可变压缩比发动机长度可变连杆机构的制作方法

本发明涉及一种发动机曲柄连杆机构，尤其是一种可变压缩比发动机长度可变连杆机构，属于发动机技术领域。

背景技术：

可变压缩比（vcr）技术堪称发动机可变技术的最后一次革命，对发动机性能的影响较大，可以大幅降低发动机的燃油消耗，改善排放水平。对于乘用车发动机来说，小负荷使用大压缩比，大负荷使用小压缩比可以降低燃油消耗；对于商用车来说，部分负荷适当提高压缩比可以降低燃油消耗，大负荷降低压缩比可以明显降低nox等有害物排放水平，从而降低对后处理装置的要求，降低成本。可变压缩比技术对于天然气和柴油双燃料发动机来说更具有应用价值，在使用天然气时用低压缩比可减少爆震、提高最大功率，在使用柴油时用高压缩比提高热效率和最大功率，市场需求非常迫切。目前在可变压缩比（vcr）技术领域研究较多，也申请很多专利，但由于结构、控制、可靠性等诸多因素的影响，几乎没有量产的应用于发动机的实例。

目前现有的可变压缩比技术可分为几类：活塞高度可变、连杆长度可变、曲轴位置可变、缸盖缸体相对位移、附加燃烧室、配气机构、齿式杠杆、多连杆机构等。

其中活塞高度可变和连杆长度可变对传统发动机的结构改动是最小的；附加燃烧室的方案对燃烧室形状有显著的影响，从而恶化气流运动和燃烧；曲轴位置变化和缸体与缸盖的相对位移两种方案的驱动装置都需要很大的功率输出来实现位置的变化，从而增加发动机负担，而且对原机改动非常大或需要重新设计；多连杆机构和齿式杠杆可以较好的实现连续可变和较高的工作稳定性，但是结构非常复杂，运动惯性质量很大，对传统机型也不适用，需要重新设计发动机。

连杆长度可变类又以连杆小头偏心、连杆大头偏心或主轴承偏心为主，改变连杆的有效长度。

cn201480049952.0公开了一种内燃发动机的长度可变的连接杆，该连接杆的小的连接杆端孔与大的连接杆端孔之间的有效长度可以借助于该小的连接杆端孔上的偏心件来设置。在此，借助于齿条齿轮驱动器和双作用液压缸带来了该偏心件的特别紧凑和操作可靠的锁定。该方案原理是通过连杆小头偏心来改变连杆有效长度。

us8851030b2提供了一种可变压缩比连杆，通过连杆大头偏心改变连杆长度。

cn200910043200.4提供了一种汽车发动机可变压缩比装置，包括曲轴、主连杆、活塞、偏心衬套、铰链杆件传动机构和调节轴，主连杆小头与活塞通过活塞销连接，主连杆大头与曲轴连接，偏心衬套设置在主连杆小头与活塞销之间或者设置在连杆颈与主连杆大头之间或者设置在曲轴的主轴颈与曲轴箱的主轴承座孔之间，调节轴与偏心衬套之间使用铰链杆件传动机构进行传动。铰链杆件传动机构控制偏心衬套转动，可改变活塞上止点位置即改变发动机压缩比，并且该铰链杆件传动机构为两个平行四边形铰链四杆机构。

cn201391367y公开了一种可改变发动机压缩比的机构，包括缸体、活塞、连杆、连接轴，其特征在于：所述的缸体内的每个活塞分别通过连杆与曲轴连接，每个连杆旁设有支撑臂穿过曲轴，支撑臂的一端与缸体铰链连接，另一端与连接轴铰链连接，由于采用上述结构，该机构设备具有以下优势：1、根据不同的工况要求改变发动机压缩比，降低燃油消耗、提高发动机性能和降低排放；2、对传统燃烧模式变动小、控制机构调节力小、可大幅度调节其压缩比、仅有增加一对此轮传动的摩擦力，即可用于新机种的生产制造，也可用于旧机型的改造。

cn106958488a公开了一种可变压缩比发动机，包括：曲柄箱；多组可变曲轴，曲轴臂调节装置，其包括：转轴，其可旋转支撑在所述曲柄箱内，所述转轴一端具有锁死装置；多个齿轮，其固定设置在所述转轴上，所述齿轮与所述圆盘齿轮啮合，能够带动所述圆盘齿轮旋转，即发动机曲轴臂长度是可变的，通过改变曲轴臂的长度可以改变发动机的压缩比，从而有效提高发动机的动力性和经济性。

现有技术连杆小头偏心方案在柴油机上空间布置困难（柴油机连杆小头跟活塞之间的间隙小），柴油机爆发压力大，结构强度和耐久可靠性存在问题。现有的专利基本都是原理，无法转化为产品。连杆大头偏心方案会增大连杆大头直径，在原发动机上布置空间紧张，跟原机的通用性不强。另外连杆大头一般需要把连杆盖拆开安装，偏心轮需要拆分为两部分，拆分后控制难度增加，整体的偏心轮无法安装在曲轴上。多连杆机构结构复杂，在发动机转速高时稳定性不好，对原机的改变较大，需要额外布置一整套机构。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可变压缩比发动机长度可变连杆机构，满足不同用途发动机对压缩比的需求，结构简单，控制方便，可靠性好，成本低。

按照本发明提供的技术方案，所述可变压缩比发动机长度可变连杆机构，包括连杆小头和连杆大头，连杆小头的上端与活塞连接，连杆大头的下端与曲轴连接；其特征是：在所述连杆小头和连杆大头之间设置第一调节块和第二调节块，第一调节块和第二调节块的上端分别通过第一连接杆和第二连接杆与连杆小头铰接，第一调节块和第二调节块的下端分别通过第三连接杆和第四连接杆与连接大头铰接；在所述第一调节块和第二调节块之间设置调节及锁止机构，调节及锁止机构能够驱动第一调节块和第二调节块进行相对靠近或远离的动作。

进一步地，所述调节及锁止机构采用螺栓结构，螺栓分别与第一调节块和第二调节块通过螺纹配合，螺栓上设置两段反向螺纹，该两段反向螺纹分别与第一调节块和第二调节块螺纹配合，螺栓的一端为控制端。

进一步地，所述螺栓的控制端与电动控制机构连接，驱动螺栓转动。

进一步地，所述调节及锁止机构采用液压结构，液压结构的两个输出端分别连接第一调节块和第二调节块，以控制第一调节块和第二调节块相向或相背移动。

本发明具有以下优点：

（1）本发明采用的调节及锁止机构能够手动调节或自动调节，调节方便；

（2）本发明连杆长度最长位置和最短位置时均为刚性连接，结构刚性好；

（3）本发明采用多铰链连接结构，零部件加工简单，强度和可靠性高；

（4）本发明结构简单，零部件数量少，成本低；

（5）本发明可用于汽油机、柴油机、气体燃料发动机、双燃料发动机等。

附图说明

图1为连杆最长（高压缩比）状态的示意图。

图2为连杆最短（低压缩比）状态的示意图。

图3为连杆最长（高压缩比）状态连杆各零件受力的示意图。

图4为连杆最短（低压缩比）状态连杆各零件受力的示意图。

附图标记说明：1-连杆小头、21-第一连接杆、22-第二连接杆、23-第三连接杆、24-第四连接杆、3-调节及锁止机构、41-第一调节块、42-第二调节块、5-连杆大头。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明所述可变压缩比发动机长度可变连杆机构包括连杆小头1和连杆大头5，连杆小头1的上端与活塞连接，连杆大头5的下端与曲轴连接，在连杆小头1和连杆大头5之间设置第一调节块41和第二调节块42，第一调节块41和第二调节块42的上端分别通过第一连接杆21和第二连接杆22与连杆小头1铰接，第一调节块41和第二调节块42的下端分别通过第三连接杆23和第四连接杆24与连接大头5铰接；在所述第一调节块41和第二调节块42之间设置调节及锁止机构3，调节及锁止机构3能够驱动第一调节块41和第二调节块42进行相对靠近或远离的动作，从而实现连杆小有关当局1和连杆大头5之间的长度变化，以改变发动机的压缩比。

具体地，所述调节及锁止机构3可以采用螺栓结构，螺栓分别与第一调节块41和第二调节块42通过螺纹配合，螺栓上设置两段反向螺纹，该两段反向螺纹分别与第一调节块41和第二调节块42螺纹配合，螺栓的一端为控制端，控制端可以手动控制或者与电动控制机构连接，驱动螺栓转动，从而实现第一调节块41和第二调节块42的相对移动。

作为本发明的另一个具体实施方式，所述调节及锁止机构3可以采用液压结构，通过液压控制第一调节块41和第二调节块43相向或相背移动。

本发明所述可变压缩比发动机长度可变连杆机构的具体实现方式如下：如图3所示，当第一调节块41和第二调节块42处于相互靠近的状态时，第一连接杆21、第二连接杆22、第三连接杆23和第四连接杆24均处于竖直位置，此时第一连接杆21、第二连接杆22、第三连接杆23和第四连接杆24所受的拉力、压力从连杆小头1通过连接杆、调节块传至连杆大头5，从而推动曲轴旋转，此时连杆小头1、连接杆、调节块、连杆大头5之间的连接为刚性连接。

当第一调节块41和第二调节块42在调节及锁止机构3的驱动下向相反方向移动后，第一调节块41和第二调节块42处于相互远离的状态时，如图4所示，第一连接杆21、第二连接杆22、第三连接杆23和第四连接杆24均处于倾斜位置，该状态下连杆受压力时，连杆小头1、调节块、连杆大头5处于压紧状态，为刚性连接，连杆所受的压力从连杆小头1通过调节块传给连杆大头5，然后再推动曲轴旋转。

本发明所述可变压缩比发动机长度可变连杆机构应用于天然气/柴油双燃料发动机上，可以满足不同燃料对发动机压缩比的要求，在使用天然气时用低压缩比可减少爆震、提高最大功率，在使用柴油时用高压缩比提高热效率和最大功率。以满足市场对天然气/柴油双燃料发动机的迫切需求。