发动机的活塞连杆组件和具有其的发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机，所述活塞连杆组件包括：活塞，活塞内限定出容纳空间，所述容纳空间内具有油腔；活塞销，活塞销可上下移动地设在容纳空间内，且活塞销内具有油道；连杆，连杆套设在活塞销上，连杆上具有与油道相通的进油口；滑块，滑块套设在活塞销上且位于容纳空间内，滑块内具有连通油道和油腔的滑块油道；弹簧，弹簧止抵在容纳空间的内壁和滑块的具有滑块油道的相对侧的侧壁之间；以及泄压阀，泄压阀设在活塞销和活塞中的至少一个上。根据本发明的活塞连杆组件，可以改变活塞相对于连杆的位置，使发动机的燃烧室内的容积发生变化，以达到调整压缩比的目的。
【专利说明】发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机。
【背景技术】
[0002]传统的发动机普遍采用活塞销孔不可变活塞，以达到传递燃烧室所产生的气体压力目的。一般情况下，发动机在不同转速、不同负荷时，达到最高热效率所需要得混合气的温度、压力是不一样的，因此，在发动机整个运行过程中需要不同的压缩比。
[0003]传统的活塞结构简单，仅有传递燃烧室气体压力的功能，不具备实现压缩比可变的功能。发动机在整个运行范围内，需要的压缩比不同，传统的活塞销无法满足。因此，传统的发动机在低速、部分负荷时压缩比不足，燃烧热效率低，发动机排放、经济性较差；而在高速、高负荷时，由于压缩比较大容易引起早燃烧，爆震，导致发动机性能下降，且发动机零部件容易受损。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机的活塞连杆组件，所述活塞连杆组件的压缩比可变，可以满足发动机运转过程中对不同压缩比的需求。
[0005]本发明的另一个目的在于提出一种具有上述活塞连杆组件的发动机。
[0006]根据本发明第一方面的发动机的活塞连杆组件，包括:活塞，所述活塞内限定出容纳空间，所述容纳空间内具有油腔；活塞销，所述活塞销可上下移动地设在所述容纳空间内，且所述活塞销内具有油道；连杆，所述连杆套设在所述活塞销上，所述连杆上具有与所述油道相通的进油口 ；滑块，所述滑块套设在所述活塞销上且位于所述容纳空间内，所述滑块内具有连通所述油道和所述油腔的滑块油道；弹簧，所述弹簧止抵在所述容纳空间的内壁和所述滑块的具有所述滑块油道的相对侧的侧壁之间；以及泄压阀，所述泄压阀设在所述活塞销和所述活塞中的至少一个上。
[0007]根据本发明第一方面的发动机的活塞连杆组件，通过本发明的活塞、活塞销内部的油道和弹簧，调整滑块的升降，可以改变活塞相对于连杆的位置，使发动机的燃烧室内的容积发生变化，以达到调整压缩比的目的，从而满足了发动机运转过程中对不同压缩比的需求，实现了发动机性能的提升，降低了发动机的排放，提高了发动机的经济性。
[0008]具体地，所述油道包括:主油道，所述主油道沿所述活塞销的轴向延伸；和多个副油道，所述多个副油道均与所述主油道相通且沿所述活塞销的径向延伸，所述多个副油道包括:第一副油道，所述第一副油道与所述进油口相通；和第二副油道，所述第二副油道与所述滑块油道相通。
[0009]进一步地，所述主油道沿所述活塞销的轴向贯穿所述活塞销，所述泄压阀为两个且所述两个泄压阀分别设在所述主油道的两端。[0010]可选地，所述第一副油道和所述第二副油道分别为四个，且所述四个第一副油道在所述活塞销的周向上均匀分布，所述四个第二副油道在所述活塞销的周向上均匀分布。
[0011]进一步地，所述滑块的两端分别设有油封，所述油封套设在所述活塞销上且所述油封相对于所述活塞销可上下移动。由此，通过设置油封，可以有效防止液压油从滑块的两端泄漏出去，有效地保证了活塞可以根据发动机不同转速、不同负荷下对压缩比的要求而调整压缩比。
[0012]更进一步地，每个所述油封内设有油封阀芯，所述油封阀芯相对于所述油封可上下移动。
[0013]可选地，所述油封和所述活塞过盈配合。
[0014]可选地，所述滑块与所述活塞销过盈配合。
[0015]可选地，所述滑块和所述弹簧分别为两个，且所述两个滑块关于所述连杆的中心轴线左右对称，所述两个弹簧与所述两个滑块一一对应。
[0016]根据本发明第二方面的发动机，包括根据本发明上述第一方面的发动机的活塞连杆组件。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1是根据本发明实施例的发动机的活塞连杆组件的爆炸图；
[0020]图2是图1中所示的活塞连杆组件的示意图；
[0021]图3是沿图2中A-A线的活塞连杆组件的剖面图；
[0022]图4是图1中所示的活塞连杆组件的另一个示意图；
[0023]图5是沿图4中B-B线的活塞连杆组件的剖面图；
[0024]图6是沿图4中C-C线的活塞连杆组件的剖面图；
[0025]图7是图1中所示的活塞连杆组件的活塞销的示意图；
[0026]图8是图7中所示的活塞销的正视图；
[0027]图9是图8中所示的活塞销的侧视图；
[0028]图10是沿图9中D-D线的活塞销的剖面图；
[0029]图11是图1中所示的活塞连杆组件的滑块的示意图；
[0030]图12是图11中所示的滑块的正视图；
[0031]图13是沿图12中E-E线的滑块的剖面图；
[0032]图14是图11中所示的滑块的侧视图；
[0033]图15是沿图14中F-F线的滑块的剖面图；
[0034]图16是图1中所示的活塞连杆组件的油封的示意图；
[0035]图17是图16中所示的油封的正视图；
[0036]图18是沿图17中G-G线的油封的剖面图；
[0037]图19是图16中所示的油封的侧视图；[0038]图20是沿图19中H-H线的油封的剖面图；
[0039]图21是图16中所示的油封的俯视图。
【具体实施方式】
[0040]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0041]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0042]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0043]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0044]下面参考图1-图21描述根据本发明第一方面实施例的发动机的活塞连杆组件100，发动机的活塞I可以将燃烧室(图未示出)内产生的气体压力传给活塞销2和连杆3，活塞I在气体压力下做直线运动，最终通过活塞销2、连杆3转化成曲轴(图未示出)的旋转运动。
[0045]如图1-图6所示，根据本发明第一方面实施例的发动机的活塞连杆组件100，包括活塞1、活塞销2、连杆3、滑块4、弹簧5以及泄压阀6。
[0046]活塞I内限定出容纳空间，容纳空间内具有油腔11。活塞销2可上下移动地设在容纳空间内，且活塞销2内具有油道21。例如在图1-图3的示例中，活塞I内限定出中空的容纳空间，容纳空间在上下方向上的尺寸大于活塞销2在上下方向上的尺寸，从而活塞销2可以在容纳空间内上下移动，容纳空间内具有油腔11，活塞销2内限定出油道21，油道21与活塞I内的油腔11连通，这样通入油道21的液压油可以流入油腔11内。
[0047]连杆3套设在活塞销2上，连杆3上具有与油道21相通的进油口 31。例如在图1-图3、图6的示例中，连杆3的上部形成有贯穿的通孔，活塞销2可以穿过该通孔，从而连杆3可以套在活塞销2上，当活塞I在气体压力的作用下做直线运动时，可以通过活塞销2、连杆3带动曲轴转动，进油口 31形成在连杆3的底部，连杆3上形成有沿连杆3的中心轴线方向延伸的进油通道32，进油口 31通过进油通道32与活塞销2的油道21连通，从而从进油口 31通入的液压油可以通过进油通道32经由油道21流入油腔11内。
[0048]滑块4套设在活塞销2上，且滑块4位于容纳空间内，滑块4内具有连通油道21和油腔11的滑块油道41。例如在图1-图5的示例中，滑块4上形成有贯穿的穿孔42，穿孔42形成在滑块4的上部，活塞销2可以穿过该穿孔42，从而滑块4可以套在活塞销2上，可选地，穿孔42的内壁面形成为与活塞销2的外壁面的形状相适配的形状，滑块油道41形成在滑块4的下部，且滑块油道41的上端与油道21连通，滑块油道41的下端与容纳空间内的油腔11连通，这样滑块油道41将活塞销2上的油道21和油腔11连通，从而油道21内的液压油可以通过滑块油道41通入油腔11内。
[0049]弹簧5止抵在容纳空间的内壁和滑块4的具有滑块油道41的相对侧的侧壁之间。例如在图2和图3的示例中，弹簧5止抵在容纳空间的顶壁和滑块4的顶部之间，且弹簧5与滑块油道41在活塞销2的径向上相对，这样当从连杆3的进油口 31向连杆3内通入液压油时，液压油会通过进油通道32进入活塞销2的油道21内，然后通过滑块油道41进入活塞I的油腔11内，随着油腔11内的油量和油压的增加，活塞I会相对活塞销2向下移动并压缩弹簧5。
[0050]参照图1-图3，泄压阀6设在活塞销2和活塞I中的至少一个上。也就是说，泄压阀6可以仅设在活塞销2上，或者仅设在活塞I上，或者同时设在活塞销2和活塞I上。需要理解的是，泄压阀6的具体设置位置可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。
[0051]打开泄压阀6时，油腔11内的液压油会逐渐减少，弹簧5复位，可以实现活塞I相对于活塞销2向上移动，从而实现了发动机的压缩比可变。
[0052]根据本发明第一方面实施例的发动机的活塞连杆组件100，通过本发明的活塞1、活塞销2内部的油道21和弹簧5，调整滑块4的升降，可以改变活塞I相对于连杆3的位置，使发动机的燃烧室内的容积发生变化，以达到调整压缩比的目的，从而满足了发动机运转过程中对不同压缩比的需求，实现了发动机性能的提升，降低了发动机的排放，提高了发动机的经济性。
[0053]在本发明的一个实施例中，如图3、图7-图10所示，油道21包括:主油道211和多个副油道，主油道211沿活塞销2的轴向延伸。多个副油道均与主油道211相通且沿活塞销2的径向延伸，多个副油道包括:第一副油道221和第二副油道222，第一副油道221与进油口 31相通，第二副油道222与滑块油道41相通。
[0054]例如在图7-图10示例中，主油道211的横截面形状为圆形，且主油道211与活塞销2同轴设置，活塞销2的上形成有环形的凹槽23，凹槽23沿活塞销2的径向向内凹入，每个副油道均形成在凹槽23的内壁上，且每个副油道的内端与主油道211相连通，每个副油道的外端贯穿活塞销2的外周壁，其中第一副油道221与连杆3的进油口 31通过进油通道32连通，第二副油道222与滑块4的滑块油道41连通，这样当泄压阀6关闭时，从进油口31通入的液压油可以通过环形的凹槽23从第一副油道221通入主油道211内，然后从第二副油道222流出，经过环形的凹槽23进入滑块油道41内，最后进入油腔11，当泄压阀6打开时，油腔11内的液压油可以通过滑块油道41经由环形的凹槽23进入第二副油道222内，然后流入主油道211内。这里，需要说明的是，“内端”可以理解为朝向活塞销2中心的一端，其另一端被定义为“外端”，即远离活塞销2中心的一端。需要理解的是，第一副油道221和第二副油道222的数量可以根据实际要求设置，以更好地满足实际要求。
[0055]进一步地，主油道211沿活塞销2的轴向贯穿活塞销2，泄压阀6为两个且两个泄压阀6分别设在主油道211的两端。参照图3、图7-图10，主油道211为沿活塞销2的中心轴线延伸的通孔，两个泄压阀6分别设在该通孔的两端，打开两个泄压阀6，油腔11内的液压油可以依次通过滑块油道41、第二副油道222，然后从主油道211的两端流出，从而油腔11内的液压油减少，弹簧5复位，活塞I相对活塞销2向上移动，多余的液压油进入曲轴箱(图未示出)。
[0056]可选地，第一副油道221和第二副油道222分别为四个，且四个第一副油道221在活塞销2的周向上均匀分布，四个第二副油道222在活塞销2的周向上均匀分布。例如在图7-图10的示例中，四个第一副油道221设在活塞销2的中央，且相邻的两个第一副油道221之间的夹角为90°，四个第二副油道222邻近活塞销2的两端布置，且相邻的两个第二副油道222之间的夹角为90°。
[0057]在本发明的一个实施例中，如图1-图3、图16-图21所示，滑块4的两端分别设有油封7，油封7套设在活塞销2上且油封7相对于活塞销2可上下移动。进一步地，每个油封7内设有油封阀芯8，油封阀芯8相对于油封7可上下移动。
[0058]例如在图1-图3、图16-图21的示例中，滑块4的两端分别设有一个油封7，油封7上形成有贯穿的贯穿孔71，活塞销2可以穿过该贯穿孔71，从而油封7可以套在该贯穿孔71上，贯穿孔71大体为长圆形，这样油封7相对于活塞销2可以在上下方向上移动，油封7的顶部形成有安装槽72，安装槽72从油封7的上表面向下凹入，油封阀芯8可以安装在安装槽72内，油封阀芯8大体为矩形板，油封阀芯8上形成有贯穿的圆形孔，圆形孔的内周壁可以形成为与活塞销2的外周壁的形状相适配的形状，当活塞I相对与活塞销2上下移动时，油封阀芯8相对于活塞销2固定不动，而油封7相对于活塞销2上下移动，这样滑块4、滑块4两侧的具有油封阀芯8的油封7、活塞销2以及容纳空间的底壁共同限定出油腔11，通过设置油封7和油封阀芯8，有效地防止了液压油从滑块4的两端泄漏出去，且有效地保证了活塞I相对于活塞销2可以上下移动，从而保证了活塞I可以根据发动机不同转速、不同负荷下对压缩比的要求而调整压缩比。
[0059]可选地，油封7和活塞I过盈配合。由此，可以有效防止液压油从油封7和活塞I之间的缝隙泄漏出去，从而有效地保证了活塞I可以根据发动机不同转速、不同负荷下对压缩比的要求而调整压缩比。
[0060]可选地，滑块4与活塞销2过盈配合。由此，有效地保证了从活塞销2的油道21通入的液压油可以通过滑块4的滑块油道41进入油腔11内，从而油腔11内的液压油可以推动滑块4，进而带动活塞I向下移动。
[0061]可选地，滑块4和弹簧5分别为两个，且两个滑块4关于连杆3的中心轴线左右对称，两个弹簧5与两个滑块4 一一对应。如图1-图3所示，活塞销2的两端分别设有一个滑块4，每个滑块4的顶部设有一个弹簧5，且每个滑块4的两端分别设有一个油封7，每个油封7内设有一个油封阀芯8，活塞销2的主油道211的两端分别设有一个泄压阀6。
[0062]当活塞销2两端的泄压阀6关闭时，液压油可以依次通过连杆3的进油口 31、进油通道32、活塞销2的第一副油道221、主油道211、分别与两个滑块4对应的第二副油道222、滑块油道41通入油腔11内，随着油腔11内的液压油的油量和油压的增大，两个滑块4会分别压缩与其对应的弹簧5，从而实现活塞I相对于连杆3的相对位置移动，反之，当活塞销2两端的泄压阀6打开时，油腔11内的液压油可以依次通过滑块油道41、分别与两个滑块4对应的第二副油道222、主油道211的两端流出，从而实现了两个弹簧5自动复位，进而实现了发动机的压缩比可变，多余的液压油进入曲轴箱。由此，通过设置两个滑块4和两个弹簧5，有效地保证了活塞I运动的平稳性。
[0063]在活塞连杆组件100进行装配时，以活塞I为主体，先将连杆3、活塞销2、油封7、油封阀芯8装配，然后再将滑块4、弹簧5、装有油封阀芯8的油封7装配在一起，使四个油封7分别与活塞I过盈配合，两个滑块4分别与活塞销2过盈配合，活塞1、两个滑块4、四个装有油封阀芯8的油封7装配过程中分别形成两个封闭的油腔11。
[0064]根据本发明实施例的发动机的活塞连杆组件100，可以通过电磁阀控制油压，依靠油腔11来增加油腔11和与其相应的弹簧5之间的压力差，从而控制滑块4带动活塞销2一起相对活塞I在设定范围内上下移动，实现活塞I相对与连杆3的位置改变，使发动机的燃烧室的容纳发生变化，达到调整压缩比的目的，从而满足了发动机运转过程中对不同压缩比的需求，实现了发动机性能的提升，降低了发动机的排放，提高了发动机的经济性。
[0065]根据本发明实施例的发动机的活塞连杆组件100，活塞连杆组件100可以有效控制发动机的压缩比，使得发动机的热效率达到最大，提升了发动机的动力性，燃油经济性和排放性能，且活塞连杆组件100的加工装配简单，易于操作，具有可制造和可装配性。
[0066]根据本发明第二方面实施例的发动机，包括根据本发明上述第一方面实施例的发动机的活塞连杆组件100。
[0067]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0068]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种发动机的活塞连杆组件，其特征在于，包括: 活塞，所述活塞内限定出容纳空间，所述容纳空间内具有油腔； 活塞销，所述活塞销可上下移动地设在所述容纳空间内，且所述活塞销内具有油道； 连杆，所述连杆套设在所述活塞销上，所述连杆上具有与所述油道相通的进油口 ； 滑块，所述滑块套设在所述活塞销上且位于所述容纳空间内，所述滑块内具有连通所述油道和所述油腔的滑块油道； 弹簧，所述弹簧止抵在所述容纳空间的内壁和所述滑块的具有所述滑块油道的相对侧的侧壁之间；以及 泄压阀，所述泄压阀设在所述活塞销和所述活塞中的至少一个上。
2.根据权利要求1所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述油道包括: 主油道，所述主油道沿所述活塞销的轴向延伸；和 多个副油道，所述多个副油道均与所述主油道相通且沿所述活塞销的径向延伸，所述多个副油道包括: 第一副油道，所述第一副油道与所述进油口相通；和 第二副油道，所述第二副油道与所述滑块油道相通。
3.根据权利要求2所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述主油道沿所述活塞销的轴向贯穿所述活塞销，所述泄压阀为两个且所述两个泄压阀分别设在所述主油道的两端。
4.根据权利要求2所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述第一副油道和所述第二副油道分别为四个，且所述四个第一副油道在所述活塞销的周向上均匀分布，所述四个第二副油道在所述活塞销的周向上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述滑块的两端分别设有油封，所述油封套设在所述活塞销上且所述油封相对于所述活塞销可上下移动。
6.根据权利要求5所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，每个所述油封内设有油封阀芯，所述油封阀芯相对于所述油封可上下移动。
7.根据权利要求5所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述油封和所述活塞过盈配合。
8.根据权利要求1所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述滑块与所述活塞销过盈配合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的发动机的活塞连杆组件，其特征在于，所述滑块和所述弹簧分别为两个，且所述两个滑块关于所述连杆的中心轴线左右对称，所述两个弹簧与所述两个滑块一一对应。
10.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的发动机的活塞连杆组件。
【文档编号】F02B75/32GK103527317SQ201310528693
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】邱继虎, 常明明, 张堪想, 王鹏, 梁永龙, 王建航, 贾絮影, 廖吕江 申请人:长城汽车股份有限公司