[发明专利]瞬时可变压缩比的多连杆式功率传输装置

说明书

瞬时可变压缩比的多连杆式功率传输装置包括活塞，活塞通过活塞销与上连杆的一端连接，上连杆的另一端通过第一铰接轴与下连杆的一端铰接，下连杆的另一端通过曲柄销与曲轴的曲柄连接，曲轴设置在活塞运动中心线L的一侧。本发明的积极效果在于：一方面提升发动机的热效率；另一方面通过变压比座和弹性件来限制发动机缸内最高燃烧压力，避免发动机缸内压力超过设定的安全压力，使发动机在低负荷工况时保持较高的压缩比，进一步提升发动机的热效率；变压比座和弹性件瞬间吸收并储存缸内过高的压力，防止缸内产生爆震，并在缸内压力下降后主动释放储存的压力，转化为动能为活塞下行助力，更进一步提升发动机的热效率；与此前活塞式的稳压储能技术相比。

技术领域

本发明涉及功率传输装置，具体地说是一种瞬时可变压缩比的多连杆式功率传输装置。

背景技术

传统的车用发动机尤其是车用汽油机，在做几何压缩比设计时，一般会考虑适用于大负荷输出时不爆燃且有较高的热效率。在车辆正常行驶负荷功率不大时，发动机的进气量小，实际的压缩比小于几何压缩比，故发动机热效率比设计值更低。近年来，为解决爆震问题、并提升发动机的热效率，通常的技术方案是采用可变压缩比，使发动机在低负荷工况时具有较高的压缩比，而在高负荷工况时又能够通过调节压缩比控制过高的缸内气体压力，防止爆震、提高热效率。但是可变压缩比是基于发动机工况的压缩比控制，无法消除较低负荷条件下可能出现汽缸压力突然增加导致的爆燃现象；更有可能进一步减小高负荷工况时较低压力循环的汽缸压力，导致动力性和经济性的下降。可变压缩比技术有多种方案，但是通常需要采用复杂的电子控制技术和复杂的机械或者液压装置，其制作难度较大，生产成本高昂。并且，由于其压缩比变化较慢，不能很好的在汽车等发动机循环工况变化的瞬间做出及时响应，无法杜绝汽缸压力瞬间上升的情况，因此为避免爆震现象的发生，本领域技术人员将内燃机的工作压力设置的仍然较为保守，以家用汽车上使用的汽油发动机为例，通常将发动机正常工作压力设定为开始产生爆震时压力的60％左右，才能有效避免发动机在车辆负荷变化、燃油品质及进气温度和压力等因素影响下出现汽缸压力瞬间上升并引发爆震的情况，而这明显限制了现有发动机压缩比的提升，使现有发动机的热效率较难进一步提高。为进一步解决上述问题，本申请人曾设计了利用发动机活塞实现稳压储能的技术方案，并获得了发明专利授权，授权公告号为CN111396199B。该技术通过对发动机活塞结构的改进能够稳定活塞式发动机缸内压力，避免发动机缸内压力大幅上升，能够使发动机的缸内压力接近爆震压力，但不会产生爆震，使活塞式发动机的热效率得到显著提升。但实际使用中，申请人发现，该技术虽然能够有效避免发动机产生爆震并显著提升发动机热效率，但受目前的材料强度及加工工艺所限，加工出满足强度和密封要求的活塞所需的成本相对较高，并且需定期拆卸发动机缸体对活塞进行维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瞬时可变压缩比的多连杆式功率传输装置，它采用多连杆式传动结构，并且它的曲轴的中心负偏置布置在活塞运行中心线一侧，并设置了变压比座和弹性件。一方面通过多连杆式曲轴负偏置结构提升曲轴的无量纲扭矩(力臂系数)，提升发动机的热效率；另一方面通过变压比座和弹性件来限制发动机缸内最高燃烧压力，避免发动机缸内压力超过设定的安全压力，使发动机在低负荷工况时保持较高的压缩比，进一步提升发动机的热效率；负荷突然增大时，变压比座和弹性件瞬间吸收并储存缸内过高的压力，防止缸内产生爆震，并在缸内压力下降后主动释放储存的压力，转化为动能为活塞下行助力，从而更进一步提升发动机的热效率。与此前活塞式的稳压储能技术相比，本发明不需设置密封件来储能，并且稳压储能部件位于缸体外部，远离燃料燃烧的高温区域，因此有效降低了对材料强度和加工精密程度的要求，成本相对低廉，并且不需拆卸发动机缸体进行维护。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：包括活塞，活塞通过活塞销与上连杆的一端连接，上连杆的另一端通过第一铰接轴与下连杆的一端铰接，下连杆的另一端通过曲柄销与曲轴的曲柄连接，曲轴设置在活塞运动中心线L的一侧；