CN106884734A - 一种带有轴套的可变压缩比活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有轴套的可变压缩比活塞，为克服现有技术存在的制造成本高、可靠性差、结构复杂的问题。本发明由活塞主体、活塞裙部、活塞销、连杆、卡环、轴套、叶片马达、密封盖板、螺旋转轮组成；液压油流经曲轴、连杆、活塞销油道最后进入油腔内，油腔内压力增加，推动叶片马达正转或者反转，叶片马达在花键的连接下带动螺旋转轮转动，螺旋转动通过与活塞主体之间的螺旋配合，使得活塞主体相对于活塞裙部分离或者合拢,从而改变发动机的压缩比。

Description

一种带有轴套的可变压缩比活塞
技术领域
本发明关于一种内燃机活塞，更准确的说，是一种带有轴套的可变压缩比活塞。
背景技术
压缩比决定了汽油机压缩混合气的压力，汽油的燃烧特性导致了汽油发动机的混和气压力不能太高。如果气缸内的压力超过了临界值，汽油就会因为压缩而在点火之前被点燃，这种现象被称为爆燃，并产生爆震，会对发动机带来很大的伤害。对于现在广泛应用的增压发动机，当涡轮增压介入以后，燃烧室的温度和压力会大幅度升高，如果这个值过高，爆震就不可避免。这会对发动机造出巨大伤害，同时也会影响动力输出。所以，固定压缩比的涡轮增压和机械增压发动机只能把压缩比设计得比普通自然吸气发动机低一些。但是这种过低的压缩比设计，又会导致发动机在增压器(特别是涡轮增压)没有完全介入时(也就是说，发动机在低转速时)，燃烧效率非常低，能产生的动力要比普通自然吸气发动机所产生的动力要少的多。这个矛盾是促使设计师开发可变压缩比发动机的重要原因。
另外，这种技术可以让发动机在燃油适应性方面拥有巨大的优势。现在新款的主流发动机的压缩比普遍设计在10:1以上，以获得更好的动力输出和燃油经济性。但是高压缩比的发动机需要使用较高标号的燃油，这种要求会降低汽车在偏远地方的适应性，影响到车辆的销售。
采用可变压缩比技术能够：
1.通过提高发动机的热效率来提高其动力性。
2.降低爆震产生的概率。
3.便于发动机小型化设计。
4.发动机燃烧充分，减少CO2的排放。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的制造成本高、可靠性差、结构复杂的技术问题，提供了一种带有轴套的可变压缩比活塞。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种带有轴套的可变压缩比活塞，其特征在于；
叶片马达放置在活塞裙部的中心座内，密封盖板放置在中心座上端面处，并通过螺栓固定；花键的上下部分别连接螺旋转轮与叶片马达，螺旋转轮的底座处于活塞裙部的卡环槽下部，将卡环放置在活塞裙部的卡环槽内，把螺旋转轮限制在绕活塞轴线转动的方向上；活塞主体套在活塞裙部上，活塞主体与螺旋转轮进行螺纹配合，并使得活塞主体销孔的轴线与活塞裙部销孔的轴线平行；将连杆放置在活塞裙部下方的空腔内，左、右轴套放置在活塞销孔中，轴套的油道口与活塞裙部销孔的油孔正对，并将活塞销插入连杆小端、活塞主体与左、右轴套的销孔中，然后将内、外止动环放置在活塞销与活塞裙部销孔的凹槽内。
所述的轴套是圆筒形的结构，轴套由外表面向内表面沿垂直于轴线方向均匀钻有四个油道，油道的左右侧各有一圈横截面为矩形的密封槽。
所述的叶片马达采用的三叶片形式的转子设计，每个叶片的沿叶片轴线方向左右对称各有一条密封槽，叶片马达的上、下端面各有一圈密封槽，叶片马达的下端面中间是圆柱底座，底座的侧面有一圈横截面为矩形的密封槽，每个叶片的一侧叶尖处钻有四分之一圆孔，另一侧的中心钻有二分之一圆孔。
所述的活塞裙部采用熔模铸造的方式，活塞裙部的销孔表面上有两圈油槽；与油槽连接的，在平行于活塞裙部端面的平面上有内外两圈中空的圆环油道,内圈圆环油道的出口穿透中心座每个扇形叶片一侧的中间位置，外圈圆环油道的出口穿透中心座每个扇形叶片对侧的叶尖部分。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞利用摆动液压马达作为动力源,有转矩大、转动角度小的特点，能保证装置的动力输出强劲。
2.本发明所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞对活塞裙部油槽进行了改进，使得叶片马达与活塞裙部中心座间的接触泄漏量变得更少。
3.本发明所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞因保留原有的活塞与燃烧室、仅对活塞内部进行改动，经济性好。
4.本发明所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞通过螺旋转轮使得活塞主体相对于活塞裙部相对运动，由于螺旋转轮的自锁作用，使得气缸压力无法传达至叶片马达上，从而保证了马达叶片正常运转，工作可靠。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞的主剖视图。
图2是本发明活塞裙部的的主剖视图。
图3是本发明活塞裙部主剖视的C-C投影视图。
图4是本发明活塞裙部的俯视图。
图5是本发明叶片马达的主视图。
图6是本发明叶片马达的俯视图。
图7是本发明活塞销的主剖视图。
图8是本发明活塞销主剖视图的B-B投影视图。
图中：1.活塞主体，2.螺旋转轮，3.密封盖板，4.卡环，5.活塞裙部，6.花键，7.叶片马达，8.连杆，9.活塞销，10.轴套,11.止动环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
如图1所示，原机活塞分为内外两个部分，外部为活塞主体1，内部为活塞裙部5，活塞主体1的内壁上部是牙型为梯形的内螺旋结构，内壁下部打磨光滑内壁，内壁上下部间有分隔明显的台阶，活塞主体1上的销孔加工成跑道形椭圆结构；
如图2、图3与图4所示，活塞裙部5采用熔模铸造的方式，活塞裙部5的上部中间凸起的是中心座，中心座外形为开口圆柱体，中心座内壁均匀分布三个扇形叶片结构的固定定子，中心座上端面均匀分布着一圈螺纹孔，活塞销孔表面左右侧有两圈油槽。在与油槽相连接，并平行于活塞裙部端面的平面上分布内外两圈中空圆环油道，外侧圆环油道的出口穿透中心座侧壁与扇形叶片一侧的连接处，内侧圆环油道的出口穿透三个扇形叶片的对侧中心处，活塞裙部的边缘是一圈薄壁状的凸起结构，薄壁的内侧有横截面为矩形的卡环槽。
密封盖板3是圆板形结构，中间有一直径比花键轴肩大的圆孔，密封盖板3上分布一圈沉头孔，沉头孔的位置刚好3与活塞裙部5螺纹孔的位置正对。
如图1，螺旋转轮2是圆筒形结构，螺旋转轮2的外侧面是梯形螺纹，下部为圆柱底座，螺旋转轮2的中间是一块支撑钢板，支撑钢板中心钻有花键孔。
如图5和图6所示，叶片马达7是圆柱体的侧面均匀分布有三个扇形叶片的结构，叶片马达7上端面钻有花键孔，上、下端面有一圈矩形截面的密封槽，下端面中间连接圆柱底座，底座的侧面也有一圈矩形截面的密封槽，在每个扇形叶片沿叶片轴线左右对称有一圈矩形截面的密封槽，每个叶片的一侧叶尖处钻有四分之一圆孔，另一侧的边缘中间是半圆孔。
如图1、图7与图8所示，对原机的活塞销9进行再加工，活塞销9在与活塞裙部5销孔左、右侧油道口的接触位置有一圈矩形截面油槽，活塞销9在与连杆8小端左、右侧油道口的接触位置有一圈矩形截面油槽，在两油槽间通过沿活塞轴线方向上均匀分布的八条油道将两油槽连接起来,活塞销的左右侧各有一个止动环槽。
对原机的连杆8进行再加工，在连杆8的杆身左右对角线处，以连杆8大端为入口，连杆8小端为出口，各钻有一条油道，在连杆小端的左、中、右三处各有一道横截面为矩形的密封槽。
对原机的曲轴进行再加工，从曲轴的轴端钻进两条油道，并沿曲轴轴颈钻出油道，曲轴轴颈的油道口位置和连杆大端油道口的位置正对。
如图1，轴套10是圆筒形结构，轴套10上从外侧向内侧沿垂直轴线方向均匀分布四条油道，油道的左右侧分别是横截面为矩形的密封槽。
如图1所示，叶片马达7放置在活塞裙部5的中心座上，叶片马达7的底座至于中心座底部的圆孔中，并通过螺栓将密封盖板3与活塞裙部5的中心座固定；叶片马达7的端面与侧面和中心座的内壁、密封盖板3下端面间隙配合，叶片马达7可在中心座内转动七十五度；花键6上部连接螺旋转轮2，下部连接叶片马达7，螺旋转轮2的底座处于活塞裙部5的卡环槽的下方，将卡环4放置在活塞裙部5的卡环槽内，把螺旋转轮2限制在绕活塞轴线转动的方向上；活塞主体1套在活塞裙部5内，活塞主体1与螺旋转轮2通过螺纹连接方式，并使得活塞主体1销孔与活塞裙部5销孔轴线平行；将左、右轴套10放置在活塞销孔内，轴套10的油孔与活塞销孔内的油槽正对，将连杆8小端放置在活塞裙部5下方的内腔中，通过活塞销9将连杆8小端、活塞主体1销孔、左右轴套10连接在一起，然后将内、外止动环11分别放置在活塞销凹槽与活塞裙部5销孔的凹槽内，限制活塞销的横向窜动。
如图1所示，当发动机需要大压缩比的时候，液压油泵将液压油通过曲轴导入连杆8的左侧油道，依次经过活塞销9左侧四条油道、左侧轴套10的四条油道，后通过活塞裙部5的外侧环形中空油槽进入活塞裙部5中心座与叶片马达7构成的三个油腔中，随着液压油压力的增大，油腔受压推动叶片马达7转动，花键6将叶片马达7的动力传递给螺旋转轮2，使得螺旋转轮2也随之转动，螺旋转轮2外螺纹与活塞主体1的内螺纹进行螺旋配合，使得活塞主体1在活塞销9的导向作用下相对于活塞裙部5分离，此时发动机的压缩比增大。
如图1所示，当发动机需要低压缩比的时候，同理液压油被导入到连杆8的右侧油道，依次经过活塞销9右侧油道、右侧轴套10的四条油道、后通过活塞裙部5的内侧环形中空油槽进入活塞裙部中心座与叶片马达构成的对侧三个油腔内，油腔压力增大后，推动叶片马达7反方向转动，螺旋转轮2也随之转动，螺旋转轮2通过与活塞主体1的螺旋配合，使得活塞主体1在活塞销9的导向作用下相对于活塞裙部5合拢，此时发动机的压缩比降低。
如图1所示，当发动机完成对压缩比的改变以后，液压油泵停止工作，此时活塞裙部5的中心座与叶片马达7构成的油腔压力维持恒定，剧烈燃烧产生的气缸压力作用在活塞主体1顶部，由于活塞主体1内螺旋的自锁性，使得燃烧压力不会强行推动活塞主体1相对活塞裙部5运动，此时发动机的压缩比保持恒定状态。

Claims (4)

1.一种带有轴套的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的可变压缩比活塞包括活塞主体(1)、螺旋转轮(2)、密封盖板(3)、卡环(4)、活塞裙部(5)、花键(6)、叶片马达(7)、连杆(8)、活塞销(9)、轴套(10)、止动环(11)；
叶片马达(7)放置在活塞裙部(5)的中心座内，密封盖板(3)放置在中心座上端面处，并通过螺栓固定；花键(6)的上下部分别连接螺旋转轮(2)与叶片马达(7)，螺旋转轮(2)的底座处于活塞裙部(5)的卡环槽下部，将卡环(4)放置在活塞裙部(5)的卡环槽内，把螺旋转轮(2)限制在绕活塞轴线转动的方向上；活塞主体(1)套在活塞裙部(5)上，活塞主体(1)与螺旋转轮(2)进行螺纹配合，并使得活塞主体(1)销孔的轴线与活塞裙部(5)销孔的轴线平行；将连杆(8)小端放置在活塞裙部(5)下方的空腔内，左、右轴套(10)放置在活塞销孔中，轴套(10)的油道口与活塞裙部(5)销孔的油孔正对，并将活塞销(9)插入连杆(8)小端、活塞主体(1)与左、右轴套(10)的销孔中，然后将内、外止动环(11)放置在活塞销(9)与活塞裙部(5)销孔的凹槽内。
2.按照权利要求1所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞，特征在于，所述的轴套(10)是圆筒形的结构，轴套(10)由外表面向内表面沿垂直于轴线方向均匀钻有四个油道，油道的左右侧各有一圈横截面为矩形的密封槽。
3.按照权利要求1所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的叶片马达(7)采用的三叶片形式的转子设计，每个叶片的沿叶片轴线方向左右对称各有一条密封槽，叶片马达(7)的上、下端面各有一圈密封槽，叶片马达(7)的下端面中间是圆柱底座，底座的侧面有一圈横截面为矩形的密封槽，每个叶片的一侧叶尖处钻有四分之一圆孔，另一侧的中心钻有二分之一圆孔。
4.按照权利要求1所述的一种带有轴套的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞裙部(5)采用熔模铸造的方式，活塞裙部(5)的销孔表面上有两圈油槽；与油槽连接的，在平行于活塞裙部(5)端面的平面上有内外两圈中空的圆环油道,内圈圆环油道的出口穿透中心座每个扇形叶片一侧的中间部位，外圈圆环油道的出口穿透中心座每个扇形叶片对侧的叶尖部位。
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