汽车发动机的可变压缩比（VCR）创新设计

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1、第五届“潍柴动力乃汽车创新设计大赛汽车发动机的可变压缩比(VCR)创新设计参赛队员：卢飞泉(18223293835)赵云胜(15823157931)陈龙(15923508492)学校：重庆交通大学时间：2011年8月汽车发动机的可变压缩比（VCR）创新设计摘要：背景：在追求动力性能和经济性能兼顾的今天，多少人一直在为创造出小排量，大功率引擎结构而努力。不断需求更新更好的技术，纵观世界知名的汽车企业技术，如HONDA的VTEC、BMW的VANOS、TOYOTA的VVT-I等无不是工程师的智慧与汗水的结晶。大家都知道这条探索Z路没有终点。而我们仅能为追求更好更优地改善

2、或探索新型引擎做出自己的不懈的努力。汽车发动机的可变压缩比技术（VCR）技术早在2000年或更早就与有人提出，这种可变压缩比发动机”向汽车工业提供了必耍的战略，以生产具有吸引力，功率强大，燃料消耗经济的汽车。这种汽车把燃料油消耗降低了30%,从而能够满足欧洲和全世界减少温室效应气体排放的口标，只采用传统的污染治理措施（三元催化器），就可以符合降低污染排放的规定。至今，已有诸多关于VCR的设计。目前，最具影响的有以下几项：萨博的SAAB方案、法国公司MCE-5可变压缩比发动机、以及NISSAN的VCR技术。我们出于目前中国能源短缺及环保的要求，大胆的提出了我们的方案

3、及探索。方案：在我们提出的汽车VCR的方案中，相对于传统的发动机增加了些许的机构，实现的可变过程可由ECU控制，其控制策略为由ECU控制液压枪，液压枪推动顶杆，顶杆上串取的可变凸轮再一次的推动下一级顶杆，由这一级的顶杆拨动齿轮，引起曲柄销的旋转，曲柄销也吊联了凸轮，这样旋转后的曲柄销便可带动连杆上移或下移。从而引起压缩比的变化（详见正文）。结果：我们提出的方案在理论上能够完成我们的H标，实现可变压缩比变化。该装置的创新点在其不同于一般的实现VCR方案，即通过改变活塞的顶部来实现VCRo而是巧妙地通过一系列机械传动来改变凸轮的升程从而达到“改变”了连杆的长度的方法来

4、改变燃烧室的容积，从而实现VCR,我们的装置可实现的压缩比变化范围在7<^<15,此外具响应效果显著，4000厂/min时为0.02〜0.3$1000r/min为0.08〜1.2$,。但也有不足之处,它的压缩比是阶跃性的变化;如果运行工况时先要求人的压缩比，后即刻需要小的压缩比则需要一个变化过程，可能反应速度会低于预期水平。不过令人欣慰与振奋的是偌其能实现产品化，这种通过改变凸轮來增加或减少压缩比，其效果还是相当令人满意，不仅能为企业创造出巨额利润，还能为打破国外汽车企业在该方面的技术垄断，增添国金的核心竞争力方面发挥巨大作用。关键词：VCR理想模型控制策略凸轮机

5、构可变升程新技术目录1术语表12引言23整体方案23.1曲柄销的修改设计23.2曲柄的修改设计53.3轴承座的修改与设计53.4轴承座的配套零件设计63・5中间传动装置的设计73・6传动杆的设计84结果.95讨论106参考文献107附录111・术语表曲柄销轴承座曲柄轴承座的配套零件液压中间传动装置槽轮传动杆棘轮凸轮顶杆轴棘轮槽行星轮2・弓

6、言：汽车发动机的VCR技术在当今来说是一向比较年轻的、前一卫的、顶尖的技术。错此项产品能实现产品化、产业化无疑将进一步提高发动机的动力性、改善其经济性，与当下的电动车相比，其技术性、可行性、效果更为显著。均质压然（HCCDZ所以

7、不能普及现代发动机屮，重耍原因是发动机的压缩比不变，高效工作范围窄，不能较好的满足汽车变工况作业要求，若VCR实现产品化，HCC1技术将可以更广泛的应用到发动机中去，以满足人家对汽车的动力性及经济性的要求。从世界范围來讲，人们对VCR技术的探索已有10多年了，但至今也没有一款产品化、人众化的VCR问世，其各种技术都还处于试验阶段。在此，我们小组人胆提出了我们的思路与解决方案，抛砖引玉。3・整体方案整个传动装置视图整体视图（一）、（二）局部彳［图局部视图（一）局部视图（二）为了完成该方案木文从设计上分6部分；1）曲柄销的修改设计；2）曲柄的修改设计;3）轴承座的修改

8、与设计；4）轴承座的配套零件设计;5）中间传动装置的设计；6）传动杆的设计；3.1III柄销的修改设计:为实现压缩比可变，我们结合凸轮机构可变升程的特性，在传统发动机上串联一凸轮。由于一般发动机的活塞上止点与缺体顶边缘的距离为5-lOmm,因此我们把凸轮的升程定位5mm,见图如下所示曲柄销（改后）不难想彖要实现活塞升程可变，那么曲柄销与曲柄的连接为悬浮式，这样曲柄销才能旋转。因而，为了能使曲柄销旋转，我们在曲柄销的端面进行加T。下图的任务就是实现曲柄销的旋转，行星轮的中间齿轮逆时针旋转（顺时针旋转），则行星轮必然会顺时针旋转（逆时针旋转）从而引起曲柄销的顺时针旋转

9、（逆时针旋