用于發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)、可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，特別涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)、可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓縮比是發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)非常重要的概念，壓縮比表示了氣缸中氣體的壓縮程度，它是氣缸中氣體壓縮前的容積與氣體壓縮后的容積之比，即氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比稱為壓縮比。增加壓縮比，可以提高氣缸壓力和燃燒效率，但是容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震，爆震是指氣缸內(nèi)的壓力超過(guò)了臨界值，汽油因?yàn)閴嚎s而在點(diǎn)火之前被點(diǎn)燃，這會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)很大的傷害。所以，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，希望通過(guò)增加壓縮比來(lái)提高燃燒效率，而高負(fù)荷時(shí)，希望降低壓縮比來(lái)防止爆震和改善燃燒效率。
[0003]現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸總?cè)莘e是基本恒定的，且在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中是無(wú)法改變的。因此，當(dāng)前的可變壓縮比技術(shù)，通常是通過(guò)改變氣缸燃燒室容積和改變氣缸中活塞上止點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如改變活塞上止點(diǎn)位置可以改變氣缸燃燒室容積，進(jìn)而改變壓縮比?，F(xiàn)有改變活塞上止點(diǎn)位置往往需要將連桿和曲軸的曲拐改變?yōu)?連桿機(jī)構(gòu)，同時(shí)增加控制機(jī)構(gòu)，標(biāo)致MCE-5發(fā)動(dòng)機(jī)就是采用該現(xiàn)有技術(shù)。另外，薩博SVC可變壓縮比技術(shù)是通過(guò)改變氣缸蓋和缸體的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)活塞上止點(diǎn)位置的。但是，現(xiàn)有可變壓縮比機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問(wèn)題是，現(xiàn)有可變壓縮比機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作困難。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的可變壓縮比機(jī)構(gòu)，該可變壓縮比機(jī)構(gòu)包括:
[0006]位于氣缸蓋蓋體中且用于連通氣缸燃燒室的通孔；
[0007]位于所述通孔內(nèi)且可在通孔內(nèi)沿軸向往復(fù)移動(dòng)的活塞，所述活塞沿軸向包括螺紋部和密封部，所述密封部位于活塞靠近氣缸燃燒室的端部并密封通孔，且所述密封部和通孔的相向周面之間為抗扭配合以阻擋活塞周向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺紋部外表面具有外螺紋；
[0008]套裝在所述螺紋部外的轉(zhuǎn)動(dòng)圈，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈內(nèi)圓周面具有與所述外螺紋旋擰配合的內(nèi)螺紋，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈外圓周面具有周向間隔分布的若干條形齒；
[0009]位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈軸向兩側(cè)且與通孔內(nèi)壁連接的限位部，所述限位部用來(lái)阻擋轉(zhuǎn)動(dòng)圈沿軸向移動(dòng)；
[0010]與所述活塞垂直的蝸桿，所述蝸桿位于所述蓋體中且至少一端位于蓋體外，所述蝸桿的螺旋齒與轉(zhuǎn)動(dòng)圈的條形齒嚙合。
[0011 ] 可選地，在所述蝸桿位于蓋體外的一端連接有控制電機(jī)，所述控制電機(jī)控制蝸桿繞中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以使轉(zhuǎn)動(dòng)圈周向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述密封部與通孔之間的抗扭配合使活塞相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)圈沿軸向移動(dòng)。
[0012]可選地，所述通孔沿軸向分為頂部開口部和中間部，所述中間部比頂部開口部靠近氣缸燃燒室；
[0013]在所述頂部開口部的通孔內(nèi)壁設(shè)置有止圈；
[0014]所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈位于所述止圈與頂部開口部底面之間，所述止圈和頂部開口部底面作為轉(zhuǎn)動(dòng)圈的軸向兩側(cè)面的限位部。
[0015]可選地，在所述通孔內(nèi)壁設(shè)置有收容槽，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圈位于收容槽中，所述收容槽與轉(zhuǎn)動(dòng)圈的軸向兩側(cè)面相對(duì)的側(cè)壁作為限位部。
[0016]可選地，在所述密封部和通孔的相向周面之間設(shè)置有油封。
[0017]可選地，還包括套裝在所述密封部上的活塞環(huán)，所述活塞環(huán)和油封沿活塞軸向相互隔開。
[0018]可選地，所述活塞環(huán)與活塞外表面連接，或者所述活塞環(huán)與通孔內(nèi)壁連接，
[0019]可選地，在所述密封部外表面套設(shè)有防摩擦環(huán)，所述防摩擦環(huán)與活塞環(huán)和油封沿活塞軸向相互隔開。
[0020]可選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有多個(gè)氣缸，對(duì)應(yīng)每個(gè)氣缸設(shè)置有一個(gè)活塞，所述蝸桿可帶動(dòng)所有活塞同步移動(dòng)。
[0021]可選地，所述密封部和通孔之間的抗扭配合為:所述密封部為橢圓柱，與所述密封部周向相對(duì)的通孔內(nèi)壁為橢圓柱。
[0022]可選地，所述控制電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，所述蝸桿與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接。
[0023]本發(fā)明還提供一種可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，該可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)包括上述任一項(xiàng)所述的氣缸蓋，所述氣缸蓋與氣缸體開口連接。
[0024]可選地，還包括火花塞和噴油嘴；
[0025]所述活塞中形成有活塞腔，所述活塞腔軸向貫通活塞；
[0026]所述活塞腔在密封部位置分為徑向相互隔開的第一腔室和第二腔室，所述噴油嘴位于第一腔室中且其噴油一端指向氣缸燃燒室，并與第一腔室內(nèi)壁連接，所述火花塞位于第二腔室中且其放電一端指向氣缸燃燒室，并與第二腔室內(nèi)壁連接；或者，
[0027]所述火花塞位于所述活塞腔中且其放電一端指向氣缸燃燒室，并與所述活塞腔內(nèi)壁連接；或者，
[0028]所述噴油嘴位于所述活塞腔中且其噴油一端指向氣缸燃燒室，并與所述活塞腔內(nèi)壁連接。
[0029]可選地，所述火花塞與第二腔室內(nèi)壁、通孔內(nèi)壁之間為螺紋連接；
[0030]所述噴油嘴與第一腔室內(nèi)壁、通孔內(nèi)壁之間為螺紋連接。
[0031]本發(fā)明還提供一種汽車，該汽車包括上述任一項(xiàng)所述的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033]蝸桿與轉(zhuǎn)動(dòng)圈之間為蝸桿傳動(dòng),在蝸桿旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)圈的軸向移動(dòng)被限位，且活塞密封部與通孔抗扭配合使活塞不能周向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此活塞螺紋部與轉(zhuǎn)動(dòng)圈之間的螺紋配合迫使活塞相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)圈沿軸向移動(dòng)，以調(diào)整氣缸燃燒室的容積，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)壓縮比和氣缸壓力的目的。本技術(shù)方案的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，并通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮比來(lái)避免發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生爆震。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的氣缸蓋的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的活塞和蝸桿的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的集成有火花塞和噴油嘴的活塞的立體剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]發(fā)動(dòng)機(jī)是一整套動(dòng)力輸出設(shè)備，現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸，氣缸包括氣缸蓋和氣缸體，氣缸體靠近氣缸蓋的部分為氣缸燃燒室。發(fā)動(dòng)機(jī)工作主要包括四沖程，在點(diǎn)火沖程中，氣缸中的活塞向氣缸蓋運(yùn)動(dòng)至活塞上止點(diǎn)，并將空氣和燃油的混合氣體擠壓在氣缸燃燒室，同時(shí)火花塞放電將燃油點(diǎn)燃。
[0039]本實(shí)施例在氣缸蓋基礎(chǔ)上，提出了一種可變壓縮比機(jī)構(gòu)，使用該可變壓縮比機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)氣缸燃燒室的壓縮比和氣缸壓力，以提升氣缸燃燒室中的燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0040]參照?qǐng)D1、圖2，可變壓縮比機(jī)構(gòu)包括:
[0041]位于氣缸蓋蓋體I中且用于連通氣缸燃燒室10的通孔2 ；
[0042]位于通孔2中且可在通孔2內(nèi)沿軸向往復(fù)移動(dòng)的活塞3，活塞3為柱狀，活塞3沿軸向分為螺紋部31和密封部32，其中密封部32位于活塞3靠近氣缸燃燒室10的端部且密封通孔2，且密封部32和通孔2的相向周面之間為抗扭配合以阻擋活塞3周向轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋部31外表面具有外螺紋310 ；
[0043]套裝在螺紋部31外的轉(zhuǎn)動(dòng)圈5，轉(zhuǎn)動(dòng)圈5的內(nèi)圓周面具有能夠和螺紋部31的外螺紋310旋擰配合的內(nèi)螺紋51，在轉(zhuǎn)動(dòng)圈5的外圓周面具有沿周向分布的若干條形齒52 ；
[0044]位于轉(zhuǎn)動(dòng)圈5軸向兩側(cè)且與通孔2內(nèi)壁連接的限位部(圖中未標(biāo)號(hào))，限位部用來(lái)阻擋轉(zhuǎn)動(dòng)圈5沿軸向移動(dòng)；
[0045]與活塞3垂直的蝸桿6，蝸桿6位于蓋體I中且至少一端位于蓋體I外，蝸桿6的螺旋齒61與轉(zhuǎn)動(dòng)圈5的條形齒52嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)蝸桿傳動(dòng)。在本實(shí)施例中，在蝸桿6位于蓋體I外的一端連接有6控制電機(jī)(圖中未示出)，控制電機(jī)為蝸桿6提供驅(qū)動(dòng)，用來(lái)控制蝸桿6繞其中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圈5周向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0046]需要說(shuō)明的是，參照?qǐng)D2，通常一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)具有多個(gè)氣缸，那么對(duì)應(yīng)每個(gè)氣缸設(shè)置一個(gè)活塞3,多個(gè)氣缸設(shè)置有多個(gè)活塞3,這樣,在蝸桿6上對(duì)應(yīng)每個(gè)活塞3設(shè)置有一組螺旋齒61，一個(gè)蝸桿6可帶動(dòng)所有活塞3同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0047]使用本實(shí)施例可變壓縮比機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)為可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，在可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸蓋與氣缸體開口連接。本實(shí)施例的可變壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理為:
[0048]當(dāng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿6順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，借助螺旋齒61與條形齒52之間的配合，轉(zhuǎn)動(dòng)圈5繞其中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。由于活塞3的密封部32與通孔2之間為抗扭配合，在轉(zhuǎn)動(dòng)圈5周向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)活塞3不會(huì)隨轉(zhuǎn)動(dòng)圈5周向轉(zhuǎn)動(dòng)，又因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)圈5的軸向移動(dòng)被限位部阻擋，因此轉(zhuǎn)動(dòng)圈5在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)內(nèi)螺紋51和螺紋部的外螺紋310之間的螺紋配合對(duì)活塞3施加轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩克服密封部32與通孔2相向周面之間的扭矩，迫使活塞3相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)圈5沿軸向第一方向移動(dòng)；
[0049]當(dāng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，蝸桿6帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圈5繞其中軸線按第二旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二旋轉(zhuǎn)方向與上述第一旋轉(zhuǎn)方向相反，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)圈5帶動(dòng)活塞3沿軸向第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二方向與上述第一方向相反。通過(guò)調(diào)整蝸桿6的旋轉(zhuǎn)方向可實(shí)現(xiàn)調(diào)整第一旋轉(zhuǎn)方向和第二旋轉(zhuǎn)方向，并進(jìn)一步調(diào)整第一方向和第二方向，例如第一方向?yàn)檩S向向上，而第二方向?yàn)檩S向向下。
[0050]這樣，通過(guò)控制活塞沿軸向移動(dòng)可調(diào)整氣缸燃燒室的容積，進(jìn)而改變壓縮比、氣缸燃燒室壓力。例如，當(dāng)活塞沿軸向向上移動(dòng)時(shí)，氣缸燃燒室的容積增大，壓縮比和氣缸燃燒室壓力減小；當(dāng)活塞沿軸向向下移動(dòng)時(shí)，氣缸燃燒室的容積減小，壓縮比和氣缸燃燒室壓力增大。
[0051]在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷，氣缸燃燒室的壓縮比很高、壓力較大，這時(shí)通過(guò)控制活塞沿軸向向上移動(dòng)以適當(dāng)降低壓縮比、氣缸燃燒室壓力，來(lái)防止產(chǎn)生爆震；如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷，氣缸燃燒室的壓縮比較低、壓力較小，通過(guò)控制活塞沿軸向向下移動(dòng)以適當(dāng)增大壓縮比、氣缸燃燒室壓力，來(lái)提高燃油燃燒效率，而且此時(shí)氣缸的進(jìn)氣量減小，使得燃燒廢氣的排量降低，減少了廢氣排放。
[0052]在具體應(yīng)用中，控制電機(jī)與汽車的電子控制單元連接，電子控制單元將根據(jù)獲得的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)控制控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度，以實(shí)現(xiàn)適時(shí)調(diào)節(jié)壓縮比、氣缸燃燒室壓力。
[0053]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。
[0054]另外，對(duì)壓縮比、氣缸燃燒室壓力的適時(shí)調(diào)節(jié)，使氣缸對(duì)油品類型不再敏感。為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，油品的辛烷值是燃油抗爆震的指標(biāo)，辛烷值越高，抗爆震