可变压缩比的发动机曲轴机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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宄部分是去参考意义。
【发明内容】
[0005] 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：
[0006] 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。
[0007] 进一步的技术方案为：
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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：
[0011] 1.相对于不可变压缩比发动机，本发明压缩比可变，并且在一定范围内连续可变。 这增强了发动机对燃油的适应性，增加了发动机运行的经济范围；
[0012] 2.相对与现在一些可变压缩比发动机而言，本发明只需对发动机的曲轴做出调 整，无需对发动机做出过大变化，增加了本发明的可行性；
[0013] 3.由于压缩比是活塞在下止点位置气缸容积与活塞在上止点气缸容积的比值，本 发明能做到上下止点位置同时调整。提高上止点的位置也降低下止点的位置，反之亦然。故 本发明在调节压缩比方面效率更高；
[0014] 4.本发明在调节压缩比的同时没有改变传统发动的运行特性，活塞，连杆等运动 和普通发动机一样。已经得到的大量研宄结论可以直接使用，节省了开发时间。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明中活动曲柄总成轴测图；
[0016] 图2是本发明的部分剖视图，图中不包括电动控制机构、轴承上支座和轴承下支 座；
[0017] 图3是A-A截面的剖视图；
[0018] 图4是本发明俯视部分剖视图；
[0019] 图5是B-B截面的剖视图；
[0020] 图6是本发明中控制杆总成的轴测图；
[0021] 图7是本发明中活动曲柄总成的轴测图；
[0022] 图8是本发明中活动曲柄总成的爆炸图；
[0023] 图9是本发明滑动曲柄剖视图；
[0024] 图10是本发明压缩比变化状态的示意图。
[0025] 图中，1.曲柄轴承座螺栓、2.曲柄拉杆、3.滑动曲柄、4.曲柄轴承上支座、5.曲柄 轴承下支座、6.控制丝杠、7.控制电机、8.曲柄销、9.横向连杆、10.纵向拉杆螺栓、11.横 向连杆螺栓、12.纵向拉杆、13.尾段主轴颈、14.中段主轴颈、15.曲柄拉杆螺栓、16.首段主 轴颈、17.曲柄轴承端盖、18.曲柄轴承、19.竖向连杆、20.滑块螺母、21.曲柄轴承端盖螺纹 曲柄、22.曲柄轴承定位轴肩。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
[0027] 本实施方式以配合双缸发动机使用的本发明所述的可变压缩比的发动机曲轴机 构为例，叙述本发明的结构：
[0028] 本实施例中，有三个主轴径，如图2所示，为了方便描述，从左至右分别为首段主 轴颈16、中段主轴颈14和尾段主轴颈13,首段主轴颈16的左端有一个法兰盘，沿法兰盘周 向均匀分布4一6个螺纹孔用于和飞轮主体装配连接，飞轮主体通过飞轮螺栓安装在首段 主轴颈16的法兰盘上，首段主轴颈16的右端圆柱面上加工有花键齿用于和滑动曲柄3的 花键槽配合安装，并保证滑动曲柄3能在主轴颈上轴向滑动，首段主轴颈16左端法兰盘和 右端圆柱面之间形成环槽用于和发动机机体安装定位，中间段主轴颈14的左端和右端圆 柱面上沿周向加工有外花键，中间段主轴颈14的左端和右端的圆柱面之间