冲程可变的可变压缩比机构及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种冲程可变的可变压缩比机构及其控制方法，本发明专利技术的冲程可变的可变压缩比机构受控于发动机控制单元，以进行发动机活塞冲程及压缩比的调节，且其包括滑动设于发动机缸体中的活塞，转动设于发动机缸体中的曲轴和具有调节偏心轮的偏心轴，以及转动设于曲轴的曲柄上的调节连杆，铰接于调节连杆的一端与活塞之间的执行连杆，和铰接于调节连杆的另一端的驱动连杆；还包括摆动连杆，转动设于发动机缸体中的具有控制偏心轮的控制轴，以及随动连杆和偏心轴驱动装置。本发明专利技术所述的冲程可变的可变压缩比机构能够实现对压缩比及活塞冲程进行调节，而可提升发动机的性能。

Variable compression ratio mechanism with variable stroke and its control method

The invention provides a variable compression ratio mechanism with variable stroke and a control method thereof. The variable compression ratio mechanism with variable stroke is controlled by the engine control unit to adjust the stroke and compression ratio of the engine piston, which includes a piston sliding in the engine cylinder block, a crankshaft rotating in the engine cylinder block and an eccentric shaft with an adjusting eccentric wheel, And an adjusting connecting rod rotating on the crank of the crankshaft, an executive connecting rod hinged between one end of the adjusting connecting rod and the piston, and a driving connecting rod hinged on the other end of the adjusting connecting rod; also including a swing connecting rod, a control shaft rotating in the engine block with a control eccentric wheel, and a follow-up connecting rod and an eccentric shaft driving device. The variable compression ratio mechanism with variable stroke can adjust the compression ratio and piston stroke, and can improve the performance of the engine.

【技术实现步骤摘要】
冲程可变的可变压缩比机构及其控制方法
本专利技术涉及发动机
，特别涉及一种冲程可变的可变压缩比机构，本专利技术同时也涉及有该冲程可变的可变压缩比机构的控制方法。
技术介绍
传统汽油发动机中活塞四个冲程和压缩比均是不可变的，难以满足发动机不同工况下的需求。对于发动机压缩比而言，在低负荷时，应使压缩比较大，以提高发动机热效率，而获得较低的油耗，而在高负荷时，则应使压缩比较小，以用于抑制爆震。不过传统发动机因压缩比的不可变，对于不同负荷只能采取折中方案，从而不能获得上述效果。对于活塞冲程来说，膨胀行程长，则活塞做功时间长，发动机做功更多，但受制于现有的曲柄连杆结构，传统发动机的活塞膨胀行程和压缩行程相同，无法做到更长。为可于不同负荷时，提高发动机的运行性能，目前已有汽车厂家提出了压缩比可变的技术方案，但这种压缩比可变方案，在高负荷时为抑制爆震降低了压缩比，但活塞膨胀比也随之降低，从而存在导致活塞做功时间短，发动机热效率下降的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种冲程可变的可变压缩比机构，以能够对压缩比及活塞冲程进行调节，而提升发动机性能。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种冲程可变的可变压缩比机构，该冲程可变的可变压缩比机构受控于发动机控制单元，以进行发动机活塞冲程及压缩比的调节，且所述冲程可变的可变压缩比机构包括滑动设于发动机缸体中的活塞，转动设于所述发动机缸体中的曲轴和具有调节偏心轮的偏心轴，以及转动设于所述曲轴的曲柄上的调节连杆，铰接于所述调节连杆的一端与所述活塞之间的执行连杆，和铰接于所述调节连杆的另一端的驱动连杆；还包括：摆动连杆，转动套装于所述调节偏心轮上，且所述摆动连杆的一端与所述驱动连杆铰接相连；控制轴，转动设于所述发动机缸体中，于所述控制轴上设有控制偏心轮，且所述控制轴与所述曲轴传动连接，并与所述曲轴间的相位可调设置；随动连杆，一端转动套装于所述控制偏心轮上，另一端与所述摆动连杆铰接相连；偏心轴驱动装置，相对于所述发动机缸体固定设置，并与所述偏心轴传动连接，以可驱使所述偏心轴于两限位相位间转动。进一步的，于所述控制轴上装设有具有相位调节器的从动部，对应于所述从动部，于所述曲轴上装设有与所述从动部传动连接、以驱使所述从动部随所述曲轴转动的主动部。进一步的，所述主动部与所述从动部间由啮合设置的齿轮结构传动，或者，所述主动部与所述从动部通过连接设于两者之间的链条或皮带传动。进一步的，所述偏心轴驱动装置包括固定于所述发动机缸体上的电机，以及连接于所述电机动力输出端的减速机构，所述减速机构的动力输出端与所述偏心轴传动相连。进一步的，所述减速机构中至少有谐波减速器。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术的冲程可变的可变压缩比机构，通过具有控制偏心轮的控制轴和具有调节偏心轮的偏心轴，以及构成上述控制轴、偏心轴与曲轴、活塞之间的多连杆结构的设置，可经由控制控制轴的转动改变活塞上下止点的位置，使得活塞压缩和膨胀行程发生变化，而实现对活塞冲程的改变。同时，经由控制偏心轴的转动亦可使活塞上止点位置变化，使得燃烧室容积变化，进而也能够实现对发动机压缩比的改变。由此，通过对活塞冲程和压缩比的改变，可使发动机压缩比与膨胀比的关系发生变化，以此能够适合不同发动机工况的运行需要，而最终可提升发动机的性能。本专利技术同时也提出了基于如上所述的冲程可变的可变压缩比机构的控制方法，且该控制方法包括：于发动机运行时，控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为0°～60°，而使所述发动机的压缩比大于膨胀比；或者，于发动机运行时，控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为180°～250°，而使所述发动机的压缩比小于膨胀比；或者，于发动机运行时，控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为90°～150°或270°～330°，而使所述发动机的压缩比与膨胀比相同。进一步的，该控制方法还包括：于所述发动机运行时，控制所述偏心轴于两所述限位相位间转动，而使所述发动机的压缩比与膨胀比同步增加或减小。进一步的，该控制方法还包括：或者，于所述发动机运行时，采用阿特金森循环模式，并控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为180°～250°，使所述发动机的膨胀比大于压缩比；且通过控制所述偏心轴于两所述限位相位间的转动，而随发动机负荷的升高使所述发动机的膨胀比和压缩比减小，以及随发动机负荷的降低使所述发动机的压缩比和膨胀比增加。进一步的，该控制方法还包括：或者，于所述发动机运行时，采用HCCI模式，并控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为90°～150°，使所述发动机的膨胀比与压缩比相同；且通过控制所述偏心轴于两所述限位相位间的转动，而随发动机负荷的升高使所述发动机的膨胀比和压缩比减小，以及随发动机负荷的降低使所述发动机的压缩比和膨胀比增加。进一步的，该控制方法还包括：于所述发动机启动时，控制所述控制轴与所述曲轴之间的相位为0°～60°，使所述发动机的膨胀比小于压缩比；且通过控制所述偏心轴于两所述限位相位间的转动，而随发动机温度的升高使所述发动机的膨胀比和压缩比减小。本专利技术的冲程可变的可变压缩比机构的控制方法，在发动机运行中可通过调整压缩比与膨胀比之间的关系，以能够使发动机适应不同的运行模式，并能够助于发动机热效率的提高，降低油耗，或者缸内压燃的实现，从而可提升发动机的运行性能。并且本专利技术的控制方法在降低压缩比的同时，可使膨胀比不降低，因而也能够保证活塞做功时长，将更多燃烧气体压力转化为曲轴动力，以改善发动机的效率。此外，本专利技术的控制方法亦可在发动机启动温度较低时，通过进气行程、压缩行程大于膨胀行程、排气行程，压缩比大于膨胀比，而利于发动机的启动，改善启动时的排放性能，且还能够在发动机温度较高后，降低压缩比，以可防止气体高温造成零件损坏。另外，本专利技术的控制方法中通过压缩比的可变，在低负荷使用高压缩比能够降低油耗，在高负荷使用低压缩比亦能够抑制爆震，而有着很好的实用性。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的冲程可变的可变压缩比机构的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的减速机构的结构示意图图3为控制偏心轴转动时活塞上止点变化的示意图；图4为控制偏心轴转动时活塞下止点变化的示意图；图5为控制轴与曲轴相位为αP1时活塞上、下止点及行程的示意图；图6为控制轴与曲轴相位为αP2时活塞上、下止点及行程的示意图；图7为控制轴与曲轴相位为αP3时活塞上、下止点及行程的示意图；图8为控制轴与曲轴相位为αP4时活塞上、下止点及行程的示意图；图9为控制偏心轴在两限位相位间转动时活塞上、下止点及行程的示意图；图10为发动机采用阿特金森循环模式时活塞上、下止本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：该冲程可变的可变压缩比机构受控于发动机控制单元，以进行发动机活塞冲程及压缩比的调节，且所述冲程可变的可变压缩比机构包括滑动设于发动机缸体中的活塞(1)，转动设于所述发动机缸体中的曲轴(4)和具有调节偏心轮的偏心轴(7)，以及转动设于所述曲轴(4)的曲柄上的调节连杆(3)，铰接于所述调节连杆(3)的一端与所述活塞(1)之间的执行连杆(2)，和铰接于所述调节连杆(3)的另一端的驱动连杆(5)；还包括：/n摆动连杆(6)，转动套装于所述调节偏心轮上，且所述摆动连杆(6)的一端与所述驱动连杆(5)铰接相连；/n控制轴(9)，转动设于所述发动机缸体中，于所述控制轴(9)上设有控制偏心轮，且所述控制轴(9)与所述曲轴(4)传动连接，并与所述曲轴(4)间的相位可调设置；/n随动连杆(8)，一端转动套装于所述控制偏心轮上，另一端与所述摆动连杆(6)铰接相连；/n偏心轴驱动装置，相对于所述发动机缸体固定设置，并与所述偏心轴(7)传动连接，以可驱使所述偏心轴(7)于两限位相位间转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：该冲程可变的可变压缩比机构受控于发动机控制单元，以进行发动机活塞冲程及压缩比的调节，且所述冲程可变的可变压缩比机构包括滑动设于发动机缸体中的活塞(1)，转动设于所述发动机缸体中的曲轴(4)和具有调节偏心轮的偏心轴(7)，以及转动设于所述曲轴(4)的曲柄上的调节连杆(3)，铰接于所述调节连杆(3)的一端与所述活塞(1)之间的执行连杆(2)，和铰接于所述调节连杆(3)的另一端的驱动连杆(5)；还包括：
摆动连杆(6)，转动套装于所述调节偏心轮上，且所述摆动连杆(6)的一端与所述驱动连杆(5)铰接相连；
控制轴(9)，转动设于所述发动机缸体中，于所述控制轴(9)上设有控制偏心轮，且所述控制轴(9)与所述曲轴(4)传动连接，并与所述曲轴(4)间的相位可调设置；
随动连杆(8)，一端转动套装于所述控制偏心轮上，另一端与所述摆动连杆(6)铰接相连；
偏心轴驱动装置，相对于所述发动机缸体固定设置，并与所述偏心轴(7)传动连接，以可驱使所述偏心轴(7)于两限位相位间转动。


2.根据权利要求1所述的冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：于所述控制轴(9)上装设有具有相位调节器的从动部(10)，对应于所述从动部(10)，于所述曲轴(4)上装设有与所述从动部(10)传动连接、以驱使所述从动部(10)随所述曲轴(4)转动的主动部(11)。


3.根据权利要求2所述的冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：所述主动部(11)与所述从动部(10)间由啮合设置的齿轮结构传动，或者，所述主动部(11)与所述从动部(10)通过连接设于两者之间的链条或皮带传动。


4.根据权利要求1所述的冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：所述偏心轴驱动装置包括固定于所述发动机缸体上的电机，以及连接于所述电机动力输出端的减速机构，所述减速机构的动力输出端与所述偏心轴(7)传动相连。


5.根据权利要求4所述的冲程可变的可变压缩比机构，其特征在于：所述减速机构中至少有谐波减速器。


6.基于权利要求1至5中任一项所述的冲程可变的可变压缩比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，林文，尹吉，刘俊杰，张树旻，杨乐，渠娜，刘君宇，张春辉，李树会，段景辉，马京卫，
申请(专利权)人：长城汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13