中外学者设计的新技术----学者的悲哀

mfs

       最近看到有关可变压缩比《郑亮;可变压缩比活塞的力学仿真研究[D];武汉理工大学;2011年 4》文章，搜索一下国内外的资料（自可变压缩比），最早提出的是美国密西根大学如下图（是美国的专利）。大家看看这种结构能能达到调整压缩比的目的吗？

     武汉理工大学热动系的教授们提出的专利如下图
上面发表的文章就是这些专家的弟子，最近又将这一专利改进重新申请了一个专利，可能是考虑到蝶形弹簧变形时内外圆的移动摩擦，看到图上有铁球应该是防止摩擦产生的阻力和热。

     还有南京理工大学的专家们的研究《一种可变压缩比汽油机的方案设计与性能仿真研究崔 彪, 常思勤, 李子非 ( 南京理工大学 机械工程学院, 南京 210094) 》

     这种蝶形弹簧结构从原理上是错误的，当你做受力分析（惯性力对应的是角速度的平方吧）的时候就会发现问题所在，我用PROE简单的画了一下移动部分的质量400多克，从低速到高速合成力的变化非常大。那么为什么这些专家还拿着国家的钱来做研究，同时还培养着硕士、博士的课题？我是外行不对的地方赐教。

elivis

从工作原理来看，这种可变压缩比的活塞设计仅仅能保证燃烧室内的压力稳定，避免爆燃的产生，但对热效率的提高和升功率的提升没有任何帮助；
但爆燃的控制，只要加入一个爆燃传感器就可以实现了，不需要任何其他机械结构的变动；更重要的是，这是成熟技术，几乎所有的缸内直喷机型都已经这么做了。
就算不考虑市场前景，这个设计也有很多硬伤，只能停留在纸面上，没有工业化的可能：
1. 活塞运动惯量的问题：活塞本身就要追求轻量化，尽可能减少运动惯量，但是该设计过于复杂，而且由于导轨部分对材料强度的特殊要求导致活塞很有可能不能采用铝合金材料，大大增加了活塞的运动惯量，严重降低了发动机的热效率。
2. 活塞头部过热的问题：目前活塞都采用铝合金制造，为了避免活塞表面过热融化以及拉缸，活塞表面温度需要控制在350度以下；为了改善活塞头部冷却效率，现在的发动机都是采用机油冷却喷嘴和活塞内冷却油道的设计，但上述的结构根本无法实现内冷油道的设计，极易发生活塞头部过热的现象。
3. 还是关于头部过热的问题，由于缸内温度变化剧烈，活塞内的碟簧需要采用什么材料才能保证低温和高温时的弹性系数一致呢? 另外，弹性材料的热衰减问题是怎么考虑的？总不能每两万公里就开缸更换活塞里面的弹簧吧！
4. 活塞的裙部设计问题： 活塞的裙部存在的目的就是限制活塞的摆动避免拉缸的现象出现；但该设计的活塞头部和裙部采用分离设计，中间只靠一根螺栓来进行连接（估且不考虑螺栓的耐久问题）；采用这样设计的裙部的根本无法限制活塞的摆动，拉缸是必然的，

我觉得很疑惑，其实只要根据该设计做出实物进行验证就可以很容易的发现问题的所在；为什么这些手握着大量经费专家学者还会拿出这种东西来忽悠人，我真的不敢往下想，实在太可怕了。

mfs

      楼上说的很好，有活塞设计的知识。我简单说一下这种结构的原理，活塞头部与下部之间是一个弹性体，这个弹性体在预紧力的作用下与活塞下体形成一定的刚度，在压缩行程时只要没有达到预定的值是不会变化的，比如在中小负荷时呈现高压缩比（比如14）工作，也就是说弹性体不压缩运行在高压缩比状态；当中高负荷时进气量增大压缩气体的压力大于预定的值此时弹性体被压缩，此时的压缩比逐渐降低直到最低，此时的压缩比就是常规的压缩比（比如10）。
    压缩比有几何的，也有反映气体压缩程度的，我们国家书本的是几何压缩比。分析燃烧过程用的是压缩程度，可是大多数讲的都是几何压缩比，几何压缩比不能表示各个工况下气体的压缩程度，低负荷与高负荷时充气量相差巨大，气体的各种特性发生很大变化，先说到这里吧。

cpxie

这种设计确实不太合适

326730963

说实话，，不知道可靠性怎么样！理论上可行！

mfs

       活塞分成两部分，上体是可以活动的部分，当缸压大于设定值的时候上体下移增大了燃烧室空间，此时压缩比降低，当负荷减少时压缩气体压力跟着减低活塞上体小于设定值燃烧室处于最小空间，这就是设计的初衷能随着负荷的变化自动调整压缩比。

      问题在于活塞上体的可变部分的受力是随着转数而变化，可移动部分的受力由气体产生的压力和往复惯性力及摩擦阻力共同作用于活塞的上部，作用在活动部分的合成力随着转数的增加而变化，我只是简单计算了一下转数5500转的时候加速度将近2万，产生的惯性力很大吧，这个惯性力是角速度的平方哦。4,、5百克的重量的活塞上体要产生上万牛顿的力，使得作用在蝶形弹簧上的合成力随着转数增加而减少。活塞上体还能可变吗？

lfzxzdh

学习了，探索新型发动机精神可嘉

╬指∟∪緊扣

这个牛逼了，精神可嘉啊，只是工业化现在实现不了吧？还有很多问题存在，同意2楼看法。

afei0910

探索精神是可嘉，但更应该尽可能的结合实际一些，理论研究不是空想，科研更不是为了应付论文，专利申请数量要求的手段！

2楼大侠分析到位，佩服！

woyunbuhuia

对于这个什么发明，我只能说“扯把子”。悲哀啊，中国的专利、发明本就是噱头。不务实的。
elivis正解。

red1945

中国的专利真会乱扯

fanxue333

你要真较真，那中国的大部分专利都可以废除了。

QUIYIED

中国的东西很多都是你抄我我抄你的，习惯了

HighFan

抄袭不抄袭另说 觉得这个思路还是值得肯定的 如果经过进一步研究和优化能实现 也算是个进步 就是不知道是不是真有人愿意踏踏实实地做下去

汉江渔夫

我水平有限 看不很懂 不过来了还是六个脚印