CN105604728B - 电机驱动滑块式压缩比活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机驱动滑块式压缩比活塞，旨在克服现有技术存在机械零件多，机构复杂，可靠性差的特点，电机驱动滑块式压缩比活塞包括活塞上体，活塞下体，电机转子，插销，压缩弹簧，卡环，垫片，拉伸弹簧与电机定子；活塞分断为活塞上体与活塞下体，电机定子固定在活塞下体中央的电机座上，压缩弹簧放在活塞下体凸台内阶梯孔的大孔内，滑块从阶梯孔的小孔内插入并通过卡环与垫片将压缩弹簧与滑块相连接，滑块的前端为横截面为直角三角形的圆弧形结构，滑块的尾端是圆弧形曲面结构，活塞上体与活塞下体通过分断面处的三个拉伸弹簧相连接。本发明通过滑块插入与抽出活塞上体与活塞下体间的间隙来改变发动机压缩比，结构简单，可靠性强。

Description

电机驱动滑块式压缩比活塞

技术领域

本发明属于发动机机械设备，更具体的说是一种电机驱动滑块式压缩比活塞。

背景技术

压缩比的定义就是发动机混合气体被压缩的程度，用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积之比来表示。压缩比的大小表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内的气体被压缩的程度。

压缩比对内燃机性能有多方面的影响。压缩比越高，热效率越高，但随压缩比的增高，热效率增长幅度越来越小。压缩比增高使压缩压力、最高燃烧压力均升高，故使内燃机机械效率下降。汽油机压缩比过高容易产生爆震。柴油机压缩比过低会使压缩终点温度变低，影响冷起动性能。压缩比能使内燃机排气中有害成分的含量发生变化。一般发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，在设计中已经定好。不过，为了使得现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，设计者们开始致力于研究可变压缩比发动机。

由于汽油的燃烧特性导致了汽油发动机的混和气压力不能太高。如果气缸内的压力超过了临界值，汽油就会因为压缩而在点火之前被点燃，这种现象被称为爆震，会对发动机带来很大的伤害。这种问题在增压发动机的设计上显得尤为突出。固定的压缩比成为制约机械增压和涡轮增压发动机的一个很重要的因素。我们知道，当涡轮增压介入以后，燃烧室的温度和压力会大幅度升高，如果这个值过高，爆震就不可避免。这会对发动机造出巨大伤害，同时也会影响动力输出。所以，固定压缩比的涡轮增压和机械增压发动机只能把压缩比设计得比普通自然吸气发动机低很多。但是这种过低的压缩比设计，又会导致发动机在涡轮增压器没有完全介入时，燃烧效率非常低，能产生的动力要比普通自然吸气发动机所产生的动力要少的多。这个矛盾是促使设计师开发可变压缩比发动机的重要原因。

另外，这种技术可以让发动机在燃油适应性方面拥有巨大的优势。现在新款的主流发动机的压缩比普遍设计在10:1以上，以获得更好的动力输出和燃油经济性。但是高压缩比的发动机需要使用较高标号的燃油，但是在国内，这种要求会降低汽车在偏远地方的适应性，而且国内燃油的品质不高使得高压缩比发动机的应用受到限制。目前国内市场上的许多车型就是因为压缩比偏高而影响了其在偏远地区的推广。但是，高压缩比设计是现在汽油发动机的一个设计趋势，太小的压缩比会降低发动机的性能，如果将发动机的压缩比设计的很低，又与发动机的主流发展方向相违背。这种矛盾在中国及其他发展中国家显得尤为明显。这时候，可变压缩比的发动机就显得十分可贵了。

但是要控制压缩比就需要更复杂的结构，这在一定程度上反而会增加发动机体积，同时加工难度变大。除此之外，磨损、控制精度、密封性等问题都是非常棘手的，这些使得可变压缩比技术一直受到阻碍。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的不足，提供一种结构简单，工作可靠的电机驱动滑块式压缩比活塞。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电机驱动滑块式压缩比活塞，包括活塞上体，活塞下体，电机(电机定子与电机转子)，滑块，压缩弹簧，卡环，垫片，拉伸弹簧，其特征在于：

活塞分断为活塞上体与活塞下体两个部分，电机定子固定在活塞下体中央的电机座上，电机转子上固定连接一个凸轮，压缩弹簧放在活塞下体凸台内横向阶梯孔的大孔内，滑块从阶梯孔的小孔内穿入并通过卡环与垫片将压缩弹簧与滑块相连接，活塞上体与活塞下体通过三个拉伸弹簧相连接。

所述的活塞下体的中央是凹孔形的电机座，活塞下体的凸台横向处有阶梯孔，凸台边缘开了圆弧形凹槽，活塞下体分断面的外侧有三个均匀分布的深孔，孔开透至活塞下体的外壁，孔内有圆柱固定杆。

所述的滑块的前端为横截面为直角三角形的圆弧形结构，插销的尾端是圆弧形曲面结构，靠近尾端有一圈外凹槽用于固定卡环与垫片。

所述的电机转子上固定连接的凸轮，凸轮轮廓的上顶面是曲率半径大的圆弧，凸轮轮廓的下底面是曲率半径小的圆弧。

所述的活塞上体分断面内侧有六个均匀分布的横截面为三角形的圆弧形凹槽，活塞上体分断面的外侧有三个均匀分布的孔与活塞下体相对应，孔内有圆柱固定杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞通过凸轮的旋转推动滑块运动，并在压缩弹簧的作用下回位，适应性好。

2.本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞通过在活塞内部内安装电机装置，对活塞进行局部的加工，工艺性好。

3.本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞通过改变活塞的结构来实现改变压缩比目的，对发动机整体改动较小，经济性好。

4.本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞通过滑块插入与抽出活塞上体与活塞下体间的间隙来实现压缩比的改变，工作可靠。

附图说明

以下结合附图以实例具体说明。

附图1是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的主剖视图

附图2是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的主剖视的D-D投影视图。

附图3是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的内部示意图。

附图4是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的滑块零件的主视图。

附图5是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的滑块零件的俯视图。

附图6是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的活塞上体的底部示意图。

附图7是本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞的滑块装配示意图。

图中：1.活塞上体，2.活塞下体，3.电机转子，4.滑块，5.压缩弹簧，6.卡环，7.垫片，8.拉伸弹簧，9.电机定子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1与图2，本发明所述的电机驱动滑块式压缩比活塞分断为活塞上体1与活塞下体2两部分，活塞下体2的中央是凹孔形的电机座，电机座上有卡扣用于固定电机定子9，活塞下体2的凸台内有分布有六个均匀的阶梯孔用于限制对应六个滑块4的纵向移动，阶梯孔大孔与分断面相切，阶梯孔的轴线处于凸轮的正中，凸台边缘处开了六个均匀的圆弧形凹槽用于限制滑块4的径向移动，活塞下体2分断面的外侧有三个均匀分布的孔，孔开透至活塞下体2的外壁，孔内有圆柱固定杆用于连接拉伸弹簧8。

参阅图6，活塞上体1分断面内侧有六个均匀分布的横截面为三角形的圆弧形凹槽与活塞下体2的凸台边缘处六个均匀的分布的圆弧形凹槽相对应，活塞上体1分断面的外侧有三个均匀分布的孔与活塞下体2的孔相对应，孔内有圆柱固定杆用于连接拉伸弹簧8，活塞上体1的中央为一个大的孔洞。

参阅图4与图5，滑块4的前端为横截面为直角三角形的圆弧形结构，滑块4的外轮廓为圆柱形杆状物，滑块4的尾端是半圆弧形曲面，靠近尾端有一圈外凹槽用于固定卡环6与垫片7。

参阅图2，电机的类型为步进电机，驱动系统由脉冲信号发射器、步进驱动器和步进电机三部分组成，电机分为电机转子3和电机定子9，电机转子3上固定连接有凸轮，凸轮轮廓的上顶面是曲率半径大的圆弧，凸轮轮廓的下底面是曲率半径小的圆弧。

参阅图2、图3与图7，电机定子9固定在活塞下体2中央的电机座上，并用卡扣固定，压缩弹簧5放在活塞下体2凸台内阶梯孔的大孔内，滑块4从阶梯孔的小孔内穿入并通过卡环6与垫片7将压缩弹簧5与滑块4相连接，卡环6卡在滑块4凹槽的内侧，垫片7处于滑块4凹槽的内侧，通过调试使得滑块4尾端的圆弧曲面结构处于电机转子3连接的凸轮外轮廓的下底面处。活塞上体1与活塞下体2通过分断面处的三个拉伸弹簧8相连接。

参阅图1与图2，当发动机需要高压缩比时，脉冲信号发射器发出脉冲信号，当步进驱动器接收到脉冲信号后，它就驱动步进电机按设定的方向转动，当电机转动时，电机转子3上的凸轮轮廓的下底面通过与滑块4曲面的接触，推动滑块4向前运动，压缩弹簧5处于压缩状态，滑块4的的前端抵开活塞上体1分断面处的圆弧形凹槽，克服拉伸弹簧8的拉力，使得活塞上体1与活塞下体2分离，当凸轮旋转三十度角度时，此时滑块4位于凸轮轮廓的上顶面的圆弧内，压缩弹簧5处于最大压缩处，拉伸弹簧8处于最大拉伸状态，滑块4完全插入活塞上体1与活塞下体2之间，此时活塞上体1与活塞下体2的分离程度最大，发动机有高压缩比。

参阅图1与图2，当发动机需要低压缩比时，电机再次转动，电机转子3上的凸轮轮廓的上顶面与滑块4曲面的接触，压缩弹簧5处于回位状态，滑块4的前端通过压缩弹簧5的回位向后运动，当凸轮旋转再次转动三十度角度时，滑块4尾端回到凸轮轮廓的下底面处，此时活塞上体1与活塞下体2在拉伸弹簧8的拉力下紧贴在一起，此时发动机有低压缩比。

Claims (5)

1.一种电机驱动滑块式压缩比活塞，其特征在于，所述的电机驱动滑块式压缩比活塞包括活塞上体(1)，活塞下体(2)，电机转子(3)，滑块(4)，压缩弹簧(5)，卡环(6)，垫片(7)，拉伸弹簧(8)，电机定子(9)；活塞分断为活塞上体(1)与活塞下体(2)两个部分，电机定子(9)固定在活塞下体(2)中央的电机座上，电机转子(3)上固定连接一个凸轮，压缩弹簧(5)放在活塞下体(2)凸台内横向阶梯孔的大孔内，滑块(4)从阶梯孔的小孔内穿入并通过卡环(6)与垫片(7)将压缩弹簧(5)与滑块(4)相连接，活塞上体(1)与活塞下体(2)通过三个拉伸弹簧(8)相连接。

2.按照权利要求1所述的电机驱动滑块式压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞下体(2)的中央是凹孔形的电机座，活塞下体(2)的凸台横向处有阶梯孔，凸台边缘开了六个均匀分布的圆弧形凹槽，活塞下体(2)分断面的外侧有三个均匀分布的深孔，孔开透至活塞下体(2)的外壁，孔内有圆柱固定杆。

3.按照权利要求1所述的电机驱动滑块式压缩比活塞，其特征在于所述的滑块(4)的前端为横截面为直角三角形的圆弧形结构，插销的尾端是圆弧形曲面结构，靠近尾端有一圈外凹槽用于固定卡环(6)与垫片(7)。

4.按照权利要求1所述的电机驱动滑块式压缩比活塞，其特征在于所述的电机转子(3)上固定连接的凸轮，凸轮轮廓的上顶面是曲率半径大的圆弧，凸轮轮廓的下底面是曲率半径小的圆弧。

5.按照权利要求1所述的电机驱动滑块式压缩比活塞，其特征在于所述的活塞上体(1)分断面内侧有六个均匀分布的横截面为三角形的圆弧形凹槽，活塞上体(1)分断面的外侧有三个均匀分布的孔与活塞下体(2)相对应，孔内有圆柱固定杆。