CN101482070B - 内燃机的活塞环组 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种内燃机的活塞环组，其设置于内燃机活塞周围的环槽中，该活塞环组包括一第一活塞环及一第二活塞环，该第一、二活塞环皆具有一截断的间隙，且该第二活塞环外围底端设置一外围倾斜面，以及该第二活塞环内围顶端形成一内缘倾斜面，两活塞环叠合设置于活塞环槽中，可将内燃机的燃烧室的高爆压力导引至第一、二活塞环内部，使活塞环能向外推挤扩张而与汽缸内壁紧密贴合，以消除活塞与汽缸相对运动磨耗所产生的间隙，确保燃烧室的燃烧动力，以避免燃烧室漏气，造成燃烧动力大幅流失，且让燃料能充分燃烧，减少空污废气排放及积碳产生，使内燃机能良好运作及延长其使用寿命。

Description

内燃机的活塞环组

技术领域

本发明涉及一种内燃机的活塞环组，特别是涉及一种应用在内燃机活塞领域，当活塞环与汽缸作用有所磨耗时，可借由高压撑开活塞环，使汽缸内部仍能保持气密性的内燃机的活塞环组。

背景技术

按，内燃机的汽缸中所设置的活塞，可在内燃机启动时，借由汽缸中燃烧气体所产生的高爆力量，而能推动活塞位移产生动力，配合参看图10所示，在活塞50周面设置数道环槽51、52、53，并在其中设置活塞环54、55及刮油环56，活塞50以活塞销57枢设于一连杆58上，该连杆58下缘枢设在曲轴偏位部，活塞50顶端与汽缸60内壁所形成的空间为燃烧室，活塞50顶端作为燃烧室底部，以及活塞50周面所设置的活塞环54、55外围接触于汽缸60内壁面，使燃烧室形成密封。

在操作启动时，燃料借由供油系统注入汽缸60燃烧室中，并以点火系统点燃引爆燃料，使燃烧室中产生高压而能推动活塞50加速向下位移，使连杆58能向下推动曲轴，并在活塞50位移至汽缸60底端时，可借由曲轴旋转回推连杆58而向上回复原位，其经由进气、加压、燃料爆炸、推动曲轴及排气复位等循环过程，而使活塞50的直线往复运动，可以连杆58推动曲轴旋转输出动力。

上述活塞50往复运动，主要是以活塞环54、55抵于汽缸60内壁，使汽缸60内部的燃烧室具有良好气密性，而让燃料爆炸所产生的高爆推力能推动连杆58及转动曲轴，以及刮油环56所在的环槽53中设置通油孔，通油孔可自汽缸60内壁将润滑作用的机油刮入曲轴箱中，然而，内燃机运转时的活塞50在汽缸60内壁的高速相对运动，虽具有机油润滑作用，但并非百分之百可达到润滑效果，故在使用4～5年后，内燃机内部的活塞环54、55及汽缸60壁均会造成相当程度的磨损，使原设计的热胀间隙增大造成漏气，而使压缩比下降。

并且，活塞环50及汽缸60长期处于高温下运转，均会产生微量变形造成漏气，而若形成大量漏气，将导致燃烧不完全现象，使活塞50及汽缸60产生积碳，而积碳脱落会造成活塞50及汽缸60内壁严重损伤，使得动力输出大幅下降，且燃烧不完全会造成空气污染。

由此可见，上述现有的内燃机的活塞在产品结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的内燃机的活塞环组，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的内燃机的活塞存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的内燃机的活塞环组，能够改进一般现有的内燃机的活塞，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的内燃机的活塞存在的缺陷，而提供一种新型结构的内燃机的活塞环组，所要解决的技术问题是使其具有重叠组合的第一活塞环及第二活塞环，可在活塞环与汽缸作用面有所磨耗时，能借由燃烧室内部高压撑开活塞环组，使汽缸内部燃烧室仍能保持良好气密性，以减少燃烧室漏气，而能避免燃料燃烧所产生的动力流失，及能减少燃料燃烧不完全，而造成过量污染，达到延长引擎使用寿命的功效，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种内燃机的活塞环组，其包括：一第一活塞环，其具有一截断的间隙，该第一活塞环周缘顶端设置环绕的凹槽；一第二活塞环，其具有一截断的间隙，该第二活塞环外围底端设置一外围倾斜面，该第二活塞环内围顶端形成一内缘倾斜面。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的内燃机的活塞环组，其中所述的第一活塞环与第二活塞环重叠置入活塞的环槽中，该环槽具有不等深度的第一阶层槽及第二阶层槽。

前述的内燃机的活塞环组，其中所述的第一活塞环位于第一阶层槽，第二活塞环位于第二阶层槽，两活塞环的叠合定位，是在第一阶层槽上缘的活塞周面上冲设一凹部，以及在第二阶层槽下缘的活塞周面上冲设一凹部，使活塞该处材料挤向第一、二阶层槽顶缘及底缘而形成一凸出于环槽中的挡止部，该挡止部位于第一、二活塞环的间隙中。

前述的内燃机的活塞环组，其中所述的第一活塞环与第二活塞环叠合定位，使两活塞环的间隙错开一角度而不重合。

前述的内燃机的活塞环组，其中所述的第一活塞环一端上缘形成斜切边。

前述的内燃机的活塞环组，其中所述的第二活塞环二端形成一端为延伸段、另端为相对的凹部，该延伸段伸入凹部而形成搭接型式。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种内燃机的活塞环组，其设置于活塞周围的环槽中，该活塞设置于内燃机的汽缸中，使活塞环组外围与汽缸内壁接触，该活塞环组包括：

一第一活塞环，其具有一截断的间隙，其周缘顶端设置环绕的凹槽；

一第二活塞环，其具有一截断的间隙，其外围底端设置一外围倾斜面，其内围顶端形成一内缘倾斜面，第二活塞环在其间隙的二端形成一端为延伸段、另端为相对的凹部，该延伸段伸入凹部而形成搭接型式；

所述第一活塞环与第二活塞环重叠置入活塞的环槽中，该环槽具有不等深度的第一阶层槽及第二阶层槽，第一活塞环位于第一阶层槽，第二活塞环位于第二阶层槽，两活塞环的叠合定位，第一活塞环与第二活塞环叠合定位，使第一活塞环的间隙与第二活塞环的间隙错开一角度而不重合。

所述内燃机的活塞环组中，在第一阶层槽上缘的活塞周面上冲设一凹部，以及在第二阶层槽下缘的活塞周面上冲设一凹部，使活塞该处材料挤向第一、二阶层槽顶缘及底缘而形成一凸出于环槽中的挡止部，该挡止部位于第一、二活塞环的间隙中。

所述内燃机的活塞环组中，该第一活塞环一端上缘形成斜切边。

借由上述技术方案，本发明内燃机的活塞环组至少具有下列优点及有益效果：

本发明可在活塞环与汽缸壁相对运动而有所磨损时，能将燃烧室内部的高压导入第一、二活塞环内面，使其能够推挤第一、二活塞环与气缸壁紧密贴合，而能避免内燃机压缩比降低，及减少内燃机动力流失，并且，可减少内燃机老化磨损所产生过量废气污染，故能达到较佳的环保效果，及能延长使用寿命的绝佳功效。

综上所述，本发明是关于一种内燃机的活塞环组，其设置于内燃机活塞周围的环槽中，该活塞环组包括一第一活塞环及一第二活塞环，该第一、二活塞环皆具有一截断的间隙，且该第二活塞环外围底端设置一外围倾斜面，以及该第二活塞环内围顶端形成一内缘倾斜面，两活塞环叠合设置于活塞环槽中，可将内燃机的燃烧室的高爆压力导引至第一、二活塞环内部，使活塞环能向外推挤扩张而与汽缸内壁紧密贴合，以消除活塞与汽缸相对运动磨耗所产生的间隙，确保燃烧室的燃烧动力，以避免燃烧室漏气，造成燃烧动力大幅流失，且让燃料能充分燃烧，减少空污废气排放及积碳产生，使内燃机能良好运作及延长其使用寿命。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的内燃机的活塞具有增进的突出多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1：本发明分解立体图。

图2：本发明设置于汽缸中的组合剖视图。

图3：图2的A-A剖视图。

图4：本发明组合设置于汽缸中的局部剖视放大示意图。

图5：本发明设置于活塞环槽中，而位于第一活塞环间隙处的局部正视图。

图6：本发明设置于活塞环槽中的局部剖视图。

图7：本发明第二活塞环的局部俯视图。

图8：本发明设置于活塞环槽中，而位于第二活塞环间隙处的局部正视图。

图9：本发明的活塞环组可借由燃烧室内部高压撑开的实施例示意图。

图10：现有活塞设置于汽缸中的组合剖视图。

10：连杆                    20：活塞

21：环槽                    211：第一阶层槽

212：第二阶层槽             22：环槽

23：环槽                    24：环槽

25：油环                    26：活塞销

27：凹部                    28：挡止部

29：挡止部                  30：活塞环组

31：第一活塞环              311：斜切边

32：间隙                    33：凹槽

34：第二活塞环              341：延伸段

342：凹部                   343：斜切边

35：间隙                    36：内缘倾斜面

37：外围倾斜面              40：汽缸

50：活塞                    51：环槽

52：环槽                    53：环槽

54：活塞环                55：活塞环

56：刮油环                57：活塞销

60：汽缸

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的内燃机的活塞环组其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

配合参看图1至图9所示，其中，本发明内燃机的活塞环组30，如图1所示，该活塞环组30设置于活塞20周围的环槽21中，配合参看图2、图3及图4所示，该活塞20设置于内燃机的汽缸40中，使活塞环组30外围与汽缸40内壁接触，配合参看图4及图5所示，该活塞环组30包括：

一第一活塞环31，其具有一截断的间隙32，该第一活塞环31周缘顶端设置环绕的凹槽33；

一第二活塞环34，其具有一截断的间隙35，该第二活塞环34外围底端设置一外围倾斜面37，该第二活塞环34内围顶端形成一内缘倾斜面36。

上述第一活塞环31一端上缘形成斜切边311。

该第二活塞环34二端形成一端为延伸段341、另端为相对的凹部342，该延伸段341伸入凹部342而形成搭接型式。

如图3所示，第一活塞环31及第二活塞环34的间隙32、35为错开一角度而不重合，配合参看图4所示，第一活塞环31与第二活塞环34重叠设置于环槽21中，该环槽21内部具有不等深度的第一阶层槽211及第二阶层槽212，第一活塞环31位于第一阶层槽211，第二活塞环34位于第二阶层槽212。

配合参看图5、图6、图7及图8所示，第一活塞环31与第二活塞环34的叠合定位，是在第一、二阶层槽212、212上下缘的活塞20周面上以冲头冲出一凹部27，使活塞20该处材料可挤向第一、二阶层槽211顶缘及底缘而形成一凸出于环槽21中的挡止部28、29，该挡止部28、29分别位于第一、二活塞环31、34的间隙32、35中而靠近斜切边311、343处，使第一、二活塞环31、34能被定位，而能确保第一、二活塞环31、34不会任意的滑动旋转，且令第一活塞环31与第二活塞环34能错开一角度而不重合。

配合参看图1所示，在活塞20周面设置数道环槽21、22、23，其中，活塞环组30设置于环槽21，以及在环槽22、23中分别设置一活塞环24及一刮油环25，该活塞20以活塞销26枢设于一连杆10上，该连杆10下缘枢设在曲轴偏位部。

配合参看图2所示，活塞20顶端与汽缸40内壁所形成的空间为燃烧室，活塞20顶端作为燃烧室底部，以及活塞20周面所设置的活塞环组30及活塞环24外围接触于汽缸60内壁面，而使汽缸40内部所形成的燃烧室呈密封空间。

配合参看图2、图9所示，本发明设计，在内燃机启动时，活塞20在汽缸40内部燃烧室的往复运动，可在压缩行程时，将燃烧室的压力经由第一活塞环31间隙32导入第一活塞环31内部，而能借由导入的压力去推挤第一活塞环31内部，使第一活塞环31能朝汽缸40内壁扩张，而能更为紧密的贴合，使燃料燃烧的动力能充分发挥于推动活塞20运动，并且，在内燃机使用一段时间之后，如第一活塞环31及第二活塞环34与汽缸40内壁皆有磨耗时，在汽缸40内部燃烧室的高爆压力，可进一步经由第一活塞环31间隙32导入第二活塞环34内部，而能推挤第二活塞环34内部，使第二活塞环34能朝汽缸40内壁扩张而呈紧密贴合，如此可避免燃烧室漏气，而能确保燃烧动力能充分发挥。

上述第一活塞环31的间隙32与第二活塞环34的间隙35，可提供活塞运动造成第一、二活塞环31、34升温时的两端能朝间隙34、35处热膨胀的空间。

上述第一活塞环31与第二活塞环34叠合时的外围与汽缸40内壁的接触面积大于现有单一活塞环外围与汽缸内壁的接触面积。

第二活塞环34的设置功能，除了确保燃烧室气密性以外，在第二活塞环34内围顶端所形成的内缘倾斜面36设计，则能防止第一活塞环31及第二活塞环34在高温下粘着一起，以及第二活塞环34外围底端设置一外围倾斜面37则可以减少整个活塞环组30外围与汽缸40内壁接触面积。因此，经由上述结构特征、技术内容及操作使用上的详细说明，可清楚看出本发明设计特点在于：

提供一种“内燃机的活塞环组”，其设置于活塞的环槽中包括一第一活塞环及一第二活塞环，该第一活塞环具有一截断的间隙，且其周缘顶端设置环绕的凹槽，以及第二活塞环具有一截断的间隙，其外围底端设置一外围倾斜面，以及其内围顶端形成一内缘倾斜面，其设置于活塞的环槽中，在内燃机使用一段时间之后，可将燃烧室的高爆压力导引至第一活塞环及第二活塞环内部，使活塞环能向外推挤扩张而与汽缸内壁紧密贴合，以消除活塞与汽缸相对运动磨耗所产生的间隙，确保燃烧室的燃烧动力，以避免燃烧室漏气，造成燃烧动力大幅流失，使燃料能充分燃烧，以减少燃烧不完全的废气排出量，及减少积碳产生，以维护内燃机顺畅运作，达到延长使用寿命的功效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种内燃机的活塞环组，包括：一第一活塞环，其具有一截断的间隙；一第二活塞环，其具有一截断的间隙，所述第一活塞环与第二活塞环重叠置入活塞的环槽中，该环槽具有不等深度的第一阶层槽及第二阶层槽，第一活塞环位于第一阶层槽，第二活塞环位于第二阶层槽，第一活塞环与第二活塞环叠合定位，使第一活塞环的间隙与第二活塞环的间隙错开一角度而不重合，其特征在于：

该第一活塞环周缘顶端设置环绕的凹槽；

该第二活塞环外围底端设置一外围倾斜面，该第二活塞环内围顶端形成一内缘倾斜面，第二活塞环在其间隙二端形成一端为延伸段、另一端为相对的凹部，延伸段伸入凹部而成搭接型式；

在第一阶层槽上缘的活塞周面上冲设一凹部，以及在第二阶层槽下缘的活塞周面上冲设一凹部，使活塞该处材料挤向第一、二阶层槽顶缘及底缘而形成一凸出于环槽中的挡止部，该挡止部位于第一、二活塞环的间隙中。

2.根据权利要求1所述内燃机的活塞环组，其特征在于，第一活塞环一端上缘形成斜切边。

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