CN208858450U - 一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，包括液压活塞、缸体、液压油管、连杆、连杆轴瓦、曲轴、泵管、油泵、油底壳、曲轴轴瓦、油堵等，其特征在于：油泵处于油底壳内，泵管将油泵的出油孔、回油孔分别与缸体的左右侧油孔相连，缸体的两侧油道直通曲轴轴瓦，改造后的油堵通过螺纹紧固在曲轴油腔内，将曲轴油腔分割成两个独立的液压腔室，连杆杆筋处加工有两个螺纹孔，油管将连杆螺纹孔与液压活塞上的螺纹孔相连；油泵通电后将机油从油底壳内抽入，从出油口经泵管流经缸体内，再由曲轴轴瓦直达曲轴油腔，再经过连杆轴瓦的油槽直达连杆油孔内，由油管导入到液压活塞内，从而为变压缩比活塞机构提供动力。

Description

一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机技术方案设计，更具体的说是一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机。

背景技术

压缩比是内燃机的重要性能参数，从热力学性能可知，压缩比将直接决定动力机械的热效率、排放。高压缩比在燃烧初期提供的更高的缸内压力、温度有助于获得更高的火焰传播速度，同时，高压缩比会减少废气残余，同样能够改善燃烧，因此，延迟期变得更短，换言之，就是在低负荷时采用更高的压缩比，使燃烧持续时间更短，热效率增加，可明显改善发动机的燃油经济性。同时由于缸内燃烧的改善，故能降低发动机排放。

对于发动机，压缩比较高时，压缩所产生的气缸压缩终点温度与压力相对提高，混合气中的汽油分子气化的更完全、雾化更好，又因涡流扰动增强分子压缩密集，当火花塞产生电火花时能使混合气燃速升高，释放更大的爆炸能量，提高发动机的输出动力。

但是过高的压缩比会带来负面影响，对汽油机而言，会产生爆燃，对柴油机会使其工作更粗暴，噪声和振动变大，对零部件的冲击载荷变大，影响柴油机的持续工作寿命和可靠性。

可变压缩比技术是通过检测内燃机负荷、燃油、工作环境，柔性地调节发动机压缩比使得在提高发动机的输出动力的同时也减少了爆震的产生，目前国内外现有实现发动机压缩比可变的技术方案存在机械结构复杂、对发动机整体改动大、动平衡不满足导致的拉缸的现象以及开发难度大、研发成本高的问题，使得整体可变压缩比发动机的实用性不高，以至于可变压缩比发动机离量产还有很大距离。

目前对于液压驱动活塞以实现压缩比改变的方案有很多种，但是对于如何将液压油从导入到活塞内部的实用新型却很少，且实施起来过于复杂。

发明内容

针对于现有液压活塞油路设计困难的问题，本实用新型提出了一种结构简单、对发动机整体改动小的适用于单缸柴油机的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，通过将机油从油底壳抽入机油泵，经过缸体、曲轴、连杆最后到达活塞内以实现压缩比的变化。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，包括缸体(1)，液压活塞(2)，液压油管(3)分为液压左油管(3.1)和液压右油管(3.2)，连杆(4)，连杆轴瓦(5)，曲轴(6)，泵管(7)分为左泵管(7.1)和右泵管(7.2)，油泵集成(8)，油底壳(9)，曲轴轴瓦(10),油堵(11)。

一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于，油泵集成(8) 固定在油底壳(9)的中心，泵管(7)将三位四通换向阀与缸体(1)的油孔相连，左右曲轴轴瓦(10)分别布置在缸体(1)的左右曲轴(6)的支撑座上，并将曲轴轴瓦(10)上的油孔与缸体(1)的油孔相对齐，曲轴(6)的主轴颈放置在曲轴轴瓦(10)内，油堵(11)旋进曲轴(6)的油腔内，将曲轴(6) 的油腔分隔为两个独立的腔室，连杆轴瓦(5)包裹住曲轴(6)的连杆轴颈，并通过连杆(4)上下两瓣将连杆轴瓦(5)压紧，连杆(4)上的油孔与连杆轴瓦(5)上的油孔对齐，活塞销将液压活塞(2)约束在连杆(4)的小头上，液压油管(3)将液压活塞(2)的油孔与连杆(4)上的油孔相连。

所述的油泵集成(8)分为机油滤清器、机油泵、三位四通换向阀。

所述的连杆轴瓦(5)是由铝筒垂直圆截面分割成的两瓣结构，连杆轴瓦(5) 的内壁有两圈油槽，油槽内侧钻有一个穿透内壁的油孔，油槽的左右分别有一圈密封槽，共三圈密封槽，槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带。

所述的曲轴轴瓦(10)是铝筒结构，曲轴轴瓦(10)的内壁有一圈油槽，油槽内侧钻有一个穿透内壁的油孔，油槽的左右分别有一圈密封槽，共两圈密封槽，槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带。

所述的缸体(1)在曲轴(6)的支撑座向下钻进油路，并在曲轴(6)的平衡块下端的位置横向钻出油路。

所述的曲轴(6)在左右平衡块处斜钻油路，油路进入曲轴油腔内，另一端在曲轴(6)的连杆轴颈左右各直钻一条油路至曲轴油腔内，曲轴油腔的端口是 1/2管螺纹结构。

所述的油堵(11)是圆柱体，圆柱体一端的侧面是1/2管螺纹，端面是一字槽，圆柱体另一端侧面有一圈油槽，油槽的左右侧各有一圈密封槽，密封槽内放置橡胶“O”形圈。

所述的液压活塞(2)分为上下两部分，活塞上、下体在液压力的作用下相互分离或合拢实现压缩比的改变，活塞销座的左右端各有一个油孔，油孔的结构是M10螺纹，螺纹的上端是凸台结构。

所述的连杆(4)分上下两部分，连杆(4)的加强筋左右各钻一个至内壁的油孔，油孔的结构是M10螺纹，螺纹的上端是凸台结构。

所述的液压油管(3)分为液压左油管(3.1)与液压右油管(3.2)，液压油管(3)由金属软管、空心螺丝、通油螺栓、密封垫片组成。

与目前现有技术相比，本发明在原有单缸机上进行加工，保证了经济性；而且推动液压活塞所需的液压油直接由油底壳(9)过滤后的机油提供，避免了使用其他液压油因泄漏导致与机油混合弄脏机油的油品；在单缸柴油机润滑油道的基础上设计供油油路，具有很高的可靠性。

附图说明

图1变压缩比发动机主剖视图。

图2是图1变压缩比发动机A-A投影视图。

图3是图1变压缩比发动机的C-C投影视图。

图4是该实用新型除去发动机缸体后的内部结构的斜视图。

图5是连杆零件的斜视图。

图6是曲轴轴瓦零件的主剖视图。

图7是曲轴轴瓦零件的俯视图。

图8是连杆轴瓦零件的主视图。

图9是图8连杆轴瓦主视图的A-A投影视图。

附图标记说明：

1-缸体，2-液压活塞，3-液压油管(3.1-液压左油管，3.2-液压右油管)，4- 连杆，5-连杆轴瓦，6-曲轴，7-泵管(7.1左泵管，7.2-右泵管)，8-油泵集成， 9-油底壳，10-曲轴轴瓦。

具体实施方式

本实用新型基于单缸柴油机上的液压活塞2所进行的机构设计，该设计方案已经成功适用于ZS1100柴油机上。本实用新型的设计工作都是在原机上进行的改进，主要是针对柴油机供油油路改进为液压油路，将其改造成一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机

下面根据附图说明对本实用新型做详细介绍，本实用新型所述为众多实施方式中的一种优选实施方式。

参阅图1，液压活塞2主体分为上下两部分，活塞下体的销座左右两侧各有一个油孔，油孔的结构是M10螺纹，螺纹的上端是凸台，机油经过油孔进入到液压活塞2内的油腔，油压增大后使得活塞上、下体相互分离以实现压缩比的改变。

参阅图1、图4、图5，连杆4加强筋的左右各有一个油孔，油孔的结构是 M10螺纹，螺纹的上端是凸台。

参阅图1、图2、图4，液压油管3分为液压左油管3.1与液压右油管3.2，因为液压油管3需要一定的软度来避免发动机旋转时将管折断，因此本实用新型选择的液压油管3由金属软管、空心螺丝、通油螺栓、密封垫片组成，液压油管3的一端与连杆6油孔相连，另一端与活塞下体销座的油孔相连，当液压左油管3.1传递进油时，液压右油管3.2传递出油，反之亦然。

参阅图2，曲轴6的左右平衡块处各有一个斜钻的油路通向曲轴6油腔，曲轴6的连杆轴颈左右各钻一个油路至曲轴6油腔内，曲轴油腔的出口是1/2 管螺纹结构。

参阅图2，油堵11是一个圆柱形结构，一端口是1/2管螺纹，管螺纹的端面处是“一字型”槽口，圆柱表面有一圈油槽，在油槽11的左右侧各有一圈密封槽，密封槽内放置橡胶“O”形圈，油堵11旋进曲轴6油腔内，将曲轴6油腔分割成两个独立的腔室，连杆轴颈处的两个油路孔分别处于这两个独立腔室中，平衡块处的两条斜油路出口也分别处于这两个独立的腔室中。

参阅图2、图8、图9，连杆轴瓦5是将一个铝筒分割成两个半圆横截面结构，连杆轴瓦5的内壁处有两圈油槽，两圈油槽处各有一个油孔穿透内壁，两圈油槽的左、右各一圈密封槽，三圈密封槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带来进行动密封。

参阅图2、图3、图6、图7，曲轴轴瓦10是一个铝筒结构，内部有一圈油槽，油槽处有一个油孔穿透内壁，油槽的左右两侧各有一圈密封槽，密封槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带进行动密封。

参阅图不3，缸体1在左右曲轴6支撑座处各有一条油路，油路的出口处于平衡块下部。

参阅图1、图3，油泵集成8是带有机油滤清器、机油泵、三位四通换向阀的集成体。

参阅图1、图2、图3，油泵集成8布置在油底壳的中心，集成上端的三位四通换向阀与泵管7连接，泵管7的另一端接缸体下端的油孔，在缸体1的左右曲轴支撑座处放置曲轴轴瓦10，曲轴轴瓦10的油孔与缸体1油孔对齐，曲轴6主轴颈放置在曲轴轴瓦10处，连杆轴瓦5处于曲轴6的连杆轴颈处，连杆 4的上下两瓣将连杆轴瓦5压紧，并使得连杆4的油孔与连杆轴瓦5油孔对齐，活塞销将液压活塞2约束在连杆4小头上，并用液压油管3将液压活塞2油孔与连杆4油孔相连。

参阅图1、图2、图3，当液压活塞2需要高压缩比时，三位四通换向阀处于左侧端口，经过机油滤清器过滤后的机油进入机油泵，再由换向阀导入左泵管7.1内，左泵管7.1沿缸体1左侧油路进入曲轴轴瓦10的油槽内，经过曲轴 6平衡块处的左侧斜油路进入曲轴6左侧油腔中，再从油腔经左侧直油路进入连杆轴瓦5油槽内，再经过连杆4油孔由液压左油管将机油导入到液压活塞2左油孔中，为液压活塞2提供正向液压力，推动液压活塞2上下部分相互分离实现压缩比的升高。

参阅图1、图2、图3，同样的，当发动机需要低压缩比时，三位四通换向阀处于右侧端口，经过机油滤清器过滤后的机油进入机油泵，通过换向阀导入右泵管7.2内，沿缸体1右侧油路、曲轴6右油路、连杆4右油路，最后由液压油管3进入到液压活塞2内部，为液压活塞2提供反向压力，从而实现压缩比的降低。

参阅图1、图2、图3，当发动机需要停止对压缩比的改变时，三维四通换向阀处于中间状态，此时机油泵从油底壳9吸入的机油以同等流量流回油底壳9 内，液压活塞2内部没有液压油的流动，压缩比处于稳定状态。

Claims (10)

1.一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，包括缸体(1)，液压活塞(2)，液压油管(3)分为液压左油管(3.1)和液压右油管(3.2)，连杆(4)，连杆轴瓦(5)，曲轴(6)，泵管(7)分为左泵管(7.1)和右泵管(7.2)，油泵集成(8)，油底壳(9)，曲轴轴瓦(10),油堵(11)，其特征在于：

油泵集成(8)固定在油底壳(9)的中心，泵管(7)将三位四通换向阀与缸体(1)油孔相连，左右曲轴轴瓦(10)分别布置在缸体(1)的左右曲轴(6)支撑座上，并将曲轴轴瓦(10)上的油孔与缸体(1)的油孔相对齐，曲轴(6)的主轴颈放置在曲轴轴瓦(10)内，油堵(11)旋进曲轴(6)油腔内，将曲轴(6)油腔分隔为两个独立的腔室，连杆轴瓦(5)包裹住曲轴(6)的连杆轴颈，并通过连杆(4)上下两瓣将连杆轴瓦(5)压紧，连杆(4)上的油孔与连杆轴瓦(5)上的油孔对齐，活塞销将液压活塞(2)约束在连杆(4)小头上，液压油管(3)将液压活塞(2)的油孔与连杆(4)上的油孔相连。

2.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的油泵集成(8)分为机油滤清器、机油泵、三位四通换向阀。

3.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的连杆轴瓦(5)是由铝筒垂直圆截面分割成的两瓣结构，连杆轴瓦(5)的内壁有两圈油槽，油槽内侧钻有一个穿透内壁的油孔，油槽的左右分别有一圈密封槽，共三圈密封槽，槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带。

4.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的曲轴轴瓦(10)是铝筒结构，曲轴轴瓦(10)的内壁有一圈油槽，油槽内侧钻有一个穿透内壁的油孔，油槽的左右分别有一圈密封槽，共两圈密封槽，槽内放置聚四氟乙烯青铜导向带。

5.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的缸体(1)在曲轴支撑座向下钻进油路，并在曲轴(6)平衡块下端的位置横向钻出油路。

6.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的曲轴(6)在左右平衡块处斜钻油路，油路进入曲轴(6)油腔内，另一端在曲轴(6)的连杆轴颈左右各直钻一条油路至曲轴(6)油腔内，曲轴(6)油腔的端口是1/2管螺纹结构。

7.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的油堵(11)是圆柱体，圆柱体一端的侧面是1/2管螺纹，端面是一字槽，圆柱体另一端侧面有一圈油槽，油槽的左右侧各有一圈密封槽，密封槽内放置橡胶“O”形圈。

8.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的液压活塞(2)分为上下两部分，活塞上、下体在液压力的作用下相互分离或合拢实现压缩比的改变，活塞销座的左右端各有一个油孔，油孔的结构是M10螺纹，螺纹的上端是凸台结构。

9.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述的连杆(4)分上下两部分，连杆(4)加强筋左右各钻一个至内壁的油孔，油孔的结构是M10螺纹，螺纹的上端是凸台结构。

10.根据权利要求1所述的一种具有液压可变压缩比机构的单缸发动机，其特征在于所述液压油管(3)分为液压左油管(3.1)与液压右油管(3.2)，由金属软管、空心螺丝、通油螺栓、密封垫片组成。