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悬浮活塞连杆系统技术方案

技术编号:2199926 阅读:337 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种具有降低机械动力装置摩擦功损耗,提高能源利用效率的往复活塞式动力机械技术领域,尤其是涉及一种悬浮活塞连杆系统。其包括有汽缸体(1),其内设有活塞(2),活塞销(3)与连杆(4)的小端相连接,连杆(4)的大端与曲柄(5)固连,其特点在于:在所述的活塞(2)的上内表面设有连杆架(27),连杆架(27)上设有活塞销孔(27-1),连杆架(27)上设有活塞主油腔(26)和活塞辅助油腔(24);活塞(2)的上部沿径向设有活塞分油通道(9),活塞(2)的外壁上设有出油口(9-1),活塞分油通道(9)的入口通过活塞主油孔(12)与活塞主油腔(26)连通。其在减少能源消费、资源综合利用、环保等多领域都具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有降低机械动力装置摩擦功损耗,提高能源利用效率的机械结 构,尤其是涉及往复活塞式动力机械
的一种悬浮活塞连杆系统
技术介绍
.目前,往复活塞式动力机械的密封是由活塞及其上的活塞环组以其强大的弹性涨力 绷紧缸体来实现的,在这种垂直于缸体的正压力作用下,曲轴在带动活塞上、下往复运 动时将产生巨大的运转阻力,从而存在燃料消耗量大、污染物排放高、使用寿命短等缺 陷。据科学测定,内燃发动机中活塞、活塞环与缸体的摩擦功损耗约占内燃发动机总摩 擦功损耗的70%以上。发电机输出功率的大小与发电机运转时切割磁力线所产生的磁阻力是成正比的,依 据能量转化守恒定律——混合动力机动车的运行,其内燃发动机所消耗的能量必然要克 服空气阻力、轮胎与地面的滚动阻力和发电机为蓄电池(载荷)充电时强大的磁阻力等, 换句话说混合动力机动车在转换为蓄电池驱动的行驶过程中,燃料能源己经消耗在为 蓄电池补充电能的过程中。为驱动车辆行驶所配备的蓄电池自身重量也为机动车的运行 增加了额外的负担。燃煤取电是二次能源——电力能源的主要来源,煤炭与石油均为不 可再生的一次能源。从城市局部来看,纯电动车的运行确是清洁排放。但为巨量电动车 充电所需的电力能源将燃烧掉巨量的煤炭资源和排放到大气环境的以百万吨计量的二氧 化碳、氮氧化物和硫化物等,有害物质的排放已构成严重的地球温室效应,威胁到地球 物种的生存。因此,靠推行电力行驶的机动车来降低能耗和环保,其实并不划算。对于 代用燃料而言,只能说是更换了廉价的燃料而已,其动力性能并不出色,它的燃料消耗 量、污染物排放量等指标也未得到有效改善。因此,研究降低往复活塞式动力机械的摩 擦功损耗才是节约能源、提高做功效率、改善生存环境的一条有效途径和延长使用寿命 的最主要手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种悬浮活塞连杆系统。其设计 思想是以去掉套在活塞上的活塞环组来实现活塞与汽缸体零摩擦功耗运行。活塞沿缸体 做上、下往复运行是依靠曲轴上的偏心部件连杆轴颈带动连杆做半径R=e (e-偏心距) 的圆周运动,连杆上部通过活塞销孔与活塞连接,拖动活塞沿缸体做往复直线运动。连 杆以活塞销孔为轴线以缸体轴线为对称中心线,做上、下往复运动及偏心距e为半径的 摆幅,连杆在达到最大摆幅角度a时,活塞在缸体的中部。在连杆的小端设置凸轮,以 连杆摆动为基础条件,推动一种柱塞泵形成压力油的密封状态,活塞在压力油的包裹作 用下悬浮于缸体运行,工作运行阻力极低,有效解决了现有技术中存在的问题。本专利技术可以通过采用以下技术方案来实现所述的悬浮活塞连杆系统,包括有汽缸 体(1),其内设有活塞(2),活塞销(3)与连杆(4)的小端相连接,连杆(4)的大端与曲柄 (5)固连,其特点在于在所述的活塞(2)的上内表面设有连杆架(27),连杆架(27) 上设有活塞销孔(27-1),活塞销孔(27-1)位于活塞(2)的中部,从而使活塞受热更 均匀,消除了热应力集中于传统活塞销孔处导致的热膨胀变形不匀等弊端。连杆架(27) 上设有活塞主油腔(26)和活塞辅助油腔(24);在所述活塞(2)的上部沿径向设有活 塞分油通道(9),活塞分油通道(9)为1 6个,活塞(2)的外壁上设有出油口 (9-1), 活塞分油通道(9)的入口通过活塞主油孔(12)与活塞主油腔(26)连通。所述的活塞 (2)上设有变径柱塞卡簧(22 ),在所述的变径柱塞(15)上设有变径柱塞底盖卡簧(21)。在所述的活塞(2)的活塞主油腔(26)、活塞辅助油腔(24)内设有变径柱塞(15), 在活塞主油腔(26)与变径柱塞(15)之间设有主油腔弹簧(14);变径柱塞(15)上设 有与活塞主油腔(26)下部的锥形面相配合的锥形面;在变径柱塞(15)内设有减压阀 (17),变径柱塞(15)下部设有变径柱塞底盖(20),减压阀弹簧(18)设在减压阀(17) 与变径柱塞底盖(20)之间。在所述的变径柱塞(15)上端的表面沿轴向设有1 3个变 径柱塞导油槽(15-1),减压阀(17)的阀芯表面设有1 3个减压阀导油槽(17-1),所 述的变径柱塞(15)与减压阀(17)为锥形配合密封。在所述的连杆(4)的小端设有连杆凸轮(13),连杆凸轮(13)上方的变径柱塞底盖 (20)上设有凸轮润滑油孔(19)。利用连杆的摆动形成油腔开关,使活塞上行时加压布 油、下行时自动回收缸壁过量润滑油起到杜绝润滑油进入燃烧室,实现低能耗运行,高 清洁排放。所述的变径柱塞(15)内设有减压油腔(25)和凸轮润滑油腔(23),减压油 腔(25)与变径柱塞(15)上的减压孔(16)相连。所述的活塞(2)的外壁上设有活塞 环形密封油道(7)和连通活塞环形密封油道(7)的活塞轴向连通油道(8),活塞环形密封油道(7)与活塞分油通道(9)的出油口 (9-1)相连通,在活塞(2)的外壁上形 成的压力油膜代替了常规的活塞环,活塞分油通道(9)与活塞(2)的上表面夹角为0 30° 。所述的活塞环形密封油道(7)为1 5个,所述的活塞轴向连通油道(8)为l 6个。所述的活塞(2)的外壁上还设有活塞储油孔(10)和活塞通油孔(11),活塞(2) 与汽缸体(1)之间的环状间隙小于0.05mm。所述的汽缸体(1)、活塞(2)、连杆(4) 的材料为有色金属、黑色金属或非金属。所述的悬浮活塞连杆系统,其有益效果是1、 所述的悬浮活塞连杆系统,其汽缸体和活塞材料可选用同种材料或热膨胀系数接 近的材料,使得在较高工作温度下滑动配合间隙的一致性与稳定性。活塞是在压力供油 状态下悬浮工作于缸体中,得以实现缸体材料的多样化,而不用担心缸体被钢制活塞环 刮损,真正实现发动机轻量化。2、 所述的悬浮活塞连杆系统,其活塞采用正圆柱体设计,活塞销是从活塞体上内表 面居中引出,大大縮短了活塞的裙部结构,改善了柱面滑动摩擦的运转阻力也减小了往 复运动的惯性冲击力,润滑、冷却和清洁效果更好。3、 所述的悬浮活塞连杆系统,解决了传统活塞热应力聚于活塞销孔的弊端。现代技 术为解决此弊端采用了椭圆型面的加工方式,在活塞销孔处预留了较大的热膨胀间隙。 随之而来的问题是,活塞在装入缸体后会形成不等距的环状间隙,运行时靠自然飞溅润 滑,油膜容易被挤出向压力低的活塞销孔处移动,形成了推力面贫油状态下的局部金属 接触运行。本专利技术的活塞销孔居中引出,采用正圆柱体结构,消除了应力集中于活塞销 孔的弊端,形成均匀一致的环状间隙,采用压力油润滑使活塞悬浮在缸体内运行,避免 了活塞与缸体的擦伤、拉损。4、 所述的悬浮活塞连杆系统,其重要技术创新在于,缸体、活塞这一对摩擦副实现 了压力供油模式。从而得以实现往复活塞式内燃机中所有的具有相对运动属性的零部件 在压力油作用下的悬浮运转,实现了人们长久以来对低能源消耗和长寿命运转的期盼。5、 往复活塞式内燃机实现无活塞环运转的一个最大技术难点在于控制润滑油的消耗 量。所述的悬浮活塞连杆系统,利用连杆的摆动形成油腔开关,在活塞下行时活塞主、 辅油腔形成真空负压状态,自动将缸壁残余润滑油回收进活塞主、辅油腔内,杜绝润滑 油进入燃烧室。6、 所述的悬浮活塞连杆系统,均匀的环状间隙内充满着粘性的润滑油,呈环状的油 膜密封本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种悬浮活塞连杆系统,包括有汽缸体(1),其内设有活塞(2),活塞销(3)与连杆(4)的小端相连接,连杆(4)的大端与曲柄(5)固连,其特征在于:在所述的活塞(2)的上内表面设有连杆架(27),连杆架(27)上设有活塞销孔(27-1),连杆架(27)上设有活塞主油腔(26)和活塞辅助油腔(24);在所述活塞(2)的上部沿径向设有活塞分油通道(9),活塞分油通道(9)为1~6个,活塞(2)的外壁上设有出油口(9-1),活塞分油通道(9)的入口通过活塞主油孔(12)与活塞主油腔(26)连通。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮活塞连杆系统,包括有汽缸体(1),其内设有活塞(2),活塞销(3)与连杆(4)的小端相连接,连杆(4)的大端与曲柄(5)固连,其特征在于在所述的活塞(2)的上内表面设有连杆架(27),连杆架(27)上设有活塞销孔(27-1),连杆架(27)上设有活塞主油腔(26)和活塞辅助油腔(24);在所述活塞(2)的上部沿径向设有活塞分油通道(9),活塞分油通道(9)为1~6个,活塞(2)的外壁上设有出油口(9-1),活塞分油通道(9)的入口通过活塞主油孔(12)与活塞主油腔(26)连通。2. 如权利要求1所述的悬浮活塞连杆系统,其特征在于在所述活塞(2)的活塞主油 腔(26)、活塞辅助油腔(24)内设有变径柱塞(15),在活塞主油腔(26)与变径 柱塞(15)之间设有主油腔弹簧(14);变径柱塞(15)上设有与活塞主油腔(26) 下部的锥形面相配合的锥形面;在变径柱塞(15)内设有减压阀(17),变径柱塞(15) 下部设有变径柱塞底盖(20),减压阀弹簧(18)设在减压阀(17)与变径柱塞底盖(20)之间。3. 如权利要求1或2所述的悬浮活塞连杆系统,其特征在于在所述的变径柱塞(15) 上端的表面沿轴向设有1 3个变径柱塞导油槽(15-1),减压阀(17)的阀芯表面 设有1 3个减压阀导油槽(17-1),所述的变径柱塞(15)与减压阀(17)为锥形配 合密封。4. 如权利要求1或2所述的悬浮活塞连杆...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩晓静
申请(专利权)人:韩晓静
类型:发明
国别省市:62[中国|甘肃]

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