可变压缩比装置技术领域
本发明涉及可变压缩比装置，更具体地涉及用于控制发动机压缩
比的变化的可变压缩比装置。
背景技术
通常地，当压缩比较高时，内燃机的热效率增加。在火花点火式
发动机的情况下，当点火正时提前至一定水平时其热效率增加。然而，
当火花点火式发动机的点火正时在高压缩比下提前时，可能发生异常
燃烧，从而损坏发动机。因此，点火正时可以提前的量存在限制，并
且应当容许相应的输出降低。
可变压缩比(VCR)装置用于根据发动机的操作状态改变气体混
合物的压缩比。当发动机的负载较低时，可变压缩比装置通过增加气
体混合物的压缩比从而改进燃料效率。此外，当发动机的负载较高时，
可变压缩比装置通过降低气体混合物的压缩比从而避免出现爆燃并且
改进发动机输出。
常规的可变压缩比装置通过改变连接活塞和曲轴的连接杆的长度
从而改变压缩比。然而，由于活塞和曲轴之间的连接结构包括多个连
杆，因而可变压缩比装置的结构变复杂，惯性质量增加，并且包装体
积增加。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背
景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已
为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种可变压缩比装置，其可以借助液压调
节活塞的高度从而控制发动机压缩比的变化而无需使用连杆机构。
根据本发明，通过提供一种可变压缩比装置能够实现上述和其它
目的，所述可变压缩比装置包括：柱塞，其被构造成响应曲轴的旋转
而上下移动；活塞，其具有在其内形成的腔室，所述柱塞插入所述腔
室，所述活塞被构造成与所述柱塞一起上下移动，所述腔室包括在所
述柱塞上方形成的上腔室和在所述柱塞下方形成的下腔室；滑阀，其
被构造成选择性地将油液供应至所述上腔室或所述下腔室；以及控制
单元，其被构造成控制所述滑阀使得所述活塞相对于所述柱塞上下移
动。
所述滑阀可以包括：第一油口，其通过第一油路与所述上腔室连
接；第二油口，其通过第二油路与所述下腔室连接；以及供油口，其
与油泵连接。
所述控制单元可以控制所述滑阀使得所述供油口与所述第一油口
相通，从而使所述活塞向上移动。
所述控制单元可以控制所述滑阀使得所述供油口与所述第二油口
相通，从而使所述活塞向下移动。
所述柱塞可以包括柱塞头，所述柱塞头插入所述腔室从而在所述
腔室中上下移动，所述柱塞头具有的宽度等于所述腔室的宽度，并且
所述柱塞头具有的高度低于所述腔室的高度。
所述腔室可以具有防撞突出部，该防撞突出部沿着所述腔室的顶
部和底部的外周向内突出，并且所述柱塞头可以具有防撞凹部，该防
撞凹部沿着所述柱塞头的顶部和底部的外周形成并且具有与所述防撞
突出部的形状相对应的形状。
所述控制单元可以通过油液控制阀控制所述滑阀。
所述控制单元可以通过电磁阀控制所述滑阀。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些
原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更
为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示根据本发明的实施方案的可变压缩比装置的图；
图2为显示当活塞被控制成向上移动时滑阀的操作的图；并且
图3为显示当活塞被控制成向下移动时滑阀的操作的图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基
本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设
计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所
要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或
等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被
显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进
行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施
方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可
以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种
选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
现在将详细参考本发明的示例性实施方案，附图中显示了实施方
案的实施例。只要有可能，相同的附图标记将用在整个附图中从而表
示相同或相似的部分。
图1为显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的图。
参考图1，可变压缩比装置包括：柱塞100，其被构造成响应曲轴的旋
转而上下移动；活塞200，其具有在其内形成的腔室210，所述柱塞100
插入所述腔室210，所述活塞200被构造成与所述柱塞100一起上下移
动；滑阀300，其被构造成选择性地将油液供应至所述腔室210的上腔
腔室213或所述腔室210的下腔室215；以及控制器400，其被构造成
控制所述滑阀300使得所述活塞200可以相对于所述柱塞100上下移
动。
柱塞100的一个端部插入活塞200并且另一个端部与连接杆连接，
从而响应曲轴的旋转而上下移动。活塞200通过与插入其中的柱塞100
一起上下移动从而在汽缸中经历线性往复运动。
此外，由于柱塞100插入在活塞200内形成的腔室210，因而活塞
200可以独立于插入腔室210的柱塞100而上下移动，从而改变活塞
200的高度。
详细描述，柱塞100包括柱塞头110，所述柱塞头110插入腔室
210。上腔室213在柱塞头110的上方形成，下腔室215在柱塞头110
的下方形成。如果油液通过滑阀300供应至在柱塞头110的上方形成
的上腔室213，那么活塞向上移动。相反，如果油液通过滑阀300供应
至在柱塞头110的下方形成的下腔室215，那么活塞向下移动。通过这
种方式，控制器400可以通过控制滑阀300的操作从而改变活塞200
的高度。
如上所述，如果活塞200向上移动，那么活塞200的高度增加，
并且发动机的压缩比增加。如果活塞200向下移动，那么活塞200的
高度减小，并且发动机的压缩比减小。因此，可以由根据驱动环境和
状态来调节活塞200的高度从而改变发动机的压缩比，由此改进燃料
效率和发动机输出。
滑阀300可以包括：第一油口310，其通过第一油路315与上腔室
213连接；第二油口320，其通过第二油路325与下腔室215连接；以
及供油口330，其与油泵500连接。
油泵500被构造成通过滑阀300将油液从油底壳供应至腔室210。
可以通过控制滑阀300将油液选择性地供应至上腔室213或下腔室215
从而使得供油口330与第一油口310或第二油口320相通。
例如，为了使活塞200向上移动，控制器400控制滑阀300从而
使得供油口330与第一油口310相通。
图2为显示当活塞被控制成向上移动时滑阀的操作的图。如果滑
阀300被控制成使得供油口330和第一油口310彼此相通，那么油液
借助油泵500供应至上腔室213，并且下腔室215中剩余的油液通过第
二油口320排出至油底壳。因此，随着上腔室213被油液填充，活塞
200相对于柱塞100向上移动，从而活塞200的高度增加。
相反地，为了使活塞200向下移动，控制器400控制滑阀300从
而使得供油口330与第二油口320相通。
图3为显示当活塞被控制成向下移动时滑阀的操作的图。如果滑
阀300被控制成使得供油口330和第二油口320彼此相通，那么油液
借助油泵500供应至下腔室215，并且上腔室213中剩余的油液通过第
一油口310排出至油底壳。因此，随着下腔室215被油液填充，活塞
200相对于柱塞100向下移动，从而活塞200的高度减小。
因此，控制器400控制滑阀300的操作以便改变活塞200的高度，
从而改变发动机的压缩比。
如图2和3中所示，除了第一油口310、第二油口320和供油口
330之外，滑阀300还包括两个额外的口。这些额外的口用于将已经通
过第一油口310或第二油口320从腔室210中排出的油液排出至油底
壳。
控制滑阀300的方法如下。在一个实施方案中，控制器400可以
通过油液控制阀(OCV)控制滑阀300。OCV可以设置在滑阀300的
一个端部和油泵500之间。如果OCV通过控制器400打开，那么油液
被供应至滑阀300的一个端部，并且阀芯借助液压而移动至滑阀300
的另一个端部。相反地，如果OCV被控制器400关闭，那么阀芯借助
弹簧的复位力而移回至滑阀300的一个端部。可以按照如上所述控制
滑阀300的打开/关闭。
在另一个实施方案中，控制器400可以通过电磁阀控制滑阀300。
电磁阀可以设置在滑阀300的一个端部和油泵500之间。如果电磁阀
接收来自控制器400的电信号，那么阀打开从而将油液供应至滑阀300
的一个端部，并且阀芯移动至滑阀300的另一个端部。相反地，如果
控制器400不传递电信号，那么停止向滑阀300的一个端部供油，并
且阀芯借助弹簧的复位力移回滑阀300的一个端部。
柱塞100包括柱塞头110，所述柱塞头110插入腔室210从而在腔
室210中上下移动。柱塞头110的宽度可以等于腔室210的宽度，并
且高度低于腔室210的高度。
由于柱塞头110的宽度等于腔室210的宽度，因而活塞200恰好
沿着柱塞头110上下移动而不左右移动，从而避免活塞200倾斜。
如上所述，由于通过柱塞头110将腔室210分成上腔室213和下
腔室215，油液被选择性地供应至该上腔室213和下腔室215，因而可
以实现活塞200的高度变化。
腔室210可以具有防撞突出部217，该防撞突出部217沿着腔室
210的顶部和底部的外围向内突出。柱塞头110可以具有防撞凹部113，
该防撞凹部113沿着柱塞头110的顶部和底部的外围形成并且具有与
防撞突出部217的形状相对应的形状。
例如，当活塞200被控制器400控制成向下移动时，柱塞头110
的顶部和腔室210的顶部之间可能存在碰撞的风险。此时，随着活塞
200向下移动，在腔室210的顶部处的防撞突出部217和柱塞头110
的顶部处的防撞凹部113之间形成空间，油液被封闭在所述空间中。
图3中的阴影部分表示封闭油液的空间。由于在油液从该空间排出时
产生的阻力，活塞200向下移动的速度降低，从而避免柱塞头110和
腔室210之间的碰撞。
相反地，当活塞200向上移动时，正如图2中的阴影部分所表示
的，在腔室210的底部处的防撞突出部217和柱塞头110的底部处的
防撞凹部113之间形成空间，油液被封闭在所述空间中。由于在油液
从该空间排出时产生的阻力，活塞200向上移动的速度降低，因此避
免柱塞头110和腔室210之间的碰撞。
因此，可以避免由于柱塞100和活塞200之间的碰撞所噪声增加
以及耐久性降低。
此外，如图1至3中所示，可以在油泵500和滑阀300之间设置
单向阀从而避免油液回流至油泵500。同样地，可以在单向阀和滑阀的
一个端部之间设置用作OCV或电磁阀的阀，所述阀可以通过控制器
400控制。
通过上述描述显而易见，根据本发明的示例性实施方案的可变压
缩比装置可以通过调节活塞的高度控制发动机的压缩比的变化而不使
用连杆机构，从而使包装体积和包装重量的增加最小化。
此外，可以通过改变发动机的压缩比改进发动机的燃料效率、输
出和扭矩。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”
和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施
方案的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描
述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限
制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可
能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理
及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发
明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范
围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。