专利名称：活塞式发动机的可变压缩比装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机的曲柄连杆机构，尤其是一种往复活塞式发动 机曲柄连杆机构的可变压縮比装置。 技术背景
往复活塞式发动机的压縮比，就是指当活塞位于下止点时整个汽缸的容积 与活塞位于上止点时燃烧室容积的比值。压縮比是发动机的重要设计参数，其 大小对发动机缸内燃烧状况和燃烧热效率具有重要影响，因而对发动机的性能 具有重要影响。 一般情况下，压縮比较低的发动机，工作柔和，但动力性不强，
油耗也较高；压縮比较高的发动机，动力性增强，燃油消耗率下降。但压縮比 过高容易引起爆震，不仅发出尖锐的敲缸声，而且引起功率下降和油耗上升， 并降低发动机的寿命。因此，各种发动机都设计有合适的压縮比。
一般发动机的压縮比是不可变的。固定压縮比的发动机只在某转速范围内 "最佳"，即在该转速范围内发动机的动力性、油耗率和工作柔和度等性能达 到最佳。若能实现在发动机的转速范围内压縮比可变，就有可能实现发动机性 能在各种转速时都达到最佳。
萨博(Saab)公司开发的SVC发动机，以改变压縮比来控制发动机的燃 油消耗量。其技术的核心就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，使得缸体与缸 盖相对位置发生变化，改变了燃烧室的容积，从而改变了压縮比。其压縮比范 围可从8.0至14.0之间变化。该发动机是1.6升5缸发动机，最大功率166 kw， 最大扭矩305 N-m，综合油耗比常规发动机降低了约30%。
发明内容
为了实现发动机在整个转速范围内都能达到最佳性能，本实用新型提供一 种活塞式发动机的可变压縮比装置，该装置结构简单，安装在发动机上可改变 发动机的压縮比。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是 一种活塞式发 动机可变压縮比装置，该装置包括活塞，活塞通过连杆和曲轴相连，所述的连 杆与曲轴上的连杆轴颈通过偏心上轴瓦和偏心下轴瓦连接；曲轴上的平衡重上加工一个滑道和一个与其相通的阶梯孔，其中，滑道内安装离心滑块，离心滑 块和偏心下轴瓦通过拉杆连接；阶梯孔的小径部分安装调整螺栓，调整螺栓 上安装锁紧螺母，阶梯孔的大径部分安装回位弹簧，回位弹簧的两端分别连接 调整螺栓和离心滑块。
作为本实用新型的优选结构，所述的曲轴平衡重的滑道处安装了挡板和盖板。
本实用新型结构简单，体积小，重量轻，通过安装在曲轴连杆轴颈上的偏 心上轴瓦和偏心下轴瓦的转动实现活塞冲程的变化，进而使气缸燃烧室容积发 生改变，使其压縮比发生变化，发动机转速越高，偏心上轴瓦和偏心下轴瓦转 过的角度越大，活塞顶离曲轴主轴颈的距离越远，燃烧室容积越小，压縮比越 大，提高了发动机的动力性和燃油经济性。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细地说明。
图1是活塞式发动机的可变压縮比装置的主视图2是活塞式发动机的可变压縮比装置的侧视图3是活塞式发动机的可变压縮比装置的局部放大图4是活塞式发动机的可变压縮比装置的曲轴平衡重的局部剖视图5是压縮比随转速变化的设计曲线。
具体实施方式
本实用新型涉及一种能够改变往复活塞式发动机的压縮比的装置。该装置 是将普通往复活塞式发动机的连杆轴瓦设计成内外圆不同心的偏心轴瓦，该偏 心轴瓦可以绕曲轴的连杆轴颈转过有限角度，以此改变了曲轴曲柄的长度，即 改变了活塞冲程，因而改变了压縮比。
如
图1和图2所示，活塞1通过连杆2与曲轴的连杆轴颈3相连。连杆轴 颈3上套有两片偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10。在传统的发动机中，两片轴瓦 的内外圆是同心的，亦即连杆2的连接孔与曲轴的连杆轴颈3同心。而本实用 新型提供的偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10组成的的外圆与内圆不同心，二者 的圆心有一偏心距。偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10可绕连杆轴颈3作有限角度的转动，以此改变曲轴曲柄的有效长度。偏心上轴瓦9的中部沿圆周方向开 有长槽，以供润滑油通过。
在曲轴的连杆轴颈3的反方向配有曲轴平衡重7。在曲轴平衡重7的侧面 设置滑道，在滑道内装有离心滑块5。在离心滑块5与偏心下轴瓦10之间通过 拉杆4相连。当离心滑块5受到离心力的作用沿着滑道向曲轴平衡质量7的外 侧滑动时，拉杆4拉动偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10绕连杆轴颈3转动。偏 心上轴瓦9和偏心下轴瓦10的转动使连杆2的连接孔的中心远离连杆轴颈3 的中心，即加长了曲柄的长度，增大了活塞冲程，减小了燃烧室容积，因而起 到了增大压縮比的作用。发动机转速越高，离心滑块5获得的离心力越大，离 心滑块5向外滑动的距离越大，偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10转过的角度越 大，活塞冲程增加量越大，压縮比的增加值也就越大。
在曲轴的另一个侧面设置与滑道相通的阶梯孔，其内安装调整螺栓ll，如 图4所示。调整螺栓11的内端连接回位弹簧8，回位弹簧8的另一端与离心滑 块5相连，调整螺栓11的外端有一锁紧螺母12。转动调整螺栓11，即调整了 回位弹簧8的预紧力。预紧力的大小决定了离心滑块5开始滑动的发动机转速， 因而也就决定了压縮比开始变化的发动机转速。当离心滑块5滑动到滑道的最 外端时，受到挡片6的阻挡，此时拉杆4拉动偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10 转过最大角度，发动机的压縮比达到最大值。发动机转速继续提高时，压縮比 将不再增大。
在发动机转动时，偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10内外圆将受到方向相反 的摩擦力矩。两个摩擦力矩都是周期变化的，变化的频率与发动机转速成正比。 为减少频率较高的摩擦力矩对离心滑块5平衡位置的影响，在滑道外端设置盖 板13。由离心滑块5、盖板13、挡板6组成了滑道外端的阻尼室。飞溅的润滑 油通过离心滑块5周围的缝隙进入并充满阻尼室，润滑油的阻尼力阻止离心滑 块5不能快速滑动。
发动机在运行过程中，曲轴高速旋转，安装在曲轴平衡重7滑道内的离心 滑块5也绕曲轴主轴颈旋转。在此旋转运动下，离心滑块5产生了远离曲轴主 轴颈向外的离心力，迫使离心滑块5向外运动，离心滑块5通过销钉带动拉杆4运动，拉杆4又通过销钉14驱使偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10转动，如图 3所示。偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10的转动使连杆大头孔中心与曲轴主轴颈 中心的距离发生了改变，就相当于改变了曲柄的长度，使活塞冲程发生了变化， 从而改变了燃烧室容积，起到改变压縮比的作用。
偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦10通过拉杆4与开在曲轴平衡重7的滑道中 的离心滑块5相连。发动机转速增大时，离心滑块5拉动偏心上轴瓦9和偏心 下轴瓦10转动，增大活塞冲程，增大压縮比，反之减小压縮比。安装在阶梯 孔内的回位弹簧8和调整螺栓11使离心滑块5、偏心上轴瓦9和偏心下轴瓦 10回位，并且调整变压縮比的起始转速。设置在曲轴平衡重7内的半封闭阻尼 室，借助润滑油对滑块运动起阻尼作用。
下面以某1.8升4缸发动机为例，其参数如下-
压縮比e =10;
气缸直径4>=83 mm;
活塞冲程S二83mm;
单缸工作容积Vg=449ml;
燃烧室容积Vr=50ml。
偏心轴瓦偏心距e = 1.414 mm;
偏心轴瓦可转动角度9=±45° ，该角度从中间位置算起；
活塞冲程可变化范围AS=±lmm;
活塞冲程减少1 mm时的最小压縮比e min=8.9;
活塞冲程增大1 mm时的最大压縮比e max=11.3;
图5所示为采用本实用新型的发动机的压縮比随转速变化的设计曲线。由 于发动机爆震主要发生在低转速区段，所以从怠速到1500r/m的转速区间，设 计为最小压縮比，emin = 8.9;从3000 r/m到最高转速区间，设计为最大压縮 比，￡隱=11.3;在1500 3000r/m转速区间为压縮比变化区间，且压縮比随 转速提高而增大。
权利要求1、一种活塞式发动机可变压缩比装置，该装置包括偏心上轴瓦(9)、偏心下轴瓦(10)、拉杆(4)、离心滑块(5)、调整螺栓(11)、锁紧螺母(12)、回位弹簧(8)，以及挡板(6)和盖板(13)，其特征在于所述的连杆(2)与曲轴上的连杆轴颈(3)通过偏心上轴瓦(9)和偏心下轴瓦(10)连接；曲轴上的平衡重(7)上加工一个滑道和一个与其相通的阶梯孔，其中，滑道内安装离心滑块(5)，离心滑块(5)和偏心下轴瓦(10)通过拉杆(4)连接；阶梯孔的小径部分安装调整螺栓(11)，调整螺栓(11)上安装锁紧螺母(12)，阶梯孔的大径部分安装回位弹簧(8)，回位弹簧(8)的两端分别连接调整螺栓(11)和离心滑块(5)。
2、 根据权利要求1所述的活塞式发动机可变压縮比装置，其特征在于 所述的曲轴平衡重(7)的滑道处安装了挡板(6)和盖板(13)。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机的曲柄连杆机构装置，尤其是一种往复活塞式发动机曲柄连杆机构的可变压缩比装置，所述的连杆(2)与曲轴上的连杆轴颈(3)通过偏心上轴瓦(9)和偏心下轴瓦(10)连接；曲轴上的平衡重(7)上加工一个滑道和一个与其相通的阶梯孔，其中，滑道内安装离心滑块(5)，离心滑块(5)和偏心下轴瓦(10)通过拉杆(4)连接；阶梯孔的小径部分安装调整螺栓(11)，调整螺栓(11)上安装锁紧螺母(12)，阶梯孔的大径部分安装回位弹簧(8)，回位弹簧(8)的两端分别连接调整螺栓(11)和离心滑块(5)。本装置结构简单，体积小，通过安装在曲轴连杆轴颈上的偏心上轴瓦和偏心下轴瓦的转动实现活塞冲程的变化，进而使气缸燃烧室容积发生改变，使其压缩比发生变化。
文档编号F02D15/00GK201241757SQ20082007829
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月10日 优先权日2008年8月10日
发明者刘全有, 夏怀成, 张忠孝, 王立强, 韩宗奇 申请人:燕山大学