[发明专利]不破坏曲轴结构适合任意曲柄重叠度的压缩比可调发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种压缩比可调发动机。特别是涉及一种不破坏曲轴结构适合任意曲柄重叠度的压缩比可调发动机。

背景技术

传统往复活塞式内燃机由于曲柄连杆机构的结构限制，压缩比不可调节，因此限制了其性能的提高。作为公知技术，许多学者早在1929年起就在许多专利上通过齿轮机构来调节偏心曲柄销以便改变压缩比，提高发动机的性能。但很多技术都利用行星齿轮机构来实现调节压缩比，但由于破坏了曲柄结构而不利于实用。随着技术进步出现了如CN1176678A专利所报道的活塞式内燃机，其特点是：用控制件来控制带有同心齿轮的偏心曲柄销的转动来控制压缩比，该齿轮与受控制齿轮控制的外齿轮同心固接而设置的内齿轮啮合。上述技术虽然不需要大幅改变曲轴结构，但其不足之处在于增加了不适合批量生产的内齿轮以及齿轮方向设计不合理所造成的加速磨损，而且机构复杂，调节机构庞大，受力严重，依然不适合实际应用。

200980123449.4专利所报道的活塞式内燃机，虽然依然沿用了CN1176678A所用的行星齿轮机构靠调整速度比，以及使用偏心曲柄销来控制压缩比，但它克服了上述的机构庞大、驱动负担重、磨损严重的缺点，其明显的优势是用齿数比控制了曲柄销偏心轴承半速旋转，有利于减少摩擦和改善发动机性能，但其最明显的缺点就是压缩比调节部分，或者占用了承受大负荷的曲轴主轴颈的中心或还有其他运动部件部分空间被占用，不仅使曲轴整体性变差，还大大减低了曲轴的刚度和强度；或者利用穿过曲轴中心的细长轴传动而破坏了曲轴整体结构而且曲轴中心处设置传动大大限制了曲轴主轴颈和曲柄销的重叠度（以下简称曲柄重叠度），这与现代发动机向高功率密度上发展所需要的高强度高刚度大曲柄重叠度曲轴设计的基本要求相悖。

如图1、图2、图3所示，200980123449.4专利虽然有上述优点，但由于各缸之间传动，采用了主轴颈内部空间设置传动齿轮或控制轴穿过曲轴中心（如图1，图2和图3）的传动结构。结果，后者，机构复杂而且悬在机外的控制方式，一方面直接导致曲柄重叠度大大降低，还需要在曲轴中心空心设置传动细轴机件，减低了曲轴强度刚度且传动件的扭转刚度大大减低，另一方面则必然导致多缸机的累积负载全部加到控制端的小齿轮上，使其强度过大和疲劳损坏的可能性增大，由于与之配合的控制齿轮不得不做的很大使得中心内齿轮直径扩大，加之负荷很大的控制轴穿过曲轴中心削弱了曲轴的强度和刚度，也造成润滑油道等其他设计和布置的困难。而前者的机构太过复杂（如图2和图3）而且直接导致曲轴的整体性破坏，大大削弱了曲轴的强度和刚度。特别重要的是承受重载的主轴颈上设置驱动偏心套齿轮的控制机件，一方面使用太多齿轮使得机构复杂实际使用上的可靠性下降，另一方面导致曲柄重叠度下降，使得许多大曲柄重叠度的发动机没法使用，而现代发动机正是朝着高功率密度大曲柄重叠度的方向发展的。

因此在当前节能环保低碳排放重压下，开发机构简单，既不破坏发动机原来曲轴的强度、刚度的基本结构，还能够充分利用上述专利既能够减轻磨损还有可能提高性能的一些优点，消除其结构复杂，破坏曲轴结构和使用内齿轮等不适合批量应用的致命缺点，使用原机曲轴而不做大的改动，适合任意发动机曲柄重叠度的，结构简单并能轻松实现发动机压缩比可变、大幅度提高内燃机性能、真正适合工程应用的新技术，势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种发动机压缩比可随工况变化调节的不破坏曲轴结构适合任意曲柄重叠度的压缩比可调发动机。