專利名稱:一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞，涉及一種組合調(diào)壓活塞。在缸蓋和缸體之間設(shè)置有彈性消音抗撞擊氣缸墊,由依次連接的上密封墊、氣缸墊主體和下密封墊組成；氣缸墊主體包括彈性鋼板、圓孔、彈性鋼爪、安裝孔和水道孔；在彈性鋼板的中部設(shè)置有圓孔，在圓孔的周邊設(shè)置有均勻?qū)ΨQ的彈性鋼爪，在圓孔的外邊設(shè)置有安裝孔和水道孔。本實用新型對發(fā)動機(jī)熱效率和扭矩影響非常大，可使汽油機(jī)熱效率提高7％左右，可使柴油機(jī)熱效率提高5％左右；在調(diào)壓彈簧彈力可調(diào)控的情況下，可同時兼容組合調(diào)壓活塞的所有優(yōu)點，也不影響發(fā)動機(jī)外置附加機(jī)構(gòu)比如渦輪增壓和分層燃燒等作用的發(fā)揮。
【專利說明】一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種組合調(diào)壓活塞，尤其涉及一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞。

【背景技術(shù)】
[0002]本 申請人:的發(fā)明專利申請《組合調(diào)壓活塞》(ZL201410204117.1)和實用新型專利《一種組合調(diào)壓活塞》(ZL201420248207.6)的申請日為2014-05-15。
[0003]組合調(diào)壓活塞包括氣缸(I)、外活塞(2)、調(diào)壓彈簧(3)、內(nèi)活塞⑷、活塞銷(5)、卡簧(6)和連桿(7);其位置和連接關(guān)系是:在氣缸⑴內(nèi)設(shè)置有外活塞(2)，沿著氣缸(I)的中心線，外活塞(2)、調(diào)壓彈簧(3)、內(nèi)活塞(4)、活塞銷(5)和連桿(7)依次連接；在外活塞(2)的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧(6)。
[0004]該發(fā)明可以調(diào)節(jié)氣缸最大壓力和最高溫度，對零部件起到保護(hù)作用；用最簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)汽油機(jī)的壓燃，克服汽油機(jī)眾多的缺點；利用彈簧的彈性特征解決了高壓縮比時的爆燃危害，把爆燃有效利用起來；由于虛壓縮比的提高，使燃?xì)獾娜紵俣燃涌?，使有效轉(zhuǎn)速范圍擴(kuò)大。
[0005]由于結(jié)構(gòu)和空間限制以及技術(shù)不成熟，有以下需要改進(jìn)的地方:
[0006]1、調(diào)壓彈簧的彈性是以某種恒定值存在，不能隨發(fā)動機(jī)工況負(fù)荷變化，調(diào)壓彈簧彈力調(diào)控難度大，難以滿足發(fā)動機(jī)的工作需求，因此調(diào)壓彈簧還有很大的發(fā)展和改進(jìn)空間，氣壓彈簧雖可滿足發(fā)動機(jī)需求，但由于活塞連接結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)方式，實用開發(fā)難度大；
[0007]2、內(nèi)外活塞之間缺少定位銷槽，某些發(fā)動機(jī)為了在燃燒室內(nèi)形成特定的空氣對流，還有就是進(jìn)排氣門的布置，往往要求活塞頂面需要有相對應(yīng)的形狀，因此對相應(yīng)的發(fā)動機(jī)，內(nèi)外活塞之間就需要考慮設(shè)置有相應(yīng)的銷槽來解決這個問題；
[0008]3、內(nèi)外活塞由于相對運(yùn)動，需要良好的潤滑，對于缸體上沒有安裝機(jī)油噴嘴的發(fā)動機(jī)則要求安裝機(jī)油噴嘴，其次是曲軸箱內(nèi)氣壓會出現(xiàn)相應(yīng)脈動，廢氣通風(fēng)機(jī)構(gòu)要采取相對應(yīng)的措施；
[0009]4、組合調(diào)壓活塞之前由于注重對壓力和溫度的調(diào)節(jié)控制，工作過程中對發(fā)動機(jī)熱效率提升不夠顯著，對壓縮比的提高和新興技術(shù)采用有較大依賴性。
[0010]另外，原氣缸墊是一種連接缸蓋和缸體的密封墊，包括金屬或石棉等密封墊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實用新型的目的就是為了兼容現(xiàn)有《組合調(diào)壓活塞》所有優(yōu)點并且顯著提高熱效率，對組合調(diào)壓活塞進(jìn)行改進(jìn)，提供一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞。
[0012]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0013]包括氣缸、外活塞、調(diào)壓彈簧、內(nèi)活塞、活塞銷、卡簧和連桿；
[0014]其位置和連接關(guān)系是:在氣缸內(nèi)設(shè)置有外活塞，沿著氣缸的中心線，外活塞、調(diào)壓彈簧、內(nèi)活塞、活塞銷和連桿依次連接；在外活塞的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧；
[0015]在缸蓋和缸體之間設(shè)置有彈性消音抗撞擊氣缸墊。
[0016]本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果:
[0017]1、對發(fā)動機(jī)熱效率和扭矩影響非常大，可使汽油機(jī)熱效率提高7%左右，可使柴油機(jī)熱效率提尚5%左右；
[0018]2、在調(diào)壓彈簧彈力可調(diào)控的情況下，可同時兼容組合調(diào)壓活塞的所有優(yōu)點，也不影響發(fā)動機(jī)外置附加機(jī)構(gòu)比如渦輪增壓和分層燃燒等作用的發(fā)揮。

【附圖說明】

[0019]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是彈性消音抗撞擊氣缸墊8的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是氣缸墊主體8.0的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:
[0023]I 一氣缸；2—外活塞；3—調(diào)壓彈簧；4 一內(nèi)活塞；
[0024]5—活塞銷；6—卡簧； 7—連桿；
[0025]8一彈性消音抗撞擊氣缸墊，
[0026]8.0—?dú)飧讐|主體，
[0027]8.01—彈性鋼板，
[0028]8.02—圓孔，
[0029]8.03—彈性鋼爪，
[0030]8.04—安裝孔，
[0031]8.05—水道孔和油道孔；
[0032]8.1一上密封墊；
[0033]8.2—下密封墊。

【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明:
[0035]—、結(jié)構(gòu)
[0036]1、總體
[0037]如圖1，本實用新型包括氣缸1、外活塞2、調(diào)壓彈簧3、內(nèi)活塞4、活塞銷、卡簧6和連桿7 ;其位置和連接關(guān)系是:在氣缸I內(nèi)設(shè)置有外活塞2，沿著氣缸I的中心線，外活塞2、調(diào)壓彈簧3、內(nèi)活塞4、活塞銷5和連桿7依次連接；在外活塞2的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧6 ；
[0038]在缸蓋和缸體之間設(shè)置有彈性消音抗撞擊氣缸墊8。
[0039]2、新置換的彈性消音抗撞擊氣缸墊8的結(jié)構(gòu)
[0040]如圖2，彈性消音抗撞擊氣缸墊8由依次連接的上密封墊8.1、氣缸墊主體8.0和下密封墊8.2組成。
[0041]如圖3，所述的氣缸墊主體8.0包括彈性鋼板8.01、圓孔8.02、彈性鋼爪8.03、安裝孔8.04和水道孔和油道孔8.05 ；
[0042]在彈性鋼板8.01的中部設(shè)置有圓孔8.02，在圓孔8.02的周邊均勻?qū)ΨQ地設(shè)置有彈性鋼爪8.03，在圓孔8.02的外邊設(shè)置有安裝孔8.04、水道孔和油道孔8.05。
[0043]彈性鋼板8.01由彈簧鋼板制成；
[0044]彈性鋼爪8.03向活塞方向翹起，翹起的爪面可適當(dāng)鑲嵌耐高溫偏柔性的材料，盡可能減小消弱外活塞與鋼爪接觸聲音碰撞強(qiáng)度；
[0045]彈性鋼爪8.03的布置也要具有特定規(guī)律，主要布置氣缸兩側(cè)面，不是布置在四周是因為相鄰工作缸一般距離較小，布置鋼爪后由于受活塞不斷沖壓，容易使缸體缸蓋接觸面翹曲變形，導(dǎo)致氣缸密封不良，兩側(cè)彈性鋼爪8.03成水平對稱布置，彈性鋼爪8.03翹起弧度也很講宄，相互交叉由外而內(nèi)，由高到低。
[0046]上密封墊8.1和下密封墊8.2的結(jié)構(gòu)形狀同彈性鋼板8.01，但無彈性鋼爪，由薄鋼片制成；
[0047]上密封墊8.1、氣缸墊主體8.0和下密封墊8.2之間用鉚釘連接或用膠水粘接。
[0048]外活塞2與彈性鋼爪8.03接觸部分需要鑲嵌硬質(zhì)剛性材料，主要是為了增強(qiáng)外活塞2碰撞部位的強(qiáng)度，同時減小外活塞2重量的變化保持外活塞的輕巧，同時外活塞2相對于內(nèi)活塞4的可壓縮行程要符合發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，對于調(diào)壓彈簧3的彈力基本要求是等于各缸燃?xì)獾淖罡呷紵龎毫?在調(diào)壓彈簧3的彈力還未被氣體彈簧取代或者彈簧彈力還未達(dá)到可調(diào)可控時，目前只是單獨(dú)針對本組合調(diào)壓活塞工作原理來作說明用)。外活塞2、內(nèi)活塞4和調(diào)壓彈簧3的自由行程要符合本新結(jié)構(gòu)的工作條件而有所改進(jìn)。
[0049]工作機(jī)理:
[0050]本實用新型是根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角變化所引起的燃燒室容積變化，以及混合氣燃燒過程，結(jié)合氣體體積與溫度和壓力相互之間的關(guān)系，總結(jié)出的方案。
[0051]壓縮沖程和做功沖程:從曲軸轉(zhuǎn)角上來說，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)一周是360度，O度到180度為做功沖程，180度到360為壓縮行程，對于曲軸來說O度為上止點，180度為下止點。
[0052]對于以往的發(fā)動機(jī)來說曲軸上止點即為活塞上止點，曲軸下止點即為活塞下止點。
[0053]這里不同的是采用組合調(diào)壓活塞，利用組合調(diào)壓活塞內(nèi)外活塞彈性連接的特點以及對其改進(jìn)，再結(jié)合彈性消音抗撞擊氣缸墊來實現(xiàn)下列工作機(jī)理。
[0054]發(fā)動機(jī)在壓縮和做功沖程工作情況如下；
[0055]壓縮沖程；曲軸處于下止點，組合調(diào)壓活塞內(nèi)外活塞處于最大距離，內(nèi)外活塞都處于下止點，隨著曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)到355度加減5度左右即上止點前25度加減5度(這里取上止點前25度為基本參數(shù)并且忽略彈性消音抗撞擊氣缸墊爪面變形引起的體積變化)時組合調(diào)壓活塞外活塞與彈性消音抗撞擊氣缸墊爪面相接觸，外活塞達(dá)到上止點，此時曲軸繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)外活塞受阻保持不動，內(nèi)活塞隨曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)運(yùn)動壓縮調(diào)壓彈簧，當(dāng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)到上止點即O度時，外活塞依然在上止點，內(nèi)活塞達(dá)到上止點。
[0056]做功沖程；曲軸處于上止點繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，外活塞保持不動，調(diào)壓彈簧伸展，內(nèi)活塞隨曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)向下移動，當(dāng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)25度轉(zhuǎn)角時，外活塞依然在上止點且與內(nèi)活塞的距離達(dá)到最大值，這個時候就是混合氣燃燒爆發(fā)最佳時期，隨后曲軸繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)外活塞保持最大距離，隨同曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)動，接著就是排氣沖程，然后是進(jìn)氣沖程，排氣沖程中組合調(diào)壓活塞運(yùn)動情況同壓縮沖程，進(jìn)氣沖程中組合調(diào)壓活塞的運(yùn)動情況同做功沖程。
[0057]本組合調(diào)壓活塞的外活塞2與彈性消音抗撞擊汽缸墊翹起彈性鋼爪8.03接觸過程；首先接觸的是翹起最高且在同一平面最外側(cè)的四個彈性鋼爪8.03，接著壓下彈性鋼爪8.03，再接觸下一組靠近四個最外側(cè)，在同一平面的彈性鋼爪8.03，壓下再接觸第三組，依此類推，最后接觸中間翹起最低的彈性鋼爪8.03，直到所有彈性鋼爪8.03壓低到預(yù)定高度時，外活塞2保持靜止，每組彈性鋼爪8.03之間的高低差距約0.15mm左右具體距離要根據(jù)實驗得出噪音控制效果來定奪，當(dāng)外活塞離開時次序相反由內(nèi)而外，依次分離，彈性鋼爪8.03回復(fù)到原來高度，迎接下一工作循環(huán)。
[0058]從壓縮沖程和做功沖程的工作過程得出下列結(jié)論；
[0059]1、曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)在上止點前后25度轉(zhuǎn)角之間，外活塞始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，燃燒室容積保持不變，在這期間調(diào)壓彈簧壓縮所需能量等同釋放能量(不計摩擦損失和壓縮空氣傳熱損失以及彈簧彈性變形的能量損失)，也就是說這段過程中沒有能量損失。
[0060]2、燃燒室最小容積在上止點前后25度轉(zhuǎn)角之間保持不變，這個過程中的燃燒室容積與氣缸最大容積之比為壓縮比(這里引用壓縮比是為混合氣提供最佳預(yù)燃溫度和預(yù)混合空間以及更好控制混合氣燃燒過程，火花點燃型汽油機(jī)壓縮比16比I左右，柴油機(jī)壓縮比為22比I左右，不適合采用以往的壓縮比，都需要有所提高才能達(dá)到良好的爆發(fā)性)。
[0061]3、燃燒爆發(fā)最佳時間推后到25度曲軸轉(zhuǎn)角不再是上止點(理論值)，燃燒爆發(fā)最佳理論時間可以是上止點到25度曲軸之間，但是由于克服調(diào)壓彈簧需要較高的燃?xì)鈮毫?，且做功能力不明顯，散熱損失較大，在調(diào)壓彈簧彈力還沒達(dá)到可調(diào)可控之前以25度曲軸轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)。
[0062]4、由于最佳燃燒爆發(fā)時間推遲到25度曲軸轉(zhuǎn)角，而在25度曲軸轉(zhuǎn)角時燃燒室具有較小空間，曲軸與連桿具有較大夾角(動力臂相較于上止點時有很大差距)，也就是說活塞具備最大推動力，而曲軸具備良好做功能力，這會讓發(fā)動機(jī)熱效率和扭矩有很大提升。
[0063]以下是需要注意的冋題；
[0064]1、由于外活塞需要支撐點，會產(chǎn)生碰撞引起噪音和損壞零部件，需要密切關(guān)注和改進(jìn)，其次需要在發(fā)動機(jī)外添加隔音裝置。
[0065]2、由于由于調(diào)壓彈簧不可減免，而活塞與曲軸之間連接件較多，且移動量大不宜采用氣壓彈簧容易產(chǎn)生密封問題，而機(jī)械彈簧彈力調(diào)節(jié)難度很大，在這些方面非常傷腦筋，后續(xù)尾氣排放處理也存在很大問題，由于做功能力增強(qiáng)排放廢氣溫度降低很明顯，常規(guī)三元催化器可能不再適合廢氣處理問題。
[0066]3、配氣正時機(jī)構(gòu)需要配套改進(jìn)，柴油機(jī)噴油控制數(shù)據(jù)和汽油機(jī)的點火時間變動量很大，并且不能直接套用以前的數(shù)據(jù)，以前的數(shù)據(jù)只能做參考用，工作量非常大。
【權(quán)利要求】
1.一種基于彈性消音抗撞擊氣缸墊的組合調(diào)壓活塞， 包括氣缸(1)、外活塞(2)、調(diào)壓彈簧(3)、內(nèi)活塞(4)、活塞銷(5)、卡簧(6)和連桿(7);其位置和連接關(guān)系是:在氣缸(I)內(nèi)設(shè)置有外活塞(2)，沿著氣缸(I)的中心線，外活塞(2)、調(diào)壓彈簧(3)、內(nèi)活塞(4)、活塞銷(5)和連桿(7)依次連接；在外活塞(2)的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧(6); 其特征在于: 在缸蓋和缸體之間設(shè)置有彈性消音抗撞擊氣缸墊(8 )。2.按權(quán)利要求1所述的組合調(diào)壓活塞，其特征在于: 所述的彈性消音抗撞擊氣缸墊(8)由依次連接的上密封墊(8.1 )、氣缸墊主體(8.0)和下密封墊(8.2)組成； 氣缸墊主體(8.0)包括彈性鋼板(8.01)、圓孔(8.02)、彈性鋼爪(8.03)、安裝孔(8.04)和水道孔(8.05)； 在彈性鋼板(8.01)的中部設(shè)置有圓孔(8.02)，在圓孔(8.02)的周邊均勻?qū)ΨQ地設(shè)置有彈性鋼爪(8.03)，在圓孔(8.02)的外邊設(shè)置有安裝孔(8.04)和水道孔(8.05)； 所述的上密封墊(8.1)和下密封墊(8.2)的結(jié)構(gòu)形狀與氣缸墊主體(8.0)相同，但無彈性鋼爪。
【文檔編號】F02F1-00GK204283652SQ201420763206
【發(fā)明者】陳光明 [申請人]陳光明