随着汽车产销逐年攀升,燃油汽车保有量持续增加,汽车尾气对环境的危害作用越加明显。各国发动机厂商和研究者都迫切的在寻找一种既能有良好动力性、经济性又具有优良排放性能的新型内燃机。在这种大背景下,发动机可变技术应运而生。发动机可变技术通过综合调整多个性能参数(如配气定时、压缩比、进气管长度等)使发动机在每一种不同工况都能以最佳的状态工作,从而发挥发动机的最大潜能且具有优良的经济性和排放性。其中可变压缩比技术(Variable Compression Ratio)拥有巨大潜力。本文以F1C某款发动机性能参数及其曲轴连杆结构尺寸参数为参考,结合研究团队的发明专利《一种可变连杆式VCR发动机连杆机构》中实现发动机压缩比可变的结构创新点,提出了实现直列四缸发动机压缩比可变的技术结构方案,设计完成了直列四缸发动机VCR结构,确定了各结构尺寸参数。该方案压缩比的变化通过液压缸般结构的连杆的伸缩动作实现,液压系统精确控制压缩比的变化量。VCR曲轴连杆主要由VCR连杆液压缸、VCR连杆液压缸活塞杆、导向套、液压油导体、VCR曲轴等零部件组成。利用CATIA构建了该VCR曲轴连杆机构的三维几何模型,设计、分析、计算及验算各结构强度,并详细分析了液压油道布局及各零部件功能。利用有限元分析软件Hyperworks对VCR曲轴及VCR连杆进行了静力学仿真分析。分析结果表明,VCR曲轴和VCR连杆能承受压缩比变化范围内的极限载荷,均没有超过材料的强度极限,验证了该设计方案的可行性及结构的可靠性。运用Adams软件对该VCR曲轴连杆机构进行额定转速全负荷工况下动力学仿真分析。仿真结果表明,不同压缩比下机构运动学参数变化基本相同,仅存在由于连杆长度不同引起的细小差别;动力学参数在做功行程有比较明显的不同,压缩比越大,构件之间的受力越大。阐述了压缩比控制液压系统的要求及原理,液压系统需要具备高流量、大压力、高精度、快速响应和能自锁等特点。根据液压系统控制要求,对系统的比例换向阀、液压泵、双向液压锁等元器件进行计算与选型。