可變連桿式vcr發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，所述連桿機(jī)構(gòu)中的連桿采用一由液壓控制伸縮的活塞結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)液壓來(lái)調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度，從而起到動(dòng)態(tài)改變壓縮比的目的；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種新的壓縮比調(diào)節(jié)手段，可調(diào)節(jié)狀態(tài)靈活多樣，調(diào)節(jié)動(dòng)作響應(yīng)較快，不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本較低。
【專利說(shuō)明】可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]VCR (Variable Compression Ratio,可變壓縮比)技術(shù)的核心是:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況動(dòng)態(tài)地改變汽缸壓縮比，在低負(fù)荷工況時(shí)保持較高的壓縮比，以降低燃油消耗和減少尾氣排放；在高負(fù)荷工況時(shí)，采用較低的壓縮比，以控制“爆燃”和保證發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性；VCR技術(shù)作為提高燃油經(jīng)濟(jì)性最有潛力的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，近年來(lái)越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)有的基于VCR技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，一般都通過改變連桿行程的方式來(lái)調(diào)節(jié)壓縮比；存在的問題是:用于調(diào)節(jié)連桿行程的機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件眾多，由于發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求十分高，因此導(dǎo)致這類VCR發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴；由于壓縮比控制機(jī)制較為復(fù)雜，再加上機(jī)械裝置的實(shí)時(shí)響應(yīng)性本身就較慢，導(dǎo)致現(xiàn)有的VCR發(fā)動(dòng)機(jī)難以應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)突變工況條件下的控制需求，控制效果較差，并且由于實(shí)際運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化十分頻繁，機(jī)械裝置較易磨損；同時(shí)，機(jī)械裝置還存在可調(diào)狀態(tài)有限的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為:所述連桿由活塞桿、活塞套、導(dǎo)向套和兩個(gè)銷軸組成；活塞套軸向上的一端形成活塞端，另一端形成傳動(dòng)端；活塞端端面上設(shè)置有軸向的液壓活塞腔，兩個(gè)銷軸設(shè)置于傳動(dòng)端的外壁上，且兩個(gè)銷軸位置對(duì)稱、同軸設(shè)置；銷軸與活塞套為整體結(jié)構(gòu)；
所述導(dǎo)向套為變截面柱，導(dǎo)向套軸截面呈T形結(jié)構(gòu)，T形結(jié)構(gòu)的豎直段套接在液壓活塞腔內(nèi)，T形結(jié)構(gòu)的橫向段與活塞端端面連接；導(dǎo)向套中部設(shè)置有軸向通孔；導(dǎo)向套下部設(shè)置有環(huán)形槽，環(huán)形槽與導(dǎo)向套下端面連通；
所述活塞桿套接在導(dǎo)向套的軸向通孔內(nèi)，且活塞桿和導(dǎo)向套之間能相對(duì)滑動(dòng)；活塞桿內(nèi)端(活塞桿外端與汽缸活塞傳動(dòng)連接)設(shè)置有限位段，限位段直徑大于軸向通孔內(nèi)徑，導(dǎo)向套下端面對(duì)限位段的最大上行行程進(jìn)行限制(限位段既起限制行程的作用，也是傳遞液壓的部件);
所述活塞套上的實(shí)心部分設(shè)置有兩條相互獨(dú)立的液壓油道，第一液壓油道的一端與第一銷軸的外端面連通，第一液壓油道的另一端與液壓活塞腔的底面連通；第二液壓油道的一端與第二銷軸的外端面連通，第二液壓油道的另一端與液壓活塞腔中部連通，且第二液壓油道與液壓活塞腔的連通處位于環(huán)形槽高程范圍內(nèi)；
本發(fā)明的工作原理是:當(dāng)通過第一液壓油道向液壓活塞腔底面注入高壓油時(shí)，限位段下端面在高壓油的液壓作用下將活塞桿向外頂出(此時(shí)，限位段上端將其上方的液壓油推送回第二液壓油道內(nèi))，使連桿的軸向長(zhǎng)度延長(zhǎng)，從而使汽缸獲得較高的壓縮比；當(dāng)通過第二液壓油道向液壓活塞腔中部注入高壓油時(shí)，限位段上端面在高壓油的液壓作用下向下推動(dòng)活塞桿(此時(shí)，限位段下端又將下方的液壓油推送回第一液壓油道內(nèi))，使連桿的軸向長(zhǎng)度縮短，從而使汽缸獲得較低的壓縮比；甚至還可以在第一液壓油道和第二液壓油道內(nèi)雙向施加液壓，使連桿的軸向長(zhǎng)度可保持在其最大長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度之間的任意長(zhǎng)度位置處。
[0005]采用本發(fā)明方案后，可通過液壓裝置靈活地調(diào)節(jié)連桿的軸向長(zhǎng)度，拓展了壓縮比的可調(diào)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可據(jù)此制定出靈活多變的壓縮比控制策略；同時(shí)，由于液壓響應(yīng)較快，可高效地執(zhí)行壓縮比調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而使壓縮比調(diào)節(jié)可應(yīng)付發(fā)動(dòng)機(jī)突變工況時(shí)的控制需要，并且本發(fā)明中不需要在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)引入結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，能大幅降低VCR發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本。
[0006]前述方案中的液壓油道，其供壓管路布局可采用如下優(yōu)選實(shí)施方式:所述銷軸外套接有曲軸，套接在兩個(gè)銷軸上的兩個(gè)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸；兩個(gè)曲軸上的實(shí)心部分各設(shè)置有一供油道，兩條供油道分別與兩條液壓油道連通。此優(yōu)選方案中，由曲軸結(jié)構(gòu)體為液壓油道提供設(shè)置空間，不僅合理的利用了發(fā)動(dòng)機(jī)中的現(xiàn)成結(jié)構(gòu)，而且還對(duì)液壓油道形成了很好的保護(hù)，避免了液壓油道暴露在外可能存在結(jié)構(gòu)干涉、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題。
[0007]基于前述的在曲軸上設(shè)置液壓管路的方案，本發(fā)明還提出了如下的優(yōu)選實(shí)施方式:所述曲軸上用于套接銷軸的槽記為銷軸槽；銷軸槽底面設(shè)置有安裝槽一；銷軸外端面上設(shè)置有安裝槽二，安裝槽一與安裝槽二連通，安裝槽一和安裝槽二所圍成的空間形成一圓柱形的安裝腔，安裝腔內(nèi)設(shè)置有一液壓導(dǎo)體；液壓導(dǎo)體上設(shè)置有中間油道，中間油道連通供油道和液壓油道。由于銷軸和曲軸的尺寸相對(duì)較大，如果直接對(duì)銷軸和曲軸的接觸部進(jìn)行密封，必然導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)的尺寸也較大，再加上銷軸和曲軸的接觸部存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)且應(yīng)力較大，密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；采用液壓導(dǎo)體后有如下幾個(gè)好處:首先，液壓導(dǎo)體可以將中間油道與銷軸和曲軸交界面隔離開來(lái)，相當(dāng)于在銷軸和曲軸之間設(shè)置了一道隔離結(jié)構(gòu)，使中間油道在封閉狀態(tài)下通過了銷軸和曲軸的交界面；其次，由于液壓導(dǎo)體的外徑較小，可在液壓導(dǎo)體外側(cè)面上設(shè)置尺寸較小的密封結(jié)構(gòu)。
[0008]為了進(jìn)一步提高液壓導(dǎo)體和銷軸之間的密封性，本發(fā)明還作了如下改進(jìn):所述液壓導(dǎo)體由導(dǎo)液段和安裝段組成，所述導(dǎo)液段為圓柱形，所述安裝段為棱柱形，所述安裝段的最大外徑小于導(dǎo)液段的外徑，導(dǎo)液段和安裝段的交界處形成一臺(tái)階面；中間油道設(shè)置于導(dǎo)液段范圍內(nèi)；所述安裝槽一的底部設(shè)置有與安裝段匹配的棱柱形孔，導(dǎo)液段套接在棱柱形孔內(nèi)；安裝段外套接有一碟形彈簧，碟形彈簧一端與安裝槽一的底部接觸，碟形彈簧另一端與臺(tái)階面接觸，碟形彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)。前述改進(jìn)的好處有:首先，碟形彈簧能使液壓導(dǎo)體端面抵緊銷軸，提高液壓導(dǎo)體端面處的密封性，其次，導(dǎo)液段套接在棱柱形孔內(nèi)后，液壓導(dǎo)體能與曲軸同步運(yùn)動(dòng)(液壓導(dǎo)體僅與銷軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng))，這就縮小了液壓導(dǎo)體表面上存在摩擦的區(qū)域范圍，使得液壓導(dǎo)體與曲軸的接觸區(qū)域可以采用結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定(與動(dòng)密封結(jié)構(gòu)相比)的靜密封結(jié)構(gòu)(即標(biāo)記9所示的密封圈)。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:提供了一種新的壓縮比調(diào)節(jié)手段，可調(diào)節(jié)狀態(tài)靈活多樣，調(diào)節(jié)動(dòng)作響應(yīng)較快，不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本較低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、本發(fā)明與曲軸連接后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3、圖2中圓圈內(nèi)結(jié)構(gòu)的放大示意圖一；
圖4、圖2中圓圈內(nèi)結(jié)構(gòu)的放大示意圖二 ；
圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的部件分別為:活塞桿1、活塞套2、活塞纟而2-1、傳動(dòng)纟而2-2、液壓活塞腔2-4、導(dǎo)向套3、環(huán)形槽3-1、銷軸4、曲軸5、液壓導(dǎo)體6、中間油道6-1、碟形彈簧7、密封環(huán)8 (用于動(dòng)密封)、密封圈9 (用于靜密封)、油楔槽10、第一液壓油道YD1、第二液壓油道YD2、堵頭DT、供油道GYD、潤(rùn)滑油道R、襯套CT、安裝槽一 Cl、安裝槽二 C2。
【具體實(shí)施方式】
[0011]一種可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為:所述連桿由活塞桿1、活塞套2、導(dǎo)向套3和兩個(gè)銷軸4組成；活塞套2軸向上的一端形成活塞端2-1，另一端形成傳動(dòng)端2-2 ;活塞端2-1端面上設(shè)置有軸向的液壓活塞腔2-4，兩個(gè)銷軸4設(shè)置于傳動(dòng)端2-2的外壁上，且兩個(gè)銷軸4位置對(duì)稱、同軸設(shè)置；銷軸4與活塞套2為整體結(jié)構(gòu)；
所述導(dǎo)向套3為變截面柱，導(dǎo)向套3軸截面呈T形結(jié)構(gòu)，T形結(jié)構(gòu)的豎直段套接在液壓活塞腔2-4內(nèi)，T形結(jié)構(gòu)的橫向段與活塞端2-1端面連接；導(dǎo)向套3中部設(shè)置有軸向通孔；導(dǎo)向套3下部設(shè)置有環(huán)形槽3-1，環(huán)形槽3-1與導(dǎo)向套3下端面連通；
所述活塞桿I套接在導(dǎo)向套3的軸向通孔內(nèi)，且活塞桿I和導(dǎo)向套3之間能相對(duì)滑動(dòng)；活塞桿I內(nèi)端設(shè)置有限位段1-1，限位段1-1直徑大于軸向通孔內(nèi)徑，導(dǎo)向套3下端面對(duì)限位段1-1的最大上行行程進(jìn)行限制；
所述活塞套2上的實(shí)心部分設(shè)置有兩條相互獨(dú)立的液壓油道，第一液壓油道的一端與第一銷軸4的外端面連通，第一液壓油道的另一端與液壓活塞腔2-4的底面連通；第二液壓油道的一端與第二銷軸4的外端面連通，第二液壓油道的另一端與液壓活塞腔2-4中部連通，且第二液壓油道與液壓活塞腔2-4的連通處位于環(huán)形槽3-1高程范圍內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步地，所述銷軸4外套接有曲軸5，套接在兩個(gè)銷軸4上的兩個(gè)曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸；兩個(gè)曲軸5上的實(shí)心部分各設(shè)置有一供油道，兩條供油道分別與兩條液壓油道連通。
[0013]進(jìn)一步地，所述曲軸5上用于套接銷軸4的槽記為銷軸槽；銷軸槽底面設(shè)置有安裝槽一；銷軸4外端面上設(shè)置有安裝槽二，安裝槽一與安裝槽二連通，安裝槽一和安裝槽二所圍成的空間形成一圓柱形的安裝腔，安裝腔內(nèi)設(shè)置有一液壓導(dǎo)體6 ;液壓導(dǎo)體6上設(shè)置有中間油道6-1，中間油道6-1連通供油道和液壓油道。
[0014]進(jìn)一步地，所述液壓導(dǎo)體6由導(dǎo)液段和安裝段組成，所述導(dǎo)液段為圓柱形，所述安裝段為棱柱形，所述安裝段的最大外徑小于導(dǎo)液段的外徑，導(dǎo)液段和安裝段的交界處形成一臺(tái)階面；中間油道6-1設(shè)置于導(dǎo)液段范圍內(nèi)；所述安裝槽一的底部設(shè)置有與安裝段匹配的棱柱形孔，導(dǎo)液段套接在棱柱形孔內(nèi)；安裝段外套接有一碟形彈簧，碟形彈簧一端與安裝槽一的底部接觸，碟形彈簧另一端與臺(tái)階面接觸，碟形彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)。
[0015]有賴于現(xiàn)有技術(shù)，為了進(jìn)一步提高本發(fā)明的使用效果，具體應(yīng)用時(shí)，還可在本發(fā)明的方案中設(shè)置如下的輔助結(jié)構(gòu):1)為了防止液壓油從導(dǎo)向套3和活塞桿I之間泄漏出去，在導(dǎo)向套3內(nèi)壁和活塞桿I外壁之間設(shè)置了密封結(jié)構(gòu)；2)為了防止液壓油從導(dǎo)向套3和活塞套2之間泄漏出去，在導(dǎo)向套3外壁和活塞套2內(nèi)壁之間設(shè)置了密封結(jié)構(gòu)；3)為了提高限位段1-1上、下端面之間的密封性，在限位段1-1側(cè)壁和活塞套2內(nèi)壁之間設(shè)置了密封結(jié)構(gòu)；4)為了提高液壓的作用效率，在第一液壓油道YDl與液壓活塞腔2-4底面的連通處設(shè)置了液壓腔，限位段1-1下端面設(shè)置有與液壓腔匹配的柱狀凸起；5)用于加工各種內(nèi)部油道時(shí)留下的工藝油道的開口部均用對(duì)應(yīng)的堵頭DT堵塞；6)銷軸4和曲軸5之間設(shè)置有襯套CT，曲軸5上與襯套CT對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有供給潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油道R ；7)為了降低加工、安裝時(shí)對(duì)中間油道6-1和供油道GYD對(duì)中性的要求，在曲軸5上中間油道6-1和供油道GYD的連通位置處設(shè)置了對(duì)應(yīng)的環(huán)形腔槽，供油道GYD中的液壓油可通過環(huán)形腔槽進(jìn)入中間油道6-1內(nèi)；8)為了降低液壓導(dǎo)體6端面和銷軸4之間的摩擦，在安裝槽二 C2底面設(shè)置有環(huán)形的油楔槽10，液壓導(dǎo)體6和銷軸4相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)形成油楔效應(yīng)，降低部件之間的磨損。
【權(quán)利要求】
1.一種可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述連桿機(jī)構(gòu)由活塞桿(I)、活塞套(2 )、導(dǎo)向套(3 )和兩個(gè)銷軸(4)組成；活塞套(2 )軸向上的一端形成活塞端(2-1)，另一端形成傳動(dòng)端(2-2);活塞端(2-1)端面上設(shè)置有軸向的液壓活塞腔(2-4)，兩個(gè)銷軸(4)設(shè)置于傳動(dòng)端(2-2)的外壁上，且兩個(gè)銷軸(4)位置對(duì)稱、同軸設(shè)置；銷軸(4)與活塞套(2)為整體結(jié)構(gòu)； 所述導(dǎo)向套(3)為變截面柱，導(dǎo)向套(3)軸截面呈T形結(jié)構(gòu)，T形結(jié)構(gòu)的豎直段套接在液壓活塞腔(2-4)內(nèi)，T形結(jié)構(gòu)的橫向段與活塞端(2-1)端面連接；導(dǎo)向套(3)中部設(shè)置有軸向通孔；導(dǎo)向套(3)下部設(shè)置有環(huán)形槽(3-1)，環(huán)形槽(3-1)與導(dǎo)向套(3)下端面連通； 所述活塞桿(I)套接在導(dǎo)向套(3)的軸向通孔內(nèi)，且活塞桿(I)和導(dǎo)向套(3)之間能相對(duì)滑動(dòng)；活塞桿(I)內(nèi)端設(shè)置有限位段(1-1)，限位段(1-1)直徑大于軸向通孔內(nèi)徑，導(dǎo)向套(3)下端面對(duì)限位段(1-1)的最大上行行程進(jìn)行限制； 所述活塞套(2)上的實(shí)心部分設(shè)置有兩條相互獨(dú)立的液壓油道，第一液壓油道的一端與第一銷軸(4)的外端面連通，第一液壓油道的另一端與液壓活塞腔(2-4)的底面連通；第二液壓油道的一端與第二銷軸(4)的外端面連通，第二液壓油道的另一端與液壓活塞腔(2-4)中部連通，且第二液壓油道與液壓活塞腔(2-4)的連通處位于環(huán)形槽(3-1)高程范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述銷軸(4)外套接有曲軸(5 )，套接在兩個(gè)銷軸(4)上的兩個(gè)曲軸(5 )的轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸；兩個(gè)曲軸(5 )上的實(shí)心部分各設(shè)置有一供油道，兩條供油道分別與兩條液壓油道連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述曲軸(5)上用于套接銷軸(4)的槽記為銷軸槽；銷軸槽底面設(shè)置有安裝槽一；銷軸(4)外端面上設(shè)置有安裝槽二，安裝槽一與安裝槽二連通，安裝槽一和安裝槽二所圍成的空間形成一圓柱形的安裝腔，安裝腔內(nèi)設(shè)置有一液壓導(dǎo)體(6);液壓導(dǎo)體(6)上設(shè)置有中間油道(6-1)，中間油道(6-1)連通供油道和液壓油道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變連桿式VCR發(fā)動(dòng)機(jī)連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述液壓導(dǎo)體(6)由導(dǎo)液段和安裝段組成，所述導(dǎo)液段為圓柱形，所述安裝段為棱柱形，所述安裝段的最大外徑小于導(dǎo)液段的外徑，導(dǎo)液段和安裝段的交界處形成一臺(tái)階面；中間油道(6-1)設(shè)置于導(dǎo)液段范圍內(nèi)；所述安裝槽一的底部設(shè)置有與安裝段匹配的棱柱形孔，導(dǎo)液段套接在棱柱形孔內(nèi)；安裝段外套接有一碟形彈簧，碟形彈簧一端與安裝槽一的底部接觸，碟形彈簧另一端與臺(tái)階面接觸，碟形彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】F02D15/02GK103670729SQ201310718157
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】李軍, 蘇炎召, 陳實(shí), 隗寒冰, 劉昭, 王藝穎 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)