可变压缩比发动机的控制油路、可变压缩比发动机及汽车的制作方法

1.本发明属于发动机领域，特别是涉及可变压缩比发动机的控制油路、可变压缩比发动机及汽车。


背景技术：

2.可变压缩比技术是发动机革命性技术，在发动机中低负荷采用高压缩比能够提高发动机热效率，降低油耗，在高负荷采用低压缩比能够提高发动机功率和扭矩，满足动力性要求。目前多连杆结构形式的可变压缩比发动机已经量产，多连杆形式的可变压缩比方案布局众多，其中驱动压缩比切换的零部件主要为电机，中间再增加谐波减速器，保证驱动多连杆时不至于转速过高。该方案增加电机和谐波减速器，对发动机空间的需求高，同时增加了非常高的成本。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：针对现有方案对发动机空间的需求高、成本高的问题，提供一种可变压缩比发动机的控制油路、可变压缩比发动机及汽车。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种可变压缩比发动机的控制油路，包括液压腔、液压驱动总成、油道总成和进出油控制总成；
5.所述液压驱动总成滑设于所述液压腔，并将所述液压腔分隔为上液压腔和下液压腔；所述液压驱动总成用于连接控制轴；
6.所述油道总成分别连通所述上液压腔和所述下液压腔；
7.所述进出油控制总成用于控制所述油道总成的通行状态，以控制所述上液压腔和所述下液压腔的进出油状态。
8.可选地，所述油道总成包括主供油道、上进油道、上泄油道、下进油道和下泄油道；所述进出油控制总成包括上进油单向阀、上泄油单向阀、下进油单向阀、下泄油单向阀和油道开关；
9.所述上进油道连通所述主供油道与所述上液压腔，所述上进油单向阀允许油液从所述主供油道向所述上液压腔单向通行，所述上泄油道连通所述上液压腔，所述上泄油单向阀允许所述上液压腔内的油液经所述上泄油道向外单向泄出；
10.所述下进油道连通所述主供油道与所述下液压腔，所述下进油单向阀允许油液从所述主供油道向所述下液压腔单向通行，所述下泄油道连通所述下液压腔，所述下泄油单向阀允许所述下液压腔内的油液经所述下泄油道向外单向泄出；
11.所述油道开关用于打开或关闭所述上泄油道，以及打开或关闭所述下泄油道。
12.可选地，所述上泄油道的一端连通所述上液压腔，另一端连通所述下液压腔，所述上泄油单向阀允许所述上液压腔内的油液经所述上泄油道向所述下液压腔单向泄出；
13.所述下泄油道的一端连通所述上液压腔，另一端连通所述下液压腔，所述下泄油单向阀允许所述下液压腔内的油液经所述下泄油道向所述下液压腔单向泄出。
14.可选地，所述油道开关为两位控制阀，用于控制所述上泄油道和所述下泄油道中的一个油道打开，另一个油道关闭。
15.可选地，所述上进油单向阀设于所述上进油道，所述下进油单向阀设于所述下进油道；
16.所述上泄油单向阀设于所述上泄油道，所述下泄油单向阀设于所述下泄油道。
17.可选地，所述主供油道、所述上液压腔、所述下液压腔、所述上进油道、所述下进油道、所述上泄油道和所述下泄油道为气缸体的局部。
18.可选地，所述液压驱动总成在所述液压腔内上行至极限位置时，所述上液压腔的容积为0；所述液压驱动总成在所述液压腔内下行至极限位置时，所述下液压腔的容积为0。
19.本发明实施例还提供了一种发动机，包括活塞、上连杆、摇臂总成、曲轴、下连杆、控制轴及前述控制油路；
20.所述上连杆的上端可转动地连接于所述活塞，下端可转动地连接于所述摇臂总成；
21.所述摇臂总成可转动地连接于所述曲轴；
22.所述下连杆的上端可转动地连接于所述摇臂总成，下端可转动地连接于所述控制轴；
23.所述液压驱动总成传动连接于所述控制轴，并用于将所述控制轴稳定在不同的旋转角度以调节所述发动机的压缩比。
24.可选地，活塞受到向下的燃烧爆压时所述控制轴能上推所述液压驱动总成，活塞受到向上的往复力时所述控制轴能下推所述液压驱动总成。
25.本发明实施例还提供了一种汽车，包括前述发动机。
26.本发明实施例提供的可变压缩比发动机的控制油路、可变压缩比发动机及汽车，液压驱动总成受到来自活塞的动力而具有相对于液压腔滑动的趋势，进出油控制总成控制上液压腔和下液压腔中的一个腔体处于出油状态，另一个腔体处于进油状态，液压驱动总成可滑动以减小处于出油状态的腔体的容积，另一个腔体则进油，当处于出油状态的腔体的容积变为最小时，液压驱动总成在一腔体的腔壁和另一腔体内的油液作用下不可再滑动，控制轴状态稳定，发动机处于高压缩比或低压缩比状态，从而实现可靠压缩比切换，无需额外设置动力源来稳定控制轴，降低发动机的零件成本，降低空间需求，降低了切换压缩比过程中的能源需求，提高发动机的热效率，无需额外配置用于切换压缩比的能源。
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的可变压缩比发动机的局部结构示意图；
28.图2为图1所示可变压缩比发动机的控制油路的结构简图；
29.图3为图1所示可变压缩比发动机在高压缩比状态下的结构示意图；
30.图4为图1所示可变压缩比发动机的控制油路在高压缩比状态下的结构示意图；
31.图5为图1所示可变压缩比发动机在低压缩比状态下的结构示意图；
32.图6为图1所示可变压缩比发动机的控制油路在低压缩比状态下的结构示意图；
33.说明书中的附图标记如下：
34.1、活塞；2、上连杆；3、摇臂总成；4、曲轴；5、下连杆；6、控制轴；7、传动组件；a、控制
油路；8、液压驱动总成；
35.901、上液压腔；902、下液压腔；
36.1001、上进油单向阀；1002、上泄油单向阀；1003、下进油单向阀；1004、下泄油单向阀；1005、油道开关；
37.1101、主供油道；1102、上进油道；1103、上泄油道；1104、下进油道；1105、下泄油道；
38.20、气缸体。
具体实施方式
39.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.如图1所示，本发明实施例提供的可变压缩比发动机的控制油路a，包括液压腔、液压驱动总成8、油道总成和进出油控制总成；
41.液压驱动总成8滑设于液压腔，并将液压腔分隔为上液压腔901和下液压腔902；液压驱动总成8用于连接控制轴6；
42.油道总成分别连通上液压腔901和下液压腔902；
43.进出油控制总成用于控制油道总成的通行状态，以控制上液压腔901和下液压腔902的进出油状态。本技术中，为方便表达，将上液压腔901和下液压腔902统称为腔体，可变压缩比发动机简称为发动机；
44.具体地，发动机的活塞1受到向上的往复力时液压驱动总成8受到来自于活塞1间接传递过来的向下作用力或向上作用力，活塞1受到向下的燃烧爆压时液压驱动总成8相应地受到来自于活塞1间接传递过来的向上作用力或向下作用力。但一般向上的往复力小于向下的燃烧爆压，优选活塞1受到向下的燃烧爆压时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向上作用力，活塞1受到向上的往复力时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向下作用力，可利用液压驱动总成8的重力补偿来自活塞1的向下作用力的不足，提高发动机压缩比切换的响应性。
45.使用时，发动机的润滑油进入油道总成，发动机的活塞1受向上的往复力或向下的燃烧爆压时，会将力经控制轴6传递至液压驱动总成8，以使液压驱动总成8具有相对于液压腔滑动的趋势；
46.需切换发动机的压缩比时，通过进出油控制总成控制上液压腔901的进出油状态和下液压腔902的进出油状态，使上液压腔901和下液压腔902中的一个腔体处于可出油状态，另一个腔体处于可进油状态；液压驱动总成8受到来自于活塞1的力朝向可出油的腔体时，液压驱动总成8朝向该腔体滑动使该腔体的容积减小，该腔体的油液泄出，可进油的腔体进油；液压驱动总成8受到来自于活塞1的力朝向可进油的腔体时，上液压腔901的容积和下液压腔902的容积不变，均保持润滑油不进不出状态；经过发动机几个循环后，上液压腔901和下液压腔902中的一个腔体的润滑油只进不出，容积变到最大并被润滑油充满，另一个腔体只出不进，容积变到最小，此时控制轴6状态稳定，发动机处于高压缩比(如图3和图4所示)或低压缩比状态(如图5和图6所示)。
47.本发明实施例提供的可变压缩比发动机的控制油路，液压驱动总成8受到来自活塞1的动力而具有相对于液压腔滑动的趋势，进出油控制总成控制上液压腔901和下液压腔902中的一个腔体处于出油状态，另一个腔体处于进油状态，液压驱动总成8可滑动以减小处于出油状态的腔体的容积，另一个腔体则进油，当处于出油状态的腔体的容积变为最小时，液压驱动总成8在一腔体的腔壁(即原处于出油状态的腔体)和另一腔体(即原处于进油状态的腔体)内的油液作用下不可再滑动，控制轴6状态稳定，发动机处于高压缩比或低压缩比状态，从而实现可靠压缩比切换，无需额外设置动力源(如驱动电机或液压泵)来稳定控制轴6，降低发动机的零件成本，降低空间需求，降低了切换压缩比过程中的能源需求，提高发动机的热效率，无需额外配置用于切换压缩比的能源。
48.在一实施例中，如图1和图2所示，油道总成包括主供油道1101、上进油道1102、上泄油道1103、下进油道1104和下泄油道1105；进出油控制总成包括上进油单向阀1001、上泄油单向阀1002、下进油单向阀1003、下泄油单向阀1004和油道开关1005；
49.上进油道1102连通主供油道1101与上液压腔901，上进油单向阀1001允许油液从主供油道1101向上液压腔901单向通行，上泄油道1103连通上液压腔901，上泄油单向阀1002允许上液压腔901内的油液经上泄油道1103向外单向泄出；
50.下进油道1104连通主供油道1101与下液压腔902，下进油单向阀1003允许油液从主供油道1101向下液压腔902单向通行，下泄油道1105连通下液压腔902，下泄油单向阀1004允许下液压腔902内的油液经下泄油道1105向外单向泄出；
51.油道开关1005用于打开或关闭上泄油道1103，以及打开或关闭下泄油道1105。
52.上进油单向阀1001、上泄油单向阀1002、下进油单向阀1003和下泄油单向阀1004为普通的单向阀，只允许润滑油从某个方向通行，反向不允许通行，油道开关1005则控制上泄油道1103和下泄油道1105的开关，结构简单，降低发动机的布置空间需求，无需高性能子零件，故障率低，可靠性高，成本低，仅需对油道开关1005进行控制即可完成发动机的压缩比销切换，控制简单易行。
53.以活塞1受到向下的燃烧爆压时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向上作用力，活塞1受到向上的往复力时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向下作用力为例，说明本实施例发动机的压缩切换过程如下：
54.一、发动机需切换至高压缩比状态时：
55.油路开关关闭上泄油道1103，打开下泄油道1105。发动机运行过程中，主供油道1101一直持续供油，由于上进油单向阀1001和下进油单向阀1003都是单向阀，上液压腔901和下液压腔902都允许润滑油进入其中；
56.当活塞1受到向上的往复力时，液压驱动总成8会有向下运动趋势。虽然下进油单向阀1003允许润滑油从主供油道1101进入下液压腔902，但此刻下液压腔902内压力大于主供油道1101，因此润滑油实际无法进入下液压腔902。上进油单向阀1001允许润滑油从主供油道1101进入上液压腔901，同时由于下泄油道1105打开，原下液压腔902积累的润滑油在液压驱动总成8的向下压力作用下，迅速经过下泄油道1105泄出；并且在液压驱动总成8下行过程，使上液压腔901容积增大，并产生真空度，更加迅速吸收主供油道1101内的润滑油，以此迅速提高压缩比的切换响应性。
57.当活塞1受到向下的燃烧爆压时，液压驱动总成8会有向上运动趋势，此时由于上
泄油道1103关闭，上液压腔901内润滑油受到液压驱动总成8的向上压力且无法泄出，上液压腔901内压力大于主供油道1101压力，上进油道1102无法供油，上液压腔901保持润滑油不进不出；同时由于上液压腔901的容积并未减小，液压驱动总成8无法上移，下液压腔902不会产生真空度，下液压腔902保持润滑油不进不出。
58.经过发动机几个循环后，上液压腔901的润滑油只进不出，容积变到最大并被润滑油充满，下液压腔902则是只出不进，容积变到最小，此时控制轴6状态稳定，发动机处于高压缩比状态(如图3和图4所示)，图3中d1示出了活塞1的顶端到燃烧室顶部的距离。
59.二、发动机需切换至低压缩比状态时：
60.油路开关打开上泄油道1103，关闭下泄油道1105。发动机运行过程中，主供油道1101一直持续供油，由于上进油单向阀1001和下进油单向阀1003都是单向阀，上液压腔901和下液压腔902都允许润滑油进入其中；
61.当活塞1受到向下的燃烧爆压时，液压驱动总成8会有向上运动趋势，虽然上进油单向阀1001允许润滑油从主供油道1101进入上液压腔901，但此刻上液压腔901内压力大于主供油道1101，因此润滑油实际无法进入上液压腔901；下进油单向阀1003允许润滑油从主供油道1101进入下液压腔902，同时由于上泄油道1103打开，上液压腔901积累的原始润滑油在液压驱动总成8的向上压力作用下，迅速经过上泄油道1103泄出；并且在液压驱动总成8上行过程，使下液压腔902容积增大，并产生真空度，更加迅速吸收主供油道1101中的润滑油，以此迅速提高压缩比的切换响应性。
62.当活塞1受到向上的往复力时，液压驱动总成8会有向下运动趋势，由于下泄油道1105关闭，下液压腔902内润滑油受到液压驱动总成8的向下压力且无法泄出，下液压腔902内压力大于主供油道1101压力，下进油道1104无法供油，下液压腔902保持润滑油不进不出；同时由于下液压腔902的容积并未减小，液压驱动总成8无法下移，上液压腔901不会产生真空度，上液压腔901保持润滑油不进不出。
63.经过发动机几个循环后，下液压腔902的润滑油只进不出，容积变到最大并被润滑油充满，上液压腔901则是只出不进，容积变到最小，此时控制轴6状态稳定，发动机处于低压缩比状态(如图5和图6所示)，图5中d2示出了活塞1的顶端到燃烧室顶部的距离。
64.在一实施例中，如图2、图4和图6所示，上泄油道1103的一端连通上液压腔901，另一端连通下液压腔902，上泄油单向阀1002允许上液压腔901内的油液经上泄油道1103向下液压腔902单向泄出；
65.下泄油道1105的一端连通上液压腔901，另一端连通下液压腔902，下泄油单向阀1004允许下液压腔902内的油液经下泄油道1105向下液压腔902单向泄出。
66.在一实施例中，如图2、图4和图6所示，油道开关1005为两位控制阀，用于控制上泄油道1103和下泄油道1105中的一个油道打开，另一个油道关闭。无需为上泄油道1103和下泄油道1105分别设置控制阀，简化了结构，且两位控制阀的工作状态切换时，能够切换上泄油道1103和下泄油道1105的开关状态相反，也简化了控制，使得发动机的压缩比切换更为便捷。
67.在一实施例中，主供油道1101、上液压腔901、下液压腔902、上进油道1102、下进油道1104、上泄油道1103和下泄油道1105为气缸体20的局部，即主供油道1101、上液压腔901、下液压腔902、上进油道1102、下进油道1104、上泄油道1103和下泄油道1105直接形成于气
缸体20上，无需额外设置独立结构用于通行、容纳润滑油，简化了结构，无需装配。
68.具体地，主供油道1101、上进油道1102、下进油道1104、上泄油道1103和下泄油道1105均为机加工气缸体20形成的油道，均优选为圆柱形油道，结构简单，润滑油流动阻力小。其中主供油道1101作为发动机主油道，其分支供给于发动机各个需要润滑油的部位、零部件和系统。
69.具体地，如图1所示，液压腔为机加工气缸体20形成的容纳腔。优选液压腔为弧形腔，因为控制轴6在活塞1的带动下旋转，液压腔为弧形腔，液压驱动总成8也可绕一个转轴转动实现在液压腔内滑动时，可以简化控制轴6与液压驱动总成8之间的连接结构。
70.在一实施例中，液压驱动总成8在液压腔内上行至极限位置时，上液压腔901的容积为0；液压驱动总成8在液压腔内下行至极限位置时，下液压腔902的容积为0。更有效地利用液压腔内的空间，可利用较小的液压腔内的润滑油提供足够的油压稳定液压驱动总成8的位置，增加结构紧凑性。
71.如图1所示，本发明实施例还提供了一种可变压缩比发动机，包括活塞1、上连杆2、摇臂总成3、曲轴4、下连杆5、控制轴6和控制油路a；
72.上连杆2的上端可转动地连接于活塞1，下端可转动地连接于摇臂总成3；
73.摇臂总成3可转动地连接于曲轴4；
74.下连杆5的上端可转动地连接于摇臂总成3，下端可转动地连接于控制轴6；
75.液压驱动总成8传动连接于控制轴6，并用于将控制轴6稳定在不同的旋转角度以调节发动机的压缩比。其中，活塞1、上连杆2、摇臂总成3、曲轴4、下连杆5和控制轴6为发动机的现有结构，但是现有方案中活塞1、上连杆2、摇臂总成3、曲轴4、下连杆5和控制轴6不传递用于调节压缩比的驱动力。
76.通过控制轴6带动液压驱动总成8改变上液压腔901和下液压腔902的容积，最终通过位于液压驱动总成8一侧的液压腔腔壁及位于液压驱动总成8另一侧的润滑油的油压稳定液压驱动总成8的位置，再通过液压驱动总成8阻止控制轴6转动，完成发动机的压缩比切换。无需额外设置动力源(如驱动电机或液压泵)来稳定控制轴6，降低发动机的零件成本，降低空间需求，降低了切换压缩比过程中的额外能源需求，提高发动机的热效率。
77.优选地，油道开关与发动机ecu通信连接，发动机ecu通过转速、负荷等相关信息需求自动判断是否需要切换成压缩比状态，如需切换压缩比状态，则对油道开关的工作状态进行控制。具体地，中低负荷时发动机切换至高压缩比状态，高负荷时发动机切换至低压缩比状态。
78.在一实施例中，如图1所示，合理设置控制轴6与液压驱动总成8之间的连接结构，使活塞1受到向下的燃烧爆压时控制轴6能上推液压驱动总成8，活塞1受到向上的往复力时控制轴6能下推液压驱动总成8；活塞1受到向下的燃烧爆压时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向上作用力，燃烧爆压大，能够在上液压腔901处于可出油状态时带动液压驱动总成8快速上移，活塞1受到向上的往复力时液压驱动总成8受到来自于活塞1的向下作用力，可利用液压驱动总成8的重力补偿来自活塞1的向下作用力的不足，在下液压腔902处于可出油状态时带动液压驱动总成8快速下移，从而提高发动机压缩比切换的响应性。
79.具体地，如图1所示，可利用传动组件7连接控制轴6和液压驱动总成8，传动组件7包括固设于控制轴6上的主动齿轮和固设于液压驱动总成8上的从动齿轮，主动齿轮与从动
齿轮啮合。
80.本发明实施例还提供了一种汽车，包括前述任一实施例述及的可变压缩比发动机。采用前述可变压缩比发动机的控制油路，有利于减小动力总成体积，成本低。
81.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。