油垫活塞柴油机制造技术

一种在活塞与连杆小端之间装有油压弹性环节的柴油机．此油压弹性环节利用油液的可压缩性工作，在它的作用下柴油机的气缸容积能随气缸压力的变化自动地得到调节．这一特点使柴油机能在气缸最大压力不超过规定限值的条件下采取较高压缩比，并能在负荷降低时自动提高压缩比，从而达到提高柴油机热效率和改善柴油机低负荷性能的目的．上述油压弹性环节的刚度还能方便地在柴油机运行中加以调节，以进一步改善柴油机在不同负荷下的性能．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于活塞式内燃机，更具体地说，属于在活塞与连杆小端之间装有弹性环节从而使上死点处活塞与气缸盖之间的距离可以变化的内燃机。与本专利技术较为接近的现有技术是日本中村(Nakamura)等人的专利技术专利，其专利文件号为US3964452。在这项专利中所提出的“使用稀混合气的高压缩内燃机”是一种火花点火的汽油机，其活塞与连杆小端之间装有一个金属螺旋弹簧。这种弹簧装置的作用是限制气缸内的最大压力，使内燃机在气缸内最大压力不超过规定限值的条件下能够采取较高压缩比。根据上述专利文件的说明，这种内燃机在高压缩比下使用稀混合气可以减少排气中的有害成分而不会因此降低内燃机的热效率。然而，这种内燃机提高压缩比的目的只是为了弥补因气缸最大压力被限制在较低数值而引起的热效率下降。而且，装在活塞和连杆之间的弹簧在压缩过程中和在低负荷下都不发生作用;因此，具有这种弹簧装置的内燃机，其压缩比在任何时候都是不变的，其燃烧过程压力升高比在低负荷下也是不变的，它没有借助于这些参数的调节来提高热效率和其它性能的可能性。此外，金属弹簧所能承受的负荷严格地受本身尺寸的限制，它长时期在高频率的变负荷下工作还可能发生疲劳破坏。从此项专利的说明书所提供的内燃机实测示功图中看出，这种内燃机在中等以上负荷下的气缸最大压力为25kg/cm2左右。在这样的条件下，弹簧所受的负荷较小，其尺寸可能不需要太大。然而，一般柴油机的气缸最大压力为60～140kg/cm2，如果要把金属弹簧用于这样的条件，势必大大增加其尺寸。这就使它不适于在柴油机中使用。本专利技术的主要目的是要创造一种能在全负荷下采用较高压缩比并且能在低负荷下进一步提高压缩比和燃烧过程压力升高比从而使热效率得到显著提高的柴油机。本专利技术的目的之二是要创造一种在采取废气涡轮增压而且增压程度较高的情况下具有良好的低负荷工作稳定性和启动性能的柴油机。本专利技术的目的之三是要创造一种不需另外增添任何辅助设备和采取任何特殊措施而能燃用发火性能较差的燃料并能燃用多种燃料的柴油机。本专利技术的目的之四是要创造一种适合于装在柴油机活塞和连杆小端之间使用而且能在柴油机负荷和气缸压力的宽广变化范围内发生作用的弹性环节。根据以上目的，本专利技术提出一种在活塞和连杆小端之间装有油压弹性环节的柴油机，即油垫活塞柴油机。所述油压弹性环节利用油液的可压缩性如同弹簧一样地工作，在它的作用下柴油机能在气缸最大压力不超过规定限值的条件下采取较高压缩比并能在负荷降低时自动提高压缩比(指废气涡轮增压柴油机而言)和燃烧过程压力升高比，以提高柴油机在各种负荷下的热效率并为喷入气缸燃料的发火提供有利条件。所述弹性环节的刚度可以在柴油机运行过程中加以调节，使压缩比和燃烧过程压力升高比得到更大幅度的调节，以进一步提高柴油机在弹性环节作用下所能产生的上述效果并使柴油机的工作更好地适应不同运行条件的要求。本专利技术的详细内容将结合以下附图来说明图1是油垫活塞柴油机的横剖面图;图2是油压弹性环节的结构图;图3是附属于油压弹性环节的油压系统图;图4是油垫活塞柴油机的理想循环。本专利技术提出的油垫活塞柴油机可以是四冲程式的也可以是二冲程式的，可以专门设计制造也可以由现有柴油机改造。如图1所示，这种油垫活塞柴油机的主要组成部分包括机体12，由气缸体21、气缸套2、气缸盖1组成的工作气缸以及在其中作往复运动的活塞22，传递活塞运动和输出气缸功率的导筒(或导板)9、连杆10、曲轴11，由油压缸套6、主动柱塞3、从动柱塞7组成的油压弹性环节。上述气缸体21用四个螺栓14与机体12连结。机体12中装有导套8，它用压板13来防止轴向松动。这种柴油机还具有以下各种辅助系统燃油喷射系统、进排气系统、润滑系统、冷却系统。对于二冲程柴油机，其进排气系统中包括扫气泵，对于增压式柴油机，其进排气系统中包括增压器。油压弹性环节中的主动柱塞3与活塞22相连，从动柱塞7通过导筒9与连杆10相连，它们相对地装在油压缸套6中。此油压缸套用四个螺栓4固定在气缸体21上，并与气缸套2保持同轴。由油压缸套的内圆面和两个柱塞的端平面所围成的密封内腔中充满工作油液。弹性环节利用油液的可压缩性能象弹簧一样地根据所受作用力的大小改变其长度，即根据主动柱塞对油液所加压力的大小改变主动柱塞与从动柱塞之间的距离。这个距离的改变将引起活塞顶面与连杆小端轴线之间距离的改变，从而引起活塞顶面与气缸盖底面之间距离以及气缸容积的改变。当气缸内气体压力升高时，通过活塞和主动柱塞作用于油液的压力增大，使两柱塞之间的距离因油液被压缩而减小，从而使气缸容积增大。反之，当气缸内气体压力降低时，气缸容积将减小。由此可见，这种弹性环节能在气缸内气体压力变化时自动调节气缸容积。油压弹性环节的详细结构如图2所示。装在油压缸套6中的主动柱塞3和从动柱塞7都是空心的，其内腔分别用端盖34和28封闭。柱塞和油压缸套之间采取间隙密封，在保证柱塞能在缸套中自由滑动的条件下它们之间的间隙应选择较小数值，以求获得良好的密封。油压缸套和柱塞的材料及其加工要求可参考一般柱塞式油泵和油压马达的设计和制造资料来选择和确定。主动柱塞3利用其具有球面顶板的端盖34、球面垫块35、座盘23、压盖24和两个(或更多个)螺钉20来与活塞22相连结。端盖34的顶板和垫块35在由座盘23和压盖24所扣合成的它们的安装腔中具有适当的径向间隙和轴向间隙。主动柱塞与活塞之间的这种连结方法使柱塞能够自动调整其轴线与油压缸套轴线之间的相对位置，以减少这对偶件的轴线之间实际上可能存在的偏差。从动柱塞7和导筒9之间采取类似的方法利用端盖28、垫块29、座盘30、压盖31和四个(或更多个)螺钉32互相连结。端盖28的顶板和垫块29在它们的安装腔中也具有适当的径向间隙和轴向间隙。两柱塞之间的限位螺钉33具有一个圆柱形的头部和一个带螺纹的杆部;其头部开有一个转动螺钉用的槽，其杆部延伸出一个安装锁紧装置用的短柱;此短柱的顶端开有三条互相交叉的槽。限位螺钉33的头部装在主动柱塞3的内腔，其杆部穿过此柱塞端板上的通孔，然后用螺纹连接在从动柱塞7的端板上。它能限定两柱塞之间的最大距离，从而能限定活塞在上死点处可能达到的最高位置，这样也就能限定活塞在上死点处与气缸盖之间的最小距离。利用此螺钉还可以调节活塞在上死点处与气缸盖之间的最小距离。上述限位螺钉具有一个由锁紧杆26、横销25和紧定螺钉27组成的锁紧装置。锁紧杆的上部加厚壁上沿直径钻有两个孔，横销通过这两孔铆接在锁紧杆上。锁紧杆的下部加厚壁上钻有八个在其圆周上均匀分布的紧定孔。上述锁紧装置在上部利用锁紧杆上的横销25以及限位螺钉杆部顶端的槽与限位螺钉连结，在下部利用紧定螺钉27以及从动柱塞7上的螺钉孔以及锁紧杆上的紧定孔与从动柱塞连结，从而使限位螺钉与从动柱塞之间不能产生相对的转动。上述限位螺钉杆部顶端的三条交叉槽彼此间隔60°，上述锁紧杆下部加厚壁上的八个紧定孔彼此间隔45°。这些槽和孔所采取的上述布置法允许限位螺钉在调节活塞在上死点处与气缸盖之间的最小距离时每次可转动15°，由此而使上述距离的变化量相当于限位螺钉螺距的 1/24 。在油压缸套6的凸缘的侧面上装有一个补油接头5(见图1)。从补油系统供给的压力油通过它以及油压缸套6中的孔道进入油压弹性环节的内腔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在上死点处活塞和气缸盖之间的距离是可变的内燃机，其主要组成部分有：机体（１２），由气缸体（２１）、气缸套（２）和气缸盖（１）构成的工作气缸以及在其中作往复运动的活塞（２２），传递活塞运动和输出气缸功率的连杆（１０）和曲轴（１１）；在所述的活塞和连杆的小端之间装有弹性环节。本专利技术的特征是：所述的内燃机是一种四冲程或二冲程柴油机，其活塞和连杆小端之间装有一个能随气缸压力变化自动调节活塞位置和气缸容积的油压弹性环节，它利用油液的可压缩性如同弹簧一样工作，在它的作用下柴油机能 在气缸最大压力不超过规定限值的条件下采取较高的压缩比并能在负荷降低时自动提高压缩比（指废气涡轮增压柴油机而言）和燃烧过程压力升高比，以提高柴油机在各种负荷下的热效率并为喷入气缸燃料的发火提供有利条件；所述油压弹性环节具有一个附加的刚度调节装置，它可以在柴油机运行中调节油压弹性环节的刚度，以进一步提高柴油机在弹性环节作用下所取得的上述效果并使柴油机的工作更好地适应不同运行条件的要求；所述油压弹性环节具有一个附加的补油系统，它使油压弹性环节中的油液在柴油机运行中发生微量外泄后能及时得到补充，以保证油压弹性环节以及柴油机正常工作。...

【技术特征摘要】
1.一种在上死点处活塞和气缸盖之间的距离是可变的内燃机，其主要组成部分有机体(12)，由气缸体(21)、气缸套(2)和气缸盖(1)构成的工作气缸以及在其中作往复运动的活塞(22)，传递活塞运动和输出气缸功率的连杆(10)和曲轴(11)；在所述的活塞和连杆的小端之间装有弹性环节。本发明的特征是所述的内燃机是一种四冲程或二冲程柴油机，其活塞和连杆小端之间装有一个能随气缸压力变化自动调节活塞位置和气缸容积的油压弹性环节，它利用油液的可压缩性如同弹簧一样工作，在它的作用下柴油机能在气缸最大压力不超过规定限值的条件下采取较高的压缩比并能在负荷降低时自动提高压缩比(指废气涡轮增压柴油机而言)和燃烧过程压力升高比，以提高柴油机在各种负荷下的热效率并为喷入气缸燃料的发火提供有利条件；所述油压弹性环节具有一个附加的刚度调节装置，它可以在柴油机运行中调节油压弹性环节的刚度，以进一步提高柴油机在弹性环节作用下所取得的上述效果并使柴油机的工作更好地适应不同运行条件的要求；所述油压弹性环节具有一个附加的补油系统，它使油压弹性环节中的油液在柴油机运行中发生微量外泄后能及时得到补充，以保证油压弹性环节以及柴油机正常工作。2.按权利要求1所述的柴油机，其特征是其中所述的油压弹性环节具有一个固定在气缸体(21)中的油压缸套(6)、一个与活塞(22)相连的主动柱塞(3)、一个通过导筒(9)而与连杆(10)的小端相连的从动柱塞(7)、以及一个装在这两个柱塞之间的限位螺钉(33);由上述两个相对地布置在油压缸套中的柱塞的端平面和油压缸套的内圆面所围成的密封空间中充满工作油液。3.按权利要求2所述的柴油机，其特征是其中所述的主动柱塞(3)与活塞(22)之间装有一组允许柱塞自由地调整其轴线与油压缸套轴线之间相对位置的连结件，包括一个具有球面顶板的柱塞端盖(34)、一个球面垫块(35)、一个座盘(23)、一个压盖(24)和两个(或更多个)螺钉(20);端盖(34)的顶板和垫块(35)在由座盘(23)和压盖(24)扣合成的它们的安装腔中具有适当的径向间隙和轴向间隙;所述的从动柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宇清，
申请(专利权)人：大连海运学院，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]