CN112855357B - 内燃机可变活塞行程可变压缩比机构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机领域，具体涉及一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构及控制方法。本发明的具体技术方案如下：活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆上的铰接部装配有移位机构，移位机构是为了改变了施力点位置，因此曲轴曲柄杠杆连杆的动力臂一端得到了延长，杠杆越长曲轴曲柄受力点得到的力矩越大，与此同时活塞行程加长压缩比增大，使内燃机获得更大的扭矩输出，当活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆的铰接部施力点向曲轴曲柄方向移动后，使曲轴曲柄杠杆连杆的动力臂一端的杠杆缩短，同时活塞行程缩小，而曲轴曲柄杠杆连杆动力臂一端的杠杆长度和活塞行程的距离是内燃机能够输出多大扭矩的关键。

Description

内燃机可变活塞行程可变压缩比机构及控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机领域，具体涉及一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构及控制方法。
背景技术
内燃机是一种动力机构，现有使用的活塞内燃机活塞行程都是固定不可变的，无法满足复杂工况下的需求。对于车辆所使用的内燃机更是如此，目前车辆使用的内燃机主要是根据车辆类型和使用状况做一些取舍，匹配并不理想，无法满足车辆在不同路况不同工况下的需求，造成了能源浪费，环境污染，扭矩不足等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能满足不同环境条件不同工况下使用的内燃机，在大扭矩和高转速以及节能之间根据需求进行切换，使内燃机与使用需求完美的匹配,为了能达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种可变活塞行程可变压缩比的内燃机机构及控制方法，改变活塞行程与压缩比时可由内燃机控制电脑(ECU)控制，也可根据需求手动控制，内燃机可变活塞行程及可变压缩比机构包括活塞，活塞连杆，曲轴曲柄杠杆连杆，动态平衡块，曲轴曲柄，活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆铰接部的移位机构，摆动连杆，活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆铰接部移位机构的移位驱动装置，联动机构，活塞连杆的一端和活塞铰接，另一端与曲轴曲柄杠杆连杆的动力臂一端铰接，活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆上的铰接部装配有移位机构，移位机构可将动力臂的施力点向与曲轴曲柄的远端一方移动，也可向曲轴曲柄方向移动，以改变施力点的位置，当活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆铰接部的施力点向曲轴曲柄相反的方向远端一方移动，向曲轴曲柄远端方向移动后，改变了施力点位置，因此曲轴曲柄杠杆连杆的动力臂一端得到了延长，杠杆越长曲轴曲柄受力点得到的力矩越大，与此同时活塞行程加长压缩比增大，内燃机的做功的时间也相应的延长，在曲轴曲柄杠杆连杆动力臂一端的杠杆加长和活塞行程加大，塞做功时间延长的双重作用下，使内燃机获得比移位前更大的扭矩输出。
当活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆的铰接部施力点向曲轴曲柄方向移动后，使曲轴曲柄杠杆连杆的动力臂一端的杠杆缩短，同时活塞行程缩小，同时压缩比变小，使内燃机获得更高的转速，以满足对内燃机高转速的需求，曲轴曲柄杠杆连杆一侧装配有移位驱动装置，移位驱动装置的作用是驱动活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆铰接部的移位机构向以曲轴曲柄为坐标的远近两个方向移动，并联动动态平衡块向相反的方向移动，动态平衡块与移位机构之间装配有联动装置，动态平衡块是与活塞连杆和曲轴曲柄杠杆连杆铰接部的移位机构，呈相反的方向移动，动态平衡块是补偿移位机构一端的施力点移动带来的曲轴动平衡失衡现象，使曲轴在活塞连杆与曲轴曲柄杠杆连杆铰接部的施力点移动中或移位后仍能保持曲轴动平衡的平衡状态，避免内燃机曲轴因失去平衡抖动。
曲轴曲柄杠杆连杆上的曲轴曲柄安装孔装配在曲轴的曲柄上作为受力点，当活塞做功时推动活塞连杆，活塞连杆把活塞做功的推力传递到曲轴曲柄杠杆连杆动力臂一端的施力点处，曲轴曲柄杠杆连杆的另一端与摆动连杆铰接，摆动连杆的另一端与缸体铰接部铰接。由于摆动连杆只能左右摆动，上下是限定的作为支点，使其撬动位于曲轴曲柄杠杆连杆受力点位置的曲轴曲柄向下运动，曲轴曲柄被推动的旋转运动作为动力向外输出。而曲轴曲柄杠杆连杆动力臂一端的杠杆长度和活塞行程的距离是内燃机能够输出多大扭矩的关键。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图
图2本发明的移位机构和活塞位置示意图
图1中1-活塞、2-活塞连杆、3-移位机构、4-移位机构驱动装置、5-动态平衡块、6-曲轴曲柄杠杆连杆、7-曲轴曲柄、8-摆动连杆、9-缸体铰接部、10联动装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
实施例：
如图1中1-10所示，一种内燃机可变活塞行程和可变压缩比机构，包括活塞1和活塞连杆2，其中活塞1和活塞连杆2与通用的相似。3移位机构，移位机构3安装在曲轴曲柄杠杆连杆6的动力臂一端与活塞连杆的铰接部。本图以偏心轴为实施案例作为移位机构3以活塞上止点为0度，当偏心孔一端的轴线指向55度时(如图2中3所示)此时施力点距离与曲轴曲柄7距离最近，动力臂缩短，活塞1行程最短，有利于内燃机以高转速运行。以活塞上止点为0度，当偏心孔一端的轴线顺时针旋转到最下方时，处于180度位置(如图2中2所示)，此时压缩比最小，适合内燃机在低负荷工况下运行，以活塞上止点为0度，当偏心孔一端的轴线顺时针旋转到235度时(如图2中1所示)，此时活塞连杆2与曲轴曲柄杠杆连6杆铰接部的施力点与曲轴曲柄7之间的距离最远，动力臂一端的杠杆得到了延长，杠杆延长的同时活塞1行程增加，压缩比变大，使内燃机能够输出更大的扭矩。
移位机构3偏心轴的偏心孔一端轴线在55度和235度之间顺时针或逆时针旋转，以上数据只用作解释本案例移位机构3的工作原理，并不限定移位机构3的类型。移位机构3的移位运动是在移位驱动装置4驱动下进行移位运动的，通过控制移位驱动装置4驱动移位机构3移动到与需求对应的位置。移位机构3在移动的同时联动动态平衡块5与移位机构3上的施力点呈相反的方向移动，动态平衡块5的一端是铰接在曲轴曲柄杠杆连杆6动力臂的一侧，动态平衡块5与移位机构3之间装配有联动装置10，形成反向联动。曲轴曲柄杠杆连杆6的曲轴曲柄安装孔装配在曲轴曲柄7上，作为受力点，曲轴曲柄杠杆连杆6的另一端作为支点与摆动连杆8铰接，摆动连杆8的另一端与缸体铰接部9铰接，缸体铰接部9位于曲轴的下方偏右与缸体固定。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构，包括活塞(1)，活塞连杆(2)，移位机构(3)，移位驱动装置(4)，动态平衡块(5)，曲轴曲柄杠杆连杆(6)，曲轴曲柄(7)，摆动连杆(8)，缸体铰接部(9)，联动装置(10)，组成内燃机可变活塞行程可变压缩比机构，其特征在于，所述移位机构(3)，移位机构(3)装配在活塞连杆(2)与曲轴曲柄杠杆连杆(6)的铰接部，移位机构(3)上装配的联动装置(10)，和一侧的动态平衡块(5)联动装配，移位机构(3)的另一侧与移位驱动装置(4)的动力输出端联动装配。
2.如权利要求1所述的一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构，其特征在于，曲轴曲柄杠杆连杆(6)，曲轴曲柄杠杆连杆(6)的动力臂一端与活塞连杆(2)铰接，铰接部装配有移位机构(3)，曲轴曲柄杠杆连杆(6)的另一端与摆动连杆(8)铰接，摆动连杆(8)的另一端与缸体铰接部(9)铰接，缸体铰接部(9)与缸体固定装配，曲轴曲柄杠杆连杆(6)上的曲柄装配孔装配在曲轴曲柄(7)上，曲轴曲柄杠杆连杆(6)上装配有移位驱动装置(4)，位于曲轴曲柄(7)装配孔的一侧，曲轴曲柄杠杆连杆(6)上的移位机构(3)一侧装配有动态平衡块(5)，联动装置(10)。
3.如权利要求1所述的一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构，其特征在于，移位驱动装置(4)，移位驱动装置(4)装配在曲轴曲柄杠杆连杆(6)上，位于曲轴曲柄杠杆连杆(6)的一侧，移位驱动装置(4)的动力输出端与移位机构联动装配，移位驱动装置(4)由内燃机电脑(ECU)控制。
4.如权利要求1所述的一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构，其特征在于，所述动态平衡块(5)，动态平衡块(5)与移位机构(3)之间装配有联动装置(10)，动态平衡块(5)与曲轴曲柄杠杆连杆(6)铰接，曲轴曲柄杠杆连杆(6)上设置有铰接部，位于移位机构(3)的一侧。
5.如权利要求1所述的一种内燃机可变活塞行程可变压缩比的机构，其特征在于，所述联动装置(10)分别装配在移位机构(3)与动态平衡块(5)上，移位机构(3)与动态平衡块(5)呈反向联动装配。
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