[发明专利]导向式活塞发动机

说明书

自1886年德国人发明了第一辆汽车后，人类迅速进入到汽车文明时代。汽车对一个国家的国民生产起着重要作用，一辆汽车的性能优劣反映一个国家的工业技术发展水平，汽车的重要性不再论述。汽车的动力——发动机，经过不断地改进，到今天技术上已十分成熟，然而，发动机的早磨、漏油、窜气，仍然是自汽车诞生一百年来难以攻克的玩症。导向式活塞发动机是对目前使用的发动机按照本说明书进行技术改造或重新设计，发动机的使用寿命将成倍延长，并将提高燃油的经济性，降低油耗，减少尾气排放造成的污染。

活塞是发动机跳动的心脏，传统上的发动机是由活塞、连杆、曲轴组成的往复运转机构。这里主要讨论活塞的工作情况，它是活塞式发动机中工作条件最严重的组件。活塞组(主要指活塞、活塞环)工作情况决定发动机工作的可靠性和使用耐久性。活塞组工作情况的特点是工作温度很高，并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这就决定了它们遭受强烈的磨损，并且可能产生滑动表面的拉伤、烧蚀等故障。

通过对活塞的运动受力分析表明，对活塞工作情况造成不利因素的主要原因是连杆对活塞摆动的力造成的，这个摆动的力对活塞施加一个很大的侧压力P_c(图1)，侧压力是造成活塞、活塞环磨损的主要原因，最大侧压力约是最大气压力的1/10。可见侧压力对活塞造成的磨损是很厉害的，另一不利因素是活塞在连杆摆动力作用下运动不平衡，运动的稳定性差，靠自身与气缸壁摩擦导向，活塞一有磨损，易引起振动，发动机工作情况又进一步恶化。在大功率强化发动机中，活塞这样的工作状况限制了发动机的强化潜力。

活塞的侧压力P_c：由于连杆的摆动，作用在活塞上的力P_h传给连杆时(连杆承受力P_I)在活塞与气缸之间造成一个侧压力P_c(图1)

即：P_h＝P_c+P_I P c = P h tgB = P h λ sin a / 1 - λ 2 sin 2 a ]]>

估算式：

P_cmax＝0.1P_qmax＝8×10^-4P_zD²(kg)

    式中λ＝r/l——连杆比

          a—曲柄转角

          B——连杆摆动角 cos B = 1 - λ 2 Si n 2 a ]]>

          P_q——气压力(kg)

          P_q＝(D/2)²πP_z

          P_z——气缸内的最高燃烧压力(kg/cm)

  P_z大小可从发动机示功图得出，一般P_z＝30-50(汽油机)；60-90(高速柴油机)；80-120(增压柴油机)