发动机可变压缩比系统及其控制方法_3

文档序号:8220379阅读:来源:国知局
种可变压缩比系统的零件状态分解图,其中偏心销总成为图1结构,偏心销总成两端靠卡簧轴向限位;
[0066]图29为偏心销总成为图1结构,活塞都在上死点时,大压缩比(图左)和小压缩比(图右)状态下偏心销总成和活塞的位置对比图;
[0067]图30为所述的润滑油被控制流动的示意图,虚线表示输送油压或中断泄压;
[0068]图31为所述的可变压缩比发动机中润滑油的油道透视图;
[0069]图32为所述的可变压缩比系统的油压控制流程图,虚线表示输送油压或中断泄压;
[0070]图33为本发明涉及的一种用于控制润滑油压力的柱塞式电磁阀的零件分解图;
[0071]图34为本发明涉及的电磁阀的工作原理图
[0072]图35为依据本发明对几种不同发动机计算在可变压缩比状态下的理论热效率分析结果;
【具体实施方式】
[0073]为了使本发明的目的、特征和效果能够更加明显易懂,结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0074]实施例:
[0075]由于本发明的偏心销总成的构成有多种,本实施例将以由图1所示的非偏心销和偏心套组成的偏心销总成为基础,对所述的可变压缩系统进行详细说明
[0076]图28为一种可变压缩比系统的零件状态分解图,其中连接连杆体小头孔和活塞的偏心销总成由图1所示的非偏心销10和偏心套30组成,系统还包含活塞40、卡簧50、连杆体60、定位套70、回位弹簧80、锁销90、连杆瓦100、曲轴110、主轴瓦120、电磁阀130、连杆盖140。
[0077]参考图30结合图1、图10、图11、图22,非偏心销10外圆面1a中间段与偏心套30内孔30a间隙配合,非偏心销10外圆面1a的两端也与活塞40的销孔间隙配合,非偏心销10两端面1b通过卡簧50轴向限位。偏心套30外圆面30b与连杆体60小头孔60a间隙配合。
[0078]参考图11,偏心套30外圆面30b轴线30c和内孔30a轴线30d不重合,具有一定间距的偏心量。偏心套30轴向中间位置沿偏心方向一侧和偏心反方向一侧设有垂直偏心套的外圆面轴线30c并贯穿外圆面30b和内孔30a的锁销孔30e和30g。锁销孔30e和30g都位于内孔30a轴线30d和外圆面30b轴线30c形成的平面的同一侧,偏心方向一侧的的锁销孔30e中心线与所述平面的锐角夹角为al,偏心反方向一侧的锁销孔30g的中心线与所述平面的锐角夹角为a2,夹角al和a2都在O度至90度间。偏心销总成的有效偏心量为偏心套30的偏心量乘以al或a2的余弦。偏心套30轴向中间位置的外圆面30b上设计有半环状的止推槽30f,止推槽30f连通锁销孔30e和30g。
[0079]参考图29结合图11、以及图22至图25,连杆体60内从小头孔至大头孔间有连通的阶梯油孔60b和60c,小头孔端的油孔60c直径大于大头孔端的油孔60b的直径。在连杆体60小头孔端的油孔60c内依次装配有锁销90、回位弹簧80、定位套70。定位套70 —端伸入偏心套的外圆面的止推槽30f内,定为套70外圆面70a间隙的卡在止推槽30f内,限制偏心套30在连杆体小头孔60a内的轴向位置,周向则通过半环状的止推槽30f限制偏心套30周向转动角度;定位套70另一端面与回位弹簧80 —端端面80a接触,为回位弹簧80提供支撑;定位套70外圆面70a与连杆体60的油孔60c间隙配合,中心为通孔70b ;锁销90为T型,锁销90的销杆90a穿过定位套70中心通孔70b和回位弹簧80中心孔,插入偏心套30的锁销孔30e或30g中。锁销销杆90a与定位套70中心通孔70b和回位弹簧70中心孔间隙配合。锁销90大头外圆面90b与连杆体60内的油孔60c间隙配合,锁销60大头端面90c置于连杆体60的油孔60b方向,可以被油孔60b内油压驱动向连杆体小头孔60a端滑动,使锁销90的销杆90a进入偏心套30的锁销孔30e或30g中,并保持锁定状态。锁销90大头的另一端面与销杆连接处形成一环形端面90d,环形端面90d与回位弹簧80另一端面接触,当连杆体60的油孔60b内的油压降低时,压迫状态的回位弹簧80可以驱动锁销90向连杆体60的大头端移动,使锁销90的销杆90a退出偏心套30锁销孔30e或30g,解除锁定状态。回位弹簧80为螺旋弹簧,在伸长或压缩时,定位套70端面70c和锁销90以及连杆体内的油孔60c形成的弹簧腔的体积会发生变化。由于弹簧腔内封闭有空气或渗入的润滑油,在锁销90快速滑动时,弹簧腔体积快速变化,产生较大的压力阻力,阻碍锁销90快速滑动,因此,在连杆体小头上还设计有泄压孔60d,泄压孔60d连接弹簧腔和连杆体外表面。
[0080]继续参考图30,结合图22、图26,图31,连杆体60内的油孔60c连通60b,并通过连杆瓦100上的油孔10a与油槽10b相通,油槽10b与曲轴110曲拐轴颈上的油孔相通,曲轴110曲拐轴颈上的油孔连接曲轴主轴径,并与曲轴主轴瓦120油槽相通,主轴瓦120也有与连杆瓦100相似结构的油槽和油孔,主轴瓦120油槽通过油孔与缸体主油道相通。主轴瓦120油孔与缸体主油道连接的油孔通道上装有电磁阀130,通过电磁阀130控制输送供油或中断供油并降压。为了独立控制每个连杆体60内油孔内的压力,每个连杆体60内的油孔至缸体主油道的连接油孔或油槽都是单独相通的,即某个连杆体内的油孔不能直接与其他连杆体内的油孔相通。因此,曲轴110主轴径的油孔的只与一个曲拐的油孔相通。图31显示了所述的可变压缩比系统中润滑油油道的透视图。
[0081]实施例的控制方法以及原理:
[0082]当发动机从小压缩比切换到大压缩比时,参考图29结合图1、图10、图11、图22至图26以及图30至图32,发动机ECU依据曲轴位置传感器检测的曲轴位置,在发动机进气行程阶段,指示电磁阀130控制连杆体60内油孔60b的润滑油在进气行程初始中断供油并降压,锁销90在回位弹簧80推力的作用下,销杆90a退出锁定偏心套30的锁销孔30e状态,偏心套30可以自由转动。在进气行程期间,曲轴110曲拐轴颈带着连杆体60和连杆盖140运动,拖着活塞40从上死点向下死点移动,这期间活塞40传递给偏心套30内孔30a的力与连杆体60的小头孔60a对偏心套30的外圆面30b的作用力都沿连杆体60杆体中心方向,但方向背离,即偏心套30的内孔30a和外圆面30b受到方向相反的拉力。在该拉力施加给偏心套30的偏转扭矩以及偏心套30转动受到的摩擦扭矩共同作用下,偏心套30将在连杆体60的小头孔60a内发生转动,偏心套30内孔30a将会偏向活塞40顶面一侧,在偏心套30半环状的止推槽30f的周向转动角度限制下,偏心套30另一个锁销孔30g将对准锁销90的销杆90a。发动机ECU依据曲轴位置传感器检测的曲轴位置,在进气下死点前,指示电磁阀130控制恢复供油,油压推动锁销90滑动,锁销90的销杆90a进入偏心套30的锁销孔30g,重新锁住偏心套30。曲轴100的曲拐轴颈中心到活塞的销孔中心的距离等于连杆体的大小头孔的中心距尚加上偏心套30有效偏心量(此时偏心套30有效偏心量为偏心套30偏心量乘以a2的余弦),这使得连杆体60的工作长度变长了,因而使得在后续的运行中,活塞40在上死点时,活塞40顶面相对原来小压缩比时的位置提高了,从而减小了活塞40压缩气体后的容积,达到增大压缩比的目的。
[0083]当发动机需要从大压缩比切换到小压缩比时,继续参考图29结合图1、图10、图11、图22至图26以及图30至图32,,发动机E⑶依据曲轴位置传感器检测的曲轴位置,在发动机压缩行程阶段,指示电磁阀130控制该连杆体60内油孔60b的润滑油在压缩行程初始中断供油并降压,锁销90在回位弹簧80推力的作用下,销杆90a退出锁定偏心套30的锁销孔30g状态,偏心套30可以自由转动。在压缩行程期间,曲轴110的曲拐轴颈带着连杆体60和连杆盖140运动,推着活塞40由下死点向上死点移动,这期间活塞40传递给偏心套30内孔30a的力与连杆体60的小头孔60a对偏心套30的外圆面30b的作用力都沿连杆体60杆体中心方向,但方向相对,即偏心套30的内孔30a和外圆面30b受到方向相对的挤压力。在该方向相对的挤压力施加给偏心套30的偏转扭矩以及偏心套30转动受到的摩擦扭矩作用下,偏心套30将在连杆体60的小头孔60a内发生转动,偏心套30内孔30a将会偏向连杆体60大头一侧,在偏心套30半环状的止推槽30f的周向转动角度限制下,偏心套30另一个锁销孔30e将对准锁销90的销杆90a。发动机ECU依据曲轴位置传感器检测的曲轴位置,在压缩上死点前,指示电磁阀130控制恢复供油,油压推动锁销90滑动,锁销90的销杆90a进入偏心套30的锁销孔30e,重新锁住偏心套30。曲轴110的曲拐轴颈中心到活塞的销孔中心的距离等于连杆大小头孔的中心距离减去偏心套30的有效偏心量(此时偏心套30的有效偏心量为偏心套30的偏心量乘以al的余弦),这使连杆体60的工作长度变短了,因而使得在后续的运行中,活塞40在上死点时,活塞40的顶面相对原来大压缩比时的位置降低了,从而增加活塞40压缩气体后的容积,达到减小压缩比的目的。
[0084]上述发动机从大压缩比切换到小压缩比的过程可以设计在发动机排气行程或做功行程阶段完成。
[0085]图29显示出了实施例中在大压缩比(图左)和小压缩比(图右)两种状态下,活塞40顶面的高度不同,高度差AL为al、a2的余弦之和乘以偏心套30的偏心距,即大压缩比和小压缩比的有效偏心量之和。图30显示出了实施例中所述的润滑油被控制流动的示意图,虚线表示输送油压或中断泄压。图32显示出了实施例中所述的可变压缩比系统的油压控制流程图,虚线表示输送油压或中断泄压。
[0086]偏心销总成除了上述图1所示的结构外,本发明还提供了其他的偏心销总成组成结构。
[0087]图2显示了由图12所示的非偏心销11和图13所示的偏心套31组成的一种偏心销总成。两个偏心套31内孔31a分别与非偏心销11两端Ila配合,周向通过偏心套31的定位平台键31h与非偏心销11的定位平台键Ilh配合固定,使两端的偏心套31偏心方向相同。偏心销总成装入活塞40和连杆体60后,偏心套31的外圆面31b与活塞40的销孔配合,可以互相转动,为防止偏心套31滑出活塞40的销孔,在活塞40的销孔内可装配卡簧50限制偏心套31轴向位置。非偏心销11中间段Ilb与连杆体60小头孔60a间隙配合,连杆体60内装配的限位套70深入非偏心销11的半环状的止推槽Ilf中,限制非偏心销11的轴向位置和周向旋转角度。在油压的控制下,连杆体60内装配的锁销90的锁杆90a可以进入或退出非偏心销11的锁销孔Ile或llg。偏心销总成的偏心量为偏心套31的偏心量。图12显示了非偏心销11的结构,其中非偏心销11中间段销外圆面Ilb轴心与两端销外圆面Ila轴心同心,依据非偏心销11端部装配的偏心套31的偏心方向,中间段销外圆面Ilb轴向中间位置沿偏心套31偏心方向一侧和偏心反方向一侧设计有垂直于轴心线并贯穿内、外圆面的锁销孔lie和Hg。锁销孔lie和Ilg都位于所装配的偏心套31轴线31c和轴线31d形成的平面的同一侧,锁销孔Ile和Ilg的中心线与所述平面夹角在O度至90度间。在非偏心销11外圆面Iib轴向中
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