一種活塞式發動機可變壓縮比機構的製作方法
2023-05-30 04:50:31 1
一種活塞式發動機可變壓縮比機構的製作方法
【專利摘要】一種活塞式發動機可變壓縮比機構。曲軸的連杆軸頸和主連杆大頭之間加裝偏心軸套，偏心軸套可自由偏轉。控制軸與曲軸平行布置，控制軸上裝有一個擺杆，擺杆的另一端通過鉸接軸和控制連杆鉸接，控制連杆的另一端有一個大圓孔，套在偏心軸套的外圓上，擺杆、控制連杆和曲軸組成了一個曲柄擺杆機構。控制軸上安裝有控制軸鏈輪或控制軸齒輪，鉸接軸上安裝有中間鏈輪或中間齒輪，偏心軸套上有偏心軸套鏈輪或偏心軸套齒輪，控制軸通過鏈條或齒輪傳動機構和偏心軸套聯動。當控制軸在某種致動器的驅動下發生偏轉，帶動偏心軸套偏轉，使活塞上止點的位置改變，從而使發動機的壓縮比得到調節。
【專利說明】一種活塞式發動機可變壓縮比機構
【【技術領域】】
[0001 ] 本發明涉及汽車發動機技 術領域，用於活塞式內燃發動機的壓縮比連續可調。【【背景技術】】
[0002]近幾十年來，為了提高汽車發動機動力性、經濟性和降低汙染物的排放，許多發動機廠商和科研機構投入了大量的人力、物力進行新技術的研究與開發，發動機的可變壓縮比技術是其中一種重要的新技術。
[0003]發動機氣缸的壓縮比對內燃發動機的性能有較大影響。通常，在確保發動機氣缸內不發生爆震的前提下，儘量的提高壓縮比，有利於發動機性能的提高。
[0004]發動機在不同運轉工況下可承受的壓縮比不同，但一般的發動機的壓縮比是不可變的，任何工況都只能工作在預先設計的壓縮比。可變壓縮比技術是指在發動機工作過程中，能夠通過配備的控制及執行系統對發動機的壓縮比進行調節，使發動機在低負荷時具有較高的壓縮比，以提高燃油經濟性和排放性能，而在高負荷時和增壓系統啟動時具有較低的壓縮比，防止發動機缸內壓力過大而導致發動機的爆震。採用可變壓縮比技術可以有效的降低發動機燃油消耗，降低汙染物排放，大幅提高發動機的扭矩和功率，獲得良好的發動機性能。
[0005]目前可變壓縮比技術的相關專利很多，技術途徑也有很多種，如燃燒室填充法、可變活塞、多連杆法、齒輪式連杆、活塞銷上設置偏心支撐套、曲軸主軸頸加偏心支撐、曲軸連杆軸頸加偏心支撐、可移動氣缸蓋法和擺動氣缸套法等。但由於真正應用在發動機上的還很少，國內至今還沒有一款可變壓縮比的發動機出現。
【
【發明內容】
】
[0006]本發明的目的是提出一種結構簡單，可靠性高、製造成本低、可以直接應用在現有的固定壓縮比發動機上，而無需對發動機機體結構進行太大改動就可實現的可變壓縮比技術。
[0007]本發明的設計思路是基於曲軸的連杆軸頸上加偏心支撐的技術途徑提出的。發動機可變壓縮比機構中包括曲軸、安裝在曲軸連杆軸頸上的偏心軸套、擺杆機構、控制軸以及鏈輪鏈條傳動機構或齒輪傳動機構。偏心軸套安裝在曲軸的連杆軸頸和主連杆大頭之間，且偏心軸套可以自由偏轉。控制軸與曲軸平行放置，控制軸上裝有一個擺杆，擺杆可以繞控制軸自由擺動。擺杆的另一端鉸接一根控制連杆，控制連杆的另一端有一個大圓孔，套在偏心軸套的外圓面上，擺杆、控制連杆和曲軸組成了一個曲柄擺杆機構。控制軸上同軸固定安裝有控制軸鏈輪或齒輪，擺杆和控制連杆的鉸接軸上安裝有中間鏈輪或齒輪，偏心軸套上有偏心軸套鏈輪或齒輪，控制軸通過鏈條或齒輪傳動機構和偏心軸套聯動。
[0008]本發明的工作原理是:
[0009]當發動機接收到壓縮比調節指令時，控制軸在某種致動器的帶動下轉過預定的角度，通過鏈條或齒輪傳動機構帶動曲軸連杆軸頸上的偏心軸套偏轉相同的角度，活塞上止點的位置隨之改變，發動機的壓縮比得到調節。
[0010]本發明的有益效果是:[0011 ] 1.相對於目前的發動機可變壓縮比技術，本發明的結構簡單，成本低，可靠性高，用極少的零部件實現發動機的壓縮比連續可調。
[0012]2.可以應用在現有的固定壓縮比發動機上，使發動機具有可變壓縮比的功能，而不需要對發動機機體結構進行較大改變。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0013]圖1本發明第一類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖
[0014]圖2本發明中偏心軸套結構立體示意圖
[0015]圖3本發明中偏心軸套結構平面示意圖
[0016]圖4本發明第一類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖
[0017]圖5本發明第一類發動機可變壓縮比機構兩種壓縮比狀態工作過程示意圖
[0018]圖6本發明第二類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖
[0019]圖7本發明第二類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖
[0020]圖8本發明第三類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖
[0021]圖9本發明第三類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖
[0022]以上附圖僅對本發明原理性的技術描述，附圖中顯示了本發明基本原理的各個特徵，附圖各結構件並不是完全按比例繪製。
【【具體實施方式】】
[0023]下面結合附圖來進一步說明本發明。需要說明的是，本說明書中並非將本發明限制在附圖中的示例性實施例，而且覆蓋了在由所附權利要求所述的本發明的範圍之內的各種替換、修改、等效形式。只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的改進或未經改進直接用於其它場合，均在本發明保護的範圍之內。
[0024]圖1中所示的是本發明第一類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖，從中能大體了解本發明第一類發動機可變壓縮比機構的基本結構和組合形式。包括活塞1、主連杆2、曲軸3、偏心軸套4、偏心軸套鏈輪5、第一鏈條6、第一中間鏈輪7、第二中間鏈輪
8、第二鏈條9、控制軸10、控制軸鏈輪11、擺杆12、控制連杆13和鉸接軸14。
[0025]偏心軸套4安裝在曲軸3的連杆軸頸和主連杆2的大頭內孔之間，偏心軸套4的內圓面和曲軸3的連杆軸頸直徑相同，偏心軸套4的外圓面直徑和主連杆2的大頭內孔直徑相同，偏心軸套4可以在曲軸3的連杆軸頸和主連杆2的大頭內孔之間自由轉動。控制軸10上安裝有擺杆12，控制軸10和擺杆12之間不固定連接，擺杆12可以繞控制軸10自由轉動。擺杆12和控制連杆13通過鉸接軸14鉸接，控制連杆13的另一端有一個大孔，孔徑和偏心軸套4的外圓面直徑相同，大孔套在偏心軸套4的外圓面上，偏心軸套4可以在其中自由轉動。第一中間鏈輪7和第二中間鏈輪8安裝在鉸接軸14上，第一中間鏈輪7和第二中間鏈輪8固定在一起，或者製作為一體結構，二者可以繞鉸接軸14 一起轉動，並保持完全相同的相位關係。偏心軸套4上有偏心軸套鏈輪5，偏心軸套鏈輪5和第一中間鏈輪7通過第一鏈條6連接傳動。控制軸鏈輪11同軸固定安裝在控制軸10上，控制軸鏈輪11和第二中間鏈輪8之間通過第二鏈條9連接傳動。當控制軸10發生偏轉時，可以通過控制軸鏈輪11、第二鏈條9、第二中間鏈輪8、第一中間鏈輪7、第一鏈條6和偏心軸套鏈輪5組成的鏈輪鏈條傳動機構帶動偏心軸套4偏轉。控制軸鏈輪11和第二中間鏈輪8的大小和齒數相等，且偏心軸套鏈輪5和第一中間鏈輪7的大小和齒數相等，可以保持控制軸10和偏心軸套4的偏轉相位完全相同。
[0026]圖2中所示的是本發明中偏心軸套4的立體示意圖。偏心軸套4為剖分式結構，偏心軸套4的外圓面上有偏心軸套鏈輪5。
[0027]圖3中所示的是本發明中偏心軸套4的平面示意圖。偏心軸套4的內圓面和外圓面的圓心之間具有一定距離，這個距離稱為偏心軸套4的偏心距。偏心軸套4的偏心距設置為活塞2上止點位置變化範圍的一半。例如，發動機壓縮比從最高調整到最低時，活塞2上止點位置的變化範圍為S，則偏心軸套的偏心距設置為6/2。
[0028]圖4是本發明第一類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖，圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態時活塞上止點位置和各部件的位置關係。控制軸10通過鏈輪鏈條傳動機構對偏心軸套4的偏轉角度進行控制。控制軸10轉動或鎖定時，通過鏈條傳動機構控制偏心軸套4轉動或鎖定。偏心軸套4的偏轉，通過主連杆2使活塞I上止點的位置發生改變，實現發動機壓縮比的調整。
[0029]圖5是本發明第一類發動機可變壓縮比機構兩種壓縮比狀態工作過程示意圖，圖中上半部分顯示了低壓縮比狀態下，曲軸旋轉一周過程中在0°、90°、180°和270°四個位置時的發動機各部件位置關係。圖中下半部分顯示了高壓縮比狀態下，曲軸旋轉一周的過程中在0°、90°、180°和270°四個位置時的發動機各部件位置關係。
[0030]圖6是本發明第二類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖。包括活塞1、主連杆2、曲軸3、偏心軸套4、偏心軸套齒輪15、第一傳動齒輪16、中間齒輪17、第二傳動齒輪18、控制軸齒輪19、控制軸10、擺杆12、控制連杆13、第一齒輪軸20、第二齒輪軸21和鉸接軸14。
[0031]第二類發動機可變壓縮比機構和第一類發動機可變壓縮比機構原理基本相同，區別在於:第二類發動機可變壓縮比機構把第一類發動機可變壓縮比機構中的鏈條傳動機構更換為齒輪傳動機構。偏心軸套4上的偏心軸套鏈輪5更換為偏心軸套齒輪15，控制軸10上的控制軸鏈輪11更換為控制軸齒輪19，中間齒輪17安裝在鉸接軸14上。偏心軸套齒輪15、中間齒輪17和控制軸齒輪19三者直徑和齒數相同，並通過第一傳動齒輪16和第二傳動齒輪18哨合連接。第一傳動齒輪16和第二傳動齒輪18分別被第一齒輪軸20和第二齒輪軸21安裝在控制連杆13和擺杆12上。控制軸10通過控制軸齒輪11、第二傳動齒輪
18、中間齒輪17、第一傳動齒輪16和偏心軸套齒輪15對偏心軸套4的偏轉角度進行調節和控制，調節過程中，控制軸10和偏心軸套4之間保持完全相同的相位。
[0032]圖7本發明第二類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖。圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態時發動機各部件的位置關係。控制軸10轉動或鎖定時，通過齒輪傳動機構控制偏心軸套4轉動或鎖定。偏心軸套4的偏轉，使活塞I上止點的位置發生改變，實現發動機壓縮比的調整。
[0033]圖8是本發明第三類發動機可變壓縮比機構主要組件分解立體示意圖。包括活塞
1、主連杆2、曲軸3、偏心軸套4、偏心軸套齒輪15、中間齒輪17、控制軸齒輪19、控制軸10、擺杆12、控制連杆13和鉸接軸14。
[0034]第三類發動機可變壓縮比機構和第二類發動機可變壓縮比機構原理基本相同，區別在於:第三類可變壓縮比機構把第二類可變壓縮比機構中的第一傳動齒輪16和第二傳動齒輪18去掉。偏心軸套齒輪15、中間齒輪17和控制軸齒輪19直接嚙合。
[0035]圖9是本發明第三類發動機可變壓縮比機構調節原理示意圖，圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態時發動機各部件的位置關係。控制軸10轉動或鎖定時，通過齒輪傳動機構控制偏心軸套4轉動或鎖定。偏心軸套4的偏轉，使活塞I上止點的位置發生改變，實現發動機壓縮比的調整。
[0036]對於第三類發動機可變壓縮比機構，控制軸10隻能控制偏心軸套4在活塞上止點時的相位。在曲軸3的旋轉過程中，控制軸10和偏心軸套4之間無法保持完全相同的相位關係。即使控制軸10固定不動，偏心軸套4相位也會隨著曲軸3的轉動而發生周期性變化。
【權利要求】
1.一種活塞式發動機可變壓縮比機構，包括主連杆、曲軸、偏心軸套、控制軸、擺杆、控制連杆以及鏈條傳動機構或齒輪傳動機構，偏心軸套安裝在曲軸的連杆軸頸和主連杆大頭之間，且可自由偏轉，控制軸的軸線位置固定且與曲軸的軸線平行，其特徵在於:控制軸上裝有一個擺杆，控制軸和擺杆之間不固定連接，擺杆可以繞控制軸自由轉動，擺杆的另一端通過鉸接軸和控制連杆鉸接，控制連杆的另一端有一個大圓孔，套在偏心軸套的外圓上，控制軸上固定安裝有控制軸鏈輪或控制軸齒輪，擺杆和控制連杆之間的鉸接軸上安裝有中間鏈輪或中間齒輪，偏心軸套上有偏心軸套鏈輪或偏心軸套齒輪，控制軸通過鏈條傳動方式或齒輪傳動方式和偏心軸套聯動。
2.如權利要求1所述的活塞式發動機可變壓縮比機構，其特徵在於:偏心軸套外圓面上具有偏心軸套鏈輪，控制軸上同軸固定安裝有控制軸鏈輪，第一中間鏈輪和第二中間鏈輪安裝在擺杆和控制連杆之間的鉸接軸上，第一中間鏈輪和第二中間鏈輪固定在一起或為一體結構，偏心軸套鏈輪和第一中間鏈輪通過第一鏈條連接傳動，控制軸鏈輪和第二中間鏈輪通過第二鏈條連接傳動。
3.如權利要求1所述的活塞式發動機可變壓縮比機構，其特徵在於:偏心軸套外圓面上具有偏心軸套齒輪，控制軸上同軸固定安裝有控制軸齒輪，中間齒輪安裝在擺杆和控制連杆之間的鉸接軸上，控制軸齒輪和中間齒輪之間通過第二傳動齒輪嚙合傳動，中間齒輪和偏心軸套齒輪之間通過第一傳動齒輪哨合傳動，第一傳動齒輪和第二傳動齒輪分別安裝在控制連杆和擺杆上。
4.如權利要求1所述的活塞式發動機可變壓縮比機構，其特徵在於:偏心軸套外圓面上具有偏心軸套齒輪，控制軸上同軸固定安裝有控制軸齒輪，中間齒輪安裝在擺杆和控制連杆之間的鉸接軸上，控制軸齒輪和中間齒輪嚙合，中間齒輪和偏心軸套齒輪嚙合。
【文檔編號】F02D15/02GK103573426SQ201210279210
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優先權日:2012年8月7日
【發明者】鄭力銘 申請人:鄭力銘