缸体和下缸体之间，所述的齿圈由内齿、外齿和齿圈导轨组成；所述的内齿、外齿与齿圈导轨三者同轴设置；在所述的上缸体和下缸体内设置有环形导槽，所述的齿圈导轨位于所述的环形导槽内并相互配合，

所述的外齿由调节机构驱动旋转；所述的内齿与所述的偏心齿轮上的齿轮啮合并同向旋转。

在上述技术方案中：所述的调节机构位于所述的下缸体内，所述的调节机构由蜗杆和步进电机组成，所述的蜗杆位于油底壳内；所述的蜗杆与所述齿圈的外齿啮合并由步进电机驱动旋转。

在上述技术方案中：所述的齿圈的外齿位于齿圈导轨的一侧，所述的内齿沿所述的外齿内侧环形设置。

在上述技术方案中：在所述的偏心齿轮上设有连为一体的配重块，在所述的偏心轮的一侧设置有齿轮，另一侧安装有配重块，所述的配重块的配重方向与偏心轮的方向相反。

在上述技术方案中：所述的齿圈的内齿齿数与所述的偏心齿轮的齿轮的齿数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。

本实用新型具有如下技术优点：1、整体结构简明、操控容易，只要改变齿圈的旋转角度就可达到改变压缩比的目的。2、相对于现有的发动机的重量变化不大，在原基础上仅增设偏心齿轮、齿圈和调节机构约增加百分之十的重量便可产生偏心。3、成本不高，由于增设的零部件不多，对原机改进不大，且增设的零部件易于批量生产，加工对生产的成本增加10％。4、体积基本保持不变，增设的零部件安装在曲柄箱中，偏心齿轮套设有连杆颈上，调节机构体积小，易于安装，曲轴箱的空间得到充分的利用。5、每个气缸只增加一个偏心齿轮和齿圈两个运动受力的部件，主要受力部分依然在曲轴活塞连杆上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中的偏心齿轮的立体图。

图3为本实用新型中的偏心齿轮的主视图。

图4为齿圈在环形导槽内的结构布置详图。

图5为图4的剖视图。

图6为本实用新型未调节压缩比，简称第一压缩比状态时的上止点示意图。

图7为本实用新型调节压缩比后，简称第二压缩比状态时的上止点示意图。

图8为本实用新型未调节压缩比，简称第一压缩比状态时的下止点示意图。

图9为本实用新型调节压缩比后，简称第二压缩比状态时的下止点示意图。

图中：活塞1、曲轴2、连杆3、偏心齿轮4、齿轮4.1、偏心轮4.2、定位孔4.3、配重块4.4、齿圈5、齿圈导轨5.1、内齿5.2、外齿5.3、调节机构6、蜗杆6.1、上缸体7、下缸体8、油底壳9、环形导槽10。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

参照图1-9所示：偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体7、下缸体8、活塞1和位于底端的油底壳9，在所述的上缸体7上连接有气缸盖，在所述的上缸体7和下缸体8之间设置有曲轴2，活塞1与曲轴2之间通过连杆3相连；所述的活塞1推动连杆3向下运动，所述的连杆3的运动轨迹除了与曲轴同步运转还受偏心齿轮4角度变化的影响和齿圈5的位置变化的控制。

所述的连杆3与曲轴2之间通过偏心齿轮4相连，所述的偏心齿轮4由齿轮4.1、偏心轮4.2和定位孔4.3组成；所述的偏心轮4.2和齿轮4.1连接为一体，所述的齿轮4.1与所述的定位孔4.3同轴；所述的偏心轮4.2与所述的定位孔4.3偏心；所述的偏心齿轮4内的定位孔4.3与所述曲轴2配合；所述偏心齿轮4的偏心轮4.2的外表面与连杆3的大头孔内表面配合。

所述的齿圈5设置在上缸体7和下缸体8之间，所述的齿圈5由内齿5.2、外齿5.3和齿圈导轨5.1组成；所述的内齿5.2、外齿5.3与齿圈导轨5.1三者同轴设置并为一体结构，所述内齿5.2、外齿5.3位于同一个环形圈的内外表面，所述齿圈导轨5.1为位于内齿5.2、背面外齿5.3侧面的圆环形导轨，其横截面为矩形或圆弧形；在所述的上缸体7和下缸体8内设置有环形导槽10，环形导槽10形状与齿圈导轨5.1形状对应，所述的齿圈导轨5.1位于所述的环形导槽10内并相互配合；所述的齿圈5和环形导槽10均与所述的曲轴2同心设置；

所述的外齿5.3由调节机构6驱动旋转；所述的内齿5.2与所述的偏心齿轮4上的齿轮4.1啮合并同向旋转。

所述的调节机构6位于所述的下缸体8内，所述的调节机构6由蜗杆6.1和步进电机组成，所述的蜗杆6.1位于下缸体8内；所述的蜗杆6.1与所述齿圈5的外齿5.3啮合并由步进电机驱动旋转。

所述的齿圈5的外齿5.3位于齿圈导轨5.1的一侧，所述的内齿5.2沿所述的外齿5.3内侧环形设置。

在所述的偏心齿轮4上设有连为一体的配重块4.4，在所述的偏心轮4.2的一侧设置有齿轮4.1，另一侧安装有配重块4.4，所述的配重块4.4的配重方向与偏心轮4.2的偏心方向相反。

所述的偏心齿轮4也可采用不增加配重块4.4的方案，即所述的偏心齿轮4可掏空内部一侧的重量来达到平衡的目的。如以下两种减小自重以达到平衡目的：1：在不影响偏心齿轮4的功能和结构下；掏空偏心轮4.2的凸起端的内侧以减小凸起端的重量以达到自平衡；2：在不影响偏心齿轮4的结构下，掏空齿轮4.1一侧的重量来达到平衡；掏空齿轮4.1的具体部分与掏空偏心轮4.2的朝向相同且均位于内侧。

所述的齿圈5的内齿5.2齿数与所述的偏心齿轮4的齿轮4.1的齿数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。

以下结合附图说明调节压缩比的原理。

在图6-图9中，齿圈5上的圆形标记点设为标记点A，偏心齿轮上的三角形标记点对应偏心齿轮的偏心轮的偏起端，此偏起端上的三角形标记点设为标记点B，标记点A和标记点B类似发动机正时轮的标记，在装配过程中需要进行校对，可参考图1或图6进行。

内齿5.2的内齿数与偏心齿轮齿数的比称为齿数比；齿数比最小为1.5倍，与现有发动机匹配的齿数比最佳为2倍、2.5倍或3倍；齿数比表现的另一种现象是：齿圈被调节结构锁上不动的情况下，曲轴运转一圈，偏心齿轮的自传的圈数等于齿数比，偏心齿轮公转一圈的自转圈数等于齿数比，不同的齿数比的偏心齿轮的运动规律不同。

本实施例的附图是以2倍的齿数比绘制的，M为上止点活塞位置对比线，N为下止点活塞位置对比线。

未调节压缩比时，简称第一压缩比状态：参照图6所示，活塞位于上止点时，齿圈标记点A与偏心齿轮标记点B相对应，都位于气缸中心线上，此时活塞与M线持平，齿圈被调节机构的蜗杆锁止在第一位置上。

图7是第二压缩比的上止点状态；压缩比的改变是由调节机构6上的蜗杆6.1，所述的蜗杆6.1驱动齿圈5的外齿5.3旋转，此时位于所述的齿圈5上的标记点A的位置也随之发生改变，同时所述齿圈5的内齿5.2也随之旋转，所述的内齿5.2带动偏心齿轮4上的齿轮4.1旋转，使所述的偏心齿轮4偏心轮4.2上的标记点B的位置也发生了变化；

当调节到所需要的压缩比时，齿圈被调节机构调节到第二压缩比状态且锁止；齿圈标记点A的位置发生改变不同于图6，活塞1的上止点位置比未调节压缩比时偏低，此时活塞不与M线持平，在调节过程中，由于齿圈内齿与偏心齿轮上的齿轮啮合，齿圈带动偏心齿轮，偏心齿轮发生自传，偏心齿轮上的标记点B的位置发生变化，标记点B不在气缸中心线上，活塞位置发生变化。

参照图8所示：未调节压缩比时(第一压缩比状态)，活塞1位于下止点状态，齿圈被调节机构锁定在第一位置上，齿圈标记点A与偏心齿轮标记点B都位于气缸中心线上，相较于图6，标记点A位置不变，标记点B的位置发生变化，此时活塞与N线持平，偏心齿轮随着曲轴的运转而发生自传，偏心齿轮标记点B的位置发生着变化，活塞和连杆的运动轨迹除了受到曲轴的控制还受到偏心齿轮的影响。

参照图9所示：当活塞在第二压缩比状态的下止点时：所述齿圈5上的标记点A与图7的位置相同，齿圈被调节机构锁在第二位置上，偏心齿轮4标记点B不在气缸中心线上，偏心齿轮标记点B的位置发生改变，且位置不同于图8的位置。此时活塞不与N线持平，活塞1的下止点位置比未调节压缩比时偏高。

结合图6和7可知：第一压缩比状态的活塞的上止点位置不同于第二压缩比状态的活塞的上止点位置；

结合图8和图9可知：第一压缩比状态的活塞的下止点位置不同于第二压缩比状态的活塞的下止点位置；

由此可得出结论；所述的齿圈5每运转一个角度都会引起压缩比的变化，且是连续可变，通过控制齿圈的角度变化可以改变压缩比；通过计量齿圈的角度变化可得实际压缩比；

齿圈5和偏心齿轮4与曲轴2所组成的类似行星齿轮结构；齿圈5类似于行星齿轮的齿圈，偏心齿轮4类似与行星齿轮，曲轴类似行星架，曲轴2占据了太阳轮位置，没有太阳轮。

上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (5)

1.偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，它包括上缸体(7)、下缸体(8)、活塞和位于底端的油底壳(9)，在所述的上缸体(7)上连接有气缸盖(1)，在所述的上缸体(7)和下缸体(8)之间设置有曲轴(2)，活塞与曲轴(2)之间通过连杆(3)相连；

其特征在于：所述的连杆(3)与曲轴(2)之间通过偏心齿轮(4)相连，所述的偏心齿轮(4)由齿轮(4.1)、偏心轮(4.2)和定位孔(4.3)组成；所述的偏心轮(4.2)和齿轮(4.1)连接为一体，所述的齿轮(4.1)与所述的定位孔(4.3)同轴；所述的偏心轮(4.2)与所述的定位孔(4.3)偏心；所述的偏心齿轮(4)内的定位孔(4.3)与所述曲轴(2)配合；所述偏心齿轮(4)的偏心轮(4.2)的外表面与连杆(3)的大头孔内表面配合；

所述的齿圈(5)设置在上缸体(7)和下缸体(8)之间，所述的齿圈(5)由内齿(5.2)、外齿(5.3)和齿圈导轨(5.1)组成；所述的内齿(5.2)、外齿(5.3)与齿圈导轨(5.1)三者同轴设置；在所述的上缸体(7)和下缸体(8)内设置有环形导槽(10)，所述的齿圈导轨(5.1)位于所述的环形导槽(10)内并相互配合，

所述的外齿(5.3)由调节机构(6)驱动旋转；所述的内齿(5.2)与所述的偏心齿轮(4)上的齿轮(4.1)啮合并同向旋转。

2.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的调节机构(6)位于所述的下缸体(8)内，所述的调节机构(6)由蜗杆(6.1)和步进电机组成，所述的蜗杆(6.1)位于油底壳(9)内；所述的蜗杆(6.1)与所述齿圈(5)的外齿(5.3)啮合并由步进电机驱动旋转。

3.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的齿圈(5)的外齿(5.3)位于齿圈导轨(5.1)的一侧，所述的内齿(5.2)沿所述的外齿(5.3)内侧环形设置。

4.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：在所述的偏心齿轮(4)上设有连为一体的配重块(4.4)，在所述的偏心轮(4.2)的一侧设置有齿轮(4.1)，另一侧安装有配重块(4.4)，所述的配重块(4.4)的配重方向与偏心轮(4.2)的方向相反。

5.根据权利要求1所述的偏心齿轮齿圈式可变压缩比发动机，其特征在于：所述的齿圈(5)的内齿(5.2)齿数与所述的偏心齿轮(4)的齿轮(4.1)的齿数比为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍或4倍。