[实用新型]曲轴传动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于包括至少一个汽缸的内燃机的曲轴传动装置，其包括曲轴和至少一个支承在该曲轴上的连杆，在该曲轴传动装置中支承在曲轴箱内的曲轴具有用于每个汽缸的附属的曲柄，其中曲柄彼此间隔开地沿着曲轴的纵轴线布置并且为了实现可变压缩比ε，附属于汽缸的连杆在使用连杆大孔内的作为中间件的偏心衬套的情况下支承在至少一个曲柄上。

此外，本实用新型涉及使这样的曲轴传动装置的压缩比ε变化的方法。

背景技术

所述类型的曲轴传动装置例如使用在用作汽车驱动的内燃机中。在本实用新型的范围内内燃机的概念包括柴油发动机和汽油发动机，但是也包括混合内燃机，就是说与混合动力方法运行的内燃机。

根据现有技术，连杆配备有连杆小孔和连杆大孔。同时连杆通过设置在连杆小孔内的活塞销与活塞铰接地连接以及以连杆大孔可旋转地支承在曲轴的，所谓的曲柄的曲柄销上，即连杆轴颈上。

活塞用于将通过燃烧产生的燃气压力传递到曲轴上。加载到活塞上的燃气压力以这种方式通过活塞销传递到连杆上并从连杆传递到曲轴上。

通过所介绍的活塞、活塞销、连杆和曲轴的布置，活塞的摆动运动转换为曲轴的旋转运动。在这种情况下，连杆除了很小的旋转部分之外主要是沿汽缸套纵轴线的方向摆动运动。

燃气压力将活塞沿汽缸套纵向轴线方向向下压，其中活塞从上止点开始被燃气压力强迫进行加速运动。利用其向下的运动试图避开燃气压力的活塞在这个向下的运动过程中必须驱动与其铰接地连接的连杆。为此活塞将作用在其上的气体压力通过活塞销引到连杆上并试图使这个连杆向下加速。当活塞接近下止点时，活塞连同连杆被减速，以便随后在下止点处实施返回运动。活塞在其汽缸衬套内的从上止点到下止点之间的行程上经过的距离被称为活塞行程s。

汽缸工作容积V_h由活塞面A_K和活塞行程s得出：V_h＝A_K·s。活塞位于上止点处的汽缸体积被称为压缩容积V_C。在活塞下止点中的汽缸体积由工作容积V_h与压缩容积V_c的总和得出。

内燃机的几何压缩比ε的计算公式为：

ε=1+V_h／V_c

原则上柴油发动机为了保障燃油空气混合物的自行点火以很高的压缩比运行，而在汽油发动机中最大允许压缩比ε_max由于全负荷运转中的爆震倾向，即在还未燃烧的混合物中自行点火的倾向，在自吸式发动机中需要限制在例如ε≈10的比较低的压缩比内。

在越来越重要的增压发动机中，为了无爆震燃烧必须进一步降低几何压缩比，例如限制在ε≈8...9。

汽油发动机的较低的压缩比特别是在油耗方面，即在效率方面是不利的。效率η随着压缩比ε的下降也同样下降。就是说，考虑到燃烧过程的尽可能高的效率，汽缸新鲜充量应该尽可能高地被压缩，这同样出于上述原因，特别是由于接近全负荷的汽油发动机的爆震倾向并不是无限可行的。

一个解决这个矛盾的设计方案在于：为内燃机配备可变压缩比ε而且是以如下方式，即随着负荷的降低，就是说从全负荷起朝着部分负荷方向，提高压缩比。以这种方式汽油发动机相对柴油发动机的基本的、部分负荷特定的缺点至少部分地得到补偿。

根据内燃机主要是在部分负荷内运行的实际情况，这一点在可达到的节约燃油方面提供很大的潜力。压缩比ε相对各个工况的效率优化的改变，就是说匹配，即使是在部分负荷区域内的汽油发动机中也使压缩比ε≈14...15成为可能并由此明显降低油耗。

在现有技术中众所周知有多个在运行中的内燃机中实现可变压缩比ε的解决方案，下面会从它们中间示范性地、简短地介绍几个。

实现可变压缩比ε的一个可能性在于：将连杆设计为由两部分组成的连杆。在这种情况下，连杆包括与活塞铰接地连接的上部连杆和铰接在曲轴上的下部连杆，其中上部连杆与下部连杆同样彼此铰接相连，以便以这种方式可以彼此相对枢转。如果这两个连杆孔沿它们的连接线的距离被理解为连杆长度的话，那么这个长度可以通过上部和下部的连杆彼此相对的枢转，就是说通过由两部分组成的连杆的幅度或大或小的偏转(Knicken)发生变动。