[发明专利]可变压缩比的发动机曲轴机构

说明书

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域，具体来说是一种可变压缩比的发动机曲轴机构。

技术背景

在电动车续航及其充电问题得到彻底解决前，车用内燃机还会在很长一段时间继续作为车辆的主要动力源。目前随着世界范围内对环保逐渐重视，与汽车环保相关法律法规也在逐渐收紧。拿我国《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(以下称国五标准)和《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第中国Ⅲ、Ⅳ阶段阶段)》(以下称国四标准)对比为例。国五标准中对汽油车尾气中氮氧化物排放要求从国四标准的0.08g/Km降到0.06g/Km，下降达25％；而对颗粒物浓度的要求更是从0.025g/Km降到0.0045g/Km，降幅达82％。为了达到更加严苛的排放标准，提高发动机燃烧效率是必然途径。

可变压缩比能很好解决增压发动机在低转速下由于增压涡轮没有介入导致过低的燃烧效率的缺点。现在汽车企业大多是跨国企业，所设计的车销往世界各地，然而各地燃油品质参差不齐。为了追求高效率，现在发动机压缩比都比较高，这就提高了对燃油品质的要求。为了销往燃油品质不好地区的汽车专门重新设计发动机无疑花费巨大，而可变压缩比就可以很好解决这一问题，提高了汽车的适应性。

中国专利文献(专利号：CN103850809A)，提出了一类通过改变曲轴位置来改变压缩比的方法，主要解决了如何改变曲轴位置和改变曲轴位置后动力如何传动的问题。但曲轴位置改变给曲轴固定支撑问题提出了很大挑战，且用来在平行但不共线轴之间传动受力不均，传动部件容易磨损。中国专利文献(专利号：CN104302895A)，提出了通过在曲柄销和连杆之间加上一个杠杆机构，杠杆一端连接活塞连杆，另外一端连接控制杆，控制杆与机体之间通过一个偏心轮结构连接。如果以曲轴为主动件的视角来看，曲轴和活塞组成曲柄滑块机构，曲柄和控制杆组成曲柄摆杆结构，通过偏心轮转动改变摆杆与机体固定点位置来活塞上下止点位置改变压缩比。但是，该结构如果设计不好不能很好解决振动问题，在设计中需要大量计算验证来解决振动问题，设计复杂度过大；同时该结构改变了活塞往复运动的特性，对普通发动机运行特性的研究部分是去参考意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有发动机压缩比不可变而造成车辆适应性差，经济工作工况区域窄的问题；也针对解决现有可变压缩比发动机结构复杂需要对现有发动机作出很大变化才能实现的问题，提供了一种可变压缩比的发动机曲轴机构，本发明所采用的技术方案是：

可变压缩比的发动机曲轴机构，包括曲柄副和主轴颈，曲柄副安装在相邻的两个主轴颈之间，曲柄副上端有用于和发动机活塞装配的曲柄销，其特征在于，还包括一个电动控制机构，所述的曲柄副包括两个滑动曲柄、两个曲柄轴承和两个曲柄拉杆，与滑动曲柄下端对应的主轴颈上有外花键，滑动曲柄有与主轴颈上的花键齿相配合的内花键，滑动曲柄通过花键连接方式套在主轴颈上使滑动曲柄能在主轴颈上轴向滑动，滑动曲柄的上端与曲柄拉杆的下端通过曲柄拉杆螺栓铰接，滑动曲柄外侧安装有曲柄轴承，两个曲柄拉杆的上端与一个活动曲柄销通过曲柄拉杆螺栓铰接，电动控制机构中的纵向拉杆与滑动曲柄外侧的曲柄轴承铰接，纵向拉杆带动滑动曲柄在主轴颈上做向内或向外的滑动从而改变活动曲柄销与主轴颈间的距离。

进一步的技术方案为：

所述的曲柄副还包括曲柄轴承端盖、曲柄轴承上支座，曲柄轴承下支座、曲柄轴承座螺栓和纵向拉杆螺栓；每个滑动曲柄下端外侧有圆柱面，曲柄轴承通过曲柄轴承端盖、曲柄轴承上支座和曲柄轴承下支座固定在滑动曲柄下端外侧的圆柱面上，曲柄轴承上支座和曲柄轴承下支座的外侧通过曲柄轴承座螺栓固定在一起，滑动曲柄下端外侧的圆柱面上有曲柄轴承端盖螺纹和曲柄轴承定位轴肩，曲柄轴承的一端由曲柄轴承定位轴肩定位，曲柄轴承的另一端由曲柄轴承端盖定位，曲柄轴承端盖的内螺纹与曲柄轴承端盖螺纹旋紧，曲柄轴承上支座和曲柄轴承下支座通过纵向拉杆螺栓与电动控制机构中的纵向拉杆铰接。

所述的电动控制机构包括两个控制电机和连杆传动机构，连杆传动机构由控制丝杠，滑块螺母、竖向连杆、横向连杆，纵向拉杆，横向连杆螺栓组成；控制丝杠就是控制电机带有螺纹的输出轴，滑块螺母安装在控制丝杠上，竖向连杆固定在滑块螺母上，横向连杆的两端分别与竖向连杆连接，纵向拉杆一端通过横向连杆螺栓铰接安装在横向连杆上，纵向拉杆的另一端通过纵向拉杆螺栓安装到滑动曲柄上的曲柄轴承上支座和曲柄轴承下支座之间。

本发明通过电动控制机构调整曲柄销与主轴径的距离来调整安装在曲柄销上的活塞的上止点和下止点，从而达到调整压缩比的目的，本发明具有如下优点：