一種組合調(diào)壓活塞的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種組合調(diào)壓活塞，涉及一種活塞。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（5）、卡簧（6）和連桿（7）；其位置和連接關(guān)系是：在氣缸（1）內(nèi)設(shè)置有外活塞（2），沿著氣缸（1）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）。本實用新型可以調(diào)節(jié)氣缸最大壓力和最高溫度，對零部件起到保護作用；用最簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)汽油機的壓燃，克服汽油機眾多的缺點；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)速范圍擴大。
【專利說明】一種組合調(diào)壓活塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種活塞，尤其涉及一種組合調(diào)壓活塞。

【背景技術(shù)】
[0002] 活塞的特點是上部尺寸小而下部尺寸大，銷座方向尺寸小，而與銷座垂直方向尺 寸大。活塞是由頂部、防漏中部、裙部和活塞銷座四部分組成?；钊敳颗c氣缸套等共同組 成燃燒室。活塞頂部常被加工成特殊的形狀，以加速油料和空氣的結(jié)合，有利于油料的燃 燒。在爆發(fā)做功行程時，活塞頂部隨氣缸中氣體的強大壓力，再通過活塞銷傳遞給連桿，因 此頂部比較厚，防漏中部裝有活塞環(huán)，以保證密封作用。由于頂部受熱較嚴(yán)重，金屬體積較 大，因此常溫時活塞防漏中部的直徑比裙部略小。裙部主要是引導(dǎo)活塞沿著缸壁作往復(fù)運 動，承受側(cè)向力，因此又叫導(dǎo)向部。活塞銷座內(nèi)裝有活塞銷，它把活塞和連桿連接起來，起傳 遞力的作用。
[0003] 現(xiàn)有的活塞由于只能和曲軸連桿同時運動，因此有以下缺點和問題：
[0004] ①氣缸容積只能隨曲軸連桿的運動而變化(增大或減小)，不能調(diào)節(jié)燃?xì)獾淖罡邷?度和最大壓力；
[0005] ②由于壓縮比受到限制和約束，導(dǎo)致熱效率受到限制和約束；
[0006] ③不適合用爆燃的方式燃燒，汽油機尤為明顯；實時適量的爆燃可提高熱效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，提供一種組合調(diào) 壓活塞。
[0008] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0009] 本實用新型包括氣缸、外活塞、調(diào)壓彈簧、內(nèi)活塞、活塞銷、卡簧和連桿；
[0010] 其位直和連接關(guān)系是：
[0011] 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；
[0012] 在外活塞的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧。
[0013] 本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果：
[0014] ①可以調(diào)節(jié)氣缸最大壓力和最高溫度，對零部件起到保護作用，對氮氧化合物的 排放可以起到適當(dāng)?shù)目刂?，使汽油機和柴油機的熱效率都能提高到43%左右；
[0015] ②采用虛壓縮比和實壓縮比結(jié)合的方式，可以使汽油機像柴油機一樣直接壓燃， 不需要做大的改進，用最簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)汽油機的壓燃，克服汽油機眾多的缺點(壓縮比較 低，對爆燃特別敏感，在通常情況下只適合以點燃的方式，進氣管道設(shè)置有節(jié)流裝置，空氣 和汽油的比例受到限制等）；
[0016] ③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)速范圍擴大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中：
[0019] 1 一氣缸；2-外活塞；3-調(diào)壓彈黃；4 一內(nèi)活塞；
[0020] 5-活塞銷；6-卡簧； 7-連桿。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明：
[0022] 1、總體
[0023] 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 ;
[0024] 其位置和連接關(guān)系是：
[0025] 在氣缸1內(nèi)設(shè)置有外活塞2,沿著氣缸1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；
[0026] 在外活塞2的內(nèi)壁的下邊設(shè)置有卡簧6。
[0027] 2、功能部件
[0028] 1)氣缸 1
[0029] 氣缸1為通用件。
[0030] 2)外活塞2
[0031] 外活塞2由依次連接的頂部、內(nèi)頂部調(diào)壓彈簧座、防漏中部和裙部四部分組成。
[0032] 頂部、防漏中部保持原有特征。
[0033] 內(nèi)頂部調(diào)壓彈簧座用來安置調(diào)壓彈簧3。
[0034] 裙部為筒形，外壁設(shè)置有槽紋，便于在氣缸壁建立均勻的油膜和降低潤滑油消耗； 裙部內(nèi)下側(cè)設(shè)置有卡簧槽。
[0035] 3)調(diào)壓彈簧3
[0036] 調(diào)壓彈簧3是一種圓柱形或錐體形的螺旋彈簧，連接、支撐外活塞2和內(nèi)活塞4,調(diào) 節(jié)外活塞2和氣缸1的容積；最佳選用錐體形的螺旋彈簧，以便能夠壓縮成一個圓盤形(類 似螺旋盤型蚊香)，以能減小本實用新型的總體尺寸；另外設(shè)計螺旋彈簧時，使外圈的直徑 稍粗，以防止內(nèi)外活塞發(fā)生碰撞和異響。
[0037] 4)內(nèi)活塞4
[0038] 內(nèi)活塞4由依次連接的調(diào)壓彈簧座、裙部和活塞銷座三部分組成。
[0039] 調(diào)壓彈簧座是一種中空或多孔圓板，其實體部分用來連接和支撐調(diào)壓彈簧。
[0040] 裙部為筒形。
[0041] 活塞銷座保持原有特征。
[0042] 5)活塞銷5
[0043] 活塞銷5為通用件；連接內(nèi)活塞4和連桿7。
[0044] 6)卡簧 6
[0045] 卡簧6是一種圓形彈性擋圈，內(nèi)側(cè)設(shè)置有波形彈性墊片。
[0046] 7)連桿 7
[0047] 連桿7為通用件；連接活塞銷5和曲軸。
[0048] 3、工作機理
[0049] 本實用新型是利用氣體體積、溫度和壓力三者之間的相互關(guān)系，通過對壓力的調(diào) 節(jié)來控制體積和溫度的變化。
[0050] 首先設(shè)定三個參數(shù)：
[0051] ①P移一調(diào)壓彈簧3被壓縮移動時所需要的壓力；
[0052] ②虛壓縮比--曲軸在下止點時外活塞2與內(nèi)活塞4保持最大距離時的氣缸容積 與曲軸在上止點時外活塞2與內(nèi)活塞4保持最大距離時的氣缸容積之比；
[0053] ③實壓縮比--曲軸在下止點時外活塞2與內(nèi)活塞4保持最大距離時的氣缸容積 與曲軸在上止點時外活塞2與內(nèi)活塞4保持最小距離時的氣缸容積之比。
[0054] 參數(shù)分析：P移、虛壓縮比和實壓縮比對內(nèi)燃機熱效率、扭矩、燃?xì)庾罡邷囟群蛪?力起到重要作用。
[0055] P移彡標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣壓縮到虛壓縮比時的壓力（超高虛壓縮比除外）；P移Z (小于）氣缸零部件最大承受壓力和最大承受溫度時的氣缸壓力。
[0056] 虛壓縮比：在壓燃型內(nèi)燃機中一般控制在30左右，在點燃型汽油機中一般控制在 15左右（比原壓縮比高)。
[0057] 實壓縮比：一般控制在8?15的范圍內(nèi)。
[0058] 在內(nèi)燃機的工作過程中，當(dāng)氣缸1的壓力小于調(diào)壓彈簧3的支撐力時，外活塞2與 內(nèi)活塞4不會發(fā)生相對運動，相當(dāng)一個整體。
[0059] 當(dāng)氣缸壓力大于調(diào)壓彈簧3的支撐力時，外活塞2與內(nèi)活塞4都會隨曲軸的運轉(zhuǎn) 而運動，其中外活塞2的運動不等同內(nèi)活塞4的運動，內(nèi)活塞4始終伴隨曲軸的運轉(zhuǎn)而做有 規(guī)律的運動。
[0060] 當(dāng)氣缸壓力大于調(diào)壓彈簧3的支撐力時，外活塞2被壓縮，外活塞2相對于氣缸1 和內(nèi)活塞4做相對運動，氣缸1容積變大，外活塞2和內(nèi)活塞4的距離縮短，氣缸1的壓力除 了受到曲軸轉(zhuǎn)角控制外，還受到外活塞2的調(diào)節(jié)；當(dāng)外活塞2和內(nèi)活塞4的距離為最短時， 氣缸1的壓力還大于調(diào)壓彈簧3的支撐力，外活塞2和內(nèi)活塞4相對靜止，氣缸1的壓力只 能隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化而變化；當(dāng)氣缸1的壓力釋放到等于調(diào)壓彈簧3的支撐力時(假設(shè)P移 為恒定壓力，不計算氣缸壁面?zhèn)鳠岬睦硐霠顟B(tài))，外活塞2相對于氣缸1保持靜止，不隨曲軸 的運轉(zhuǎn)而移動，這種狀態(tài)一直維持到外活塞2與內(nèi)活塞4的距離達到最大值時為止，然后外 活塞2與內(nèi)活塞4相對靜止，隨曲軸的運轉(zhuǎn)而運動。
[0061] 在實際應(yīng)用中，本實用新型把實壓縮比定在原內(nèi)燃機相近或相等，虛壓縮比比實 壓縮比高出較多。由于虛壓縮比有所提高，混合氣燃燒速度有所改變，點火提前角或噴油提 前角需要適當(dāng)調(diào)整，排氣溫度有所降低。
[0062] 在壓燃式汽油機中，虛壓縮比應(yīng)控制在30左右，實壓縮比應(yīng)控制在10左右。為了 控制燃?xì)庾罡邷囟?，可在適當(dāng)范圍內(nèi)，采用二次補充噴油法(對溫度控制效果好，對熱效率 不利）：第一次為主噴，第二次為輔噴。第一次噴射在上止點前，第二次噴射在20度左右的 曲軸轉(zhuǎn)角。
[0063] 在壓燃式汽油機中，要注意融合下列四點對熱效率影響的因素：
[0064] ①泵氣損失；
[0065] ②壓縮比；
[0066] ③燃燒過程，混合氣燃燒從開始到結(jié)束全過程(最理想的狀態(tài)是混合氣在上止點， 以爆燃的方式燃燒）；
[〇〇67] ④混合氣的分布狀態(tài)，最理想的狀態(tài)是把分層、稀薄和均質(zhì)三點融合在一起。
【權(quán)利要求】
1. 一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 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（1)內(nèi)設(shè)置有外活塞（2)，沿著氣缸（1)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)。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 所述的外活塞（2)由依次連接的頂部、內(nèi)頂部調(diào)壓彈簧座、防漏中部和裙部四部分組 成， 裙部為筒形，外壁設(shè)置有槽紋，裙部內(nèi)下側(cè)設(shè)置有卡簧槽。
3. 按權(quán)利要求1所述的一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 所述的調(diào)壓彈簧（3)是一種圓柱形或錐體形的螺旋彈簧。
4. 按權(quán)利要求1或3所述的一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 所述的調(diào)壓彈簧（3)最佳選用錐體形的螺旋彈簧，外圈的直徑稍粗。
5. 按權(quán)利要求1所述的一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 所述的內(nèi)活塞（4)由依次連接的調(diào)壓彈簧座、裙部和活塞銷座三部分組成； 調(diào)壓彈簧座是一種中空或多孔圓板； 裙部為筒形。
6. 按權(quán)利要求1所述的一種組合調(diào)壓活塞，其特征在于： 所述的卡簧（6)是一種圓形彈性擋圈，內(nèi)側(cè)設(shè)置有波形彈性墊片。
【文檔編號】F02F3/00GK203879645SQ201420248207
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】陳光明 申請人:陳光明