一種活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)。曲軸的連桿軸頸和主連桿大頭之間加裝偏心軸套，偏心軸套可自由偏轉(zhuǎn)?？刂戚S與曲軸平行布置，控制軸上裝有一個(gè)擺桿，擺桿的另一端通過(guò)鉸接軸和控制連桿鉸接，控制連桿的另一端有一個(gè)大圓孔，套在偏心軸套的外圓上，擺桿、控制連桿和曲軸組成了一個(gè)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)。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(guò)鏈條或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和偏心軸套聯(lián)動(dòng)。當(dāng)控制軸在某種致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)偏心軸套偏轉(zhuǎn)，使活塞上止點(diǎn)的位置改變，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到調(diào)節(jié)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技 術(shù)領(lǐng)域，用于活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比連續(xù)可調(diào)?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]近幾十年來(lái)，為了提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低污染物的排放，許多發(fā)動(dòng)機(jī)廠商和科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力進(jìn)行新技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比技術(shù)是其中一種重要的新技術(shù)。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的壓縮比對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有較大影響。通常，在確保發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)不發(fā)生爆震的前提下，盡量的提高壓縮比，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)工況下可承受的壓縮比不同，但一般的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是不可變的，任何工況都只能工作在預(yù)先設(shè)計(jì)的壓縮比。可變壓縮比技術(shù)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，能夠通過(guò)配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比進(jìn)行調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)具有較高的壓縮比，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，而在高負(fù)荷時(shí)和增壓系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)具有較低的壓縮比，防止發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力過(guò)大而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震。采用可變壓縮比技術(shù)可以有效的降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗，降低污染物排放，大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率，獲得良好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0005]目前可變壓縮比技術(shù)的相關(guān)專(zhuān)利很多，技術(shù)途徑也有很多種，如燃燒室填充法、可變活塞、多連桿法、齒輪式連桿、活塞銷(xiāo)上設(shè)置偏心支撐套、曲軸主軸頸加偏心支撐、曲軸連桿軸頸加偏心支撐、可移動(dòng)氣缸蓋法和擺動(dòng)氣缸套法等。但由于真正應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的還很少，國(guó)內(nèi)至今還沒(méi)有一款可變壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高、制造成本低、可以直接應(yīng)用在現(xiàn)有的固定壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)上，而無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行太大改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)的可變壓縮比技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是基于曲軸的連桿軸頸上加偏心支撐的技術(shù)途徑提出的。發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)中包括曲軸、安裝在曲軸連桿軸頸上的偏心軸套、擺桿機(jī)構(gòu)、控制軸以及鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。偏心軸套安裝在曲軸的連桿軸頸和主連桿大頭之間，且偏心軸套可以自由偏轉(zhuǎn)?？刂戚S與曲軸平行放置，控制軸上裝有一個(gè)擺桿，擺桿可以繞控制軸自由擺動(dòng)。擺桿的另一端鉸接一根控制連桿，控制連桿的另一端有一個(gè)大圓孔，套在偏心軸套的外圓面上，擺桿、控制連桿和曲軸組成了一個(gè)曲柄擺桿機(jī)構(gòu)?？刂戚S上同軸固定安裝有控制軸鏈輪或齒輪，擺桿和控制連桿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(guò)鏈條或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和偏心軸套聯(lián)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明的工作原理是:
[0009]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)接收到壓縮比調(diào)節(jié)指令時(shí)，控制軸在某種致動(dòng)器的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定的角度，通過(guò)鏈條或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)曲軸連桿軸頸上的偏心軸套偏轉(zhuǎn)相同的角度，活塞上止點(diǎn)的位置隨之改變，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到調(diào)節(jié)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:[0011 ] 1.相對(duì)于目前的發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比技術(shù)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，用極少的零部件實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比連續(xù)可調(diào)。
[0012]2.可以應(yīng)用在現(xiàn)有的固定壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)上，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有可變壓縮比的功能，而不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大改變。
【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0013]圖1本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖
[0014]圖2本發(fā)明中偏心軸套結(jié)構(gòu)立體示意圖
[0015]圖3本發(fā)明中偏心軸套結(jié)構(gòu)平面示意圖
[0016]圖4本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖
[0017]圖5本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)兩種壓縮比狀態(tài)工作過(guò)程示意圖
[0018]圖6本發(fā)明第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖
[0019]圖7本發(fā)明第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖
[0020]圖8本發(fā)明第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖
[0021]圖9本發(fā)明第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖
[0022]以上附圖僅對(duì)本發(fā)明原理性的技術(shù)描述，附圖中顯示了本發(fā)明基本原理的各個(gè)特征，附圖各結(jié)構(gòu)件并不是完全按比例繪制。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中并非將本發(fā)明限制在附圖中的示例性實(shí)施例，而且覆蓋了在由所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍之內(nèi)的各種替換、修改、等效形式。只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的改進(jìn)或未經(jīng)改進(jìn)直接用于其它場(chǎng)合，均在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0024]圖1中所示的是本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖，從中能大體了解本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和組合形式。包括活塞1、主連桿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、擺桿12、控制連桿13和鉸接軸14。
[0025]偏心軸套4安裝在曲軸3的連桿軸頸和主連桿2的大頭內(nèi)孔之間，偏心軸套4的內(nèi)圓面和曲軸3的連桿軸頸直徑相同，偏心軸套4的外圓面直徑和主連桿2的大頭內(nèi)孔直徑相同，偏心軸套4可以在曲軸3的連桿軸頸和主連桿2的大頭內(nèi)孔之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)。控制軸10上安裝有擺桿12，控制軸10和擺桿12之間不固定連接，擺桿12可以繞控制軸10自由轉(zhuǎn)動(dòng)。擺桿12和控制連桿13通過(guò)鉸接軸14鉸接，控制連桿13的另一端有一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)。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，或者制作為一體結(jié)構(gòu)，二者可以繞鉸接軸14 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持完全相同的相位關(guān)系。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(guò)第一鏈條6連接傳動(dòng)。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(guò)第二鏈條9連接傳動(dòng)。當(dāng)控制軸10發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)偏心軸套4偏轉(zhuǎn)?？刂戚S鏈輪11和第二中間鏈輪8的大小和齒數(shù)相等，且偏心軸套鏈輪5和第一中間鏈輪7的大小和齒數(shù)相等，可以保持控制軸10和偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)相位完全相同。
[0026]圖2中所示的是本發(fā)明中偏心軸套4的立體示意圖。偏心軸套4為剖分式結(jié)構(gòu)，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(fā)明中偏心軸套4的平面示意圖。偏心軸套4的內(nèi)圓面和外圓面的圓心之間具有一定距離，這個(gè)距離稱為偏心軸套4的偏心距。偏心軸套4的偏心距設(shè)置為活塞2上止點(diǎn)位置變化范圍的一半。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比從最高調(diào)整到最低時(shí)，活塞2上止點(diǎn)位置的變化范圍為S，則偏心軸套的偏心距設(shè)置為6/2。
[0028]圖4是本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖，圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態(tài)時(shí)活塞上止點(diǎn)位置和各部件的位置關(guān)系?？刂戚S10通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制?？刂戚S10轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定時(shí)，通過(guò)鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制偏心軸套4轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定。偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)，通過(guò)主連桿2使活塞I上止點(diǎn)的位置發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的調(diào)整。
[0029]圖5是本發(fā)明第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)兩種壓縮比狀態(tài)工作過(guò)程示意圖，圖中上半部分顯示了低壓縮比狀態(tài)下，曲軸旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中在0°、90°、180°和270°四個(gè)位置時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)各部件位置關(guān)系。圖中下半部分顯示了高壓縮比狀態(tài)下，曲軸旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中在0°、90°、180°和270°四個(gè)位置時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)各部件位置關(guān)系。
[0030]圖6是本發(fā)明第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖。包括活塞1、主連桿2、曲軸3、偏心軸套4、偏心軸套齒輪15、第一傳動(dòng)齒輪16、中間齒輪17、第二傳動(dòng)齒輪18、控制軸齒輪19、控制軸10、擺桿12、控制連桿13、第一齒輪軸20、第二齒輪軸21和鉸接軸14。
[0031]第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)和第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)原理基本相同，區(qū)別在于:第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)把第一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)中的鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更換為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。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(shù)相同，并通過(guò)第一傳動(dòng)齒輪16和第二傳動(dòng)齒輪18哨合連接。第一傳動(dòng)齒輪16和第二傳動(dòng)齒輪18分別被第一齒輪軸20和第二齒輪軸21安裝在控制連桿13和擺桿12上?？刂戚S10通過(guò)控制軸齒輪11、第二傳動(dòng)齒輪
18、中間齒輪17、第一傳動(dòng)齒輪16和偏心軸套齒輪15對(duì)偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，調(diào)節(jié)過(guò)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(fā)明第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖。圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態(tài)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的位置關(guān)系?？刂戚S10轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制偏心軸套4轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定。偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)，使活塞I上止點(diǎn)的位置發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的調(diào)整。
[0033]圖8是本發(fā)明第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)主要組件分解立體示意圖。包括活塞
1、主連桿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、擺桿12、控制連桿13和鉸接軸14。
[0034]第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)和第二類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)原理基本相同，區(qū)別在于:第三類(lèi)可變壓縮比機(jī)構(gòu)把第二類(lèi)可變壓縮比機(jī)構(gòu)中的第一傳動(dòng)齒輪16和第二傳動(dòng)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(fā)明第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原理示意圖，圖中顯示了低壓縮比和高壓縮比兩種狀態(tài)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的位置關(guān)系?？刂戚S10轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制偏心軸套4轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定。偏心軸套4的偏轉(zhuǎn)，使活塞I上止點(diǎn)的位置發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的調(diào)整。
[0036]對(duì)于第三類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)，控制軸10只能控制偏心軸套4在活塞上止點(diǎn)時(shí)的相位。在曲軸3的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，控制軸10和偏心軸套4之間無(wú)法保持完全相同的相位關(guān)系。即使控制軸10固定不動(dòng)，偏心軸套4相位也會(huì)隨著曲軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性變化。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)，包括主連桿、曲軸、偏心軸套、控制軸、擺桿、控制連桿以及鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，偏心軸套安裝在曲軸的連桿軸頸和主連桿大頭之間，且可自由偏轉(zhuǎn)，控制軸的軸線位置固定且與曲軸的軸線平行，其特征在于:控制軸上裝有一個(gè)擺桿，控制軸和擺桿之間不固定連接，擺桿可以繞控制軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿的另一端通過(guò)鉸接軸和控制連桿鉸接，控制連桿的另一端有一個(gè)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，擺桿和控制連桿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(guò)鏈條傳動(dòng)方式或齒輪傳動(dòng)方式和偏心軸套聯(lián)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)，其特征在于: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桿和控制連桿之間的鉸接軸上，第一中間鏈輪和第二中間鏈輪固定在一起或?yàn)橐惑w結(jié)構(gòu)，偏心軸套鏈輪和第一中間鏈輪通過(guò)第一鏈條連接傳動(dòng)，控制軸鏈輪和第二中間鏈輪通過(guò)第二鏈條連接傳動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)，其特征在于: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，中間齒輪安裝在擺桿和控制連桿之間的鉸接軸上，控制軸齒輪和中間齒輪之間通過(guò)第二傳動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)，中間齒輪和偏心軸套齒輪之間通過(guò)第一傳動(dòng)齒輪哨合傳動(dòng)，第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪分別安裝在控制連桿和擺桿上。
4.如權(quán)利要求1所述的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比機(jī)構(gòu)，其特征在于: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，中間齒輪安裝在擺桿和控制連桿之間的鉸接軸上，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(hào)】F02D15/02GK103573426SQ201210279210
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】鄭力銘 申請(qǐng)人:鄭力銘