调整活塞发动机的燃烧室容积和燃烧室内压缩的装置

摘要

一种调整活塞发动机的燃烧室容积和燃烧室内压缩的装置，包括一个使该发动机的气缸部件(18)相对于其曲轴箱部件(19)移动的设备(20；24)，从而气缸部件(18)通过一个侧向滑行运动相对于曲轴箱部件(19)移动。该装置包括至少两个气缸，并包括为每个气缸单独移动气缸部件(18)的设备(29；28)，为每个气缸单独移动气缸部件的设备(29；28)包括一个在气缸部件(18)和该设备(20；24)之间能单独预置各气缸部件(18)位移的一个可拆卸距离元件。

说明书

本申请是申请号为00817183.1、申请日为2000年12月14日、发明名称为“测定和调整活塞发动机上死点位置的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种调整活塞发动机的燃烧室容积和燃烧室内压缩的装置，包括一个使该发动机的气缸部件相对于其曲轴箱部件移动的设备，从而气缸部件通过一个侧向滑行运动相对于曲轴箱部件移动。

背景技术

顶部间隙是发动机设计中最重要的因素之一。顶部间隙越小，燃料消耗也越小，所谓的驾驶室气体排放也越小。所以，最好能够测定和控制发动机工作时在不同转速、不同负荷和温度下活塞顶或者活塞头和气缸盖之间的距离。

根据相关工作条件下顶部间隙的测量，就可能得到比当代理论模型研究(譬如FEM)更准确的描述顶部间隙的计算模型。

德国专利DE 4211589描述了一种发动机，其具有使发动机的气缸部件相对于曲轴箱部件在侧向移动的移动设备。然而，德国专利DE4211589并没有提出如何实现对不同气缸的压缩比的单独控制，以及对不同气缸的操作的优化。

发明内容

本发明的目的是提供能对现有技术的缺点予以矫正的一种装置。

该发明涉及说明书开头所限定的装置，其特征是它包括至少两个气缸，并包括为每个气缸单独移动气缸部件的设备，为每个气缸单独移动气缸部件的设备包括一个在气缸部件和该设备之间能单独预置各气缸部件位移的一个可拆卸距离元件。因此，该气缸部件可以沿气缸部件和曲轴箱部件之间的一个共同的滑动平面相对于该曲轴箱部件移动。最好是，该气缸部件包括一个第一法兰，该曲轴箱包括一个相应的设计得能和该第一法兰对接的第二法兰，该装置包括一个通过上述法兰之间的滑行运动来使该气缸部件相对于该曲轴箱部件移动的设备。气缸部件和曲轴箱部件之间的位移最好基于确定的顶部间隙或者是基于确定的顶部间隙的算法。

根据一个实施例，影响发动机压缩的设备包括一个使该发动机的气缸部件相对于其曲轴箱部件移动的设备。

而且，该发动机包括至少两个气缸，每个气缸都配备专用的涡流传感器，该装置包括一个单独影响每个气缸的发动机压缩的设备。

下面详细说明本发明的优选实施例，以介绍本发明的其他特征和优点。

附图说明

现在通过示例并参考附图详细说明本发明的优选实施例，附图包括：

图1是根据本发明实施例的一个涡流传感器的示意图；

图2是用于测定活塞上死点位置的本发明装置的第一个实施例的示意剖面图；

图3是用于测定活塞上死点位置的本发明装置和该活塞的示意剖面图；

图4是本发明装置的另一个实施例的示意剖面图；

图5是替换孔塞的侧视图，它可以插入气缸部件的一个孔内用来替换本发明的涡流传感器；

图6是用于调整活塞发动机内压缩的一个装置的示意剖面图；

图7是用于调整活塞发动机内压缩的一个装置的另一个实施例的示意剖面图；

图8是沿图7中A-A线的剖面图。

具体实施方式

图1表示根据本发明的涡流传感器1的一个实施例。传感器1包括两个像惠斯登电桥内部那样连接的线圈2和3。一个振荡器电路4向这些线圈2和3提供50kHz到10MHz的高频交流电流，最好是125kHz。

下方线圈2的位置靠近该发动机气缸(未画)的内表面，构成测量线圈。上方线圈3距上述内表面稍远，构成参考线圈，目的是显示该传感器内的温度差别和波动。因为测量线圈2的测量值随温度变化而变，所以本发明的装置也可以包括一组温度传感器。作为一种替代方法或补充，该装置可以提供用水来冷却传感器1的设备以便获得更加衡定的温度。

传感器1产生一个磁场。用导电材料制造的一个活塞头5在达到它的上死点位置时受该磁场作用，从而在活塞头5中感应出涡流。该电磁场主要或者说几乎全部由该测量线圈2产生。

如果活塞头5包含某种鉄磁材料，那么由于活塞头5中的高磁导率，线圈2中的感抗就会增加。如果活塞头5包含某种非磁性材料，线圈2的电磁场就会在活塞头5的表面感应出涡流。在活塞头5中产生的电磁场会和线圈2的磁场抵消，从而导致线圈2中电抗的变化。电抗变化的幅度取决于线圈2和活塞头5之间的距离。

该活塞头材料的电阻和磁导率决定了该装置的性能。像铝、铜、金等那样的非磁性材料电阻低，磁导率大约为1，所以具有较高的灵敏度和较大的可能测量距离。像铁和镍钢那样的高电阻和/或高磁导率材料会阻碍涡流的有效产生。所以最佳的活塞头材料是铝。

为了得到最好的可能结果，在该发动机气缸中传感器1的工作位置上使用该传感器之前，应当采用与该活塞头材料相同的材料对传感器1进行校准。

传感器1必须承受在燃烧室11中会碰到的苛刻条件，特别是在某台工作的发动机内发生的热和压力的交替变化。所以要用一个比该发动机工作循环内气体压力更大的力来对传感器1预先加载。

如图2所示，该传感器最接近燃烧室11的那些角和边缘借助一种由不导电材料制造的防护罩7加以保护，这里用的是一个氮化硼制作的陶瓷环。

参看图2，传感器本体1连接到一个套筒8。传感器本体1和套筒8构成一个细长的部件，它被插入一个穿过该发动机气缸盖外壁9、并穿过同一个气缸盖内壁10的孔。在该内、外壁之间是一个冷却水通道。相应地，该传感器也会受到该发动机冷却系统的冷却。一个螺纹止动元件12连接到套筒8，并与外壁9上该孔的内壁螺纹13啮合。止动元件12将垂直作用在该装置上的力传递到外壁9。

根据图3所示的实施例，提供了一个设备14来防止陶瓷环7落入燃烧室11内。零件14是一个从内壁10的内表面拧入该内壁的螺钉。图3也显示了活塞头5上的一个凹陷15。应当注意，活塞头5的表面结构差异不影响该测量的准确性，因为涡流传感器1检测的是该磁场覆盖的整个表面的平均值。

经校准和测量值调整(甚至可以根据燃料类型校准和调整)后，就可以使用适合于该发动机的传感器1来测定该发动机和每个相关结构部件在不同转速、温度和负荷下如何实际上受该顶部间隙影响以及如何影响该顶部间隙。而且，根据传感器1的测量结果可以确定该活塞的倾斜，确定不同的运动(如滑动和滚动等)以及油膜的整体影响。

图4表示另一个实施例，其中套筒8包围传感器本体1，而且有一个螺纹16与内壁10上孔内的相应螺纹啮合。一个内部套筒8′安置在套筒8内部。内部套筒8′从传感器1延伸到止动元件12。它可以在外部套筒8内移动，并借助止动元件12被预先加载压到传感器上。因此，该传感器能够借助止动元件12被预先加载。外部和内部套筒8和8′最好具有结合手段，譬如一个凹槽、凸台等等(未画)，以便能从该气缸外面借助某种施加扭矩的工具(如螺丝刀)将它们从该气缸的这些孔中拧出。安装和运行之后，假如说要在某次常规发动机维修时刻检查该顶部间隙，那么相互连接的传感器1和套筒8可以用图5所示的螺纹孔塞17来代替。这一测量也可以在该发动机交货之前用来校准该发动机的计算顶部间隙的特殊计算系统。传感器1的设计使得它可以从该气缸盖外部拆卸。孔塞17可以用类似方法从该气缸外部插入孔内。在相互啮合的螺纹之间最好能有任何一种螺纹密封。

图6所示为一个在该发动机工作时调整或控制燃烧室11内的压缩的装置。该装置使马达气缸体的气缸盖部件18相对于曲轴箱部件19移动。因此，活塞头5的顶部和该气缸盖内表面之间的距离将是可变的，或者说能够在不同转速、负荷和发动机温度下大体维持不变。

气缸部件18包括一个第一法兰21，曲轴箱部件包括一个相应的与该第一法兰接合的第二法兰22，该装置包括一个通过法兰21和22之间的滑行运动来使气缸盖部件18相对于曲轴箱部件19移动的设备20。

在图6的装置中，参考编号20表示一个使气缸盖部件18相对于曲轴箱部件19移动的液压活塞/气缸设备。在该活塞/气缸设备和气缸部件18之间可以有一个可拆卸的距离元件，最好是垫片29，以便，譬如说在该气缸可能要被牢固地连接到其他气缸之前，独立地预置气缸部件18的位移。作为活塞/气缸设备的一个替代物，也可以采用具有相同主要任务和功能的螺杆设备。

图7所示为图6装置的另一个实施例，它包括偏心安装且一般为圆柱状的若干旋转辊24或类似部件。辊24绕轴25转动，而轴25相对各自的辊24的中心轴移动。单个或多个辊24由马达气缸体支承(图7未画)。参考编号26表示一个位于第一法兰21上的底脚或条板。当气缸部件中的各个气缸独立放置时最好有一个底脚，各气缸安装成一件时最好有一个条板。辊或气缸24与各自的底脚或条板26结合，并在它们滚动时引起气缸部件18相对于曲轴箱部件19的位移。

很可能，该装置还必须有一个部件27，譬如一块橡胶皮，以获得一个包括各滑动表面以及其中可能使用的润滑油在内的封闭系统。

图7也显示了一个安装在辊24上的环或轴承28。环28采用的材料能降低辊24和底脚/条板26之间的摩擦。

具有单独气缸的各个发动机可以每个气缸各有一个单独的环或轴承28，以便，譬如说参照一个标称气缸，独立地对各个气缸进行调整。

图8表示部件21和22互相咬合的一个可能的剖面设计，它使部件21和22之间具有侧向稳定性。

关于上面已经举例说明的内容，应当理解，对于一个熟知该项技术的人员，许多其他的实施例也是显而易见的，而且不偏离这些说明以及相关例图予以佐证的下附权利要求书所描述的本发明的范围。

应当理解，本发明的装置可以包括仅仅一个涡流传感器1来测定某单个活塞的顶部间隙，所测得的顶部间隙可以被用来作为调整该单个气缸或某多缸发动机的一组气缸的顶部间隙和/或压缩的依据。顶部间隙的测定，即上死点的测定，可以定期进行，以便立即用作某种直接发动机压缩控制的一个依据。然而它也可以不定期进行，譬如说用来修改据以控制发动机压缩的程序。

涡流传感器1应当始终适应主导工作条件，譬如所用燃料、温度以及其他发动机的特性。所以该传感器也许应当以或多或少比较定期的方式重新校准。

如图7所示，最好在部件21和22的滑行平面和水平面之间有一个倾斜角α，通常为-15°到15°。