专利名称：连续可变压缩比发动机及其动力输出装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及连续可变压缩比发动机及其动力输出装置，用于让发动机的压缩比能够按着具体工况的要求连续可变。
背景技术：
发动机设计者都知道连续可变压缩比技术和连续可变气门升程技术是往复式发动机最尖端的两大技术问题，能够说人类对发动机的设计是围绕该两大问题展开的，或者说发动机的大多数新技术是连续可变压缩比技术和连续可变气门升程技术的补偿性技术。 目前随着发动机连续可变气门升程技术完美解决，困扰发动机界近一个世纪的连续可变压缩比技术是发动机界迫切要解决的技术难题，并且已经到了彻底解决的时候了。一、可变压缩比技术是发动机发展的必然要求主要体现为以下几点1.可变压缩比技术能让发动机增压技术得以充分发挥对于增压发动机，其压缩比不得不设计比自然吸气式发动机要低很多，不然当气缸增压后就要出现爆震故障，但是过低的压缩比设计，使得低转速态的燃油的热效率是较低的，因此发动机低转速态的经济性能和动力性能都不如同排量的自然吸气式发动机。发动机低转速是发动机绝大多数时间的状态，因此技术上不是很合理。当配置可变压缩比技术后，发动机当不增压时能设定正常压缩比，当增压时能够降低压缩比，因此同时满足了发动机对动力性和经济性能的要求。由于实时可控改变发动机的压缩比，因此能够很好和增压器相匹配，完全解决了增压器迟滞问题。2.发动机变化的工况要求可变压缩比技术发动机的吸气量随着其工况不同改变，当活塞推到上止点时，气缸的压缩密度和压缩温度变化很大，发动机的实际压缩比是变化的。低转速工况下，发动机实际压缩比(仅 3-6)低于设计压缩比，因此发动机热效率较低。随着可变压缩比技术现实化装机，目前发动机的动力性能、经济性能、环保性能原理上都还有着较大的提高空间。3.可变压缩比技术必将推动发动机燃油技术的发展不同燃油的辛烷值是不同的，发动机不同工况对同一标号燃油的辛烷值的要求也是不同的，以及同一燃油的不同工况下辛烷值是不固定的，因此只有可变压缩比技术能让燃油发挥出合理的燃烧效率。可变压缩比技术结束了发动机压缩比必须与燃油标号相匹配的传统观念。可变压缩比技术还是推动可替换燃油技术发展的技术基础。可替换燃油甲醇，高转速时具有和汽油相同的抗爆震性，低转速下的抗爆震性远大于汽油的；因此甲醇燃料能低转速时设置大压缩比，高转速时要降低发动机压缩比。4.可变压缩比技术是发动机发展的必然趋势确保发动机的经济性能、动力性能、环保性能基础上，发动机的设计向体积小、重量轻、功重比高发展，因此只有可变压缩比技术能够满足发动机发展趋势的要求。依据公布的样机试验数据，1. 598升SVC可变压缩比发动机采用机械增压器，其最大功率166千瓦，最大扭矩305牛顿米，已经达到了 3. 0升自然吸气式发动机的功率和扭矩，其综合油耗比固定式发动机降低了 30%，并且满足欧洲IV号排放标准；又如1. 5L MCE5VCRi发动机最大功率为220HP(162KW/rpm)，最大扭矩为420牛顿米，其扭矩则达到了 V8发动机的扭矩性能(奔驰G500，5LV8最大扭矩460牛顿米；陆巡LC2004. 7L V8最大扭矩410牛顿米)。具有可变压缩比性能的发动机原理上至少具有20%节油潜力，即是发动机界所以能持续投入巨资设计的原因。二、可变压缩比技术的设计难点发动机的可变压缩比技术是发动机界最“古老”的技术难题。早期可变压缩比专利能追溯到上世纪40年代以前，例如GB480768A (1936年)、GB899198A (1960)、 US4174683 (1979)、EPO184042A2 (1985)、US4834031 (1989)、US5908014 (1999)、 US20020043228, CN200680000913. 7、CN200810142704. 7,US7685974 (2010)。对于数以千计的可变压缩比专利，能说没有一个专利能够完美解决发动机可变压缩比问题，都有着不同的技术问题。传统的往复式发动机经过一个半世纪的技术积累已经是具有完备性的机械体系，想修改发动机的必要技术特征势必要和上千的传统发动机技术环节相矛盾，即是发动机的连续可变压缩比技术和连续可变气门升程技术如此难以设计的原因。设计者经常遇到如此困境，解决了几十个问题都很好，设计接近收尾却浮出了不可解的最后技术问题。发动机的部件工作时不但受到较大的作用力，以及部件间的热间隙还有着精确的要求，并且工作时发动机的主要部件又都是高速移动，以及发动机的部件是要求维修期的，因此使得设计艰难，常见的机械设计技法很难介入。发动机设计者都知道，发动机设计最重要的概念是磨损。发动机的部件间有着精确配合间隙要求的，这引起了发动机部件间因接触速度不同引起的撞击磨损。发动机部件间的磨损分为两类。一类是冲程磨损，发动机每转一圈就要撞击磨损一次，即每分钟要磨损上千次；冲程磨损要求发动机内部的传递主动力的部件要以固定式连接或最接近固定连接的大面积抵触的滑动连接形式，不能以线抵触的齿轮式连接。另一类撞击磨损是变速磨损， 该类磨损次数少，部件间多设计以传动效率好的齿轮式连接。传统的发动机技术对撞击磨损问题的解决是巧妙的，设置以连续的摩擦阻尼力(或者液压、电磁阻尼力)使得动力传递上有着渐变过程，让发动机的部件和变速器的齿轮间得以温和过渡和接合，将传动部件间撞击力度限制于能接受的范围。冲程磨损和变速磨损对发动机可变压缩比的设计是重要的，直接决定设计出的可变压缩比技术是否能够现实化装机。三、现有的可变压缩比技术的种类发动机可变压缩比技术不外有两类思路；其一是直接改变燃烧室的容积思路；其二是改变活塞的行程思路，并且该思路一直是发动机可变压缩比技术的主流设计思路。理论上，设计者只要随意可控改变发动机动力输出路径上一个部件都能实现可控改变发动机的可变压缩比，使得可变压缩比发动机的设计可能具有十分丰富的变化形式。因为设计改变的部件都是传统往复式发动机最基础的必要技术特征，因此使得可变压缩比发动机的设计者都要遇到数不完的极难解决的技术问题。1.燃烧室填充法，设置以能够填充到燃烧室内的可移动活塞，直接改变燃烧室的容积。因为该技术并不改变发动机基础机构，好象很省事，其实几乎是不能实现的技术。其核心问题是，因为燃烧室的填充体积还是很大，使得设计很棘手；可移动体还严重破坏了燃烧室的压缩涡流的质量；燃烧室顶部的设计空间几乎没有了，设置可移动活塞，不得不要压缩气门面积；还有转角积炭问题、可移动活塞的材料和密封问题。2.可变活塞，即双层活塞法，令外活塞移动即改变燃烧室容积。其核心问题是要让外活塞可控移动是艰难的。设置以液压控制，不同气缸的压缩比的改变不是同步的，以及双活塞增大了活塞间隙、活塞的重量，都是不很符合发动机要求的。相近变化还有可变连杆长度。3.活塞销上设置偏心支撑套，其核心问题是活塞销上的偏心支撑套让连杆过大偏离气缸轴线，因此引起气缸偏磨甚至拉缸；控制机构设计很难，以液压控制还以辅助连杆控制都不能很好解决问题。4.多连杆法，该法通过曲轴以外的辅助偏心转轴以及摆杆帮助，能够实现可变压缩比发动机。核心问题是连杆往复质量增大一倍以上，并不很符合发动机要求；多个连杆得和多个轴组合，引起很大摩擦能耗。此类技术还使得发动机可控振动问题变得很复杂。5.齿轮式连杆，引入齿轮改变传统连杆。齿轮的轮齿间是线接触的，因此力学上该法并不是很合理。不但往复质量很大以及机构复杂，该法的独立液压式控制设计、活塞的齿轮支撑设计都还有着原理性的问题。此类技术以法国MCE-5DEVEL0PMENT公司的VCR发动机著名。6.曲柄销上加偏心套，该法能实现可变压缩比的，只是摩擦能耗大。该办法的核心问题还是偏心套的控制问题，设置同步齿轮控制偏心套，问题是冲程撞击磨损严重，能够设置以双曲轴控制，问题是增加的摩擦能耗很大以及机构复杂。7.曲轴偏心支撑，即对曲轴设置可变支撑。该设计法是完全能够实现可变压缩比发动机的。应当说到，即使由曲轴偏心支撑设计出了可变压缩比发动机，技术上是不够的， 因为此时可变压缩比发动机并不能实现动力输出，因此并不具有实用性，还得设计出合理的动力输出装置。曲轴偏心支撑设计机制有着两大核心技术问题；第一技术问题是曲轴偏心支撑体的震动问题；第二技术问题是轴转换问题，要将发动机动力输出由曲轴的偏心轴线转变为固定轴线。实现轴转换的机构分三类，包括内啮合齿轮组、外啮合齿轮组、等臂式双曲轴。本发明以下所述只涉及对内啮合齿轮组讨论。内啮合齿轮组包括一个输入齿轮和一个输出齿轮，其中两齿轮是内啮合的。设置了轴转换的机构还是不够的，还得将轴转换的机构设置到最合理位置，因此涉及到其他机构的改变。上述两大核心技术问题都要解决，不然即使技术获得了专利权也只能是空的技术。目前世界上已经公开由曲轴偏心支撑机制设计的可变压缩比发动机的专利，因为都不可现实化装机，其实都是缺乏专利实用性的。绝大部分专利对曲轴都设置以偏心支撑套实现偏心支撑的，因为偏心支撑套不具有曲轴轴承盖的力学性能，因此分散式偏心支撑套还是一体式偏心支撑套都有着严重的震动问题。部分专利将轴转换机构设置到发动机内部，因为发动机的内部不能以线接触的齿轮传递发动机主动力，力学原理即不合理；让曲轴直接非固定式连接着很大的质量，瞬间撞击冲量很大以及磨损严重。由曲轴偏心支撑实现的发动机可变压缩比技术是综合性技术，仅设计出部分技术并不是真正的发动机可变压缩比技术。8.下移气缸盖法，该法是将气缸盖机体连同气缸一起下移，因此减小了燃烧室的容积，是对上述的燃烧室填充法的发展。其核心问题是要可变移动的机构和部件过多和体积过大，不仅控制力度上是很大的，该法还涉及了发动机的密封、冷却、配气以及机体稳定性很多问题。9.摆动气缸套法，让气缸套可变摆动能够引起活塞相对于曲轴空间角度的不同， 实际改变了活塞上止点的位置，即改变了压缩比。该设计法将气缸体连同气缸盖一齐摆动， 因此和下移气缸盖法相近，都是局部移动发动机机体。该机制的核心是气缸可控摆动，并且气缸摆动的空间角度很大，使得上止点的活塞轴线偏离了曲轴的径向，因此引起了气缸偏压问题。此外该机制机构复杂，控制致动力和维持力都很大，以及还涉及配气冲击问题、冷却密封问题、发动机机体稳定性问题。此类技术以瑞典的saab公司的svc可变压缩比发动机著名。
发明内容
本发明公开一种连续可变压缩比发动机及其动力输出装置，用于解决以上所述的现有发动机可变压缩比设计的众多技术问题。本发明力求尊重传统发动机结构和力学原理基础上，完全彻底解决困扰发动机界近一个世纪的可变压缩比技术难题，让发动机可变压缩比技术实现真正意义上现实化装机，并且本发明的发动机可变压缩比技术能推广到全部活塞式发动机领域。本发明的具体方案是，连续可变压缩比发动机及其动力输出装置，主要包括曲轴、曲轴偏转托体、曲轴轴承盖、曲轴配气机构和控制轴、飞轮、偏心式离合器、变速器输入轴，其中飞轮设置和曲轴固定连接以及控制驱动机构具有制动锁定功能。本发明原始的设计思路是，当飞轮连同偏心式离合器同时随着曲轴进行偏心转动时，艰难的发动机可变压缩比问题即转化为对偏心式离合器的设计问题。固定式设计变为可变设计其实即是两固定端面间多出了一个可变体，只要将可变体和固定端面相紧压，即又变回两个端面； 实现将端面间紧压的技术即是可变设计的锁定技术。锁定技术使得本发明的连续可变压缩比发动机的力学环境和传统发动机的几乎完全相同。一、本发明的机构构件及其空间组合形式由于设计、加工、装配、磨损的原因，发动机的构件总是有着空间尺寸及其空间位置设置的合理变化范围，即规范误差范围，因此本发明的技术描述是具有规范误差范围内的技术描述，例如转轴轴线能够视为其安装座孔的轴线。比较传统发动机以及其他机构的众多零部件，本发明仅对涉及发明性改动或创意的部件予以充分描述，对不创意的普通类机械设计多予以简略；本发明未描述的系统原理及其部件，例如发动机冷却润滑系统、发动机活塞连杆机构，原理上和传统发动机的基本相同。以下所述的内齿轮是轮齿向内的齿轮， 外齿轮是轮齿向外的齿轮。本发明所述的发动机机体，包括了和发动机气缸体是一体的或者是固定连接的机体部件，例如气缸体、气缸盖、曲轴箱。本发明所述的偏心转动是部件自身的转动轴线围绕固定轴线转动，偏心转动是切换转动；所述偏心设置是部件自身的转动轴线偏离固定轴线；所述固定轴线是曲轴偏转托体的固定轴线。1.曲轴本发明所述的曲轴具有传统曲轴的基本结构，是一体的或者装配式的。具体设计时能依据不同要求改变曲轴的局部空间形态，但都是不创意设计。涉及曲轴的其它问题，能依据传统曲轴的原理解释。2、曲轴偏转托体和曲轴轴承盖所述曲轴偏转托体和曲轴轴承盖的组合形式分两类。第一类组合形式，曲轴偏转托体，其具有一条固定轴线和一条偏心轴线，并且两条轴线间具有设定的偏心距，以及所述曲轴偏转托体上偏心设置有曲轴安装座，用于通过所述曲轴轴承盖安装曲轴，并且所述曲轴偏转托体具有外圆弧形工作端面，并且通过其外圆弧形工作端面安装到设置于所述发动机机体内的其安装座内，其中所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面的轴线是所述曲轴偏转托体的固定轴线，所述曲轴的轴线和所述曲轴安装座的轴线是所述曲轴偏转托体的偏心轴线。第二类组合形式，曲轴偏转托体，其具有一条固定轴线和一条偏心轴线，并且两条轴线间具有设定的偏心距，以及所述曲轴偏转托体上偏心设置有曲轴安装座，用于通过所述曲轴轴承盖安装所述曲轴，并且所述曲轴偏转托体上和所述曲轴轴承盖上都设置有外圆弧形工作端面，用于安装所述曲轴偏转托体，其中所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面的轴线和所述曲轴轴承盖上的外圆弧形工作端面的轴线是所述曲轴偏转托体的固定轴线，所述曲轴的轴线和所述曲轴安装座的轴线是所述曲轴偏转托体的偏心轴线。上述曲轴偏转托体和曲轴轴承盖的组合形式其实是完全等同的，区别仅是所述曲轴轴承盖的顶部设不设置外圆弧形工作端面；区别仅是所述曲轴偏转托体得到力学支撑略有不同。其他等同变化形式，例如，曲轴通过曲轴轴承盖安装到曲轴偏转托体上，曲轴轴承盖并不设置外圆弧端面，曲轴轴承盖外面另设置具有外圆弧端面的上支撑轴板。当以控制齿轮形式对曲轴偏转托体控制时，曲轴偏转托体的一侧设置有扇形齿轮(即是部分齿轮)，以及该扇形齿轮设置和控制驱动机构的控制齿轮相啮合。以上所述外圆弧形工作端面的径向截面是圆弧曲线，并且所述圆弧曲线的圆心位于所述曲轴偏转托体的固定轴线上。所述外圆弧形工作端面是广义的，不同径向截面的圆弧曲线的半径能不相同。曲轴偏转托体的安装座和发动机机体连接形式是一体的或者固定连接的，和传统曲轴安装座情况相同。本发明的曲轴直接以曲轴轴承盖安装到曲轴偏转托体上，曲轴轴承盖和曲轴间不设置偏心支撑套。曲轴轴承盖既然是轴承盖，具有传统发动机的曲轴轴承盖的功能和力学性能。目前传统发动机的曲轴都是通过轴承盖安装到气缸体或曲轴箱上的。所述曲轴偏转托体通过其上的外圆弧形工作端面安装到其安装座内，由其安装座提供力的支撑。当具体设计时，不建议以传统的倒挂式轴承盖办法将曲轴偏转托体安装到发动机机体上，因为倒挂式轴承盖不但承受力度不够，还让曲轴偏转托体设计厚度偏薄和力学性能降低，以及使得设计空间变得难受。所述曲轴偏转托体的设计都和世界上其他曲轴偏心支撑体是完全不同的，特别受力部分的厚度。所述曲轴偏转托体既然能称为“托体”，是不同于偏心支撑套的，曲轴偏转托体是很厚实部件，如此能象船似的将曲轴托起。属于同一曲轴的曲轴偏转托体分一体式和分散式的两类。因为对曲轴偏转托体设置锁定机构，分散式曲轴偏转托体(例如两分情况)还是能实现的；因为曲轴的受力是局部循环的，因此对曲轴局部进行复杂的独立支撑，使得曲轴偏转托体安装座的受力变大几倍； 设置分散式曲轴偏转托体，还可能引起控制上的问题。本发明设置以一体式曲轴偏转托体对曲轴进行主体支撑，以偏心支撑套辅助支撑，并不建议设置分散式曲轴偏转托体。所述偏心支撑套是另一类轴的偏心支撑体，属于偏心轴承类，形状上能够分为开放式的和闭合式的，控制上又能分为主动式和被动式两类。偏心支撑套一侧厚度很薄，使得偏心支撑套的紧固螺丝不可能具有轴承盖的紧固螺丝的力度，使得偏心支撑套的力学性能比轴承盖的力学性能要低得多，因此偏心支撑套的刚性还不足以对曲轴提供力的支撑。本发明的变速器输入轴是通过偏心支撑套安装到变速器机体上的其安装座孔内的。所述曲轴轴承盖能设置多个，又能够将全部曲轴轴承盖相连变为一体式曲轴轴承盖。所述曲轴偏转托体和其安装座能对因气缸冲程引起的曲轴局部的受力起到很好支撑，以及通过对曲轴偏转托体设置锁定机构，本发明的曲轴的力学环境几乎完全和传统曲轴的相同，因此原理上和设计上都是完全合理的技术。对曲轴偏转托体的锁定问题，因为曲轴偏转托体使得曲轴和发动机机体间多一可移动部件，并且曲轴受力又是很大的，难免要出现曲轴偏转托体的震动和磨损问题，因此最好的办法是对曲轴偏转托体设置合理的锁定机构。对曲轴偏转托体设置锁定机构，使得曲轴力学环境和传统曲轴的几乎相同，并且还能够简化设计；不然要遇到很多棘手的问题， 特别还让曲轴偏转托体装配维修时的拆装变得很繁琐。本发明的锁定机制是，当发动机压缩比保持不变时，设置将所述曲轴偏转托体紧压到其安装座内，并且都将曲轴偏转托体锁定到其下安装座内。当曲轴偏转托体锁定到其下安装座内时，其上安装座几乎够不到曲轴偏转托体了，因此设计时能不设置上安装座，或设置部分上安装座，能设置由控制驱动机构的具有锁定功能的部件(例如制动压板)对曲轴偏转托体向下支撑以及空间约束。曲轴偏转托体的安装座相对气缸的空间位置布置和传统发动机的曲轴安装座的相同。本发明所述的锁定含义是让曲轴偏转托体的震动满足发动机稳定性要求，并不要求锁得曲轴偏转托体完全不动。曲轴偏转托体的锁定设置，是以不锁定时曲轴偏转托体还能正常工作为前提条件的，即让压缩比级次切换时曲轴偏转托体的震动还能符合发动机稳定性的要求。对锁定问题特别解释，由于曲轴受力巨大，要想将曲轴锁定到其安装座是不可实现的，但是将曲轴偏转托体锁定却很好办到，因为曲轴偏转托体和曲轴的受力是不同的。曲轴受力是极大的，具体说是曲轴局部受力(形变弹力)很大，经过一体式曲轴偏转托体的均衡都化解了，特别是曲轴偏转托体受到向上的力很轻微，当然能够将曲轴偏转托体下压锁定到其下安装座内。大略计算得到，曲轴、连杆和飞轮的离心力最大时仅几十公斤力，制动压板又是省力杠杆，因此能轻易将一体式曲轴偏转托体压住。对于发动机机体问题，可变压缩比发动机力度上比传统发动机的要大，可变压缩比发动机的气缸体及曲轴箱的设计偏向于受力较大的柴油机机体。传统发动机机体设计者都遵守的原则是将曲轴安装座和气缸体一体式设计，不然将很难解决精确安装变速器问题，因此传统的曲轴都是倒挂式安装的。本发明力推将气缸体、曲轴箱、曲轴偏转托体的下安装座一体式设计形式，即是气缸体与曲轴箱一体的结构型式，能够由传统隧道式气缸体变化得到，该机体是柴油机常见的机体形式，因此技术是完全合理的；如此设计既刚性好又能够避免了紧固螺孔的设计空间问题，该设计法还解决了曲轴箱紧固问题和精确安装变速器问题。设计时还能够尝试其他设计形式，例如独立式曲轴箱形式，即是柴油机的正置式机体形式。曲轴偏转托体是要求设置轴向止推限位的。因为曲轴偏转托体不随曲轴转动，因此该问题并不难解决。设计时注意使得曲轴偏转托体的力支撑是由其安装座提供。当曲轴偏转托体锁定到其下安装座内后，因为锁定摩擦力同时对曲轴偏转托体轴向锁定了，以及曲轴偏转托体受到的轴向力是轻微的，设计时能够设置以发动机的前档板、后端盖和垫片实现对曲轴偏转托体进行轴向限位；曲轴偏转托体两端还能设置以滚动轴承止推限位；还能设置类似曲轴推止片形式。对于曲轴后端密封问题，发动机动力传递机构能都设置以机油润滑的相近环境下，因此降低了对发动机后端盖部位的密封要求。设计时后端盖的曲轴
11安装孔内的能设置密封偏心支撑套；还能让后端盖的曲轴安装孔内是空的，用于不阻挡曲轴偏心转动，此时后端盖除了挡住曲轴箱的机油和挡住安装曲轴偏转托体和曲轴留下的空挡，能对曲轴偏转托体轴向限位。对于曲轴设置，例如曲轴的轴瓦的径向设置、轴向限位设置，基本和传统曲轴的相同。因为0-6毫米的活塞行程变化足够满足发动机可变压缩比要求，曲轴偏转托体的切换转动角度不要设置太大，十几度以内即满足要求，此时曲轴轴线的垂直偏移量仅0. 1-0. 2毫米左右；设置的切换转动角度不同，曲轴偏转托体的偏心距随着不同。曲轴偏转托体相对曲轴初始位置最好趋向垂直设置。曲轴润滑油道的路径是曲轴偏转托体的安装座一曲轴偏转托体一曲轴一曲轴的主轴颈、曲柄销。3.飞轮飞轮，设置和曲轴直接固定连接，当发动机进行压缩比可变切换时，飞轮的轴线和所述曲轴一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，以及所述飞轮的轴心设置位于所述曲轴的轴线上。本发明的飞轮的原理和传统发动机的相同，具体设计能够由传统飞轮略改进得到；能够依据具体型号发动机选择不同种类飞轮，例如较重的普通飞轮、轻型飞轮(即柔性盘)和双质量飞轮。飞轮还能双飞轮式设计，即曲轴两端分别设置一飞轮。飞轮上装有与起动机连接的齿圈，用于发动机起动。当压缩比级次切换时飞轮是要偏心转动， 但是起动时飞轮位于初始位置，因此飞轮和起动电机连接情形和传统发动机的相同。飞轮位置的改变即是发动机压缩比级次的改变，由发动机压缩比的控制系统控制；控制系统具有自动回零功能，即使发动机瞬间停机，飞轮还是能回到初始位置的。对飞轮径向的圆跳动量的要求，最好不大于内啮合的两个齿轮的配合间隙；目前飞轮径向圆跳动量标准和齿轮间隙标准都能满足此条件。4.内啮合齿轮组以曲轴偏心支撑设计的可变压缩比发动机要具有一个内啮合齿轮组的技术环节， 用于偏心轴线的定轴转换。内啮合齿轮组只是原理上名称，落实到本发明的具体设计时，内啮合齿轮组的输入齿轮和输出齿轮已经变为机构的具体部件了。内啮合齿轮组设置的位置不同，随着曲轴一起偏心转动的部件是不同的，并引起机构部件的技术特征改变。5.偏心式离合器和变速器输入轴所述偏心式离合器是本发明的连续可变压缩比发动机动力输出装置的核心机构。 偏心式离合器能够使得它的两个接合面前避免了通过齿轮传递发动机的主动力，回避了严重的撞击磨损问题。所述偏心式离合器的技术特征是其转动轴线不是固定的，当发动机压缩比级次切换时随着曲轴和飞轮同时围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动。偏心式离合器和变速器输入轴间的组合形式能够表述为以下二类情况。对第一类情况，偏心式离合器设置安装到所述飞轮上，其转动轴线设置和所述曲轴的轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动；变速器输入轴，其前端设置和偏心式离合器相连接，其后端设置有用于内啮合的齿轮，并且所述变速器输入轴设置通过偏心支撑套安装到变速器机体上的其安装座孔内，以及所述变速器输入轴的轴线设置和所述曲轴的轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动。第一类情况的内啮合齿轮组的位置是变速器输入轴的后端，其输入齿轮即是变速器输入轴上的齿轮；以及变速器输入轴的前端一般设置以外花键和偏心式离合器连接。对第二类情况，偏心式离合器设置安装到所述飞轮上，其动力输出端设置有输出齿轮，以及所述偏心式离合器的轴线和其输出齿轮的轴线都设置和所述曲轴的轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动；变速器输入轴，其输入端设置有输入齿轮，用于和偏心式离合器的输出齿轮内啮合，以及变速器输入轴的轴线及其输入齿轮的轴线都设置和所述的曲轴偏转托体的固定轴线同轴。第二类情况的内啮合齿轮组位于偏心式离合器和变速器中间，此时内啮合齿轮组的输入齿轮是偏心式离合器的输出齿轮，内啮合齿轮组的输出齿轮是变速器的输入齿轮。对于两类情况，内啮合齿轮组的输入齿轮设置能是内齿轮或者外齿轮；当内啮合齿轮组的输入齿轮是外齿轮时，发动机压缩比的级次切换要当偏心式离合器分离状态时进行。因为内啮合齿轮组的两个齿轮是内啮合的，当传递动力时内啮合齿轮组的输入齿轮要受到径向侧压力，力学上要求对它不但要提供轴的定位还要提供侧压力支撑，这可能引起部分机构以及构件的设计变化。对于变速器输入轴的偏心支撑套，偏心支撑套控制上能分为主动和被动两类形式；主动式偏心支撑套能够设计具有回位弹簧的液压活塞连杆机构控制；还能够设计为控制轴齿轮机构控制。被动式偏心支撑套的切换力是由变速器输入轴传递提供的。偏心式离合器和不同类型的传统离合器都是属于具有离合功能的传动机构。偏心式离合器能对不同类型具有离合功能的传统传动机构改进得到，例如传统的摩擦式、电磁式、磁粉式离合器以及液力偶合器、液力变矩器；特别是偏心式离合器还能够直接由摩擦式离合器、DSG变速器的离合器改进得到。对于液力自动变速器(AT)情况，液力偶合机构，设置安装到所述飞轮上，其转动轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，其中所述液力偶合机构是液力偶合器、液力变矩器两者里选择一个；变速器输入轴的前端和液力偶合机构相连接，其后端设置有用于内啮合的齿轮，并且所述变速器输入轴设置通过偏心支撑套安装到变速器机体上的其安装座孔内，以及变速器输入轴的轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动。变速器输入轴的前端能设置以外花键和液力偶合机构连接，以及所述的变速器输入轴上的偏心支撑套一般都设置以主动式偏心支撑套。本发明所述的变速器能够是有级式和/或无级式不同类型变速器，并且变速器一般是以卡口对接形式和发动机机体对接，确保内啮合齿轮组的输出齿轮和输入齿轮能精确对接和啮合。偏心式离合器的控制一般都设置液压控制，并且技术上是先进的。偏心式离合器的离合机油的油路，能通过变速器输入轴的偏心支撑套提供；当离合机油的油路设置通过曲轴提供时，变速器输入轴的偏心支撑套的工作端面上能设置滚动体，此时偏心支撑套相当于偏心式滚动轴承。偏心式离合器能设置以分离轴承控制，此时能将分离套筒设置变速器的偏心支撑套上，并且随着偏心支撑套进行偏心转动，还能尝试将分离轴承通过两个支撑轴承安装到变速器输入轴上。另外，对内啮合齿轮组的输入齿轮和输出齿轮的设计能够参阅内啮合油泵或转子发动机，要求相互啮合且有设定偏心距，以及符合动力传递的轮齿外轮廓线。6.曲轴配气机构和控制驱动机构所述曲轴配气机构，仅是对气门式连续可变压缩比发动机设置的。由本发明技术实现的气孔式连续可变压缩比发动机并不设置曲轴配气机构；除了不设置曲轴配气机构，所述气孔式连续可变压缩比发动机的其他技术表述和上述的连续可变压缩比发动机的相同，不予重复解释。曲轴配气机构，将所述曲轴的偏心轴线转化为所述曲轴偏转托体的固定轴线，以及将发动机的动力传递给发动机配气机构。曲轴配气机构是发动机配气机构位于曲轴附近的部分。曲轴配气机构设置安装到曲轴前端，设计上具有丰富变化形式，以下仅例举几类形式。第一类设计形式，由固定安装到曲轴前端的正时内齿轮驱动与其内啮合的正时外齿轮，因为正时外齿轮的轴线是固定轴线，因此实现了轴线转换，然后带动正时链轮(或正时带轮)向配气机构传递气门驱动力；此情况略增大了设计空间，但是切换时并不扳动气缸盖内的正时齿轮，因此配气正时不随切换改变。此情况涉及正时内齿轮和正时外齿轮间的变速比；依据机型不同，能够设置另外二级齿轮或链轮以获得2 1的配气变速比；还能将正时内齿轮和正时外齿轮位置互换，此时解决了 2 1的配气变速比的问题，但是压缩比的切换要扳动气缸盖内的正时齿轮。第一类曲轴配气机构完全能够实现，只是略为复杂。另一类设计形式，不设置轴线转换机构，正时链轮或正时齿轮直接固连到曲轴前端，链条或者齿带的张紧度是由张紧轮进行自动调节；该情况力学上相对复杂，切换时可能改变配气正时(配气位相仅几度内变化)，以及切换可能对链条或齿带有冲击，具体装机还得试验确定。此外，配气机构的驱动力要远低于发动机主动力，因此设计时还能尝试通过等臂双曲轴法或平行曲柄传动机制将曲轴的偏心轴线转化为固定轴线。曲轴配气机构属于略创意即能设计得到的普通类机械机构，只是设计是否复杂问题。控制驱动机构，设置维持和改变所述曲轴偏转托体的空间位置以及可控改变发动机压缩比。控制驱动机构的维持和改变功能包含了锁定、制动功能，甚至还包含曲轴偏转托体的安装座的部分功能。本发明力推对控制驱动机构设置独立锁定机构，该独立锁定机构使得控制驱动机构具有锁定功能，以及所述锁定功能表现为，当发动机的压缩比保持不变时，所述控制驱动机构将所述曲轴偏转托体紧压到设置于发动机机体上的所述曲轴偏转托体的安装座内，将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。所述的独立锁定机构使得曲轴偏转托体具有两个控制受力点，因此赋予了所述控制驱动机构具有稳定的锁定功能。具有锁定功能的控制驱动机构设置有制动压板，以及所述制动压板具有和所述曲轴偏转托体/或曲轴轴承盖上的外圆弧形工作端面相配合的端面。所述制动压板相对气缸的空间位置布置和传统曲轴安装座的相同。制动压板和曲轴偏转托体/或曲轴轴承盖间相配合的的端面能是内凹形式，使得制动压板卡入，辅助空间定位。制动压板是独立锁定机构的锁定部件。制动压板和曲轴偏转托体/或曲轴轴承盖的外圆弧形工作端面相抵触的端面设置是内圆弧形工作端面；制动压板的内圆弧形工作端面不仅能对所述曲轴偏转托体上下约束，还能对曲轴偏转托体的左右和轴向进行约束。此时所述曲轴偏转托体设置通过其外圆弧形端面和/或所述曲轴轴承盖上的外圆弧形端面的安装到所述曲轴偏转托体的下安装座和所述制动压板之间。制动压板的一端设置通过连接轴和发动机机体相连接，制动压板另一端设置有制动压板的调节机构。当发动机压缩比保持不变时，制动压板的调节机构能够下压制动压板将所述曲轴偏转托体和发动机机体锁定到一起。制动压板的调节机构有多类设计形式，设计时能依据具体情况选择，能设置通过控制连杆将制动压板和控制活塞连接到一起，并能设置调节螺丝和调节弹簧。制动压板设置的调节螺丝使制动压板的位置上下可变，能解决曲轴偏转托体的安装和拆卸问题，还能调节制动压板和曲轴偏转托体抵触端面间的初始位置，使得热机时不卡住曲轴偏转托体。制动压板和曲轴偏转托体/或曲轴轴承盖间的抵触端面上能设置有摩擦材料，该摩擦材料增大制动压板的制动性能，减轻锁定后的曲轴偏转托体可能出现的轻微晃动，减轻控制齿轮对曲轴偏转托体的维持力。制动压板数目能由具体发动机型号确定，其实两个制动压板即能将曲轴偏转托体很好锁定。 制动压板其实是可变的曲轴偏转托体的上安装座，但是本发明说制动压板属于控制驱动机构，易于技术描述。
制动压板并不是本发明的必要技术特征，所述控制驱动机构的锁定机构还能设计为其他形式，例如，曲轴偏转托体的一侧还能够设置以控制轴齿轮机构，其另一侧能连接控制活塞连杆机构；又如，曲轴偏转托体的两边还能够都连接控制活塞连杆机构，控制上是常见两液压室式控制(和气门正时控制器的控制形式相类似)。控制轴齿轮机构和控制活塞连杆机构是控制驱动机构的两类常见的机构设计形式；两类控制形式具有不同优势，两者能相互替换，多采取两者同时设置的设计形式。对于所述的控制驱动机构的安装问题，所述控制轴和制动压板的连接轴是轴向通穿发动机的通轴，该两个通轴是以传统的穿轴安装法进行安装的。所述穿轴安装法是将轴直接穿进其安装孔内实现安装，其技术优势是能简化设计。对于制动压板和其连接轴的安装，随着制动压板的连接轴穿入到位，顺次穿上制动压板，最后将制动压板的连接轴固定。 安装时助手能探手到发动机机体底部的空档辅助校位。对于控制轴及其控制齿轮的安装， 随着控制轴穿入安装到位，顺次穿上控制齿轮；因为曲轴的两个主轴颈的距离给控制齿轮留下较大安装长度，能设置控制齿轮的厚度不大于其安装长度的1/2，当控制轴穿入到位时，控制齿轮沿着控制轴反向滑动，然后由控制轴和控制齿轮上设置的键槽、具有档位的键条、卡环能够将控制齿轮固定。部件间的空间设置只要能使得曲轴偏转托体切换时得动且不震动即可。控制齿轮的安装是有0. 1-0. 2毫米的空间偏差，以及控制齿轮的0. 1-0. 2毫米偏差是属于齿轮安装标准范围的。曲轴偏转托体空间位置的维持主要由制动压板锁止的， 控制齿轮主要提供曲轴偏转托体切换力。对于曲轴偏转托体的预压力设置和磨损问题，因为对曲轴偏转托体设置合理的预压力，曲轴偏转托体还是能转得动的，因此让曲轴偏转托体总是受到向下压力是不错的设计构思。合理预压力和制动液压要配合设置，能使得曲轴偏转托体全部状态下都能够很好锁定，因此能让曲轴偏转托体工作完全稳定。合理的预压力多由是液压室内的下压弹簧提供，还能尝试对调节螺丝设置弹簧垫提供。因为曲轴偏转托体不随曲轴转动，曲轴偏转托体和制动压板间的用于锁定的工作端面是几乎不磨损的，因此曲轴偏转托体及其下安装座都是免维修的。设计时，要是设置合理的预压力即能压住曲轴偏转托体，能不设置所述的制动压板的调节螺丝。控制驱动动力多设置以液压动力或机电动力，还能够设置以手动形式，当发动机的油号或者工作区域环境改变时，手动设置发动机压缩比，此时制动压板能直接以调节螺丝固定曲轴偏转托体，不设置控制连杆和控制活塞。另外，曲轴偏转托体的力学结构都符合杠杆原理，并且动力臂和阻力臂间的比例能控制到10倍左右，因此杠杆是省力状态；控制轴的致动力和维持力不大，曲轴偏转托体即能得到足够大的切换力矩。二、本发明的机构工作原理
当发动机接受到压缩比级次切换的指令时，电磁阀开启，使得液压室是低油压状态和曲轴偏转托体是不锁定状态，此时控制电机或/控制液压驱动控制轴能进行切换转动，然后控制轴通过扇形齿轮驱动曲轴偏转托体进行切换转动，驱动曲轴的轴线随着偏心转动，牵动飞轮和偏心式离合器同时随着曲轴进行偏心转动。曲轴偏转托体的切换转动改变了曲轴轴线的空间位置，因此改变活塞上止点的空间位置，可控改变了发动机压缩比。当压缩比级次切换完后，电磁阀即闭合，液压室是高油压状态和曲轴偏转托体是锁定状态。驱动部分的控制电机或者液压最好设置制动功能。发动机动力的定轴输出是通过内啮合齿轮组的轴线转换原理实现的。 三、本发明与现有技术相比具有的有益效果目前传统发动机基础上，配置本发明的连续可变压缩比技术，能原理上改变传统发动机的经济性能、动力性能和环保性能，实现要经济性能时比传统发动机节油，要动力性能时比传统发动机还充沛。除此以外还具备完全创新的设计机制，完全不涉及对现有技术侵权。本发明包含了众多全新创意的世界首创技术，例如曲轴偏转托体及其锁定技术、偏心式离合器和内啮合齿轮组设置、气缸体和曲轴箱完全一体式的设计法、飞轮和偏心式离合器同时随着与其固定连接的曲轴进行偏心转动的设计思路。因为本发明的原始设计思路是全新的，因此设计出的全部环节技术都具有创意性。比较传统发动机的摩擦能耗，本发明的连续可变压缩比发动机技术只是相当于多出了一对齿轮(内啮合齿轮组)，因此可变压缩比发动机的摩擦能耗几乎和传统发动机的完全相同。本发明不改变曲轴以外的传统发动机基本结构，发动机基础系统的工作状态和传统发动机的相同。本发明引入了杠杆原理，降低了压缩比切换时的致动力和维持力，确保了发动机工作稳定性。本发明涉及的机构和部件都能从现有发动机技术里寻到原型，部件的力学磨损完全符合发动机维修期的要求。本发明实现的可变压缩比发动机的压缩比能够轻易实现6-40以上压缩比大幅改变。
图1是本发明实施例1的可变压缩比发动机主要组件分解立体示意图；图2是本发明实施例1的第一类可变压缩比发动机的径向截面示意图；图3是图2所述的可变压缩比发动机动力输出装置的轴向截面示意图；图4是本发明实施例1的内啮合齿轮组的工作动作示意图；图5是本发明的发动机压缩比切换的工作动作示意图；图6是本发明的曲轴配气机构的轴向截面示意图；图7是用于实施例2的第二类可变压缩比发动机的径向截面示意图；图8是图7所述的可变压缩比发动机动力输出装置的轴向截面示意图；图9A是本发明的主动式偏心支撑套的第一类控制示意图；图9B是本发明的主动式偏心支撑套的第二类控制示意图；图10是本发明实施例3的液力变矩器和主动式偏心支撑套组合示意图；以上视图仅对本发明原理性的技术描述，以及视图的部件力求变化的，以及为了易于表述，对部分部件不予标记。
具体实施例方式以下所述部件的标记以该部件功能划分，具有相同主要功能的部件设置都以同一标记；例如实施例1和实施例2的曲轴轴承盖，虽然形状上差异，都属于曲轴轴承盖，标记都是13。实施例1图1是实施例1的可变压缩比发动机主要组件的分解立体视图，能大体了解部分组件的立体形状，包括曲轴10、曲轴轴承盖13、曲轴偏转托体11及其扇形齿轮14、控制齿轮 15和控制轴16。图2是实施例1的第一类连续可变压缩比发动机的径向截面视图，主要包括曲轴 10、曲轴偏转托体11、曲轴轴承盖13、发动机机体24以及控制驱动机构。控制驱动机构按着其主要功能又划分为切换维持部分和独立锁定部分，所述切换维持部分包括控制轴16及其控制齿轮15，所述独立锁定部分包括制动压板17、制动压板的连接轴18以及制动压板的调节机构，所述制动压板的调节机构包括了预压弹簧19、控制连杆20、控制活塞21、调节螺丝22。因为制动压板17的锁定和切换时的下压和抬起距离的变化是很轻微的，因此当控制液压的电磁阀合上时即能锁定，控制液压的电磁阀开启时即能切换。曲轴偏转托体的下安装座12和发动机机体24是一体的，以及发动机底部由油底壳23密封。安装时先要安装控制驱动机构的控制轴16及其控制齿轮15、连接轴18、制动压板17及其液压控制部分，然后安装曲轴偏转托体11，最后设置制动压板的调节螺丝22。易于描述，图2所示的连续可变压缩比发动机的部分径向截面是错开的；以及对不创意部分的机构予以省略，例如发动机的活塞、连杆和气缸盖。力求变化，图1、图2所示的曲轴偏转托体11采取了不同的省力杠杆设计形式。控制驱动机构的工作原理能参阅上述原理部分，不予重复解释。图3是图2所述的可变压缩比发动机的动力输出装置的轴向截面视图，主要包括第一类偏心式离合器、变速器输入轴34及其偏心支撑套36，以及发动机飞轮26和曲轴10 固定连接。所述第一类偏心式离合器设置安装到发动机飞轮26上，主要部件包括压盘28、 摩擦片27、从动盘毂30、膜片弹簧31、液压活塞32、离合器壳33。变速器输入轴34通过前部的外花键和从动盘毂30的内花键相连接。变速器输入轴的内齿轮34a设置和外齿轮35 相啮合。偏心支撑套36是由两个开放式偏心支撑套对接且固定得到，使得能够卡住变速器输入轴34，其外端面边缘要安装限位档板且以螺丝固定，用于对偏心支撑套36和变速器输入轴34进行轴向止推限位。对于第一类偏心式离合器，压缩比级次切换能够当偏心式离合器连接状态下进行，并且变速器输入轴34随着曲轴10 —起进行偏心转动。变速器输入轴 34设计较长，目的是使得变速器输入轴34的设计接近传统变速器输入轴的设计，用于去除因曲轴10的轻微离心转动可能引起的齿轮噪声。曲轴10是延长的，使得液压活塞32完全 0摩擦力随着曲轴10同步转动。离合机油是由偏心支撑套36和变速器输入轴34传递的， 其中变速器输入轴34两端的多个径向油道、油孔沿着轴颈对称分布。因为曲轴10的轴线工作时要轻微晃动，因此变速器输入轴34和曲轴10间连接完全依据了传统曲轴原理。当第一类偏心式离合器接合后，飞轮26、离合器壳33、第一类偏心式离合器和变速器输入轴 34立即0毫米紧密锁定到一起了，使得偏心支撑套36随着变速器输入轴34偏心转动。此夕卜，液压活塞32能设置泄油阀，用于能迅速排出离合机油，以及排出的离合机油恰好 能润滑偏心式离合器内部部件，降低部件的磨损和维修；以及飞轮26边缘能设置漏孔，能将内部的机油甩到变速器内，使得润滑机油循环；以及虽然偏心式离合器的摩擦片27能够打滑缓冲，必要时从动盘毂30内能设置缓冲弹簧或缓冲橡胶。第一类偏心式离合器是完全合理的技术，设计时要是由液压控制的离合速度不够，能改由分离轴承控制，此时偏心支撑套36设置以滚动偏心轴承，以降低发动机摩擦能耗及部件磨损。第一类偏心式离合器有很多技术优势，例如，动力接合时并不设置维持液压，仅当分离时通入具有压力的离合机油；以及偏心支撑套36还能设置主动式的，分离机油还能设置由曲轴10的油道提供，以及液压活塞32能够设置略大，以降低离合机油压力； 篇幅原因，不能将不同的设计变化例举。图4是本发明实施例1的内啮合齿轮组的工作动作示意图，并且以第一类偏心式离合器的内啮合齿轮组为例演示的，其中内啮合齿轮组的输入齿轮是变速器输入轴上的内齿轮34a ；当发动机压缩比级次切换时，内齿轮34a既要牵动外齿轮35转动，还要沿着外齿轮35的表面碾压(此时内齿轮围绕外齿轮公转)；该碾压并不去另外扳动外齿轮35，即内齿轮34a的偏心转动并不改变外齿轮35的转动状态。图中标记F是内齿轮3 受到的侧压力的指向；侧压力F使得偏心支撑套36和安装孔间受力面的间隙一直是0毫米，因此侧压力F确保了偏心支撑套36工作稳定性。图5是本发明的发动机压缩比工作动作示意图。当压缩比级次切换时，设置以电机或液压驱动控制轴16及其控制齿轮15切换转动，然后通过扇形齿轮14驱动曲轴偏转托体11进行切换转动，牵动了曲轴10进行偏心转动，改变了曲轴10的轴线的空间位置和发动机压缩比。图6是本发明的曲轴配气机构的轴向截面示意图，其中正时内齿轮37和曲轴10 以固定形式连接、正时内齿轮37和正时外齿轮38设置以内啮合形式相连接、正时外齿轮38 通过正时齿轮轴39以及正时齿轮轴的轴承41将气门驱动力传递给正时链轮40。图6所示的曲轴配气机构仅是原理性的技术描述，具体设计时能依据发动机不同型号进行改动，例如能够设置二级正时外齿轮或链轮以补偿传动比的改变。实施例2图8是用于实施例2的第二类连续可变压缩比发动机的径向截面视图，易于描述， 所示的第二类连续可变压缩比发动机的部分径向截面是错开的。第二类连续可变压缩比发动机的曲轴偏转托体11的空间支撑全部由它的外圆弧形端面承担，曲轴轴承盖13能够不设置外圆弧形端面；因为曲轴偏转托体11很厚实，因此仅设置了单面连接；因为曲轴偏转托体11受到向上的力并不大，因此取消了略为复杂的控制活塞连杆机构。制动压板由弹簧垫19a和调节螺丝22调节，使得曲轴偏转托体能锁得住且转得动。第二类连续可变压缩比发动机是第一类连续可变压缩比发动机变化形式，以及其他设置及工作原理和第一类的完全相同。图9是实施例2的可变压缩比发动机的动力输出装置的轴向截面视图，包括第二类偏心式离合器和变速器输入轴34。第二类偏心式离合器只是第一类偏心式离合器的变化形式，具体说将第一类偏心式离合器的变速器输入轴及其上的偏心支撑套设计压缩为第二类偏心式离合器的输出齿轮四了，以及输出齿轮四由曲轴延长部分提供空间定位和侧压力的支撑。因为输出齿轮四设置是外齿轮，因此发动机的压缩比级次切换要当偏心式离合器分离状态时进行，并且变速器输入轴34并不随着曲轴10进行偏心转动。对于第二类偏心式离合器，离合机油由曲轴10专门油道提供，并且离合机油的油道孔径和膜片弹簧31模量能设置较大，以及液压活塞32能设置泄油阀，用于能迅速排出离合机油。第二类偏心式离合器还有其他类变化形式，设计时要注意曲轴10要由其安装座提供力支撑，以降低内啮合齿轮组的磨损。以上所述的实施例1和实施例2两类动力输出装置的偏心支撑套36和内啮合齿轮组的偏心距都要和曲轴偏转托体11的偏心距相同。实施例2的其他设置和实施例1的基本相同，不予重复解释。实施例3实施例3的可变压缩比发动机和实施例1的完全相同，不同的是设置以液力变矩器替换了实施例1动力输出装置部分的偏心式离合器。图10是实施例3的液力变矩器和主动式偏心支撑套组合示意图，所示的主动式偏心支撑套36a设置位于变速器输入轴34上。 当发动机压缩比切换时，曲轴10、液力变矩器42、变速器输入轴34、主动式偏心支撑套36a 同时进行偏心转动。本发明要求偏心支撑套必须能够转得动，因此对柔性力耦合的液力变矩器40，一般设置主动式偏心支撑套36a。图7A所示是液压驱动的主动式偏心支撑套控制示意图，切换活塞只是提供切换力度，还是由曲轴偏转托体11转动角度限定的。因为主动式偏心支撑套36a受到变速器输入轴上的内齿轮3 给予的很大侧压力，因此主动式偏心支撑套36a受到的控制液压的推力并不是问题。具体设计还能尝试图7B所示的第二类主动式偏心支撑套控制形式，如此设计能使得控制轴16绕过飞轮(有的延长控制轴即实现)， 控制主动式偏心支撑套36a随曲轴10同步偏心转动。两类主动式偏心支撑套的控制装置， 控制轴齿轮机构要略复杂，控制活塞连杆驱动要略优，易于设置且稳定性好。因为普通技术者轻易能知道力学原理，图7A、7B所示的部分部件不予标记。液力变矩器替换偏心式离合器能简化装置的总体设计，但是液力变矩器并不比偏心式离合器先进。实施例3其他设置和实施例1或实施例2的基本相同，不予重复解释。以上所述的实施例1的装置能让目前绝大多数发动机具有可变压缩比性能；实施例2的装置仅是实施例1的装置的变化形式。实施例3的装置能用于设置液力偶合机构的自动变速器情况。为了让设计构思得到充分体现，不同附图所布置的构件力求不同，客户具体设计时能够相互参阅。本发明是笔者设计了多类连续可变压缩比技术后精选出的最佳设计，是简单合理又符合发动机要求的设计。本发明力推实施例1的装置，该装置设计时力求尊重传统发动机设计思想，经过三年多时间反复合理修正，已经具备很好的技术完备性。对力学环境复杂的机构设计，设计得越朴实越合理，越传统越能现实化装机。本发明是肯定能够实现发动机可变压缩比的。本发明的连续可变压缩比技术能装配的发动机包括汽油机、柴油机、气体或替换液体燃料发动机以及混合动力发动机，包括气门式或气孔式、多缸或单缸发动机，以及除了直列、V型还能尝试推广到其他排列形式的发动机。本发明的具备智能判断能力的多级次自动控制系统已经设计得到，不但体积小并且控制精度和响应速度都要好于目前的电子辅助控制系统ECU，特别是工本费极低。该智能控制系统既能和现有发动机ECU协同控制发动机性能，也能够独立对6级次以上可变系统全自动控制。所述智能控制系统是本发明姊妹篇(一种机械式连续可变气门升程机构，200910206496. 7)控制系统的传感器主体部分，能够推广到全部机电或液压驱动的全自动控制机构，例如可变压缩比发动机、可变气门机构、全自动节气门、自动调节点火提前角。客户获得本发明以后，本发明设计者愿意为客户进一步现实化服务；并且客户能获得该智能控制系统技术全部资料。
欢迎本领域技术人员或者别的领域技术人员参阅上述给出的可变压缩比技术，进一步发挥和设计，让本发明的连续可变压缩比技术得到推广。我们共同为让世界节约三分之一的能源和还世界的可持续的绿色环境努力。
权利要求
1.一种连续可变压缩比发动机，包括曲轴、曲轴偏转托体、曲轴轴承盖、飞轮、曲轴配气机构、控制驱动机构和发动机机体，以及发动机机体，其内设置有所述曲轴偏转托体的安装座；曲轴偏转托体，其具有一条固定轴线和一条偏心轴线，并且两条轴线间具有设定的偏心距，以及所述曲轴偏转托体上偏心设置有曲轴安装座，用于通过所述曲轴轴承盖安装所述曲轴，并且所述曲轴偏转托体具有外圆弧形工作端面，并且通过其外圆弧形工作端面安装到设置于所述发动机机体内的其安装座内，其中所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面的轴线是所述曲轴偏转托体的固定轴线，所述曲轴的轴线和所述曲轴安装座的轴线是所述曲轴偏转托体的偏心轴线，以及所述外圆弧形工作端面的径向截面是圆弧曲线，并且所述圆弧曲线的圆心位于所述曲轴偏转托体的固定轴线上；飞轮，设置和所述曲轴固定连接，以及当发动机压缩比级次切换时和所述曲轴一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，以及所述飞轮的轴心设置位于所述曲轴偏转托体的偏心轴线上；曲轴配气机构，将所述曲轴的偏心轴线转化为所述曲轴偏转托体的固定轴线，以及将发动机的动力传递给发动机配气机构；控制驱动机构，设置维持和改变所述曲轴偏转托体的空间位置以及可控改变发动机的压缩比。
2.如权利要求1所述的连续可变压缩比发动机，其特征在于，所述的控制驱动机构具有锁定功能，以及所述控制驱动机构的锁定功能表现为， 当发动机的压缩比保持不变时，所述控制驱动机构将所述曲轴偏转托体紧压到设置于发动机机体上的所述曲轴偏转托体的安装座内，用于将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。
3.如权利要求1所述的连续可变压缩比发动机，其特征在于，所述的发动机机体所包含的气缸体、曲轴箱以及曲轴偏转托体的下安装座是一体的； 所述曲轴偏转托体的一侧设置有扇形齿轮；所述的控制驱动机构设置有控制轴，并且所述控制轴上设置有控制齿轮，其中所述控制齿轮和曲轴偏转托体的扇形齿轮相啮合，以及所述的控制驱动机构设置有制动压板，以及所述制动压板具有和所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面相配合的端面，以及所述制动压板的一端设置通过连接轴和所述发动机机体相连接，所述制动压板的另一端设置有制动压板的调节机构，以及所述制动压板具有锁定功能，所述制动压板的锁定功能表现为，当发动机的压缩比保持不变时，设置通过所述制动压板的调节机构下压所述制动压板，将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。
4.一种连续可变压缩比发动机，包括曲轴、曲轴偏转托体、曲轴轴承盖、飞轮、曲轴配气机构、控制驱动机构和发动机机体，以及发动机机体，其内设置有所述曲轴偏转托体的安装座；曲轴偏转托体，其具有一条固定轴线和一条偏心轴线，并且两条轴线间具有设定的偏心距，以及所述曲轴偏转托体上偏心设置有曲轴安装座，用于通过所述曲轴轴承盖安装所述曲轴，并且所述曲轴偏转托体上和所述曲轴轴承盖上都设置有外圆弧形工作端面，用于安装所述曲轴偏转托体，其中所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面的轴线和所述曲轴轴承盖上的外圆弧形工作端面的轴线是所述曲轴偏转托体的固定轴线，所述曲轴的轴线和所述曲轴安装座的轴线是所述曲轴偏转托体的偏心轴线，以及所述外圆弧形工作端面的径向截面是圆弧曲线，并且所述圆弧曲线的圆心位于所述曲轴偏转托体的固定轴线上；飞轮，设置和所述曲轴固定连接，以及当发动机压缩比级次切换时和所述曲轴一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，以及所述飞轮的轴心设置位于所述曲轴偏转托体的偏心轴线上；曲轴配气机构，将所述曲轴的偏心轴线转化为所述曲轴偏转托体的固定轴线，以及将发动机的动力传递给发动机配气机构；控制驱动机构，设置维持和改变所述曲轴偏转托体的空间位置以及可控改变发动机的压缩比。
5.如权利要求4所述的连续可变压缩比发动机，其特征在于，所述的控制驱动机构具有锁定功能，以及所述控制驱动机构的锁定功能表现为， 当发动机的压缩比保持不变时，所述控制驱动机构将所述曲轴偏转托体紧压到设置于发动机机体上的所述曲轴偏转托体的安装座内，用于将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。
6.如权利要求4所述的连续可变压缩比发动机，其特征在于，所述的发动机机体所包含的气缸体、曲轴箱以及曲轴偏转托体的下安装座是一体的； 所述曲轴偏转托体的一侧设置有扇形齿轮；所述的控制驱动机构设置有控制轴，并且所述控制轴上设置有控制齿轮，其中所述控制齿轮和曲轴偏转托体的扇形齿轮相啮合，以及所述的控制驱动机构设置有制动压板，以及所述制动压板具有和所述曲轴轴承盖上的外圆弧形工作端面相配合的端面，以及所述制动压板的一端设置通过连接轴和所述发动机机体相连接，所述制动压板的另一端设置有制动压板的调节机构，以及所述制动压板具有锁定功能，所述制动压板的锁定功能表现为，当发动机的压缩比保持不变时，设置通过所述制动压板的调节机构下压所述制动压板，将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。
7.—种连续可变压缩比发动机，包括曲轴、曲轴偏转托体、曲轴轴承盖、飞轮、控制驱动机构和发动机机体，以及发动机机体，其内设置有所述曲轴偏转托体的安装座；曲轴偏转托体，其具有一条固定轴线和一条偏心轴线，并且两条轴线间具有设定的偏心距，以及所述曲轴偏转托体上偏心设置有曲轴安装座，用于通过所述曲轴轴承盖安装曲轴，并且所述曲轴偏转托体具有外圆弧形工作端面，以及通过其外圆弧形工作端面安装到设置于所述发动机机体内的其安装座内，其中所述曲轴偏转托体上的外圆弧形工作端面的轴线是所述曲轴偏转托体的固定轴线，所述曲轴的轴线和所述曲轴安装座的轴线是所述曲轴偏转托体的偏心轴线，以及所述外圆弧形工作端面的径向截面是圆弧曲线，并且所述圆弧曲线的圆心位于所述曲轴偏转托体的固定轴线上；飞轮，设置和所述曲轴一体的或者固定连接的，以及当发动机压缩比级次切换时和所述曲轴一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，以及所述飞轮的轴心设置位于所述曲轴偏转托体的偏心轴线上；控制驱动机构，设置维持和改变所述曲轴偏转托体的空间位置以及可控改变发动机的压缩比，并且所述的控制驱动机构具有锁定功能，以及所述控制驱动机构的锁定功能表现为，当发动机的压缩比保持不变时，所述控制驱动机构将所述曲轴偏转托体紧压到设置于发动机机体上的所述曲轴偏转托体的安装座内，用于将所述曲轴偏转托体和所述发动机机体锁定到一起。
8.一种用于如权利要求1至7任一项所述的连续可变压缩比发动机的动力输出装置， 包括偏心式离合器、变速器输入轴、偏心支撑套，以及偏心式离合器，设置安装到所述的飞轮上，其转动轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动；变速器输入轴，其前端设置和偏心式离合器相连接，其后端设置有用于内啮合的齿轮， 并且所述变速器输入轴设置通过所述偏心支撑套安装到变速器机体上的其安装座孔内，以及所述变速器输入轴的轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动；偏心支撑套，其两条偏心轴线设置和曲轴偏转托体相同。
9.一种用于如权利要求1至7任一项所述的连续可变压缩比发动机的动力输出装置， 包括偏心式离合器、变速器输入轴，以及偏心式离合器，设置安装到所述的飞轮上，其动力输出端设置有输出齿轮，以及所述偏心式离合器的轴线和其输出齿轮的轴线都设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动；变速器输入轴，其输入端设置有输入齿轮，用于和所述偏心式离合器的输出齿轮内啮合，以及所述变速器输入轴的轴线及其输入齿轮的轴线都设置和所述曲轴偏转托体的固定轴线同轴。
10.一种用于如权利要求1至7任一项所述的连续可变压缩比发动机的动力输出装置， 包括液力偶合机构、变速器输入轴、偏心支撑套，以及液力偶合机构，设置安装到所述的飞轮上，其转动轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动，其中所述液力偶合机构是液力偶合器、液力变矩器两者里选择一个；变速器输入轴，其前端设置和所述液力偶合机构相连接，其后端设置有用于内啮合的齿轮，并且所述变速器输入轴设置通过所述偏心支撑套安装到变速器机体上的其安装座孔内，以及所述变速器输入轴的轴线设置和所述曲轴偏转托体的偏心轴线同轴，用于当发动机压缩比级次切换时和所述飞轮一起围绕所述曲轴偏转托体的固定轴线进行偏心转动； 偏心支撑套，其两条偏心轴线设置和曲轴偏转托体相同。
全文摘要
一种连续可变压缩比发动机及其动力输出装置，包括曲轴、一体式曲轴偏转托体、曲轴轴承盖、曲轴正时齿轮部和控制驱动机构、飞轮、偏心式离合器、变速器的输入轴，其中控制驱动机构具有制动锁定功能。本发明的原始设计思路是，当飞轮和偏心式离合器同时随着曲轴进行偏心转动时，艰难的发动机可变压缩比问题即转化为对偏心式离合器的设计问题。本发明的目的是完全彻底解决困扰了人类近一个世纪的可变压缩比发动机的技术难题，为让世界节约三分之一的能源和还世界的可持续的绿色环境努力。
文档编号F02B61/06GK102155274SQ20111000953
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年11月16日
发明者丛培伟 申请人:丛培伟