CN110892242B - 用于具有目标的内燃机的活塞及包括这种活塞的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的活塞(1)，其包括裙部(2)和目标(10)，所述裙部(2)限定了活塞(1)的内部空间并且具有裙底(6)；所述目标(10)布置在裙底(6)的下方，以与布置在发动机中的通过检测器(11)接合。所述目标(10)由至少部分地保持在活塞(1)的内部空间内的保持体(14)支撑。本发明还涉及包括这种活塞的发动机。

Description

用于具有目标的内燃机的活塞及包括这种活塞的内燃机
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的活塞。更具体地，本发明涉及一种包括目标的活塞，该目标被设计为与位于发动机的缸体壳体中的通过检测器接合。这种类型的活塞可用于具有可变压缩比的发动机领域。
背景技术
作为前言，应该提到的是，内燃发动机通常包括燃烧活塞和连杆；所述燃烧活塞具有裙部以在缸体中引导活塞；所述连杆在其脚部侧与活塞销相关联，在其头部侧与曲轴轴承相关联。这两个轴承通常具有平行轴线。杆的功能是随着曲轴旋转传递活塞从“上止点”到“下止点”的平移运动。
人们普遍同意，使发动机的压缩比适应其负载能够大大提高发动机的燃油效率。例如，有时希望使压缩比在零负荷情况下的约12的值到满负荷情况下的约8的值之间变化。
还应记得，内燃发动机的压缩比(通常称为压缩率)对应于活塞位于下止点时燃烧室的容积与活塞位于其上止点时燃烧室的容积之比。
在现有技术中已知几种用于调节内燃发动机的压缩比和/或排量的解决方案。
无论采用何种解决方案来进行此调整，通常都需要对压缩比进行尽可能直接的测量(例如在计算机的层面)，以有效地控制发动机。该信息例如可以用于确定必须点燃发动机燃烧室中的火花塞的精确时间或角度偏移。
因此已知使用非接触式位置传感器的解决方案，所述传感器固定地设置在缸体壳体上并且识别固定地设置在活塞或连杆上的目标的靠近。所述传感器可以为霍尔效应传感器，在这种情况下，目标包括磁性元件或金属体。可以分析传感器发出的信号，其最大值表示目标位于最接近传感器的时机。通过将例如传感器提供的信息与曲轴的角位置组合，可以使用数值模型或预先制定的表格确定压缩比。这些解决方案尤其通过DE102015217152、US4407155、DE102009013323或JP2012207642已知。
通过缸体壳体限定的空间特别有限，不同的移动部件(曲轴、活塞、连杆等)在其中移动。放置在该容积中的额外元件(目标、传感器……)必须精确地布置和构造，从而在确保它们功能的最大可靠性的同时，不干扰发动机的操作。特别地，需要避免加入将改变缸体的几何结构的额外元件，和/或避免进行可能损伤能够装配至这些缸体的衬套的任何加工。
发明内容
为了实现这些目的之一，本发明提出了一种用于内燃发动机的活塞，该活塞包括裙部和目标，所述裙部限定活塞的内部空间并具有裙底；所述目标布置在裙底下方以与布置在发动机中的通过检测器配合。
根据本发明，目标由至少部分地保持在活塞的内部空间内的保持体支撑。
根据本发明的其他有利和非限制性特征，单独或以任何技术上可行的组合进行：
·活塞具有活塞销，并且保持体由活塞销保持；
·保持体包括柔性臂；
·柔性臂包括允许连杆的脚部通过的凹部；
·柔性臂在沿着直径方向彼此相对的两个支撑区域中与裙板的内表面强制接触；
·保持体被夹在裙底上；
·保持体和裙底各自设有凹槽和/或插头，其接合以便将它们夹紧；
·裙底设置有至少有一个凹口以容纳目标；
·目标是磁性或金属体。
在另一方面，本发明提出了一种内燃发动机，其包括：本发明的活塞、缸体壳体、测量装置；所述缸体壳体限定至少一个缸体并且具有至少一个在该缸体下方开口的孔；所述测量装置插入该孔，并包括通过检测器的；目标设置为当活塞位于下止点位置附近时与通过检测器相对。
根据本发明的其他有利和非限制性特征，单独或以任何技术上可行的组合进行：
·孔垂直于发动机的曲轴轴线；
·通过检测器包括霍尔效应传感器；
·发动机具有可变压缩比；
·通过检测器位于缸体中的裙部扫过的区域外侧的检测区域中。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从参照附图对本发明的详细描述中得出，在附图中：
-图1示出了根据本发明的用于内燃发动机的活塞；
-图2示出了包括图1的活塞1的内燃发动机。
-图3示出了将目标保持在活塞上的主体的第一实施方案；
-图4a、图4b、图4c和图5表示保持体的各个实施方案。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于内燃发动机的燃烧活塞1。图2示出了具有图1的活塞1的内燃发动机。
活塞1包括裙部2，该裙部2限定了活塞1的内部空间，并允许在发动机的缸体3中平移地引导活塞1。活塞1还以非常常规的方式具有帽4和凹槽5以支撑部段。在本申请中，裙部2的与帽4相对的自由端(其边缘)将被称为“裙底6”。裙部2可以具有圆形边缘或截面，或者如图1的示例中所示在圆形的一部分中。裙部配备有两个增强凸起7a、7b，其能够保持活塞销8以容纳连杆9的脚部。
根据本发明的活塞1还支撑放置在裙底6下方(即，放置成与裙部6的边缘直接接触)的目标10。目标10可以包括金属和/或磁性体，或者更一般地由任何材料制成，只要其通过位于发动机中的通过检测器11附近时能够识别。该检测器11可以包括霍尔效应传感器。
当然，目标10被放置在裙底6下方，以便在重复操作循环期间不干扰活塞1从其上止点到其下止点的运动。这样，它可以从裙部6稍微后退地放置，部分地在活塞1的内部空间内。
如图2所示，将目标10定位在裙底6下方是特别有利的，因为这允许将检测器11直接放置在燃烧缸体3的下方。更具体地，限定缸体3的缸体壳体具有在缸体3下方开口的孔，其中可插入带有通过检测器11的测量装置12。
当活塞1处于下止点位置或接近下止点位置时，该构造使得目标10与通过检测器11相对放置。这避免了将孔直接开口到缸体3中，如果目标10已由活塞1本身支撑的话，这将是必要的。那样的加工可能损坏缸体3的内表面并影响发动机性能，特别是当缸体3的衬套形成为一体或在铸造时被插入时。换句话说，通过检测器11所位于的检测区域在缸体衬套3中被裙部扫过的区域的外侧。
另外，该构造使得能够在不干扰发动机的操作的情况下获得非常直接且因此准确的活塞1的位置的测量，而通过将目标10支撑在连杆9上将很难获得。
有利地，为了便于其加工，在缸体壳体中形成的孔可以垂直于曲轴主轴线13。
目标10在裙底6下方的定位与检测器11在缸体3下方的定位相结合是非常有利的。但是，该构造要求目标10应刚性地固定至活塞1而不影响其操作或几何结构。当通过螺纹连接、胶合或在铸造时插入将目标10直接组装在活塞1上时，这可能难以实现。本发明则巧妙地提出目标10由至少部分地保持在活塞1的内部空间的保持体14支撑。
图3示出了保持体14的第一实施方案。在该实施方式中，保持体14包括柔性臂15，该柔性臂15的一端附接有目标10或用于这种目标10的支撑件。可以将端部件11放置在柔性臂15的另一端以使保持体14具有对称的外观并有助于将其组装到活塞1上。
如图1所示，在该实施方案中，通过使柔性臂15由活塞销8支撑，并在裙底6上形成沿直径方向彼此相对的两个支撑区域，将保持体14组装至活塞1。柔性臂15可装备有中央凹部，该中央凹部允许连杆9的脚部通过。柔性臂15的端部在支撑区域处被强制支撑在裙部2的内表面上，以便将目标10放置在裙底6下方。为了允许调节目标10的位置并允许阻挡保持体14的任何运动，裙底6可装有至少一个凹口16，可以将目标10和/或端部件11放置在凹口16内。
图4a、图4b和图4c示出了保持体14的其他实施方案。在图4a中，柔性臂15配备有中心垫圈15a，该中心垫圈15a使得保持力被活塞销吸收。
在图4b和图4c中，保持体14具有不对称的形状，分别具有和不具有中心垫圈15a。在这些实施方式中，保持体14被支撑在裙部6的内表面的单个支撑区域中。
图5示出了本发明的一个特别有利的实施方案。在该实施方案中，至少在支撑区域中，柔性臂15和裙部6被夹在一起。为此，柔性臂15的至少一个端部和裙部的内表面在裙底6处各自设有凹槽16b和/或插头16a，它们的形状接合在一起以允许这种夹紧。因此，保持体14不需要通过活塞销保持就位，这有助于其组装。
在该实施方案中，如到目前为止所描述的所有控制模式一样，凹口16可以设置在裙底6处，以阻止保持部件14的任何运动。柔性臂15可以包括凹部，从而为连杆的脚部释放通道。在该最后的实施方案中，通过夹紧机构来确保保持，臂15不必是柔性的，以确保将保持体14强制地支撑在活塞的内表面上。
当然，本发明不限于所描述的实施方案，并且可以在由权利要求限定的本发明的范围内提供替代实施方案。

Claims (13)

1.一种用于内燃发动机的活塞(1)，包括
·裙部(2)，其限定了活塞(1)的内部空间并且具有裙底(6)；
·目标(10)，其布置在裙底(6)的下方，以与布置在发动机中的通过检测器(11)接合，所述目标(10)由至少部分地保持在活塞(1)的内部空间内的保持体(14)支撑，所述保持体(14)包括臂(15)，所述臂(15)具有允许连杆的脚部通过的凹部。
2.根据权利要求1所述的活塞(1)，包括活塞销(8)，并且其中，所述保持体(14)由所述活塞销(8)保持。
3.根据权利要求1或2所述的活塞(1)，其中，所述保持体(14)的臂(15)是柔性的。
4.根据权利要求3所述的活塞(1)，其中，柔性的所述臂(15)在沿直径方向彼此相对的两个支撑区域中与所述裙部(2)的内表面强制接触。
5.根据权利要求3所述的活塞(1)，其中，所述保持体(14)被夹在所述裙底(6)上。
6.根据权利要求3所述的活塞(1)，其中，所述保持体(14)和所述裙底(6)各自设有接合以能够夹紧它们的凹槽(16b)和/或插头(16a)。
7.根据权利要求3所述的活塞(1)，其中，所述裙底(6)设置有至少一个凹口(16)以容纳所述目标(10)。
8.根据权利要求3所述的活塞(1)，其中，所述目标(10)是磁性或金属体。
9.一种内燃发动机，包括：根据前述权利要求中任一项所述的活塞(1)；缸体壳体，所述缸体壳体限定至少一个缸体(3)，并且至少一个孔在所述缸体(3)的下方开口；测量装置(12)，所述测量装置(12)插入所述孔中，该测量装置包括通过检测器(11)；目标(10)设置为当活塞(1)位于下止点位置附近时与通过检测器(11)相对。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其中，所述孔垂直于所述发动机的曲轴轴线。
11.根据权利要求9或10所述的内燃发动机，其中，所述通过检测器(11)包括霍尔效应传感器。
12.根据权利要求11所述的内燃发动机，所述发动机具有可变压缩比。
13.根据权利要求11所述的内燃发动机，其中，所述通过检测器(11)位于由缸体(3)中的裙部(2)扫过的区域外侧的检测区域中。
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