CN109869229B - 压缩比可变式活塞连杆装置 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机技术领域的压缩比可变式活塞连杆装置，包括活塞、连杆、连杆盖、底板、大弹性元件、弧形垫板、小弹性元件、挡板、挡圈，底板、大弹性元件、弧形垫板、小弹性元件、挡板均布置在活塞裙部的内侧腔体里，底板在最里面靠近活塞顶，小弹性元件与大弹性元件同心布置且位于底板与弧形垫板之间，弧形垫板与连杆的上端接触在一起。在本发明中，当气缸内爆发压力较大时，活塞在大小弹性元件的作用下可以适当下行；当气缸内爆发压力较小时，活塞在大小弹性元件的作用下可以适当上行，从而实现压缩比可变。本发明设计合理，结构简单，可以实现发动机的灵活控制，通过变压缩比来实现缸内爆发压力的主动控制。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机技术领域的活塞连杆装置，特别是一种可以实现发动机灵活控制的压缩比可变式活塞连杆装置。
背景技术
内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍，活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能。
随着环保和节能的要求越来越高，可变压缩比技术是内燃机发展的一种趋势。压缩比是发动机设计的主要参数之一，其同时影响到发动机效率与最高爆发压力，高爆压的军用柴油机必须对其进行优化设计。从现有研究来看，发动机不同工况对压缩比的需求不同，低工况时，可以采用提高压缩比从而改善发动机效率，而在高工况时，由于爆压承受能力有限，因而适当降低压缩比保证发动机可靠工作。鉴于此，可变压缩比技术成为目前发动机研究的热点，国外采用不同的方案实现了变压缩比控制技术，但是由于控制机构复杂、可靠性差、价格昂贵等原因，目前还难以在实际产品中应用。
发明内容
本发明针对军用高功率密度柴油机的特点，提出一种可变压缩比方案，通过变压缩比来实现缸内爆发压力的主动控制。在发动机低负荷时，提高压缩比，从而改善低工况的效率；在发动机高负荷时，当缸内压缩压力超过一定值，通过推动活塞改变实际行程，起到减小压缩比的功能，从而实现柴油机在高工况的定压燃烧，减少了爆压过高造成的可靠性问题。本项目的研究将提出一种可变压缩比的新技术，为实现发动机的灵活控制，解决不同工况需求提供解决方案。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括活塞、连杆、连杆盖、底板、大弹性元件、弧形垫板、小弹性元件、挡板、挡圈和凹槽，在活塞上端的外表面分别布置气环槽和油环槽，连杆的下端与连杆盖通过螺栓连接在一起，活塞裙部的内侧腔体为台阶结构，上台阶部门横截面较小，下台阶部分横截面较大；底板的横截面为圆形结构，大弹性元件、小弹性元件的横截面均为圆环结构；底板、大弹性元件、弧形垫板、小弹性元件、挡板均布置在活塞裙部的内侧腔体里，底板在最里面靠近活塞顶，小弹性元件与大弹性元件同心布置且位于底板与弧形垫板之间，弧形垫板与连杆的上端接触在一起，连杆的上端外边缘与弧形垫板的外边缘通过挡板相固定，凹槽布置在活塞裙部内侧腔体的下台阶壁面上，挡圈安装在凹槽内并固定挡板；与弧形垫板相连接的连杆上端采用球面设计。
进一步地，在本发明中，活塞上端的外表面的气环槽为两个，油环槽为一个。
更进一步地，在本发明中，底板、大弹性元件、小弹性元件布置在活塞裙部内侧腔体的上台阶内，弧形垫板、挡板、挡圈置在活塞裙部内侧腔体的下台阶内。
更进一步地，在本发明中，活塞和弧形垫板的顶部均带有对称结构的凹坑。
更进一步地，在本发明中，活塞顶部的凹坑为一个，弧形垫板的顶部的凹坑为三个。
更进一步地，在本发明中，连杆和弧形垫板的内部均带有机油冷却通道。
更进一步地，在本发明中，大弹性元件、小弹性元件均为碟簧。
更进一步地，在本发明中，大弹性元件、小弹性元件可以合并成同一个部件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，结构简单，通过变压缩比来实现缸内爆发压力的主动控制。在发动机低负荷时，提高压缩比，从而改善低工况的效率；在发动机高负荷时，当缸内压缩压力超过一定值，通过推动活塞改变实际行程，起到减小压缩比的功能，从而实现柴油机在高工况的定压燃烧，减少了爆压过高造成的可靠性问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为图2中A-A剖面的结构示意图；
图4为本发明的爆炸图；
其中：1、活塞，2、连杆，3、连杆盖，4、底板，5、大弹性元件，6、弧形垫板，7、小弹性元件，8、挡板，9、挡圈，10、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
具体实施例图1至图4所示，本发明包括活塞1、连杆2、连杆盖3、底板4、大弹性元件5、弧形垫板6、小弹性元件7、挡板8、挡圈9和凹槽10，在活塞1上端的外表面分别布置气环槽和油环槽，连杆2的下端与连杆盖3通过螺栓连接在一起，活塞1裙部的内侧腔体为台阶结构，上台阶部门横截面较小，下台阶部分横截面较大；底板4的横截面为圆形结构，大弹性元件5、小弹性元件7的横截面均为圆环结构；底板4、大弹性元件5、弧形垫板6、小弹性元件7、挡板8均布置在活塞1裙部的内侧腔体里，底板4在最里面靠近活塞顶，小弹性元件7与大弹性元件5同心布置且位于底板4与弧形垫板6之间，弧形垫板6与连杆2的上端接触在一起，连杆2的上端外边缘与弧形垫板6的外边缘通过挡板8相固定，凹槽10布置在活塞1裙部内侧腔体的下台阶壁面上，挡圈9安装在凹槽10内并固定挡板8。活塞1上端的外表面的气环槽为两个，油环槽为一个。底板4、大弹性元件5、小弹性元件7布置在活塞1裙部内侧腔体的上台阶内，弧形垫板6、挡板8、挡圈9置在活塞1裙部内侧腔体的下台阶内，活塞1和弧形垫板6的顶部均带有对称结构的凹坑。与弧形垫板6相连接的连杆2上端采用球面设计，大弹性元件5、小弹性元件7均为碟簧。
在本发明的实施过程中，当发动机在高负荷运行时，当缸内压缩压力超过一定值，通过推动大弹性元件5、小弹性元件7活塞改变实际行程，压缩比减小，从而实现柴油机在高工况的定压燃烧。当发动机在低负荷运行时，活塞1在大弹性元件5、小弹性元件7的弹性力作用下复位，压缩比增大，从而改善低工况的燃烧效率。
Claims (1)
1.一种压缩比可变式活塞连杆装置，包括活塞（1）、连杆（2）、连杆盖（3），在活塞（1）上端的外表面分别布置气环槽和油环槽，连杆（2）的下端与连杆盖（3）通过螺栓连接在一起，其特征在于，还包括底板（4）、大弹性元件（5）、弧形垫板（6）、小弹性元件（7）、挡板（8）、挡圈（9）和凹槽（10），活塞（1）裙部的内侧腔体为台阶结构，上台阶部分横截面较小，下台阶部分横截面较大；底板（4）的横截面为圆形结构，大弹性元件（5）、小弹性元件（7）的横截面均为圆环结构；底板（4）、大弹性元件（5）、弧形垫板（6）、小弹性元件（7）、挡板（8）均布置在活塞（1）裙部的内侧腔体里，底板（4）在最里面靠近活塞顶，小弹性元件（7）与大弹性元件（5）同心布置且位于底板（4）与弧形垫板（6）之间，弧形垫板（6）与连杆（2）的上端接触在一起，连杆（2）的上端外边缘与弧形垫板（6）的外边缘通过挡板（8）相固定，凹槽（10）布置在活塞（1）裙部内侧腔体的下台阶壁面上，挡圈（9）安装在凹槽（10）内并固定挡板（8）；与弧形垫板（6）相连接的连杆（2）上端采用球面设计；
所述活塞（1）上端的外表面的气环槽为两个，油环槽为一个；
所述底板（4）、大弹性元件（5）、小弹性元件（7）布置在活塞（1）裙部内侧腔体的上台阶内，弧形垫板（6）、挡板（8）、挡圈（9）置在活塞（1）裙部内侧腔体的下台阶内；
所述活塞（1）和弧形垫板（6）的顶部均带有对称结构的凹坑；
所述活塞（1）顶部的凹坑为一个，弧形垫板（6）的顶部的凹坑为三个；
所述连杆（2）和弧形垫板（6）的内部均带有机油冷却通道；
所述大弹性元件（5）、小弹性元件（7）均为碟簧；
当发动机在高负荷运行时，当缸内压缩压力超过一定值，通过推动所述大弹性元件（5）、小弹性元件（7）活塞改变实际行程，压缩比减小，从而实现柴油机在高工况的定压燃烧。
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