專利名稱：可變壓縮率裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及可變壓縮率裝置。更具體地說，本發明涉及根據發動 機的驅動狀態改變燃燒室內空氣-燃料混合物壓縮率的可變壓縮率裝置。
背景技術：
一般而言，可變壓縮率裝置根據發動機的驅動狀態改變空氣-燃料 混合物的壓縮率。這種可變壓縮率裝置包括連接曲軸和活塞的銷連 接節(pin link)，改變銷連接節軌跡的控制連接節(control link)，改變 控制連接節的旋轉軸線位置的偏心凸輪軸(eccentric camshaft)。通過 改變控制連接節的旋轉軸線可改變銷連接節和連接桿的軌跡。相應地， 可改變燃燒室的體積和空氣-燃料混合物的壓縮率。
根據一種傳統的可變壓縮率裝置，控制連接節垂直設置在曲軸的 下方或者水平設置在與曲軸相鄰的位置。因此，曲軸箱的體積會增大。
另外，因為燃燒力直接傳遞給連接桿、銷連接節和控制連接節，
需要更換材料或增大相應零件的尺寸以增大相應零件的強度。因此， 生產成本會增加。
在該背景部分披露的上述信息只用于增強對本發明背景的理解， 因此，其可能包括并未構成被本國的本領域一般技術人員所知的現有 技術的信息
發明內容
本發明致力于提供可變壓縮率裝置，其具有如下優點通過將所 受來自活塞的燃燒力分解并將分解后的燃燒力施加于銷連接節上，減 小施加于相應連接節上的最大應力。
另外，本發明致力于提供具有進一步優點的可變壓縮率裝置其 可安裝在曲柄箱中而并不增加曲柄箱的尺寸。
根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置可安裝在發 動機上，該裝置接受來自活塞的空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸， 且可改變空氣-燃料混合物的壓縮率。其可包括具有第一、第二、第 三連接點的銷連接節，第一連接點可轉動地連接在曲軸上；具有兩端 和中間部分的連接桿，其一端可轉動地連接在銷連接節的第二連接點 上，其另一端可轉動地連接在活塞上；具有兩端的支承連接節，其一 端可轉動地連接在銷連接節的第三連接點上；具有兩端和中間部分的 分解連接節，其一端可轉動地連接在連接桿的中間部分，其中間部分 可轉動地連接在支撐連接節的另外一端，以向支承連接節傳遞通過連 接桿向曲軸傳遞的燃燒力的一部分；具有兩端的控制連接節，其一端 可旋轉地連接在分解連接節的另外一端；以及偏心凸輪軸，其連接在 控制連接節的另外一端以改變控制連接節的旋轉軸線的位置。
通過改變控制連接節的另外一端的垂直位置，偏心凸輪軸可改變 空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量。
第一、第二和第三連接點可設置成設定的三角形外形。
支撐連接節可設置在與連接桿相并行的位置。
控制連接節可基本垂直地設置在與曲軸相鄰的位置。
空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量可通過改變分解連接節和支承 連接節的長度和外形加以改變。
根據本發明的另一例示性實施方案的可變壓縮率裝置可安裝在發 動機上，該裝置接受來自活塞的空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸， 且可改變空氣-燃料混合物的壓縮率。其可包括具有第一、第二和第 三連接點的銷連接節，第一連接點可轉動地連接在曲軸上；具有兩端 和中間部分的連接桿，其一端可轉動地連接在銷連接節的第二連接點 上，其另外一端可轉動地連接在活塞上；具有兩端的支承連接節，其 一端可轉動地連接在銷連接節的第三連接點上；具有兩端的分解連接
7節，其一端可轉動地連接在連接桿的中間部分，其另外一端可旋轉地 連接在支承連接節的另外一端，以向支承連接節傳遞通過連接桿向曲 軸傳遞的燃燒力的一部分；具有兩端的控制連接節，其一端與分解連
接節的另外一端結合構成一個整體；以及偏心凸輪軸，其連接在控制
連接節的另外 一端以改變控制連接節的旋轉軸線的位置。
通過改變控制連接節的另外一端的垂直位置，偏心凸輪軸可改變
空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量。
第一、第二和第三連接點可設置成設定的三角形外形。 支撐連接節可設置在與連接桿相并行的位置。 控制連接節可基本垂直地設置在與曲軸相鄰的位置。 空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量可通過改變分解連接節和支承
連接節的長度和外形加以改變。
根據本發明的例示性實施方案的可變壓縮率裝置可安裝在發動機
上，該裝置接受來自活塞的空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸，且
可改變空氣-燃料混合物的壓縮率。其可包括接受來自活塞的燃燒力
的連接桿；接受來自連接桿的燃燒力且轉動曲軸的銷連接節；設置在 與連接桿相并行的位置以向銷連接節傳遞燃燒力的支承連接節；接受 來自連接桿的部分燃燒力且向支承連接節傳遞該部分燃燒力的分解連 接節；具有連接在分解連接節上的一端以改變分解連接節的一端的控 制連接節；以及偏心凸輪軸，其連接在控制連接節的另外一端以改變 控制連接節的旋轉軸線。
通過改變控制連接節的另外一端的垂直位置，偏心凸輪軸可改變 空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量。
支撐連接節可設置在與連接桿相并行的位置。 控制連接節可基本垂直地設置在與曲軸相鄰的位置。 空氣-燃料混合物的壓縮率和排放量可通過改變分解連接節和支承 連接節的長度和外形加以改變。
控制連接節和分解連接節可互相結合為整體。
圖1是根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的示意性視圖。
圖2是根據本發明的另一例示性實施方案的可變壓縮率裝置的示 意性視圖。
圖3是根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的運
行視圖，其中裝置是在高壓縮率的狀態下運行。
圖4是根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的運 行視圖，其中裝置是在低壓縮率的狀態下運行。
圖5表示基于在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率 裝置中的控制連接節的旋轉軸線位置的改變而引起的燃燒室的體積的 增大。
圖6表示基于在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率 裝置中的控制連接節的旋轉軸線位置的改變而引起的排放量的變化。
圖7是表示在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝 置中的排放量和壓縮率之間的關系。
具體實施例方式
下面將通過參考附圖來詳細說明本發明的一個例示性實施方案。 圖1是根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的示 意性視圖。
如圖1所示，根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝 置10安裝在發動機上(未示出)，該發動機承受來自活塞30的空氣-燃料混合物的燃燒力并且轉動曲軸40，所述裝置可改變空氣-燃料混合 物的壓縮率。
活塞30在汽缸20中向上或向下移動，在活塞30和汽缸蓋(未示 出)之間形成燃燒室。
曲軸40承受來自活塞30的燃燒力，將燃燒力轉化為轉矩并且將 轉矩傳遞給變速箱(未示出)。
可變壓縮率裝置10包括連接桿160、銷連接節150、支承連接節 140、分解連接節130、控制連接節120和偏心凸輪軸110。
連接桿160承受來自活塞30的燃燒力并且將該燃燒力傳遞給銷連 接節150。連接桿160包括兩個端部和一個中間部分。連接桿160的一端可轉動地連接于銷連接節150上，連接桿160的另外一端可轉動地
連接于活塞30上。
銷連接節150承受來自連接桿160和支承連接節140的燃燒力， 并且轉動曲軸40。銷連接節150包括第一、第二和第三連接點152、 154和156。
第一連接點152偏心地且可轉動地連接在曲軸40上，第二連接點 154可轉動地連接到連接桿160 —端上，第三連接點156可轉動地連接 到支承連接節140上。第一、第二和第三連接點設置為設定的三角形 外形，該設定的三角形外形易于由本領域的一般技術人員根據目標發 動機的性能加以確定。
支承連接節140將部分燃燒力傳遞至銷連接節150，并且該支承連 接節包括兩個端部。支承連接節140的一端可轉動地連接于銷連接節 150的第三連接點156上，支承連接節140的另外一端可旋轉地連接于 分解連接節130上。支承連接節140可設置在與連接桿160并行的位 置以向銷連接節150傳遞部分燃燒力。如上文所述，因為該部分燃燒 力通過支承連接節140傳遞到曲軸40上，而剩余部分的燃燒力通過連 接桿160傳遞到曲軸40上，施加在連接桿160和支承連接節140上的 最大應力會減小。
分解連接節130承受來自連接桿160的部分燃燒力，將該部分燃 燒力傳遞到支承連接節140上。分解連接節130包括兩個端部和一個 中間部分。分解連接節130的一端可轉動地連接于連接桿160的中間 部分，分解連接節130的中間部分可轉動地連接于支承連接節140的 另外一端，而分解連接節130的另外一端可轉動地連接于控制連接節 120上。
控制連接節120具有一條旋轉軸線，偏心凸輪軸110可改變該旋 轉軸線的位置，使得連接節130、 140和150和連接桿160的軌跡發生 變化。控制連接節120包括兩個端部。控制連接節120的一端可轉動 地連接于分解連接節130的另外一端，控制連接節120的另外一端可 轉動地連接于偏心凸輪軸110上。
另外，控制連接節120基本垂直地設置在圖中曲軸40的左側位置。 因此，根據控制連接節120的長度制造的曲軸箱的體積的變化可被最小化。控制連接節120和偏心凸輪軸110可設置在曲軸40右邊的位置。
偏心凸輪軸110可改變控制連接節120的旋轉軸線的位置。偏心 凸輪軸110具有固定安裝于其上的偏心凸輪(eccentric cam)(未示出)。 因為偏心凸輪繞基準軸線(reference axis)(未示出)轉動，在偏心凸 輪轉動時，偏心凸輪軸110的位置發生變化。發動機控制單元(engine control unit)(未示出)基于接受自相應傳感器(未示出)的信號確定 發動機的驅動狀態，并且根據發動機的驅動狀態控制偏心凸輪軸110 的位置。
在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置中，當偏 心凸輪軸110轉動時，偏心凸輪軸110的偏心凸輪向上或者向下移動 控制連接節120。因此，偏心凸輪軸110改變控制連接節120的另外一 端的垂直位置，控制連接節120繞其另外一端轉動。
如上文所述，如果控制連接節120的旋轉軸線的垂直位置發生變 化，連接節120、 130、 140和150以及連接桿160的軌跡將發生變化， 空氣-燃料混合物的壓縮率也會發生變化。
另外，空氣-燃料混合物的壓縮率可通過改變分解連接節130和支 承連接節140的長度和外形而被改變。分解連接節130和支承連接節 140的長度和外形易于由本領域的一般技術人員根據目標發動機的性 能加以確定。
圖2是根據本發明的另一例示性實施方案的可變壓縮率裝置的示 意性視圖。
如圖2所示，根據本發明的當前例示性實施方案的可變壓縮率裝 置與根據本發明的前一例示性實施方案的可變壓縮率裝置相似。在根 據本發明的當前例示性實施方案的可變壓縮率裝置中，控制連接節120 與分解連接節130結合為一個整體。相應地，控制連接節120不可轉 動地連接于分解連接節130上。然而，可改變控制連接節120和分解 連接節130的外形以便進行與圖1所示的可變壓縮率裝置的操作相似 的操作，所述改變易于由本領域的一般技術人員實現。
圖3是根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的運 行視圖，其中裝置是在高壓縮率的狀態下運行。圖4是根據本發明的 一個例示性實施方案的可變壓縮率裝置的運行視圖，其中裝置是在低
ii壓縮率的狀態下運行。
如圖3所示，如果控制連接節120的旋轉軸線位于基準軸線X上， 活塞30的上止點(top dead center)在壓縮沖禾呈(compression stroke) 的末端處于高位。因此，燃燒室的體積C會變小，空氣-燃料混合物的 壓縮率會增大。另外，沖程L為上止點和下止點(bottom dead center) 之間的距離，其將會變短。
如圖4所示，如果控制連接節120的旋轉軸線位于高于基準軸線X 一段設定距離d的位置上，活塞30的上止點在壓縮沖程的末端處于低 位。因此，燃燒室的體積C會變大，空氣-燃料混合物的壓縮率會降低。 然而，因為下止點位置的下移量大于上止點位置的下移量，沖程L會 變長。
圖5表示基于在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率 裝置中的控制連接節的旋轉軸線位置的改變而引起的燃燒室體積的增 大，而圖6表示基于在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮 率裝置中的控制連接節的旋轉軸線位置的改變而引起的排放量的變
如圖5所示，如果基準軸線X和控制連接節120的旋轉軸線之間 的距離變長，活塞30的上止點會下降，燃燒室的體積C在壓縮沖程的 末端會變大。因此，空氣-燃料混合物的壓縮率會降低。
如圖6所示，如果基準軸線X和控制連接節120的旋轉軸線之間 的距離d變大，沖程L將變長且排放量將變大。
圖7是表示在根據本發明的一個例示性實施方案的可變壓縮率裝 置中的排放量和壓縮率之間的關系。
如圖7所示，根據本發明的一個例示性實施方案，排放量與壓縮 率成反比。因此，改變根據本發明的該例示性實施方案的可變壓縮率 裝置中的控制連接節120的旋轉軸線的位置，排放量和壓縮率均會得 到控制。
由于自活塞傳遞的燃燒力分別施加于連接桿和支承連接節，根據 本發明的可變壓縮率裝置，施加于連接桿和支承連接節的最大應力將 會減小。因此，生產成本將會降低，耐用性將增強。
另外，由于控制連接節基本垂直地設置在與曲軸相鄰的位置，將不需增大曲軸箱的體積。
雖然本發明已經通過結合當前被認為是實用的例示性實施方案加 以說明，但是需要了解的是本發明不限于所披露的具體實施方案，相 反，本發明理應涵蓋包括在所附的權利要求的精神和范圍內的各種修 正和等同設計。
權利要求
1、一種可變壓縮率裝置，其安裝在發動機上，接受來自活塞的空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸，并且改變空氣-燃料混合物的壓縮率，該裝置包括接受來自活塞的燃燒力的連接桿；接受來自連接桿的燃燒力且轉動曲軸的銷連接節；設置在與連接桿相并行的位置以向銷連接節傳遞燃燒力的支承連接節；接受來自連接桿的部分燃燒力且向支承連接節傳遞該部分燃燒力的分解連接節；具有連接在分解連接節上的一端以改變分解連接節的一端的控制連接節；以及偏心凸輪軸，其連接在控制連接節的另外一端以改變控制連接節的旋轉軸線。
2、 如權利要求1所述的可變壓縮率裝置，其中偏心凸輪軸通過改 變控制連接節的另外一端的垂直位置而改變空氣-燃料混合物的壓縮率 和排放量。
3、 如權利要求1所述的可變壓縮率裝置，其中支承連接節設置在 與連接桿相并行的位置。
4、 如權利要求1所述的可變壓縮率裝置，其中控制連接節基本垂 直地設置在與曲軸相鄰的位置。
5、 如權利要求1所述的可變壓縮率裝置，其中通過改變分解連接 節及支承連接節的長度和外形而改變空氣-燃料混合物的壓縮率和排放
6、如權利要求1所述的可變壓縮率裝置，其中控制連接節和分解連接節互相結合構成一個整體。
7、 一種可變壓縮率裝置，其安裝在發動機上，接受來自活塞的空 氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸，并且改變空氣-燃料混合物的壓縮 率，該裝置包括具有第一、第二、第三連接點的銷連接節，第一連接點可轉動地 連接在曲軸上；具有兩端和中間部分的連接桿，其一端可轉動地連接在銷連接節 的第二連接點上，其另一端可轉動地連接在活塞上；具有兩端的支承連接節，其一端可轉動地連接在銷連接節的第三連接點上；具有兩端和中間部分的分解連接節，其一端可轉動地連接在連接 桿的中間部分，其中間部分可轉動地連接在支撐連接節的另外一端， 以向支承連接節傳遞通過連接桿向曲軸傳遞的燃燒力的一部分；具有兩端的控制連接節，其一端可旋轉地連接在分解連接節的另 外一端；以及偏心凸輪軸，其連接在控制連接節的另外一端以改變控制連接節 的旋轉軸線的位置。
8、 如權利要求7所述的可變壓縮率裝置，其中偏心凸輪軸通過改 變控制連接節的另外一端的垂直位置而改變空氣-燃料混合物的壓縮率 和排放量。
9、 如權利要求7所述的可變壓縮率裝置，其中第一、第二和第三 連接點設置為設定的三角形外形。
10、 如權利要求7所述的可變壓縮率裝置，其中支承連接節設置 在與連接桿并行的位置。
11、 如權利要求7所述的可變壓縮率裝置，其中控制連接節基本 垂直地設置在與曲軸相鄰的位置。
12、 如權利要求7所述的可變壓縮率裝置，其中通過改變分解連 接節及支承連接節的長度和外形而改變空氣-燃料混合物的壓縮率和排 放量。
13、 一種可變壓縮率裝置，其安裝在發動機上，接受來自活塞的 空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸，并且改變空氣-燃料混合物的壓縮率，該裝置包括具有第一、第二和第三連接點的銷連接節，第一連接點可轉動地 連接在曲軸上；具有兩端和中間部分的連接桿，其一端可轉動地連接在銷連接節 的第二連接點上，其另外一端可轉動地連接在活塞上；具有兩端的支承連接節，其一端可轉動地連接在銷連接節的第三 連接點上；具有兩端的分解連接節，其一端可轉動地連接在連接桿的中間部分，其另外一端可旋轉地連接在支承連接節的另外一端，以向支承連接節傳遞通過連接桿向曲軸傳遞的燃燒力的一部分；具有兩端的控制連接節，其一端與分解連接節的另外一端結合構 成一個整體；以及偏心凸輪軸，其連接在控制連接節的另外一端以改變控制連接節 的旋轉軸線的位置。
14、 如權利要求13所述的可變壓縮率裝置，其中偏心凸輪軸通過 改變控制連接節的另外一端的垂直位置而改變空氣-燃料混合物的壓縮 率和排放量。
15、 如權利要求13所述的可變壓縮率裝置，其中第一、第二和第 三連接點設置為設定的三角形外形。
16、 如權利要求13所述的可變壓縮率裝置，其中支承連接節設置 在與連接桿并行的位置。
17、 如權利要求13所述的可變壓縮率裝置，其中控制連接節基本 垂直地設置在與曲軸相鄰的位置。
18、 如權利要求13所述的可變壓縮率裝置，其中通過改變分解連 接節及支承連接節的長度和外形而改變空氣-燃料混合物的壓縮率和排 放量。
全文摘要
本發明涉及一種根據發動機的驅動狀態改變燃燒室內的空氣-燃料混合物壓縮率的可變壓縮率裝置。根據本發明的示例性實施方案的可變壓縮率裝置可安裝在發動機上，該裝置接受來自活塞的空氣-燃料混合物的燃燒力且轉動曲軸，且可改變空氣-燃料混合物的壓縮率，其包括承受來自活塞的燃燒力的連接桿；承受來自連接桿的燃燒力且轉動曲軸的銷連接節；設置在與連接桿相并行的位置以向銷連接節傳遞燃燒力的支撐連接節；承受來自連接桿的部分燃燒力且向支撐連接節傳遞該部分燃燒力的分解連接節；具有連接在分解連接節上的一端以改變分解連接節一端的控制連接節；以及偏心凸輪軸，其連接在控制連接節的另外一端以改變控制連接節的旋轉軸線。
文檔編號F02D15/00GK101446237SQ20081010958
公開日2009年6月3日 申請日期2008年6月4日 優先權日2007年11月29日
發明者元榮辰, 孔鎮國, 權奇榮, 李銀浩, 梁在椿, 禹秀亨, 郭永弘 申請人:現代自動車株式會社