CN101761416B - 内燃机用的活塞设备 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机用的活塞设备包括在活塞的外圆周中的第一压缩环和第二压缩环，其中第二压缩环包括在环的一对端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口，并且第二压缩环上的切口处的环端之间的间隙大于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的环端之间的间隙等于或小于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环包括由环径向厚度朝着上侧减小的锥形表面以及形成于锥形表面下面的轴向平行表面构成的外圆周表面。替代轴向平行表面，第二压缩环可利用锥角小于上述锥形表面的锥角的锥形表面；或者可利用环径向厚度朝着下侧减小的锥形表面。

Description

内燃机用的活塞设备
技术领域
本发明涉及内燃机用的活塞设备，其包含能在高速高负荷驱动和高增压条件下驱动期间降低油耗的压缩环。
背景技术
为了降低在高速高负荷驱动和高增压条件下驱动期间的油耗，日本未审实用新型申请公开No.5-030624建议了一种内燃机用的压缩环。第二压缩环的两端之间的间隙减小至环端刚刚避免相接触的最大程度，并且从外圆周延伸至内圆周的切口形成于第二压缩环的至少一端的下表面上，并且第二压缩环上切口处环端之间的间隙形成为大于第一压缩环的两端之间的间隙。日本未审专利申请公开No.48-21014建议了设在活塞1上用于防止环旋转的销12，以及一对活塞环3、4，它们包括形成于环端下表面上的弧形切口以便不与销12干涉。环3形成为底切环。
然而，在日本未审实用新型申请公开No.5-030624和日本未审专利申请公开No.48-21014中公开的环上，外圆周表面都形成为轴向平行表面，因此在高速高负荷驱动和高增压条件下驱动期间的油耗仍然一直不是令人满意。日本未审专利申请公开No.48-21014中公开的环包含形成于环端的下表面上的弧形切口，使得油倾向于沿着弧形表面向上升。
发明内容
本发明的目标是降低在高速高负荷驱动和高增压条件下驱动期间内燃机用的活塞设备中的油耗。
根据本发明的一个方面，一种内燃机用的活塞设备包括在活塞的外圆周中的第一压缩环和第二压缩环，其中第二压缩环包括在环的一对端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口，并且第二压缩环上的切口处的环端之间的间隙大于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的环端之间的间隙等于或小于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环包括由环径向厚度朝着上侧减小的锥形表面以及形成于锥形表面下面的轴向平行表面构成的外圆周表面。
代替使用轴向平行表面(参见图5、图6、图8、图9、图11和图12)，第二压缩环可包括锥角小于上述锥形表面的锥角的锥形表面(参见图14至图19)。换言之，第二压缩环可包括由环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面以及形成于第一锥形表面下面并且锥角小于第一锥形表面的锥角的第二锥形表面构成的外圆周表面。
此外，代替使用轴向平行表面(参见图5、图6、图8、图9、图11和图12)，第二压缩环可包括环径向厚度朝着下侧减小的锥形表面(参见图20至图25)。换言之，第二压缩环可包括由环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面以及形成于第一锥形表面下面并且环径向厚度朝着下侧减小的第二锥形表面构成的外圆周表面。
第二压缩环优选地可包括底切的横截面形状，该底切包括环的外圆周的下侧上的切口。
在第二压缩环中，环端的下表面上的切口优选地可具有矩形横截面。
在第二压缩环中，环端的下表面上的切口的周边宽度优选地可沿着环的内圆周比沿着环的外圆周宽。
在根据技术方案1、2或3的发明中，第二压缩环包括在环的端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口；并且第二压缩环上的切口处的间隙大于第一压缩环上的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的间隙等于或小于第一压缩环上的间隙。当在高速高负荷驱动期间第二压缩环与活塞的环槽的下表面相接触时，流入环槽的漏气借助于环端的下表面上的切口从环的内圆周侧脱离至外面，使得能防止高于第二压缩环的活塞区域处的压力升高，并且因此能防止油向上升。此外，当在高增压条件下驱动期间第二压缩环与活塞的环槽的上表面相接触时，能减小油的向上升，因为间隙很小。第二压缩环此外在环外圆周的上段上具有锥形表面，其用来抑制当环升高时的油刮削效果，使得能进一步降低油耗。
根据技术方案4的发明能借助底切提高油刮削效果。
根据技术方案5的发明与使用弧形时相比抑制油向上升。
根据技术方案6的发明能防止油向上升，并且进一步降低油耗，因为在高速高负荷驱动期间漏气能容易进入间隙。
附图说明
图1是内燃机中的气缸区段的纵向横截视图，其中安装了根据本发明实施例的活塞设备；
图2是示出第一压缩环的一部分的正视图；
图3是示出第二压缩环的一部分的透视图；
图4是示出第二压缩环的一部分的正视图；
图5是沿着图4的线A-A截取的横截视图；
图6是沿着图4的线B-B截取的横截视图；
图7是示出另一个第二压缩环的一部分的正视图；
图8是沿着图7的线A-A截取的横截视图；
图9是沿着图7的线B-B截取的横截视图；
图10是示出另一个第二压缩环的一部分的正视图；
图11是沿着图10的线A-A截取的横截视图；
图12是沿着图10的线B-B截取的横截视图；
图13是示出第二压缩环的平视图；
图14是相应于图5的视图，示出另一个第二压缩环；
图15是相应于图6的视图，示出第二压缩环；
图16是相应于图8的视图，示出再一个第二压缩环；
图17是相应于图9的视图，示出第二压缩环；
图18是相应于图11的视图，示出另一个第二压缩环；
图19是相应于图12的视图，示出第二压缩环；
图20是相应于图5的视图，示出另一个第二压缩环；
图21是相应于图6的视图，示出第二压缩环；
图22是相应于图8的视图，示出再一个第二压缩环；
图23是相应于图9的视图，示出第二压缩环；
图24是相应于图11的视图，示出另一个第二压缩环；
图25是相应于图12的视图，示出第二压缩环。
具体实施方式
接着参照附图描述本发明的实施例。
在图1中，多个环槽3、4和5形成于在内燃机的气缸1内前后移动的活塞2的外圆周表面上。第一压缩环6、第二压缩环7以及组合的油环8分别按顺序从燃烧室一侧安装于环槽3、4和5中。第一压缩环6和第二压缩环7具有压缩作用，并且主要用来抑制燃烧室漏气并且还提供刮削气缸壁上的油的作用。
如图3至6所示，第二压缩环7包含具有矩形横截面的切口9，并且该切口9在环的一对端部的下表面上从内圆周延伸至外圆周。第二压缩环7上切口9处的环端之间的间隙S1大于第一压缩环6的环端之间的间隙S(参见图2)；并且第二压缩环7上除了切口9以外的区段处的环端之间的间隙S2形成为等于或小于第一压缩环6的环端之间的间隙S。外圆周表面12包括环径向厚度朝着上侧减小的锥形表面10以及形成于锥形表面10下面的轴向平行表面11。锥形表面10和轴向平行表面11形成为跨过第二压缩环7的整个圆周。锥形表面10和轴向平行表面11之间的边界在除了切口9附近的圆周位置中定位于距环下表面7a固定的高度处并且在切口9的上表面9a之下。轴向平行表面11的高度从刚刚在切口9之前逐渐向上升，以便不会由切口9分开，并且在切口9处到达高于切口9的上表面9a的位置。
图7至图9示出本发明的第二压缩环的另一个示例。这个示例的第二压缩环7与上述第二压缩环的不同之处在于截面形状。这个示例的第二压缩环7具有底切的横截面形状，底切包括在外圆周表面12的下部上的台阶形状的切口。
这个示例中的第二压缩环7保持关系H1＞H2，其中H1设置为环端上的切口9距环下表面7a的高度，并且H2设置为底切的切口13距环下表面7a的高度。用于收集油的较大空间由环端上的切口9形成，其在环降低并且向下刮削油时降低油压，并且因此能防止油向上升。
图10至图12示出本发明第二压缩环的另一个示例。这个示例的第二压缩环7与前述示例的第二压缩环不同之处在于关系是H1＜H2。第二压缩环7的外圆周表面12上的轴向平行表面11和锥形表面10之间的边界跨过第二压缩环7的整个圆周定位于距环下表面7a固定的高度并且高于切口9的上表面9a。
当H1设置为环端上的切口9距环下表面7a的高度，并且H2设置为底切的切口13距环下表面7a的高度时，第二压缩环7包括关系H1＜H2。轴向平行表面11和锥形表面10之间的边界能跨过第二压缩环7的整个圆周形成于距环下表面7a固定的位置处并且高于切口9的上表面9a，以使得能让在环端上的切口9附近与气缸1的壁相接触的环的轴向宽度更小，这允许环上的表面压力升高，并且获得令人满意的油刮削效果。
图13是第二压缩环7的平视图。如能在图中看到的，环端上切口9的周边宽度沿着内圆周比沿着外圆周宽。提供具有这种结构的上述第二压缩环7将允许漏气容易流入间隙，以使得能防止油向上升，并且能进一步降低油耗。
在上面的实施例中，切口形成于第二压缩环的一对端部的下表面上，然而，本发明不限于这个结构，并且切口例如可形成于第二压缩环的一对端部的至少一个的下表面上。
在上面的实施例中，第二压缩环7的外圆周表面12具有环径向厚度朝着上侧减小的锥形表面10，以及形成于锥形表面10下面的轴向平行表面11，然而，本发明不限于这个构造。第二压缩环7的外圆周表面12例如可具有环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面10，以及形成于第一锥形表面10下面并且锥角小于第一锥形表面10的第二锥形表面14(参见图14至图19)。第二压缩环7的外圆周表面12还可具有环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面10，以及形成于第一锥形表面10下面并且环径向厚度朝着下侧减小的第二锥形表面15(参见图20至图25)。

Claims (6)

1.一种内燃机用的活塞设备，其包括在活塞的外圆周中的第一压缩环和第二压缩环，
第二压缩环包括在环的一对端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口，并且第二压缩环上的切口处的环端之间的间隙大于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的环端之间的间隙等于或小于第一压缩环的环端之间的间隙，
所述内燃机用的活塞设备的特征在于，
第二压缩环包括由环径向厚度朝着上侧减小的锥形表面以及形成于锥形表面下面的轴向平行表面构成的外圆周表面，并且
在锥形表面和轴向平行表面之间的边界在除了切口附近的圆周位置中定位于切口的上表面之下，并且从刚刚在切口之前向上升，以便不会由切口分开，并且在切口处到达高于切口的上表面的位置。
2.一种内燃机用的活塞设备，其包括在活塞的外圆周中的第一压缩环和第二压缩环，
第二压缩环包括在环的一对端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口，并且第二压缩环上的切口处的环端之间的间隙大于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的环端之间的间隙等于或小于第一压缩环的环端之间的间隙，
所述内燃机用的活塞设备的特征在于，
第二压缩环包括由环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面以及环径向厚度朝着上侧减小的形成于第一锥形表面下面且邻近该第一锥形表面并且当从轴向平行表面测量时锥角小于第一锥形表面的锥角的第二锥形表面构成的外圆周表面，并且
在第一锥形表面和第二锥形表面之间的边界在除了切口附近的圆周位置中定位于切口的上表面之下，并且从刚刚在切口之前向上升，以便不会由切口分开，并且在切口处到达高于切口的上表面的位置。
3.一种内燃机用的活塞设备，其包括在活塞的外圆周中的第一压缩环和第二压缩环，
第二压缩环包括在环的一对端部的至少一个的下表面上从内圆周延伸至外圆周的切口，并且第二压缩环上的切口处的环端之间的间隙大于第一压缩环的环端之间的间隙，并且第二压缩环上除了切口以外的区段处的环端之间的间隙等于或小于第一压缩环的环端之间的间隙，
所述内燃机用的活塞设备的特征在于，
第二压缩环包括由环径向厚度朝着上侧减小的第一锥形表面以及形成于第一锥形表面下面且邻近该第一锥形表面并且环径向厚度朝着下侧减小的第二锥形表面构成的外圆周表面，并且
在第一锥形表面和第二锥形表面之间的边界在除了切口附近的圆周位置中定位于切口的上表面之下，并且从刚刚在切口之前向上升，以便不会由切口分开，并且在切口处到达高于切口的上表面的位置。
4.如权利要求1、2或3所述的内燃机用的活塞设备，其特征在于，第二压缩环具有底切的横截面形状，该底切包括环的外圆周的下侧上的切口。
5.如权利要求1、2或3所述的内燃机用的活塞设备，其特征在于，环端的下表面上的切口具有矩形横截面。
6.如权利要求1、2或3所述的内燃机用的活塞设备，其特征在于，环端的下表面上的切口的周边宽度沿着环的内圆周比沿着环的外圆周宽。
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