直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构的制作方法

本实用新型涉及一种直列四缸VCR发动机部件，特别涉及一种直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构。

背景技术：

VCR(Variable Compression Ratio，可变压缩比)技术的核心是：根据发动机的运行工况动态的调整发动气缸的压缩比，在低负荷工况时发动机保持较高的压缩比，这样可以提高燃油经济性和降低尾气排放；而在高负荷工况时发动机采用较低的压缩比，以防止发动机的粗暴燃烧，提高发动机的可靠性。作为提高发动机燃油经济性最有潜力的技术，VCR技术受到国内外学界和企业界的极大关注。现有的实现压缩比可变的发动机，一般都是通过改变活塞行程的方式来调节压缩比，存在的问题是：用于调节活塞行程的机械装置结构复杂、部件众多，由于发动机对于结构稳定性的要求十分高，因此导致这类VCR发动机造价昂贵；由于压缩比控制机制较为复杂，再加上机械装置的实时响应性本身就较慢，导致现有的VCR发动机难以应对发动机突变工况条件下的控制需求，控制效果较差，并且由于实际运行中发动机工况变化十分频繁，机械装置较易磨损；同时，机械装置还存在可调状态有限的问题。

为解决上述技术问题，中国发明专利CN 103670729 B公开了一种可变连杆式VCR发动机连杆机构，连杆机构中的连杆采用一由液压控制伸缩的活塞结构实现，通过调节液压来调节连杆的长度，从而起到动态改变压缩比的目的，其提供了一种新的压缩比调节手段，可调节状态灵活多样，调节动作响应较快，不需要复杂的机械传动装置，结构较为简单，成本较低。但是，该技术方案仅适合应用于单缸发动机，而对于多缸发动机，尤其是直列四缸发动机，则难以实现压缩比的调节。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构，可实现直列四缸发动机压缩比的可调。

本实用新型的直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构，包括曲轴和安装在曲轴上的第一VCR连杆、第二VCR连杆、第三VCR连杆及第四VCR连杆；

所述第一VCR连杆、第二VCR连杆、第三VCR连杆及第四VCR连杆的结构相同且均包括活塞杆、活塞套和导向套；

所述活塞套的轴截面呈倒T形结构，倒T形结构的竖直段形成活塞端，倒T形结构的横向段形成传动端，所述活塞端端面上设置有轴向的液压活塞腔；所述传动端设有径向通孔；活塞套的实心部分设置有相互独立的第一液压油道和第二液压油道，第一液压油道的一端与径向通孔连通、另一端与液压活塞腔的底面连通，第二液压油道的一端与径向通孔连通、另一端与液压活塞腔中部连通；

所述导向套为变截面柱，所述导向套的轴截面呈T形结构，T形结构的竖直段套接在液压活塞腔内，T形结构的横向段与活塞端端面连接，所述导向套中部设置有轴向通孔、下部设置有环形槽，所述环形槽与导向套下端面连通；

所述活塞杆套接在导向套的轴向通孔内，且活塞杆和导向套之间能相对滑动，活塞杆下端设置有限位段，限位段直径大于轴向通孔内径，导向套下端面对限位段的最大上行行程进行限制；第二液压油道与液压活塞腔的连通处位于位于环形槽的高程范围内；

所述曲轴包括第一曲轴段、第二曲轴段、第三曲轴段、第四曲轴段和第五曲轴段；

所述第一曲轴段与第二曲轴段之间通过液压油导柱Ⅰ相连，所述液压油导柱Ⅰ穿过第一VCR连杆的径向通孔且两端分别固定在第一曲轴段与第二曲轴段上；所述第一曲轴段内设有进油道Ⅰ，所述第二曲轴段内设有相互独立的第二曲轴伸长油道和第二曲轴收缩油道；所述液压油导柱Ⅰ内设有相互独立的第一导柱油道Ⅰ和第二导柱油道Ⅰ，第一导柱油道Ⅰ与进油道Ⅰ、第一VCR连杆的第一液压油道及第二曲轴伸长油道相连通，第二导柱油道Ⅰ与第一VCR连杆的第二液压油道及第二曲轴收缩油道相连通；

所述第二曲轴段、第三曲轴段与第四曲轴段之间通过液压油导柱Ⅱ相连，所述液压油导柱Ⅱ穿过第二VCR连杆的径向通孔、第三曲轴段及第三VCR连杆的径向通孔且两端分别固定在第二曲轴段与第四曲轴段上；所述第四曲轴段内设有相互独立的第四曲轴伸长油道和第四曲轴收缩油道；所述液压油导柱Ⅱ内设有相互独立的第一导柱油道Ⅱ和第二导柱油道Ⅱ，第一导柱油道Ⅱ与第二曲轴伸长油道、第二VCR连杆的第一液压油道、第三VCR连杆的第一液压油道及第四曲轴伸长油道相连通，第二导柱油道Ⅱ与第二曲轴收缩油道、第二VCR连杆的第二液压油道、第三VCR连杆的第二液压油道及第四曲轴收缩油道相连通；

所述第四曲轴段与第五曲轴段之间通过液压油导柱Ⅲ相连，所述液压油导柱Ⅲ穿过第四VCR连杆的径向通孔且两端分别固定在第四曲轴段与第五曲轴段上；所述第五曲轴段内设有进油道Ⅱ，所述液压油导柱Ⅲ内设有相互独立的第一导柱油道Ⅲ和第二导柱油道Ⅲ，第一导柱油道Ⅲ与第四曲轴伸长油道及第四VCR连杆的第一液压油道相连通，第二导柱油道Ⅲ与第四曲轴收缩油道、第四VCR连杆的第二液压油道及进油道Ⅱ相连通。

进一步，各曲轴段上与相应活塞套配合处设有阶梯形安装孔，所述阶梯形安装孔包括用于与传动端一侧配合连接的第一安装孔和用于与相应液压油导柱的一侧配合连接的第二安装孔，所述第二安装孔的孔径小于第一安装孔的孔径。

进一步，所述第一安装孔的内壁设有轴瓦，所述轴瓦上设有润滑油孔，各曲轴段上设有与润滑油孔连通的润滑油道。

进一步，各液压油导柱的两端向外延伸形成限位部，所述限位部与第二安装孔适形配合并限制相应液压油导柱的自由度。

进一步，所述第二安装孔中设有用于安装密封圈的密封圈安装槽。

进一步，所述导向套的横向段由一压板压固在活塞端端面，压板、导向套及活塞端设有相应的连接孔，连接件穿入连接孔并将压板、导向套及活塞端连接在一起。

本实用新型的有益效果：本实用新型的直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构，通过五个曲轴段和三个液压油导柱将四个活塞套的第一液压油道和第二液压油道连通，当液压油从第一曲轴段的进油道Ⅰ进入时，四个活塞套的第一液压油道进油，四个活塞杆在液压油液压力的作用下向外伸长，同时四个第二液压油道的液压油从第五曲轴段的进油道Ⅱ流出，从而使直列四缸发动机获得较高的压缩比；当液压油从第五曲轴段的进油道Ⅱ进入时，四个活塞套的第二液压油道进油，四个活塞杆在液压油液压力的作用下缩短，同时四个第一液压油道的液压油从第一曲轴段的进油道Ⅰ流出，从而使直列四缸发动机获得较低的压缩比；通过外部液压锁紧回路即可保持直列四缸发动机压缩比在某值处固定，从而使发动机压缩比在某一范围内变动，实现直列四缸发动机压缩比的可调；本实用新型通过外部液压控制系统可根据制定的压缩比控制策略灵活的控制发动机压缩比，同时液压系统响应较快，可快速的执行压缩比调节动作，具有灵活性高、可调范围广、响应快的特点；同时，本实用新型还具有结构简单、工艺性好的特点，由于不需要引入复杂的机械结构，VCR发动机的制造成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的液压油导柱Ⅰ的结构示意图；

图3为本实用新型的液压油导柱Ⅱ的结构示意图；

图4为本实用新型的液压油导柱Ⅲ的结构示意图。

具体实施方式

如图所示：本实施例的直列四缸VCR发动机曲轴连杆机构，包括曲轴和安装在曲轴上的第一VCR连杆、第二VCR连杆、第三VCR连杆及第四VCR连杆；所述第一VCR连杆、第二VCR连杆、第三VCR连杆及第四VCR连杆的结构相同且均包括活塞杆1、活塞套和导向套；在图1中仅显示第一VCR连杆的结构，实际的曲轴上还安装有第二VCR连杆、第三VCR连杆及第四VCR连杆；所述活塞套的轴截面呈倒T形结构，倒T形结构的竖直段形成活塞端2，倒T形结构的横向段形成传动端3，所述活塞端2端面上设置有轴向的液压活塞腔2a；所述传动端3设有径向通孔3a；活塞套的实心部分设置有相互独立的第一液压油道41和第二液压油道42，第一液压油道41的一端与径向通孔3a连通、另一端与液压活塞腔2a的底面连通，第二液压油道42的一端与径向通孔3a连通、另一端与液压活塞腔2a中部连通；此处的轴向即竖直方向，径向即横向。

所述导向套5为变截面柱，所述导向套5的轴截面呈T形结构，T形结构的竖直段套接在液压活塞腔2a内，T形结构的横向段与活塞端2端面连接，所述导向套5中部设置有轴向通孔、下部设置有环形槽5a，所述环形槽5a与导向套5下端面连通；为防止液压油泄漏，导向套5与活塞套之间设有密封件；所述导向套5的横向段由一压板压固在活塞端2端面，压板、导向套5及活塞端2设有相应的连接孔，连接件穿入连接孔并将压板、导向套5及活塞端2连接在一起，连接件可为螺钉结构。

所述活塞杆1套接在导向套5的轴向通孔内，且活塞杆1和导向套5之间能相对滑动，活塞杆1下端设置有限位段，限位段直径大于轴向通孔内径，导向套5下端面对限位段的最大上行行程进行限制；第二液压油道42与液压活塞腔2a的连通处位于位于环形槽5a的高程范围内；第一液压油道41与第二液压油道42中的油压差推动活塞杆1沿导向套5轴向通孔上下运动。

所述曲轴包括第一曲轴段61、第二曲轴段62、第三曲轴段63、第四曲轴段64和第五曲轴段65；各曲轴段将传统曲轴曲柄臂包含，即曲柄臂在主轴颈内部。

所述第一曲轴段61与第二曲轴段62之间通过液压油导柱Ⅰ71相连，所述液压油导柱Ⅰ71穿过第一VCR连杆的径向通孔3a且两端分别固定在第一曲轴段61与第二曲轴段62上；所述第一曲轴段61内设有进油道Ⅰ61a，所述第二曲轴段62内设有相互独立的第二曲轴伸长油道62a和第二曲轴收缩油道62b；所述液压油导柱Ⅰ71内设有相互独立的第一导柱油道Ⅰ71a和第二导柱油道Ⅰ71b，第一导柱油道Ⅰ71a与进油道Ⅰ61a、第一VCR连杆的第一液压油道41及第二曲轴伸长油道62a相连通，第二导柱油道Ⅰ71b与第一VCR连杆的第二液压油道42及第二曲轴收缩油道62b相连通。

所述第二曲轴段62、第三曲轴段63与第四曲轴段64之间通过液压油导柱Ⅱ72相连，所述液压油导柱Ⅱ72穿过第二VCR连杆的径向通孔3a、第三曲轴段63及第三VCR连杆的径向通孔3a且两端分别固定在第二曲轴段62与第四曲轴段64上；所述第四曲轴段64内设有相互独立的第四曲轴伸长油道64a和第四曲轴收缩油道64b；所述液压油导柱Ⅱ72内设有相互独立的第一导柱油道Ⅱ72a和第二导柱油道Ⅱ72b，第一导柱油道Ⅱ72a与第二曲轴伸长油道62a、第二VCR连杆的第一液压油道41、第三VCR连杆的第一液压油道41及第四曲轴伸长油道64a相连通，第二导柱油道Ⅱ72b与第二曲轴收缩油道62b、第二VCR连杆的第二液压油道42、第三VCR连杆的第二液压油道42及第四曲轴收缩油道64b相连通。

所述第四曲轴段64与第五曲轴段65之间通过液压油导柱Ⅲ73相连，所述液压油导柱Ⅲ73穿过第四VCR连杆的径向通孔3a且两端分别固定在第四曲轴段64与第五曲轴段65上；所述第五曲轴段65内设有进油道Ⅱ65a，所述液压油导柱Ⅲ73内设有相互独立的第一导柱油道Ⅲ73a和第二导柱油道Ⅲ73b，第一导柱油道Ⅲ73a与第四曲轴伸长油道64a及第四VCR连杆的第一液压油道41相连通，第二导柱油道Ⅲ73b与第四曲轴收缩油道64b、第四VCR连杆的第二液压油道42及进油道Ⅱ65a相连通。

通过五个曲轴段和三个液压油导柱将四个活塞套的第一液压油道41和第二液压油道42连通，当液压油从第一曲轴段61的进油道Ⅰ61a进入时，四个活塞套的第一液压油道41进油，四个活塞杆1在液压油液压力的作用下向外伸长，同时四个第二液压油道42的液压油从第五曲轴段65的进油道Ⅱ65a流出，从而使直列四缸发动机获得较高的压缩比；当液压油从第五曲轴段65的进油道Ⅱ65a进入时，四个活塞套的第二液压油道42进油，四个活塞杆1在液压油液压力的作用下缩短，同时四个第一液压油道41的液压油从第一曲轴段61的进油道Ⅰ61a流出，从而使直列四缸发动机获得较低的压缩比；通过外部液压锁紧回路即可保持直列四缸发动机压缩比在某值处固定，从而使发动机压缩比在某一范围内变动，实现直列四缸发动机压缩比的可调。

本实施例中，各曲轴段上与相应活塞套配合处设有阶梯形安装孔，所述阶梯形安装孔包括用于与传动端3一侧配合连接的第一安装孔601和用于与相应液压油导柱的一侧配合连接的第二安装孔602，所述第二安装孔602的孔径小于第一安装孔601的孔径；所述第一安装孔601的内壁设有轴瓦8，所述轴瓦8上设有润滑油孔8a，各曲轴段上设有与润滑油孔8a连通的润滑油道(图中未示出)；所述第二安装孔602中设有用于安装密封圈的密封圈安装槽；各油道产生的工艺口均采用闷塞9堵死，保证油道功能的正常使用。

本实施例中，各液压油导柱的两端向外延伸形成限位部701，所述限位部701与第二安装孔602适形配合并限制相应液压油导柱的自由度；限位部701可为液压油导柱的端部两侧被直角面切割后形成的结构，定位和限制相应液压油导柱的自由度；液压油导柱Ⅱ72的长度较长，除两端受第二曲轴段62及第四曲轴段64支撑外，中部也受第三曲轴段63的支撑，从而提高液压油导柱Ⅱ72的刚度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。