活塞往复式内燃机的变压缩比装置制造方法及图纸

一种活塞往复式内燃机的变压缩比装置。基于常规活塞-连杆-曲轴机构下，介于曲轴曲柄销和连杆大端孔之间设置一偏心环，在曲轴上设置一组钳位销，相对应地在偏心环上设置钳位凹坑。钳位销处于钳位凹坑中时，偏心环与曲轴固定为一体；钳位销脱离钳位凹坑时，偏心环在活塞-连杆-曲轴机构自身惯性力、摩擦力和汽缸压力合力作用下自由转动。需要改变压缩比时，钳位销释放偏心环并在下一个位置等待它的到来。设置偏心环单向转动装置和钳位凹坑一侧止位突台，大大降低了控制稳定性和可靠性。控制钳位销动作的方法可以是机械式或者是液压式。该装置结构简单小巧、控制力小但稳定可靠、反应速度快且易于产品化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活塞往复式内燃机的变压缩比装置，特别是一种通过曲柄销偏心环来实现变压缩比的装置。
技术介绍
目前，公知的在活塞往复式内燃机上通过曲柄销偏心环来实现变压缩比的装置，偏心环的控制方法大致有以下两类。 I)偏心环上设有齿轮，通过与之啮合的一组齿轮系来“远程”调节偏心环与曲柄销的相位关系，从而达到改变压缩上止点时连杆-活塞在汽缸内的高度即改变压缩比的目的。典型代表如TK设计股份公司的中国专利96192219. 2、荷兰戈梅克塞斯股份有限公司PCT 专利 W02009/101173 等。2)连杆上设有钳位销，偏心环上设有钳位凹坑。钳位销与钳位凹坑组成的锁定装置，控制着偏心环与连杆的关系，或固定为一体，或放开偏心环令其自由旋转直到指定位置再次固定为一体。典型代表如日本三菱公司专利US5146879。以上第I类控制方法，通过齿轮来调节曲柄销偏心环相位，存在结构复杂、调节过程须与汽缸爆发压力对抗、占用空间大、反应速度慢等缺陷，得不偿失，实用性不足。以上第2类控制方法，虽然解决了第I类方法中的不足，但其钳位销设置于连杆上，增加的质量产生了额外的往复惯性力；US5146879专利中，偏心环顺时针和逆时针两个转动方向并存，偏心环转动方向有不确定性，且偏心环转动速度很快，钳位销来不及进入钳位凹坑。因此变压缩比过程控制不稳定。
技术实现思路
为克服以上缺陷与不足，本专利技术提供一种活塞往复式内燃机变压缩比装置，该装置结构简单、控制稳定、不增加往复惯性且易于产品化。本专利技术实现上述目的的技术方案。基于常规活塞-连杆-曲轴机构下，介于曲轴曲柄销和连杆大端孔之间设置一偏心环，偏心环内孔柱面和外圆柱面分别与曲轴曲柄销和连杆大端孔构成旋转运动副，偏心环内孔柱面与外圆柱面为偏心设置，偏心量决定最大可变压缩比幅度。在曲轴上设置有两个钳位销，相对应地在偏心环上设置一个钳位凹坑。偏心环的转动由钳位销控制钳位销可沿其轴向滑动进入钳位凹坑，某一钳位销处于钳位凹坑中时，该钳位销、钳位凹坑、偏心环和曲轴曲柄销被固定为一体，处于钳位状态；任何时候，只有一个钳位销处于钳位状态；变压缩比时，原处于钳位状态的钳位销退出，另一钳位销则由非钳位状态进入钳位等待状态，偏心环在活塞-连杆-曲轴机构自身的惯性力、摩擦力和汽缸压力合力作用下自由转动，当钳位凹坑跟随偏心环旋转至所述另一钳位销位置时，处于钳位等待状态的该钳位销进入钳位凹坑中，偏心环和曲轴曲柄销再次被固定为一体，即再次进入钳位状态；两个钳位销各自的钳位状态，对应地使内燃机获得两种不同的压缩比。这样，偏心环与曲柄销的相位关系得以改变，从而达到改变活塞-连杆在汽缸内的高度即改变压缩比的目的。正常运转中，钳位销与钳位凹坑增加的重量往复运动分量为零，因此不增加额外的往复惯性。然而，在调节压缩比的过程中，偏心环转动是处于自由状态进行的，与前述
技术介绍
2 —样存在转动方向不确定性，以及转动速度过快而钳位销来不及进入钳位凹坑的情形，大大降低了控制稳定性和可靠性。为避免该不稳定性，可以采取以下措施。措施一单向转动。偏心环和/或曲轴上设置有单向止转装置，偏心环与曲轴曲柄销之间仅能实现单一方向相对旋转，旋转方向与曲轴旋转方向相反。即便当偏心环未能在惯性力、摩擦力和汽缸压力合力方向发生改变之前到达下一个钳位位置，合力方向发生改变也不会导致偏心环回转，偏心环仍将停留在原位等待下一次适当的合力方向出现后继续朝下一个钳位位置转动。措施二 钳位凹坑的一侧设有止位突台，处于钳位等待状态的钳位销到达钳位凹坑位置时，钳位销与止位突台碰触，所述偏心环受限停止转动，继而钳位销进入钳位凹坑，即进入钳位状态。该止位突台有效避免了钳位销来不及进入钳位凹坑的情形。控制钳位销动作的方法可以是液压式，也可以是机械式。采用液压式时，钳位销的一端设有液压缸和弹簧，液压油通过曲轴强制润滑油道，将液压力输送到液压缸，钳位销在液压油压力与弹簧的共同作用下实现动作。液压油压力可通过外置的液压阀进行控制，不同的液压油压力与弹簧作用力配置，对应地控制各钳位销处于不同的状态，实现间接“远程”调节偏心环与曲柄销的相位关系。采用机械式时，机械控制臂安装于曲轴上，机械控制臂一端设置一滑杆，随曲轴或者连杆一同旋转，在滑杆头部的转动轨迹上，设置一 V形导向槽，该滑杆头部总是从V形导向槽的宽口进、从窄口出，从而被V形导向槽强制导向。V形导向槽可在滑杆头部的转动轨迹垂直的方向即曲轴轴向滑动，V形导向槽位置改变时，机械控制臂滑竿滑过V形导向槽后曲轴轴向位置也被改变，从而实现控制钳位销动作，实现“远程”调节偏心环与曲柄销的相位关系。如果给每个汽缸设置两组上述两个钳位销和一个钳位凹坑构成的组合，则共计可最多得到四种不同的内燃机压缩比变化。综上所述，本专利区别当前公知技术最根本的新颖之处，就是既避免了调节过程与汽缸爆发压力对抗，又不增加额外的往复惯性力，且控制过程稳定。其最显著的有益效果就是简单轻巧、稳定快速地实现内燃机压缩比可变。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图I是第一个实施例的构造轴侧爆炸图。图2是第一个实施例的偏心环轴侧图 图3是第一个实施例的变压缩比过程及效果示意图。图4是第二个实施例的构造图。图5是第三个实施例的构造图。图6是第三个实施例的变压缩比过程及效果示意图。具体实施例方式本专利给出了三个实施例。该三个实施例具有的共同结构特征活塞(I)、连杆(2a，2b)、曲轴(4)和曲轴曲柄销(4c)组成常规的活塞-连杆-曲轴机构，介于曲轴曲柄销(4c)和连杆(2a，2b)大端孔之间由上瓦(3a)和下瓦(3b)组成的偏心环(3a，3b)，偏心环(3a，3b)内孔柱面和外圆柱面分别与曲轴曲柄销(4c)和连杆(2a，2b)大端孔构成旋转运动畐O,偏心环(3a，3b)内孔柱面轴心线与外圆柱面轴心线为偏心结构，偏心量决定最大可变压缩比幅度。以下结合附图分别描述每个实施例的具体实施方案。图广3所示为本专利第一个实施例。本实施例钳位销(9，9’)轴向设置于曲轴(4)曲拐侧臂上，钳位凹坑(3c)设置于偏心环(3a，3b)端面上，钳位销(9，9’)采用机械式控制方法。如图I所示的构造轴侧爆炸图。两个钳位销(9，9 ’)设置于曲轴(4)靠近所述偏心环(3a，3b )端面的一个曲拐侧臂上、分置于所述曲轴曲柄销(4c)轴线的两侧，钳位销(9，9’)的轴线与曲轴曲柄销(4c)轴线平行并呈180度对称布置。钳位凹坑(3c)设置于偏心环(3a，3b)的端面上，钳位凹坑(3c)在偏心环(3a，3b)绕曲轴曲柄销(4c)旋转时，可分别与两个钳位销(9，9’)对正耦合，并对应地使偏心环(3a，3b)处于最小或最大压缩比位置。偏心环(3a，3b)上设置棘轮式单向止转装置(13)，使偏心环(3a，3b)仅能朝单向止转装置(13)允许的方向旋转，旋转方向与曲轴(4)旋转方向相反，以提高控制稳定性和可靠性。本实施例对钳位销(9，9’ )动作的控制方法采用机械式。曲轴(4)上设置一机械控制臂(6 )，机械控制臂(6 )可围绕曲轴(4)上的转轴(5 )做小幅偏转，转轴(5 )位于两个钳位销(9，9 ’)的中间。对应两个钳位销(9，9 ’)，机械控制臂(6)上设有两个拨销(6b，6c)。钳位销(9，9’)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活塞往复式内燃机的变压缩比装置，包括活塞(I)、连杆(2a，2b)、曲轴(4)、介于曲轴曲柄销(4c)和连杆(2a，2b)大端孔之间由上瓦(3a)和下瓦(3b)组成的偏心环(3a，3b )，偏心环(3a，3b )内孔柱面和外圆柱面分别与曲轴曲柄销(4c )和连杆(2a，2b )大端孔构成旋转运动副，偏心环(3a，3b)内孔柱面轴心线与外圆柱面轴心线为偏心结构，其特征是 在所述曲轴(4)上设置有两个钳位销(9，9’)，相对应地在偏心环(3a，3b)上设置有一个钳位凹坑(3c)，钳位销(9，9’)可沿其轴向滑动进入钳位凹坑(3c); 某一钳位销(9或9’)处于钳位凹坑(3c)中时，该钳位销(9或9’)、钳位凹坑(3c)、偏心环(3a, 3b)和曲轴曲柄销(4c)被固定为一体,处于钳位状态；任何时候，只有一个钳位销(9或9’)处于钳位状态； 变压缩比时，原处于钳位状态的钳位销(9或9 ’)退出，另一钳位销(9 ’或9 )则由非钳位状态进入钳位等待状态，偏心环(3a，3b)在活塞-连杆-曲轴机构(l，2a，2b，4)自身的惯性力、摩擦力和汽缸压力合力作用下自由转动，当钳位凹坑(3c)跟随偏心环(3a，3b)旋转至所述另一钳位销(9’或9)位置时，处于钳位等待状态的该钳位销(9’或9)进入钳位凹坑(3c)中，偏心环(3a，3b)和曲轴曲柄销(4c)再次被固定为一体，即再次进入钳位状态； 两个钳位销(9，9 ’)各自的钳位状态，对应地使内燃机获得两种不同的压缩比。2.根据权利要求I所述的变压缩比装置，其特征是 所述偏心环(3a，3b )和/或所述曲轴(4)上设置有单向止转装置(13 )，偏心环(3a，3b )与曲轴曲柄销(4c )之间仅能实现单一方向相对旋转，旋转方向与曲轴(4)旋转方向相反。3.根据权利要求I所述的变压缩比装置，其特征是 所述钳位凹坑(3c)的一侧设有止位突台(3d)，处于钳位等待状态的钳位销(9，9’)到达钳位凹坑(3c )位置时，钳位销(9，9 ’)与止位突台(3d)碰触，所述偏心环(3a，3b )受限停止转动，继而钳位销(9，9’)进入钳位凹坑(3c)，即进入钳位状态。4.根据权利要求1-3所述的变压缩比装置，其特征是 所述两个钳位销(9，9’)设置于曲轴(4)靠近所述偏心环(3a，3b)端面的一个曲拐侧臂上、分置于所述曲轴曲柄销(4c)轴线的两侧，钳位销(9，9’)的轴线与曲轴曲柄销(4c)轴线平行并呈180度对称布置； 所述钳位凹坑(3c)设置于偏心环(3a，3b)的端面上，钳位凹坑(3c)在偏心环(3a，3b)绕曲轴曲柄销(4c)旋转时，可分别与两个钳位销(9，9’ )对正耦合，并对应地使偏心环(3a，3b)处于最小或最大压缩比位置； 钳位凹坑(3c)外端面的一侧平面高于另一侧，较低的一侧为过渡面(3e)，是钳位销(3a, 3b)进入钳位凹坑(3c)必须经过的路径，较高的一侧端面与钳位凹坑(3c)交会的边沿构成所述止转突台(3d)。5.根据权利要求4所述的变压缩比装置，其特征是 所述曲轴(4)上设置一机械控制臂(6)，所述机械控制臂(6)可围绕曲轴(4)上的转轴(5)做小幅偏转，所述转轴(5)位于所述两个钳位销(9，9’)的中间； 对应所述两个钳位销(9，9’)，所述机械控制臂(6)上设有两个拨销(6b，6c);所述钳位销(9，9’)设置为带底的中空结构，朝向机械控制臂(6)拨销(6b，6c)的一面开有一腰形槽；钳位销(9，9’)内装有压缩弹簧(8，8’)，压缩弹簧(8，8’)一端与钳位销(9，9’)内底部相抵；所述机械控制臂(6)上的所述拨销(6b，6c)分别从径向插入各自对应的所述钳位销(9，9’)腰形槽内，拨销(613，6(3)—侧与腰形槽边相抵，另一侧与所述弹簧(8，8’)相抵； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辉，
申请(专利权)人：袁辉，
类型：发明
国别省市：