活塞装配体的制作方法

文档序号:15578972发布日期:2018-09-29 06:20

本发明涉及发动机零部件领域,具体而言,涉及活塞装配体。



背景技术:

往复活塞式内燃机(燃油、燃气点燃式发动机)是将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的发动机;现在普遍应用的点燃式发动机,仍然遵循着奥拓循环,即进气、压气、做功及排气四个冲程,压缩的混合气体的燃烧方式由火花塞电极放电,点燃混合气燃烧,四个冲程的气缸内容积变化,是由曲柄连杆带动活塞运动来实现的,点燃式发动机四冲程工作原理是,进气冲程开始时,进气门打开,排气门关闭,活塞从上止点向下止点移动,气缸内活塞上方形成一定真空度,于是,可燃混合气经进气歧管、进气门被吸入气缸,当活塞到达下止点,进气门关闭;压缩冲程,在进气冲程终了时,活塞自下止点向上止点移动,此时进、排气门均关闭,气缸容积的不断缩小,其温度和压力不断升高,至活塞到达上止点时为止。相关技术的能量损失较大,难以对能量充分利用。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种活塞装配体,该活塞装配体能够应用于具有内缸体和外缸体的发动机中,该活塞能够将转动动能传递给内缸体,并且能够利用活塞装配体实现密封,从而能够利用活塞装配体减少发动机的能量损失,充分利用能量,提高燃料的利用率,改善发动机的功率。

本发明的实施例是这样实现的:

一种活塞装配体,其包括活塞和阀体组件,阀体组件设置于活塞的内部,且阀体组件能从活塞的底部伸出活塞;其中,活塞包括活塞本体、活塞顶盖、第一三角板组件和第二三角板组件,活塞顶盖设置于活塞本体的顶部,第一三角板组件和第二三角板组件分别设置于活塞本体的两侧,且第一三角板组件被配置为早于第二三角板组件进入活塞的运动路径。

在本发明较佳的实施例中:

上述第一三角板组件包括第一三角板、第二三角板和第三三角板,第二三角板和第三三角板分别设置于第一三角板的两侧;第二三角板组件包括第四三角板、第五三角板和第六三角板,第四三角板和第六三角板分别设置于第五三角板的两侧;第一三角板的底端开设有第一气孔,第五三角板的顶端开设有第二气孔。

在本发明较佳的实施例中:

上述阀体组件包括阀门顶盖、阀体、阀门芯、阀套、空心螺栓、轴承和换气轴;阀体的一端与空心螺栓的一端连接,阀体位于活塞的内部,空心螺栓伸出活塞,阀门芯设置于阀体的内部,阀门顶盖设置于阀门芯远离空心螺栓的一端;阀套设置于阀门芯的外部,且位于阀体的内部,换气轴设置于空心螺栓的内部,且换气轴靠近阀体的一端与阀套靠近空心螺栓的一端连接,轴承套设于换气轴的外部,且轴承位于空心螺栓的内部。

在本发明较佳的实施例中:

上述阀体的侧壁设置有进气管和出气管,进气管与第二气孔连通,出气管与第一气孔连通;阀门芯的内部设置有斜对孔,阀套的侧壁设置有进气口和出气口,进气口与进气管连通,出气口与出气管连通,斜对孔的第一开口与进气口连通,斜对孔的第二开口与出气口连通。

在本发明较佳的实施例中:

上述活塞装配体还包括平衡组件,平衡组件设置于活塞本体用于设置第一三角板组件的侧壁,且平衡组件位于远离第一三角板组件的一侧。

在本发明较佳的实施例中:

上述平衡组件包括平衡杠杆,平衡杠杆设置于活塞本体的侧壁。

在本发明较佳的实施例中:

上述平衡杠杆包括第一杠杆和第二杠杆,第一杠杆和第二杠杆重叠设置,第一杠杆和第二杠杆均与活塞本体的侧壁连接。

在本发明较佳的实施例中:

上述第一杠杆包括第一杆体和插接件,插接件设置于第一杆体的一端,第一杆体远离插接件的一端设置有第一连接孔;第二杠杆与插接件插接配合。

在本发明较佳的实施例中:

上述第二杠杆包括第二杆体和卡嵌件,卡嵌件设置于第二杆体的一端,第二杆体远离卡嵌件的一端设置有第二连接孔;第一杠杆与卡嵌件卡接配合。

在本发明较佳的实施例中:

上述平衡组件还包括平衡凸轮和设置于平衡凸轮的侧壁的连接杆,第一三角板组件开设有凸轮槽,活塞本体的侧壁开设有轴孔;平衡凸轮设置于凸轮槽中,连接杆依次穿过轴孔和第二连接孔,连接杆远离平衡凸轮的一端与螺母连接。

本发明实施例的活塞装配体的有益效果是:本发明实施例提供的活塞装配体能够应用于具有内缸体和外缸体的发动机中,该活塞能够将转动动能传递给内缸体,并且能够利用活塞装配体实现密封,从而能够利用活塞装配体减少发动机的能量损失,充分利用能量,提高燃料的利用率,改善发动机的功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中活塞轴组件的爆炸示意图一;

图2为本发明实施例中活塞轴组件的爆炸示意图二;

图3为本发明实施例中活塞装配体的剖视图;

图4为本发明实施例中第一三角板组件的结构示意图;

图5为本发明实施例中活塞装配体的部分结构示意图;

图6为本发明实施例中弹簧板的结构示意图;

图7为本发明实施例中内缸体的结构示意图;

图8为本发明实施例中外缸体、内缸体和活塞轴组件的结构示意图。

图标:010-活塞轴组件;101-轴杆;102-键;100-芯架;110-动螺旋套;120-静螺旋套;200-活塞装配体;103-轴杆孔;111-第一密封圈;121-第二密封圈;130-弹簧;131-拉簧坐;132-长孔;133-拉钩;140-伞型齿轮;210-活塞;220-阀体组件;211-活塞本体;212-活塞顶盖;230-第一三角板组件;240-第二三角板组件;231-第一三角板;232-第二三角板;233-第三三角板;241-第四三角板;242-第五三角板;243-第六三角板;234-第一气孔;244-第二气孔;221-阀门顶盖;222-阀体;223-阀门芯;224-阀套;225-空心螺栓;226-轴承;227-换气轴;251-进气管;252-出气管;253-斜对孔;254-进气口;255-出气口;260-平衡组件;261-第一杠杆;262-第二杠杆;263-第一杆体;264-插接件;265-第一连接孔;266-第二杆体;267-卡嵌件;268-第二连接孔;271-平衡凸轮;272-连接杆;273-凸轮槽;280弹簧板;281-连接孔;300-内缸体;400-外缸体;310-第一端盖;320-第二端盖;330-环形套;331-第一缺口端;332-第二缺口端;410-火花塞。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1和图2,本实施例提供一种活塞轴组件010,其包括轴杆101、键102、芯架100、动螺旋套110、静螺旋套120和活塞装配体200;芯架100设置有轴杆孔103,轴杆101设置于轴杆孔103的内部,键102设置于轴杆孔103的内部,且轴杆101与键102静配合;动螺旋套110和静螺旋套120均设置于芯架100的两端,轴杆101伸出动螺旋套110和静螺旋套120;活塞装配体200设置于芯架100的侧壁;轴杆101和键102的静配合是指键102随着轴杆101一并转动,在轴杆101和键102一同转动时,带动芯架100、动螺旋套110和静螺旋套120一并转动,优选地,在轴杆101和芯架100均设置有插接槽,键102的两端分贝插接于轴杆101和芯架100的插接槽中。

本实施例的活塞轴组件010还包括第一密封圈111,第一密封圈111夹设于动螺旋套110与芯架100之间;进一步地,活塞轴组件010还包括第二密封圈121,第二密封圈121夹设于静螺旋套120与芯架100之间;第一密封圈111和第二密封圈121的设置可以提高动螺旋套110、静螺旋套120与芯架100之间的密封性,防止润滑油渗漏。

本实施例的活塞轴组件010还包括弹簧130,弹簧130的两端分别连接动螺旋套110和静螺旋套120,弹簧130能够穿过芯架100;进一步地,活塞轴组件010还包括拉簧坐131,拉簧坐131包括底板和拉环,拉环设置于底板;动螺旋套110的端壁设置有长孔132,拉簧坐131设置于动螺旋套110,底板位于动螺旋套110的端壁远离静螺旋套120的一侧,拉环穿过长孔132与弹簧130连接,当活塞轴组件010运行时,设置了拉环的底板能够沿长孔132的长度方向滑动;再进一步地,静螺旋套120的端壁设置有拉钩133,弹簧130远离拉簧坐131的一端与拉钩133连接;弹簧130的设置可以防止动螺旋套110和静螺旋套120在运行中自锁。

请参照图2,本实施例的活塞轴组件010还包括伞型齿轮140,活塞装配体200能穿过芯架100的侧壁与设置于芯架100内部的伞型齿轮140连接;伞齿轮的旋转动力以1:1的转速传递给活塞装配体200。

请参照图3至图5,上述活塞装配体200包括活塞210和阀体组件220,阀体组件220设置于活塞210的内部,且阀体组件220能从活塞210的底部伸出活塞210,阀体组件220远离活塞210的顶部的一端与伞型齿轮140连接,伞齿轮的旋转动力以1:1的转速传递给阀体组件220;进一步地,活塞210包括活塞本体211、活塞顶盖212、第一三角板组件230和第二三角板组件240,活塞顶盖212设置于活塞本体211的顶部,第一三角板组件230和第二三角板组件240分别设置于活塞本体211的两侧,且第一三角板组件230被配置为早于第二三角板组件240进入活塞210的运动路径(图8中从a依次经过b、c、d的运动轨迹);其中,第一三角板组件230包括第一三角板231、第二三角板232和第三三角板233,第二三角板232和第三三角板233分别设置于第一三角板231的两侧;第二三角板组件240包括第四三角板241、第五三角板242和第六三角板243,第四三角板241和第六三角板243分别设置于第五三角板242的两侧;第一三角板231的底端开设有第一气孔234,第五三角板242的顶端开设有第二气孔244;需要说明的是,上述第一三角板组件230和第二三角板组件240的远离活塞210的一侧侧面为下凹的,即第一三角板组件230和第二三角板组件240均为弧形板组件,且第一三角板组件230中第一三角板231、第二三角板232和第三三角板233的外柱面为同一柱面,第二三角板组件240中的第四三角板241、第五三角板242和第六三角板243的外柱面也为同一柱面;如此设置,有利于活塞210与发动机的内缸体300配合,使得活塞210的第一三角板组件230和第二三角板组件240能够与内缸体300的接触部位实现密封;第二气孔244可以在活塞210运行时进气于活塞210中,第一气孔234在活塞210运行时将活塞210中的气体排出活塞210,实现活塞210的减压。

请参照图3,本实施例中的阀体组件220包括阀门顶盖221、阀体222、阀门芯223、阀套224、空心螺栓225、轴承226和换气轴227;阀体222的一端与空心螺栓225的一端连接,阀体222位于活塞210的内部,空心螺栓225伸出活塞210,阀门芯223设置于阀体222的内部,阀门顶盖221设置于阀门芯223远离空心螺栓225的一端;阀套224设置于阀门芯223的外部,且位于阀体222的内部,换气轴227设置于空心螺栓225的内部,且换气轴227靠近阀体222的一端与阀套224靠近空心螺栓225的一端连接,轴承226套设于换气轴227的外部,且轴承226位于空心螺栓225的内部;阀体222的侧壁设置有进气管251和出气管252,进气管251与第二气孔244连通,出气管252与第一气孔234连通;阀门芯223的内部设置有斜对孔253,阀套224的侧壁设置有进气口254和出气口255,进气口254与进气管251连通,出气口255与出气管252连通,斜对孔253的第一开口与进气口254连通,斜对孔的第二开口与出气口255连通;阀体组件220的设置能够提高活塞210的强度,且当活塞210运行时,气体能够从第二气孔244进入阀体组件220并依次穿过进气管251、进气口254、第一开口、第二开口、出气口255、出气管252和第一气口从阀体组件220中穿出活塞210,实现活塞210的减压。

请参照图4,本实施例中的活塞装配体200还包括平衡组件260,平衡组件260设置于活塞本体211用于设置第一三角板组件230的侧壁,且平衡组件260位于远离第一三角板组件230的一侧;详细地,平衡组件260包括平衡杠杆,平衡杠杆设置于活塞本体211的侧壁;进一步地,平衡杠杆包括第一杠杆261和第二杠杆262,第一杠杆261和第二杠杆262重叠设置,第一杠杆261和第二杠杆262均与活塞本体211的侧壁连接;再进一步地,第一杠杆261包括第一杆体263和插接件264,插接件264设置于第一杆体263的一端,第一杆体263远离插接件264的一端设置有第一连接孔265;第二杠杆262与插接件264插接配合;第二杠杆262包括第二杆体266和卡嵌件267,卡嵌件267设置于第二杆体266的一端,第二杆体266远离卡嵌件267的一端设置有第二连接孔268;第一杠杆261与卡嵌件267卡接配合。平衡组件260的设置可以在活塞210运行时使第一三角板组件230向轴心方向的力略大于第一三角板组件230的离心力,使得第一三角板组件230在活塞210运行时达到平衡。

本实施例中的平衡组件260还包括平衡凸轮271和设置于平衡凸轮271的侧壁的连接杆272,第一三角板组件230开设有凸轮槽273,活塞本体211的侧壁开设有轴孔;平衡凸轮271设置于凸轮槽273中,连接杆272依次穿过轴孔和第二连接孔268,连接杆272远离平衡凸轮271的一端与螺母连接;需要说明的是,在活塞210设置第一三角板组件230的侧壁设置的平衡凸轮271的数量为两个,每个平衡凸轮271都设置有一个连接杆272,其中一个设置于第二三角板232,另一个设置于第三三角板233,两个平衡凸轮271的结构以及与其它零部件连接的方式类似,请参照上述描述。需要进一步说明的是,本实施例中活塞210设置第二三角板组件240的侧壁也设置有平衡组件260,其结构请参照上文,在此不再赘述。

请参照图1、图2和图6,本实施例的芯架100中还设置有两个弹簧板280,每个弹簧板280的一端设置于靠近芯架100的轴杆孔103的位置,另一端向芯架100的侧壁延伸,两个弹簧板280的轴线的夹角为180°;当活塞210运行时,弹簧板280在芯架100的径向具有作用力,如此一来,可以利用弹簧板280抵消弹簧130向内拉动螺旋套110和静螺旋套120的力。优选地,弹簧板280靠近芯架100的轴杆孔103的一端设置有连接环,利用螺栓插接于连接孔281和芯架100上,能够实现弹簧板280于芯架100的连接。

活塞轴组件010的应用及有益效果是:请参照图7和图8,本实施例的活塞轴组件010设置于发动机的内缸体300中,且内缸体300的外部套设有外缸体400,内缸体300的外柱面与外缸体400的内柱面相切,且活塞轴组件010中的轴杆101和键102转动时,能够带动芯架100和设置于芯架100侧壁的活塞装配体200一并转动;内缸体300包括第一端盖310、第二端盖320以及设置于第一端盖310和第二端盖320之间的带缺口的环形套330(C形套),活塞轴组件010设置于内缸体300的内部时,活塞轴组件010的轴杆101与内缸体300的中心轴重叠,活塞210能够从带缺口的环形套330的缺口处伸出,当活塞轴组件010的活塞210随着轴杆101转动时,活塞210能够带动内缸体300的带缺口的环形套330一并转动,即活塞210能够带动内缸体300在外缸体400的内部转动,且为偏心转动;设置于活塞210侧壁的第一三角板组件230和第二三角板组件240在活塞210绕轴杆101转动时在环形套330的缺口处不断的上下移动(上下移动是指活塞210朝靠近内缸体300的内部移动和朝远离内缸体300的内部移动);活塞210在内缸体300环形套330的开口处移动时,活塞210两个侧壁设置的第一三角板组件230和第二三角板组件240始终与环形套330缺口处的相对两端的第一缺口端331和第二缺口端332抵接,从而利用该活塞轴组件010提供了发动机运行时内缸体300的密封性,利用活塞轴组件010减少发动机的能量损失,充分利用能量,提高燃料的利用率,改善发动机的性能。

请参照图7和图8,设置该活塞轴组件010的发动机的工作原理是:内缸体300外柱面与外缸体400的内柱面相切,割线长度可以是芯架100的扇形弧面长度的四分之一至二分之一之间,内缸体300由活塞210驱动,当活塞210旋转时,驱动内缸体300同向转动,由于内缸体300与外缸体400的偏心的作用,使内缸体300和外缸体400空腔容积随着活塞210旋转而变化,活塞210将内缸体300和外缸体400分割相应功能空腔,活塞210分割内缸体300空腔,活塞210运动前方为压缩空腔(图8中,活塞210的运动方向为从a依次转动至b、c、d方向,并在从a转动b时进行吸气,并在a、b之间利用火花塞410点火,在从b转动至c的过程中压缩,在c转动至d的过程中做功,最后在d转动至a的过程中排气,由此完成一个冲程),活塞210运动的后方为进气空腔,活塞210分割外缸体400,活塞210运动的前方为排气空腔,活塞210运动的后方为做功空腔,活塞210扫过的空腔前后均为功能状态,分别实现进气、压缩、做功、排气四个冲程,进气过程,活塞210做功面过下切点时,由于偏心作用,内缸体300的端盖的进气口从动螺旋套110、静螺旋套120两侧面移开,进气口逐渐敞开,混合气体进入内缸体300,混合气体是由内缸体300两侧的第一端盖310和第二端盖320进入的,因此,气体形成对称状螺旋气流,雾态燃料能够与新鲜空气进行二次混合,使混合气变得更加均匀,促进燃烧效率,当活塞210后做功面再次过下切点时进气结束,此时进气转角接近350°,充气时间较柱塞式发动机进气转角延长60%,提高了充气效率;压气过程,进气即将结束时压气开始,活塞210做功面转至上割线前点,活塞210内的换气阀打开,被压缩的混合气通过换气阀进入燃烧室,这时的活塞210趋于做功状态,压缩室活塞210受力面逐渐减小,当燃烧室与压缩室容积相等时,压缩比达到最大值,其11:1~12:1,(压缩比由活塞210宽度值确定),当活塞210排气面转至下切点时压气结束;做功过程,做功过程与压缩过程有一个重叠期,当活塞210内的换气轴227打开时,混合气进入燃烧室,燃烧室的外缸套内柱面设有集热板,外缸套并且设有两个沟槽通向火花塞410,以使混合气提前接触到火花塞410,外缸体400设有三对火花塞410,第一对火花塞410为常规点火,第二对和第三对火花塞410为冷启动辅助点火,冷启动时,三对火花塞410同时点火,以保证在冷启动时获得较大的点火能量,待发动机达到正常工作温度后,第一对火花塞410即可满足点火条件,发动机冷机状态下,混合气由火花塞410点火,发动机运行预热数十秒后,集热板从混合气燃烧中聚集热量使集热板的温度迅速升高,被压缩的混合气接触到炽热集热板后急速气化,使混合气处于燃烧的临界状态,同时火花塞410点火,随后火焰前锋点燃不断进入燃烧室被压缩的混合气,其燃烧的速度远高于传统内燃机,高转速下的燃烧速度可接近声速,当集热板达到额定值时,点燃的方式由集热板和火花塞410同时进行,实现多点点火,燃烧的高压气体推动活塞210转动,当活塞210做功面转至下切点时,活塞210在这一转角期,燃烧室做功容积与活塞210有效做功面积之比集合,较传统发动机提高20%燃烧利用率,活塞210继续转至外缸套设有排气口处即将排气时,此时的做功容积是进气容积的1.6倍,一个工作循环内,活塞210做功转角可达240°,燃烧利用率可提高35%;排气过程,做功即将结束时活塞210做功面到达排气口,随后活塞210转动排气口瞬时敞开,活塞210做功面到达上前割线点时,排气结束;进气口和排气口均为开放式,进气与排气各自为独立,互不干扰;该发动机的运动将内缸体300和活塞210为同向旋转,活塞210驱动内缸体300,内缸体300的环形套330的缺口处的第一缺口端331和第二缺口端332与活塞210的第一三角板组件230和第二三角板组件240的弧面均有一定的密封接触面,由于旋转离心力的作用,使接触面有一定的接触压力,以满足气密性,第一密封圈111和第二密封圈121分别于动螺旋套110、静螺旋套120相互接触,由于密封圈自身弹性提供一定的压力,而且每次与动螺旋套110、静螺旋套120至少有三条相接触,压缩过程为复合密封,因压缩密封要求高于做功密封,所以内缸体300与活塞轴组件010构成的压缩空腔满足密闭条件,活塞轴组件010与外缸体400和内缸体300构成的做功空腔,采用间隙密封,间隙的设计有利于消除接触运动性材料损耗,并减少摩擦阻力,提高机械运动的可靠性,也能满足做功时活塞210与缸体间的气密性,因为气体逃逸的方向与活塞210运动的方向相同,运动密封间隙满足要求,气体逃逸的速度则低于活塞210运动的速度;活塞210与内缸体300为接触式密封,动螺旋套110、静螺旋套120与内缸体300两侧面形成润滑油存储空腔,动螺旋套110、静螺旋套120两侧与内缸体300两侧接触面从中获得润滑油得到润滑,静螺旋套120转动为静态,可轴向运动,动螺旋套110为螺旋给进,以保持与内缸体300两侧的接触。

综上所述,本发明的活塞装配体的有益效果是:本发明实施例提供的活塞装配体能够应用于具有内缸体和外缸体的发动机中,该活塞能够将转动动能传递给内缸体,并且能够利用活塞装配体实现密封,从而能够利用活塞装配体减少发动机的能量损失,充分利用能量,提高燃料的利用率,改善发动机的功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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