可变升程压缩比活塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车发动机活塞，更确切地说，本发明涉及一种可变升程压缩比活塞。
【背景技术】
[0002]发动机的压缩比是指活塞运动到下止点时的汽缸容积与活塞运动到上止点时的气缸容积之比，压缩比增加能有效的提高发动机的性能和效率。因为压力升高可以让气体的密度变大，分子间的距离也就变小，这样燃油分子和氧分子距离也就更近，燃烧速度就更快；温度可以让气体分子运动速度加快，燃油分子和氧气分子更容易互相作用，这就让混合气体更容易点燃。而且较小的燃烧空间可以较快的完成燃烧，燃烧过程加快也提高了性能。而过高的压缩比会使得暴震的频率增加，而且高的压缩比对燃油的品质提出来更高的要求。为解决这一难题，目前国内外开始将研究重点转向可变压缩比发动机的研发当中，可变压缩比发动机就是通过控制手段，实时的改变发动机的压缩比，使得发动机在中低负荷情况下，采用高的压缩比来提高发动机的热效率和燃油经济性；在高负荷的情况下采用低的压缩比防止爆震的产生。
[0003]典型事例介绍:
[0004]在日内瓦车展上展出的萨博SVC(可变压缩比)发动机，它是一台直列5缸每缸4气阀的发动机，排量为1598cc，但是其工作效率非常显著，它的压缩比能在8:1和14:1之间连续调节，它能产生225匹的最大功率和304牛米的最大扭力，动力与本田的3.2升V6发动机相似，而油耗却非常低一一比普通相同功率发动机能减少超过30%的燃油消耗。这款SVC发动机升功率能达到150匹每升，这个指标是目前轿车发动机上最高的。同时废气排放能达到欧四标准。
[0005]采用可变压缩比技术能够:
[0006]1.提升发动机的热效率，改善发动机燃油经济性；
[0007]2.适用于多元燃料驱动；
[0008]3.有助于降低排放；
[0009]4.提尚发动机运彳丁稳定性；
[0010]5.在保证动力性的前提下，可使发动机排量进一步减小，结构更为紧凑，比质量更尚ο
[0011]目前国内外发动机可变压缩比的实现有很多的技术方案和相关专利，但大多都存在机械结构复杂、可变压缩比数值控制困难、难以解决动平衡以及使发动机的体积和重量增大等问题，使得其开发难度和成本大大的增加。比如萨博公司的SVC发动机由于集成缸盖可以发生偏转，因此工程师必须为其设计一套独立的冷却系统。该系统的冷却油道与缸体相连接，并用橡胶件进行密封，可如若橡胶件长久往复工作，就极易因为受力疲劳而发生开裂，进而导致整个冷却油道出现泄漏。再者，因该机型加入了液压推动装置及以连续可变压缩比作为开发目标，所以其无论软件还是硬件方面都要比传统内燃机复杂上很多。尤其是软件方面，当时的萨博尚未掌握一套成熟可靠的控制逻辑，以确保在连续可变压缩比时发动机能够稳定运转。故直至其破产，这款发动机也未被投入实际使用。而日产使用的技术是在原有的曲柄连杆机构上又额外增加了一套VCR连杆机构及一根控制轴。其中VCR连杆机构由转动曲柄销杠杆及其一端与控制轴的连接连杆构成。当控制轴转动时，控制轴连杆会带动曲柄销回转，并使杠杆发生摆动。由此便促使活塞的上止点位置出现上下移动，实现了压缩比的可变。但增加的系统连杆数量颇多，由此便会引发发动机的整体摩擦损失增大，如果发动机过度磨损，显然寿命上就无法被市场所接受；连杆数量的增多还会使发动机的振动变得更加难以控制，进而引发共振及异响现象的出现。因此日产的可变压缩比发动机也没有出现在市面上。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在机械结构复杂、零件繁多与密封性差的问题，提供了一种可变升程压缩比活塞。
[0013]为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的:所述的可变升程压缩比活塞包括活塞体上部、内套、电机、电机座、卡环、压簧与活塞体下部。
[0014]所述的电机包括电机定子与电机转子。
[0015]电机座安装在活塞体下部顶端的内孔中，使电机座底面上的一至八个结构相同的圆台形凸台和活塞体下部上相对应的圆台形凹坑对正配装，电机定子安装在电机座中心处的圆环体中为固定连接，电机定子的底端面与圆环体内的电机座接触连接，电机转子装入电机定子的中心孔中，内套套装在电机转子与电机定子的周围，并且内套上的花键孔与电机转子顶端的花键轴配装，内套中心孔处的内底面与电机转子的轴肩顶端面接触连接，电机转子的轴肩的底面与电机定子的顶端面接触连接，压簧与卡环由下至上地安装在活塞体下部顶端的环形凹槽中，活塞体上部安装在活塞体下部的顶端，活塞体上部与内套之间为螺纹连接，活塞体上部与活塞体下部之间为滑动连接。
[0016]技术方案中所述的电机座为圆盘类结构件，电机座的底面上均匀地分布有一至八个结构相同的圆台形凸台，圆台形凸台和活塞体下部上相对应的结构相同的圆台形凹坑相对正，电机座的顶端面的中心处设置有用于安装电机定子的圆环体，圆环体、一至八个结构相同的圆台形凸台所分布的圆周与电机座的回转轴线共线。
[0017]技术方案中所述的内套为圆筒形结构件，内套顶部的中心处设置有花键孔，花键孔的结构尺寸与电机转子上的花键轴的结构尺寸相同，内套外壁上设置有与活塞体上部上的内螺纹相配合的外螺纹，外螺纹的形状为三角形或梯形，内套底部的外圆柱面上设置有横截面为矩形的圆环体式凸起，圆环体式凸起与内套的回转轴线共线。
[0018]技术方案中所述的活塞体上部的内孔壁上设置有内螺纹，内螺纹的形状为三角形或梯形；活塞体上部底面上沿轴向均匀地分布有二至六个结构相同的横截面为扇形的导向孔，活塞体上部通过结构相同的横截面为扇形的导向孔对应地套装在活塞体下部上二至六个结构相同的横截面为扇形的导向板上，两者之间为滑动连接。
[0019]技术方案中所述的活塞体下部的顶端环形面上沿轴向均匀地分布有二至六个结构相同的横截面为扇形的导向板，即各导向板的高度相同，宽度相同，厚度相同，导向板所分布的圆周的回转中心线与活塞体下部的回转中心线共线，活塞体下部顶端的内孔壁上设置有用于安装卡环与压簧的环形凹槽，环形凹槽下方的圆环形的底面上均匀地设置有一至八个结构相同的圆台形的用来固定电机座的凹坑。
[0020]技术方案中所述的电机转子的一端设置为花键轴，花键轴的结构是由六个扇形外齿所构成，电机转子的另一端设置为光轴，花键轴与光轴之间设置有轴肩，花键轴、轴肩与光轴的回转轴线共线；花键轴的结构尺寸与内套顶部中心处的花键孔的结构尺寸相同，光轴的结构尺寸与电机定子中心孔的结构尺寸相同。
[0021]与现有技术相比本发明的有益效果是:
[0022]1.本发明所述的可变升程压缩比活塞通过在活塞内加装电机机构来改变压缩比，可靠性能高，安装方便，工艺性好。
[0023]2.本发明所述的可变升程压缩比活塞因为采用了螺旋机构啮合，使得可变压缩比无级，能够精确的控制压缩比，满足发动机在不同工况下的需要。
[0024]3.本发明所述的可变升程压缩比活塞的可变技术是通过改变活塞顶部与连杆的相对位置来实现的，而活塞顶有气环与油环的刮油和挡油作用，活塞的密封性相对较好。
[0025]4.本发明所述的可变升程压缩比活塞由于只对活塞内部进行相应的局部改动，并未涉及汽缸盖和燃烧室，因此该发明能极大的减少工艺成本，经济性能高。
【附图说明】
[0026]下面结合附图对本发明作进一步的说明:
[0027]图1是本发明所述的可变升程压缩比活塞结构组成主视图上的全剖视图；
[0028]图2是本发明所述的可变升程压缩比活塞内部结构的轴测投影视图；
[0029]图3是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的内套零件结构组成的主视图；
[0030]图4是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的内套零件结构组成的仰视图
[0031]图5是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的电机转子结构组成的主视图；
[0032]图6是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的电机转子结构组成的左视图
[0033]图7-a是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的压簧零件结构组成的主视图；
[0034]图7-b是图7-a中1处的局部放大视图；
[0035]图8是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的压簧零件结构组成的俯视图
[0036]图9是本发明所述的可变升程压缩比活塞所采用的卡簧零件结构组成的主视图
[0037]图中:1.活塞体上部，2.内套，3.电机定子，4.电机座；5.电机转子，6.卡环，7压簧，8.活塞体下部，9.导向板。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本发明作详细的描述:
[0039]参阅图1，本发明所述的可变升程压缩比活塞包括活塞体上部1、内套2、电机(电机定子3、电机转子5)、电机座4、卡环6、压簧7与活塞体下部8。
[0040]参阅图1与图2，将整体活塞分割成活塞体上部1与活塞体下部8两个部分，活塞体下部8的顶端环形面上沿轴向均匀地分布(铸)有二至六个结构相同的横截面为扇形的导向板9，即各导向板的高度相同，宽度相同，厚度相同，导向板9所分布的圆周的回转中心线与