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調整活塞發動機的燃燒室容積和燃燒室內壓縮的裝置的製作方法

2023-10-04 03:29:29 1

專利名稱:調整活塞發動機的燃燒室容積和燃燒室內壓縮的裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種調整活塞發動機的燃燒室容積和燃燒室內壓縮的裝置,包括一個使該發動機的氣缸部件相對於其曲軸箱部件移動的設備,從而氣缸部件通過一個側向滑行運動相對於曲軸箱部件移動。
背景技術:
頂部間隙是發動機設計中最重要的因素之一。頂部間隙越小,燃料消耗也越小,所謂的駕駛室氣體排放也越小。所以,最好能夠測定和控制發動機工作時在不同轉速、不同負荷和溫度下活塞頂或者活塞頭和氣缸蓋之間的距離。
根據相關工作條件下頂部間隙的測量,就可能得到比當代理論模型研究(譬如FEM)更準確的描述頂部間隙的計算模型。
德國專利DE 4211589描述了一種發動機,其具有使發動機的氣缸部件相對於曲軸箱部件在側向移動的行動裝置。然而,德國專利DE4211589並沒有提出如何實現對不同氣缸的壓縮比的單獨控制,以及對不同氣缸的操作的優化。

發明內容
本發明的目的是提供能對現有技術的缺點予以矯正的一種裝置。
該發明涉及說明書開頭所限定的裝置,其特徵是它包括至少兩個氣缸,並包括為每個氣缸單獨移動氣缸部件的設備,為每個氣缸單獨移動氣缸部件的設備包括一個在氣缸部件和該設備之間能單獨預置各氣缸部件位移的一個可拆卸距離元件。因此,該氣缸部件可以沿氣缸部件和曲軸箱部件之間的一個共同的滑動平面相對於該曲軸箱部件移動。最好是,該氣缸部件包括一個第一法蘭,該曲軸箱包括一個相應的設計得能和該第一法蘭對接的第二法蘭,該裝置包括一個通過上述法蘭之間的滑行運動來使該氣缸部件相對於該曲軸箱部件移動的設備。氣缸部件和曲軸箱部件之間的位移最好基於確定的頂部間隙或者是基於確定的頂部間隙的算法。
根據一個實施例,影響發動機壓縮的設備包括一個使該發動機的氣缸部件相對於其曲軸箱部件移動的設備。
而且,該發動機包括至少兩個氣缸,每個氣缸都配備專用的渦流傳感器,該裝置包括一個單獨影響每個氣缸的發動機壓縮的設備。
下面詳細說明本發明的優選實施例,以介紹本發明的其他特徵和優點。


現在通過示例並參考附圖詳細說明本發明的優選實施例,附圖包括圖1是根據本發明實施例的一個渦流傳感器的示意圖;圖2是用於測定活塞上死點位置的本發明裝置的第一個實施例的示意剖面圖;圖3是用於測定活塞上死點位置的本發明裝置和該活塞的示意剖面圖;圖4是本發明裝置的另一個實施例的示意剖面圖;圖5是替換孔塞的側視圖,它可以插入氣缸部件的一個孔內用來替換本發明的渦流傳感器;圖6是用於調整活塞發動機內壓縮的一個裝置的示意剖面圖;圖7是用於調整活塞發動機內壓縮的一個裝置的另一個實施例的示意剖面圖;圖8是沿圖7中A-A線的剖面圖。
具體實施例方式
圖1表示根據本發明的渦流傳感器1的一個實施例。傳感器1包括兩個像惠斯登電橋內部那樣連接的線圈2和3。一個振蕩器電路4向這些線圈2和3提供50kHz到10MHz的高頻交流電流,最好是125kHz。
下方線圈2的位置靠近該發動機氣缸(未畫)的內表面,構成測量線圈。上方線圈3距上述內表面稍遠,構成參考線圈,目的是顯示該傳感器內的溫度差別和波動。因為測量線圈2的測量值隨溫度變化而變,所以本發明的裝置也可以包括一組溫度傳感器。作為一種替代方法或補充,該裝置可以提供用水來冷卻傳感器1的設備以便獲得更加衡定的溫度。
傳感器1產生一個磁場。用導電材料製造的一個活塞頭5在達到它的上死點位置時受該磁場作用,從而在活塞頭5中感應出渦流。該電磁場主要或者說幾乎全部由該測量線圈2產生。
如果活塞頭5包含某種鉄磁材料,那麼由於活塞頭5中的高磁導率,線圈2中的感抗就會增加。如果活塞頭5包含某種非磁性材料,線圈2的電磁場就會在活塞頭5的表面感應出渦流。在活塞頭5中產生的電磁場會和線圈2的磁場抵消,從而導致線圈2中電抗的變化。電抗變化的幅度取決於線圈2和活塞頭5之間的距離。
該活塞頭材料的電阻和磁導率決定了該裝置的性能。像鋁、銅、金等那樣的非磁性材料電阻低,磁導率大約為1,所以具有較高的靈敏度和較大的可能測量距離。像鐵和鎳鋼那樣的高電阻和/或高磁導率材料會阻礙渦流的有效產生。所以最佳的活塞頭材料是鋁。
為了得到最好的可能結果,在該發動機氣缸中傳感器1的工作位置上使用該傳感器之前,應當採用與該活塞頭材料相同的材料對傳感器1進行校準。
傳感器1必須承受在燃燒室11中會碰到的苛刻條件,特別是在某臺工作的發動機內發生的熱和壓力的交替變化。所以要用一個比該發動機工作循環內氣體壓力更大的力來對傳感器1預先加載。
如圖2所示,該傳感器最接近燃燒室11的那些角和邊緣藉助一種由不導電材料製造的防護罩7加以保護,這裡用的是一個氮化硼製作的陶瓷環。
參看圖2,傳感器本體1連接到一個套筒8。傳感器本體1和套筒8構成一個細長的部件,它被插入一個穿過該發動機氣缸蓋外壁9、並穿過同一個氣缸蓋內壁10的孔。在該內、外壁之間是一個冷卻水通道。相應地,該傳感器也會受到該發動機冷卻系統的冷卻。一個螺紋止動元件12連接到套筒8,並與外壁9上該孔的內壁螺紋13嚙合。止動元件12將垂直作用在該裝置上的力傳遞到外壁9。
根據圖3所示的實施例,提供了一個設備14來防止陶瓷環7落入燃燒室11內。零件14是一個從內壁10的內表面擰入該內壁的螺釘。圖3也顯示了活塞頭5上的一個凹陷15。應當注意,活塞頭5的表面結構差異不影響該測量的準確性,因為渦流傳感器1檢測的是該磁場覆蓋的整個表面的平均值。
經校準和測量值調整(甚至可以根據燃料類型校準和調整)後,就可以使用適合於該發動機的傳感器1來測定該發動機和每個相關結構部件在不同轉速、溫度和負荷下如何實際上受該頂部間隙影響以及如何影響該頂部間隙。而且,根據傳感器1的測量結果可以確定該活塞的傾斜,確定不同的運動(如滑動和滾動等)以及油膜的整體影響。
圖4表示另一個實施例,其中套筒8包圍傳感器本體1,而且有一個螺紋16與內壁10上孔內的相應螺紋嚙合。一個內部套筒8′安置在套筒8內部。內部套筒8′從傳感器1延伸到止動元件12。它可以在外部套筒8內移動,並藉助止動元件12被預先加載壓到傳感器上。因此,該傳感器能夠藉助止動元件12被預先加載。外部和內部套筒8和8′最好具有結合手段,譬如一個凹槽、凸臺等等(未畫),以便能從該氣缸外面藉助某種施加扭矩的工具(如螺絲刀)將它們從該氣缸的這些孔中擰出。安裝和運行之後,假如說要在某次常規發動機維修時刻檢查該頂部間隙,那麼相互連接的傳感器1和套筒8可以用圖5所示的螺紋孔塞17來代替。這一測量也可以在該發動機交貨之前用來校準該發動機的計算頂部間隙的特殊計算系統。傳感器1的設計使得它可以從該氣缸蓋外部拆卸。孔塞17可以用類似方法從該氣缸外部插入孔內。在相互嚙合的螺紋之間最好能有任何一種螺紋密封。
圖6所示為一個在該發動機工作時調整或控制燃燒室11內的壓縮的裝置。該裝置使馬達氣缸體的氣缸蓋部件18相對於曲軸箱部件19移動。因此,活塞頭5的頂部和該氣缸蓋內表面之間的距離將是可變的,或者說能夠在不同轉速、負荷和發動機溫度下大體維持不變。
氣缸部件18包括一個第一法蘭21,曲軸箱部件包括一個相應的與該第一法蘭接合的第二法蘭22,該裝置包括一個通過法蘭21和22之間的滑行運動來使氣缸蓋部件18相對於曲軸箱部件19移動的設備20。
在圖6的裝置中,參考編號20表示一個使氣缸蓋部件18相對於曲軸箱部件19移動的液壓活塞/氣缸設備。在該活塞/氣缸設備和氣缸部件18之間可以有一個可拆卸的距離元件,最好是墊片29,以便,譬如說在該氣缸可能要被牢固地連接到其他氣缸之前,獨立地預置氣缸部件18的位移。作為活塞/氣缸設備的一個替代物,也可以採用具有相同主要任務和功能的螺杆設備。
圖7所示為圖6裝置的另一個實施例,它包括偏心安裝且一般為圓柱狀的若干旋轉輥24或類似部件。輥24繞軸25轉動,而軸25相對各自的輥24的中心軸移動。單個或多個輥24由馬達氣缸體支承(圖7未畫)。參考編號26表示一個位於第一法蘭21上的底腳或條板。當氣缸部件中的各個氣缸獨立放置時最好有一個底腳,各氣缸安裝成一件時最好有一個條板。輥或氣缸24與各自的底腳或條板26結合,並在它們滾動時引起氣缸部件18相對於曲軸箱部件19的位移。
很可能,該裝置還必須有一個部件27,譬如一塊橡膠皮,以獲得一個包括各滑動表面以及其中可能使用的潤滑油在內的封閉系統。
圖7也顯示了一個安裝在輥24上的環或軸承28。環28採用的材料能降低輥24和底腳/條板26之間的摩擦。
具有單獨氣缸的各個發動機可以每個氣缸各有一個單獨的環或軸承28,以便,譬如說參照一個標稱氣缸,獨立地對各個氣缸進行調整。
圖8表示部件21和22互相咬合的一個可能的剖面設計,它使部件21和22之間具有側向穩定性。
關於上面已經舉例說明的內容,應當理解,對於一個熟知該項技術的人員,許多其他的實施例也是顯而易見的,而且不偏離這些說明以及相關例圖予以佐證的下附權利要求書所描述的本發明的範圍。
應當理解,本發明的裝置可以包括僅僅一個渦流傳感器1來測定某單個活塞的頂部間隙,所測得的頂部間隙可以被用來作為調整該單個氣缸或某多缸發動機的一組氣缸的頂部間隙和/或壓縮的依據。頂部間隙的測定,即上死點的測定,可以定期進行,以便立即用作某種直接發動機壓縮控制的一個依據。然而它也可以不定期進行,譬如說用來修改據以控制發動機壓縮的程序。
渦流傳感器1應當始終適應主導工作條件,譬如所用燃料、溫度以及其他發動機的特性。所以該傳感器也許應當以或多或少比較定期的方式重新校準。
如圖7所示,最好在部件21和22的滑行平面和水平面之間有一個傾斜角α,通常為-15°到15°。
權利要求
1.一種調整活塞發動機的燃燒室容積和燃燒室內壓縮的裝置,包括一個使該發動機的氣缸部件(18)相對於其曲軸箱部件(19)移動的設備(20;24),從而氣缸部件(18)通過一個側向滑行運動相對於曲軸箱部件(19)移動,其特徵是它包括至少兩個氣缸,並包括為每個氣缸單獨移動氣缸部件(18)的設備(29;28),為每個氣缸單獨移動氣缸部件的設備(29;28)包括一個在氣缸部件(18)和該設備(20;24)之間能單獨預置各氣缸部件(18)位移的一個可拆卸距離元件。
2.按照權利要求1的裝置,其特徵是該設備(20)包括一個活塞/氣缸裝置,單獨移動氣缸部件(18)的設備(29)包括一個墊片(29)。
3.按照權利要求1或2的裝置,其特徵是該設備(24)包括若干偏心安置的輥,輥(24)對每個氣缸有一個安放在輥上的單獨的環或軸承,以便單獨調整每個氣缸的位移。
4.按照權利要求1至3中任何一個的裝置,其特徵是該氣缸部件以及曲軸箱部件的滑動平面和水平面之間有一個傾斜角,最好是-15°到15°。
5.按照權利要求1至4中任何一個的裝置,其特徵是該氣缸部件(18)通過沿氣缸部件(18)和曲軸箱部件(19)之間共同滑動平面的運動來相對於曲軸箱部件(19)可移動。
6.按照權利要求1至5中任何一個的裝置,其特徵是該發動機包括至少兩個氣缸,每個氣缸都有專用的渦流傳感器(1)。
全文摘要
一種調整活塞發動機的燃燒室容積和燃燒室內壓縮的裝置,包括一個使該發動機的氣缸部件(18)相對於其曲軸箱部件(19)移動的設備(20;24),從而氣缸部件(18)通過一個側向滑行運動相對於曲軸箱部件(19)移動。該裝置包括至少兩個氣缸,並包括為每個氣缸單獨移動氣缸部件(18)的設備(29;28),為每個氣缸單獨移動氣缸部件的設備(29;28)包括一個在氣缸部件(18)和該設備(20;24)之間能單獨預置各氣缸部件(18)位移的一個可拆卸距離元件。
文檔編號G01B7/14GK1782348SQ20041010000
公開日2006年6月7日 申請日期2000年12月14日 優先權日1999年12月14日
發明者貝特·榮松, 約納斯·榮松 申請人:貝特·榮松, 約納斯·榮松

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