液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，為克服現有技術存在的機構復雜、磨損大、控制精度低的問題，液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件包括活塞、拉伸彈簧、活塞銷、連桿、三位四通電磁閥、液壓泵、單向閥等液壓元件；液壓泵將機油抽出，經過三位四通電磁閥的換向后，先后流經連桿與活塞銷的油路中，最后通過使推桿頂開單向閥內小球的方式使主油腔體積減小從而降低發動機壓縮比，通過使活塞下體油路中機油壓力增大頂開單向閥小球的方式使主油腔體積增大從而提高發動機壓縮比，本實用新型所述的壓縮比活塞采用液壓機構方式，響應迅速、精確度高、可靠性強，滿足發動機在各個工況下對動力性、燃油經濟性的需要。
【專利說明】
液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件
技術領域
[0001]本發明涉及一種車用發動機組件，更具體的說是一種液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件。
【背景技術】
[0002]汽車壓縮比指的是發動機混合氣體被壓縮的程度，用壓縮前的氣缸總容積與壓縮后的氣缸容積(即燃燒室容積)之比來表示。壓縮比與發動機性能有很大關系，通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下，高壓縮比在10以上，相對來說壓縮比越高，發動機的動力就越大。一般來說在發動機的其他設計不變的情況下，壓縮比越高的車功率越大，效率越高，燃油經濟性方面也會好一些。但是壓縮比過高會造成穩定性下降，爆震率增加，發動機壽命縮短。
[0003]高壓縮比的發動機如果選用低標號汽油，會使汽缸溫度劇升，汽油燃燒不完全，機器強烈震動，從而使輸出功率下降，機件受損。低壓縮比的發動機硬要用高標號油，就會出現“滯燃”現象，即壓到了頭它還不到自燃點，一樣會出現燃燒不完全現象，對發動機也沒什么好處，因此研發人員開發出具有可變壓縮比技術的發動機，能在不同工況下變換壓縮比的數值，以滿足發動機在各個工況下對油品、熱效率、動力性的要求。
[0004]目前成熟的可變壓縮比發動機大致可分為采用非傳統結構的曲柄連桿機構、改變曲軸與氣缸頂端間距以及改變活塞連桿長度三類，但這項潛力無窮的技術要控制壓縮比就需要更復雜的結構，甚至對整個氣缸內進行大量的改造，這在一定程度上反而會增加發動機體積，同時加工難度變大。除此之外，磨損、控制精度、密封性等問題都是非常棘手的。
【發明內容】
[0005]對于目前存在的現有技術上的問題，本發明提出了一種液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，響應迅速，工藝性好，可靠性強，更具體的說，本發明將活塞分為活塞上體與活塞下體兩部分，活塞上體與活塞下體間形成主油腔，通過液壓機構改變主油腔內體積的大小，從而達到改變發動機壓縮比的目的。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0007]—種液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，包括活塞連桿組件(活塞上體、活塞下體、拉伸彈簧、活塞銷、連桿)、活塞連桿組件內部油路及運動元件、活塞連桿組件外部油路及運動元件，其特征在于:
[0008]活塞分為活塞上體與活塞下體，通過兩種不同形式的調節單向閥開啟來使機油流入或流出主油腔從而增大或減小壓縮比；
[0009]該液壓機構活塞下體油路的油孔、推桿室下端的油孔與活塞銷左、右油路的上油孔對接，活塞銷左、右油路的下油孔與連桿左、右油路的上油孔對接，連桿左、右油路的下油孔與三位四通電磁閥的出口相連接。
[0010]所述的三位四通電磁閥通過電磁鐵的通電與斷電，改變閥芯的運動方向，從而改變機油進入連桿左、右油路的方向。
[0011]從連桿左油路進入的機油流入活塞下體油路，活塞下體油路壓力增大使單向閥小球上移，機油進入主油腔，主油腔體積增大，使得發動機具有高壓縮比。
[0012]從連桿右油路進入的機油流入活塞銷右油路，活塞銷右油路壓力增大使得推桿將單向閥小球上推，機油流出主油腔，主油腔體積減小，使得發動機具有低壓縮比。
[0013]所述的活塞銷內部開出活塞銷左油路與活塞銷右油路兩條油路，兩條油路與活塞銷表面相交的四個油孔處，各開了一個外凹槽。
[0014]所述的液壓機構的進油口處安裝有濾油器，過濾掉進油油路中的雜質。
[0015]所述的液壓機構進油油路中安裝有溢流閥，當進油油路壓力過大，溢流閥開啟，對液壓機構進行過載保護。
[0016]所述的液壓機構進油油路中安裝有節流閥，通過調節節流閥閥門的開度，調節進油流速，從而控制壓縮比改變的速率。
[0017]所述的活塞上體與活塞下體通過拉伸彈簧的特殊連接裝置相連接，克服活塞上體的慣性力，防止活塞上體與活塞下體分離。
[0018]所述的拉伸彈簧是上下兩端各帶有四個連接裝置的零件，連接裝置是圓弧形平鍵的一端通過短棒固定在拉伸彈簧的表面，圓弧形平鍵的另一端面有半球形結構。
[0019]所述的活塞下體分斷面處有與拉伸彈簧相對應的連接槽孔，活塞下體上表面、活塞上體下表面與活塞下體內壁構成主油腔，活塞下體上表面右側開有階梯孔用于安裝單向閥，其中墊圈安裝在階梯孔的大孔中用于固定單向閥，與單向閥對應的方向階梯孔作為推桿室，推桿室底端開孔至活塞孔表面右側，兩階梯孔接觸位置開出活塞下體油路，油路出口在活塞孔表面左側，活塞孔左右端各開有一圈內凹槽。
[0020]所述的推桿室是階梯孔形，推桿室內放置推桿，由推桿彈簧固定，推桿彈簧處于壓縮狀態。
[0021]所述的連桿內部開出連桿左油路與連桿右油路兩條油路，其中油路入口在連桿小端的內表面的下部，通過連桿桿身，油路出口在連桿大端上部的側面。
[0022]與目前現有技術相比，本發明的有益效果體現在:
[0023](I)本發明通過液壓驅動來改變主油腔內容積的大小，從而改變發動機的壓縮比，工作可靠，響應迅速。
[0024](2)本發明所采用的液壓驅動機構安裝有有單向閥與溢流閥，分別安裝在主油腔的下面與進油管路中，防止這兩段危險區域由于液壓壓力過高而使得液壓機構遭到破壞，工作更加可靠。
[0025](3)本發明采用的液壓機構利用發動機油底殼內的機油通過濾油器的過濾后作為液壓機構的液壓油，避免了外加油箱的可能，使得機構更加簡化。
[0026](4)本發明所涉及的主要改動都在活塞上，而活塞銷及連桿主要是鉆出相應的油道，這使得發動機改造成本大大降低，經濟性好。
[0027](5)本發明通過改變節流閥的閥門，能調節進油管路中液壓油的流速，從而精確控制壓縮比的變化率。
[0028]通過液壓機構實現的壓縮比發動機能夠提升發動機的熱效率，改善發動機燃油經濟性、適用于多元燃料驅動、有助于降低排放、提高發動機運行穩定性、在保證動力性的前提下，可使發動機排量進一步減小，結構更為緊湊，比質量更高。
【附圖說明】
[0029]圖1是可變壓縮比液壓機構與油路分布的主視圖。
[0030]圖2是拉伸彈簧零件的結構斜視圖。
[0031 ]圖3是活塞上體零件是主視圖。
[0032]圖4是活塞上體零件主視圖的A-A投影視圖。
[0033]圖5是活塞上體零件主視圖的C-C投影視圖。
[0034]圖6是活塞銷零件的主視圖。
[0035]圖7是活塞銷零件主視圖的B-B投影視圖。
[0036]圖8是連桿零件的主視圖。
[0037]圖9是連桿零件主視圖的D-D投影視圖。
[0038]附圖標記說明:
[0039]1-活塞上體，2-拉伸彈簧，3-主油腔，4-墊圈，單向閥(5-彈簧，6_小球)，7_推桿，8_推桿室，9-推桿彈簧，10-卡環，11-活塞下體油路，12-活塞銷左油路，13-活塞銷右油路，14-活塞銷，15-連桿，16-連桿左油路，17-連桿右油路，18-三位四通電磁閥，19-節流閥，20-濾油器，21-溢流閥，22-活塞下體。
【具體實施方式】
[0040]下面根據【附圖說明】對本發明做詳細介紹，本發明所述為眾多實施方式中的一種優選實施方式。
[0041]參閱圖1，活塞分為活塞上體I與活塞下體22兩部分，通過拉伸彈簧2連接在一起，單向閥安裝在主油腔3的下表面，單向閥小球6的下面連接推桿室8，單向閥小球6的側面連接活塞下體油路U，活塞下體油路11與活塞銷左油路12的上油孔對應，推桿室8下端的油孔與活塞銷右油路13上油孔對應，活塞銷14通過卡環10約束在活塞下體22上，防止了活塞銷14軸向的竄動;活塞銷左油路12的下油孔與連桿左油路16的上油孔相對應，活塞銷右油路13的下油孔與連桿右油路17的上油孔相對應，從連桿左、右油路16，17引下油路的分別對接三位四通電磁閥18的中某一位的左右接口，該位對應的左右接口左側直接接油底殼內的機油，右側通過節流閥19、濾油器20后引出兩條側油路一側接溢流閥21后回到油底殼，另一側接與電動機相連的液壓栗后回到油底殼。
[0042]參閱圖2，所述的拉伸彈簧2是上下兩端各帶有四個連接裝置的零件，連接裝置是圓弧形平鍵的一端通過短棒固定在拉伸彈簧2的上、下表面，圓弧形平鍵的另一端面有半球形結構。
[0043]參閱圖3、圖4、圖5，所述的活塞上體I內表面有與拉伸彈簧2對應的圓弧平鍵形凹槽，活塞上體I內表面上部有兩倍角度的圓弧平鍵形凹槽，作為連接拉伸彈簧的連接槽孔。
[0044]參閱圖1，所述的活塞下體I分斷面處有與拉伸彈簧2相對應的連接槽孔，活塞下體22上表面、活塞上體I下表面與活塞下體22內壁構成主油腔3，活塞下體22上表面右側開有階梯孔用于安裝單向閥，其中墊圈4安裝在階梯孔的大孔中用于固定單向閥，與單向閥對應的反方向階梯孔作為推桿室8，推桿室8底端開孔至活塞孔表面的右側，兩階梯孔接觸位置開出活塞下體油路11，油路出口在活塞孔表面右側，活塞孔左右端各開有一圈內凹槽，用于卡環10的固定。
[0045]通過將拉伸彈簧2的連接裝置與活塞上體I的凹槽對齊、擠壓、旋轉后，拉伸彈簧2就與活塞上體I固定在一起，同樣的，將拉伸彈簧2的連接裝置與活塞下體22連接在一起。
[0046]參閱圖6、圖7，所述的活塞銷14內部開出活塞銷左油路12與活塞銷右油路13兩條油路，兩條油路與活塞銷14表面相交的四個油孔處，各開了一個外凹槽，使得活塞銷14在運動過程中，即使活塞銷左、右油路12，13的油孔與連桿左、右油路16，17、活塞下體油路11的油孔不正對也不會產生斷流現象。
[0047]參閱圖8、圖9，所述的連桿15內部開出連桿左油路16與連桿右油路17兩條油路，油路入口在連桿15大端上側面，通過連桿15桿身，油路出口在連桿15小端的內表面的下部。
[0048]參閱圖1，當發動機壓縮比不變時，三位四通電磁閥18左右兩邊的電磁鐵處于斷電狀態，此時三位四通電磁閥18處于中位狀態，電動機驅動液壓栗將油底殼中的機油抽入油管中，機油經過濾油器20過濾后，濾去雜質后的機油經過節流閥19與三位四通電磁閥18后回流到油底殼，此時整個油路的背壓不大，溢流閥21處于常開狀態，發動機的壓縮比不變。
[0049]參閱圖2，當需要將發動機壓縮比降低時，三位四通電磁閥18左邊的電磁鐵通電，閥芯向左移動，此時電動機驅動液壓栗將油底殼中的機油抽入油管中，機油經過濾油器20過濾后，濾去雜質后的機油經過節流閥19與三位四通電磁閥18后進入連桿右油路17與活塞銷右油路13，整個進油油路的壓力慢慢增加，當達到機油壓力達到推桿室8的最大壓力上限時，此時，機油壓力頂起推桿室8的推桿7，推桿7克服推桿彈簧9的壓力與推桿室8內機油的壓力將單向閥中的小球6向上推動，單向閥處于開啟狀態，在拉伸彈簧2的拉力下活塞上體I與活塞下體22始終處于結合狀態，，活塞上體I下移，主油腔3體積變小，主油腔3中的機油流入活塞下體22油路中，并經過活塞銷左油路12、連桿左油路16與三位四通電磁閥18后回到油底殼內，此時發動機壓縮比降低，通過調節節流閥19的閥門開度來控制進油油路中機油的流速，從而達到控制發動機壓縮比下降的速率，當壓縮比降低到目標值時，三位四通電磁閥18左邊的電磁鐵斷電，閥芯回到中位，此時單向閥內的小球6下移，堵住單向閥入口處，主油腔3內機油不再流動，發動機壓縮比不再下降。
[0050]參閱圖1，當發動機需要高壓縮比時，三位四通電磁閥18右邊的電磁鐵通電，閥芯向右移動，此時電動機驅動液壓栗將油底殼中的機油抽入油管中，機油經過濾油器20過濾后，濾去雜質后的機油經過節流閥19與三位四通電磁閥18后進入連桿左油路16、活塞銷左油路12、活塞下體油路11與推桿室8中，整個進油油路的壓力慢慢增加，當進油油路中的壓力達到單向閥的最大壓力限定值時，機油克服彈簧5的壓力頂起單向閥中的小球6，進入主油腔3中，主油腔3體積增大，活塞上體I克服拉伸彈簧2的拉力向上移動，此時發動機的壓縮比上升，通過調節節流閥19的閥門開度來控制進油油路中機油的流速，從而達到控制發動機壓縮比上升的速率，當壓縮比上升到目標值時，三位四通電磁閥18右邊的電磁鐵斷電，閥芯回到中位，此時單向閥內的小球6下移，堵住單向閥入口處，主油腔3內機油不再流動，發動機壓縮比不再上升。當主油腔3內的壓力過大，接近液壓系統臨界壓力點時，溢流閥21的閥芯左移，機油從溢流閥21處泄油，整個油路的壓力降低，從而起到過載保護的作用。
[0051]以上所述為對附圖做出的式例性描述，顯然本發明的具體實現并不受上述事例的限制，只要采用本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其他場合，均在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件包括活塞上體(I)、活塞下體(22)、拉伸彈簧(2)、活塞銷(14)、連桿(15)、活塞連桿組件內部油路及運動元件、活塞連桿組件外部油路及運動元件:活塞分為活塞上體(I)與活塞下體(22)，通過兩種不同形式的調節單向閥開啟來使機油流入或流出主油腔(3)從而增大或減小壓縮比； 活塞下體油路(11)的油孔、推桿室(8)下端的油孔與活塞銷左、右油路(12，13)的上油孔對接，活塞銷左、右油路(I2，13)的下油孔與連桿左、右油路(I6，17)的上油孔對接，連桿左、右油路(16，17)的下油孔與三位四通電磁閥(18)的出口相連接。2.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的三位四通電磁閥(18)通過電磁鐵的通電與斷電，改變閥芯的運動方向，從而改變機油進入連桿左、右油路(16，17)的方向。3.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于從連桿左油路(16)進入的機油流入活塞下體油路(11)，活塞下體油路(11)壓力增大使單向閥小球(6)上移，機油進入主油腔(3)，主油腔(3)體積增大，使得發動機具有高壓縮比。4.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于從連桿右油路(17)進入的機油流入活塞銷右油路(13)，活塞銷右油路(13)壓力增大使得推桿(7)將單向閥小球(6)上推，機油流出主油腔(3)，主油腔(3)體積減小，使得發動機具有低壓縮比。5.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，所述的活塞銷(14)內部開出活塞銷左油路(12)與活塞銷右油路(13)兩條油路，兩條油路與活塞銷(14)表面相交的四個油孔處，各開了 一個外凹槽。6.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的活塞上體(I)與活塞下體(22)通過拉伸彈簧(2)相連接，克服活塞上體(I)的慣性力，防止活塞上體(I)與活塞下體(22)分離。7.按照權利要求6所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的拉伸彈簧(2)是上下兩端各帶有四個連接裝置的零件，連接裝置是圓弧形平鍵的一端通過短棒固定在拉伸彈簧(2)的表面，圓弧形平鍵的另一端面有半球形結構。8.按照權利要求6所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的活塞下體(22)分斷面處有與拉伸彈簧(2)相對應的連接槽孔，活塞下體(22)上表面、活塞上體(I)下表面與活塞下體(22)內壁構成主油腔(3)，活塞下體(22)上表面右側開有階梯孔用于安裝單向閥，其中墊圈(4)安裝在階梯孔的大孔中用于固定單向閥，與單向閥對應的方向階梯孔作為推桿室(8)，推桿室(8)底端開孔至活塞孔表面右側，兩階梯孔接觸位置開出活塞下體油路(11)，油路出口在活塞孔表面左側，活塞孔左右端各開有一圈內凹槽。9.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的推桿室(8)是階梯孔形，推桿室(8)內放置推桿(7)，由推桿彈簧(9)固定，推桿彈簧(9)處于壓縮狀態。10.按照權利要求1所述的液壓驅動式可變壓縮比活塞連桿組件，其特征在于所述的連桿(15)內部開出連桿左油路(16)與連桿右油路(17)兩條油路，其中油路入口在連桿(15)小端的內表面的下部，通過連桿(15)桿身，油路出口在連桿(15)大端上部的側面。
【文檔編號】F02D15/04GK205477932SQ201620202336
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月16日
【發明人】朱振華, 郭淑芳, 解方喜, 洪偉, 許允, 李小平, 姜北平, 蘇巖, 王耀東, 代春雨
【申請人】吉林大學