专利名称：内燃机弹性活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃机活塞，具体地指一种工作时可改变压缩比的内燃机弹性活塞。
背景技术：
目前，有多份美国专利文献涉及到可变压缩比的内燃机。2004年3月16日公开的US 6,705,255提出了一种可以改变内燃机压缩比的曲轴。2004年1月20日公开的US 6,679,203提出了一种可以改变内燃机压缩比的液压装置。2003年12月30日公开的US 6,668,768提出了一种可以改变内燃机压缩比的连杆装置。2003年1月28日公开的US 6,510,821提出了一种内燃机可变压缩比装置，此装置有一个偏心连接部位，可以反馈活塞对连杆的不同冲击而控制活塞行程以改变压缩比，因此可根据不同的工况来调节内燃机的压缩比。但该装置要用一个电动马达来控制，其结构较复杂，成本偏高，工作可靠性和准确性有待进一步提高。且至今为止，国内内燃机行业中尚未见利用活塞的结构改进来改变内燃机压缩比的文献报道。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种能够在工作时改变压缩比的内燃机弹性活塞，以改善内燃机的经济性能、减少污染排放、提高工作可靠性。
为实现此目的，本实用新型所设计的内燃机弹性活塞，包括有可分开制造的活塞体和活塞顶，活塞顶可轴向滑移地设置在活塞体的头部空腔中，活塞顶与活塞体的头部空腔轴向底面之间设置有弹性元件，活塞体的顶部设置有限制活塞顶轴向滑移的限位部件，限位部件通过活塞顶使弹性元件具有初始变形。
安装有本实用新型所述弹性活塞的内燃机工作时，当气缸内气体压力低于弹性元件预先设定的压力时，本弹性活塞与常规内燃机活塞的工作原理完全相同；当气缸内气体压力达到或者高于弹性元件预先设定的压力时，本弹性活塞的活塞顶可根据气缸内气体压力的变化，在活塞体的头部空腔中作轴向上下滑移，即沿着气缸中心线上下滑移，从而可自动调节压缩室的容积，控制气缸内最高爆发压力和最高温度。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于所设计的根据气缸压力变化沿其中心线滑移的活塞顶，在低负荷工况时可以增大内燃机的压缩比，改善内燃机的低负荷工况性能，提高内燃机低负荷时的经济性，减少未燃碳氢化合物HC的排放。在高负荷工况时，所设计的弹性元件可以变形调节压缩比，控制气缸内气体的最高压力和温度，提高内燃机的工作可靠性，抑制氮氧化合物NOx的生成。同时可以避免敲缸和爆震现象。且其结构简单可靠，成本低廉，易于实施。
图1为顶部限位部件为压板的内燃机弹性活塞的结构示意图；图2为顶部限位部件为压套的内燃机弹性活塞的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述图中所示的内燃机弹性活塞，主要由一个活塞体1和一个设置在活塞体1的头部空腔中可沿轴向即气缸中心线滑移的活塞顶4构成。在活塞顶4与活塞体1的头部空腔径向壁面之间设置有一衬套3，衬套3与活塞体1的头部空腔径向壁面静配合，活塞顶4与衬套3轴向滑动配合，在气缸负荷变化时活塞顶4可以在衬套3中上下滑移。衬套3作为易磨损的分离元件，可随时更换，从而延长活塞体1的使用寿命。在活塞顶4与活塞体1的头部空腔轴向底面之间设置有一弹性元件5，弹性元件5可以是各种结构形式的弹簧或具有相同功能的其他组件。在活塞体1的顶部设置有限制活塞顶4轴向滑移的限位部件2，限位部件2可以是如图1所示的压板，也可以是如图2所示的压套，压板可通过防松螺钉与活塞体1的顶部连为一体，压套则直接通过其自身的内螺纹与活塞体1的顶部外螺纹连为一体，两种连接结构都非常简洁而牢固有效。活塞顶4和弹性元件5按照预先设定的压力，由压板或压套2限位安装在活塞体1的头部空腔中后，一方面可保证活塞顶4和衬套3的安装定位，限制活塞顶4的轴向位移，另一方面可对弹性元件5施加一初始压力，使其具有一初始变形。在弹性元件5与活塞体1之间、或在弹性元件5与活塞顶4之间、或在弹性元件5与活塞体1和活塞顶4之间，还可以根据需要设置调整垫片6。调整垫片6可以是不同规格的多片组合，不同厚度或数量的组合对应于弹性元件5的不同初始变形。改变调整垫片6的厚度或者数量，即可改变本弹性活塞的初始安装压力。
本实用新型在内燃机工作时，当气缸内气体压力低于弹性元件5预先设定的压力时，与常规内燃机活塞的工作过程一致；当气缸内气体压力达到或者高于弹性元件5预先设定的压力时，弹性元件5产生变形，活塞顶4根据气缸内气体压力的变化，沿衬套3轴线方向上下滑移，自动调节压缩室容积，控制缸内最高爆发压力和最高温度，从而改善内燃机的燃烧性能、减少废气污染、提高内燃机运行的稳定性和经济性。
权利要求1.一种内燃机弹性活塞，包括活塞体(1)和活塞顶(4)，其特征在于活塞顶(4)可轴向滑移地设置在活塞体(1)的头部空腔中，活塞顶(4)与活塞体(1)的头部空腔轴向底面之间设置有弹性元件(5)，活塞体(1)的顶部设置有限制活塞顶(4)轴向滑移的限位部件(2)，限位部件(2)通过活塞顶(4)使弹性元件(5)具有初始变形。
2.根据权利要求1所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的活塞顶(4)与活塞体(1)的头部空腔径向壁面之间设置有衬套(3)，活塞顶(4)与衬套(3)轴向滑动配合。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的弹性元件(5)与活塞体(1)和/或活塞顶(4)之间设置有调整垫片(6)。
4.根据权利要求3所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的调整垫片(6)有多片，调整垫片(6)不同厚度或数量的组合对应于弹性元件(5)的不同初始变形。
5.根据权利要求1或2所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的限位部件(2)为压板或压套，压板通过防松螺钉与活塞体(1)的顶部连为一体，压套则通过其自身的内螺纹与活塞体(1)的顶部外螺纹连为一体。
6.根据权利要求3所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的限位部件(2)为压板或压套，压板通过防松螺钉与活塞体(1)的顶部连为一体，压套则通过其自身的内螺纹与活塞体(1)的顶部外螺纹旋为一体。
7.根据权利要求4所述的内燃机弹性活塞，其特征在于所说的限位部件(2)为压板或压套，压板通过防松螺钉与活塞体(1)的顶部连为一体，压套则通过其自身的内螺纹与活塞体(1)的顶部外螺纹旋为一体。
专利摘要本实用新型公开了一种内燃机弹性活塞，它包括可分开制造的活塞体和活塞顶，活塞顶可轴向滑移地设置在活塞体的头部空腔中，活塞顶与活塞体的头部空腔轴向底面之间设置有弹性元件，活塞体的顶部设置有限制活塞顶轴向滑移的限位部件，限位部件通过活塞顶使弹性元件具有初始变形。该活塞利用弹性元件随气缸内气体压力变化而产生的变形，带动活塞顶沿气缸中心线上下滑移，自动调节内燃机的压缩容积。在低负荷工况时，可以改善内燃机的低负荷工况特性，提高内燃机的经济性，减少未燃HC排放。而在高负荷工况时，能够控制气缸内工质的最高压力和温度，提高内燃机的工作可靠性，抑制NOx生成。且其结构简单，成本低廉，适合于各种内燃机采用。
文档编号F02F3/00GK2718232SQ20042006503
公开日2005年8月17日 申请日期2004年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者董健, 李格升, 罗齐江, 王忠俊, 张新塘, 潘志翔, 陈绪文, 魏威 申请人:武汉理工大学