CN106286002A - 一种内燃机用l型组合式活塞环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机用L型组合式活塞环，由主环、螺旋弹簧和环垫组成。主环截面为L型，有长臂和短臂，互成90°，短臂与环垫偶合装入活塞环槽内，此时长臂顶与活塞顶齐平，所述主环为分体式，在周向可等分为4、6、8等分，由短臂外侧的螺旋弹簧锁紧为一圆环。当长臂内侧面受到气缸压力作用时，长臂将偏转压向缸壁，长臂外侧的凸起环与缸壁即形成第一密封刃，此时短臂上侧与活塞环槽上缘形成第二密封刃，环垫下底面与活塞环槽下缘形成第三密封刃。

Description

一种内燃机用L型组合式活塞环

技术领域

本发明涉及一种内燃机用活塞环，特别是涉及了一种内燃机用截面为L型的组合式活塞环。

背景技术

活塞环是内燃机中活塞与气缸套之间进行密封和配油的关键零件，内燃机发展至今近200年来，始终采用环形开口、矩形截面的整体式活塞环(图4)，密封时利用其制造过程中热处理定型及装配变型产生的径向压力(密封压力)进行密封，它在气缸工作过程中是个不变的常数，即常压密封。为了工作可靠，此径向压力必须按内燃机工作中进气、压缩、燃烧膨胀和排气4个循环中最苛刻的条件，即燃烧膨胀过程中产生最大爆发压力时的要求进行决定。但以四冲程内燃机为例，上述四个循环过程，曲轴将旋转720°，而其中燃烧膨胀过程时间不到20°，显然自始至终处于最大径向压力作用下，活塞环与气缸壁间的磨擦损耗很大，将严重的增加了内燃机的机械损失，减少了内燃机的输出功率。(内燃机活塞环与气缸壁间的磨擦损失已占内燃机总机械损失的70％)。

为防止活塞环头部拉缸，传统第一道活塞环距活塞顶部有一0.12-0.22D(气缸直径)mm的距离，此距离内活塞与气缸壁间有0.25-0.4mm的间隙，形成为有害空间，对燃烧不利，增加了内燃机的排放污染。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术之不足，提供一种截面为L型的组合式活塞环，它与气缸壁之间的密封正压力，可随气缸内的压力变化而自动调节，从而显著地减少了内燃机的机械损失。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于活塞环由主环、螺旋弹簧和环垫组成。所述的主环截面为L型，有长臂和短臂，长臂与短臂互成90°，短臂与环垫偶合后，装在活塞环槽内，此时其长臂顶端与活塞顶部齐平。所述主环为分体式结构，在周向可等分为4、6、8等分，由位于短臂外侧圆槽内的螺旋弹簧锁紧成一圆环。所述长臂的内侧与活塞间存有间隙，气缸内的压力可作用到长臂的内侧面上，长臂受力后，各等分将以螺旋弹簧为中心偏转，长臂的外侧面将压向气缸壁，形成正压力(密封压力)，此正压力的大小随气缸内的压力变化而变化。所述组合式活塞环长臂的外侧面，距顶端2/3L(长臂长度)mm处设有一凸起环，环宽度为1.5-3mm，凸面度6-10μ，凸面上具有10μ以下深度的PVD镀层，所述长臂受力后，各等分偏转时，凸起环与气缸壁形成第一密封刃，短臂上端与活塞环槽上缘形成第二密封刃，环垫下端与活塞环槽下缘形成第三密封刃。所述长臂内侧面顶部齐平处设有一厚度为0.4mm，高度为3mm的圆环，该圆环与主环为一体。所述的环垫上平面为7°的凸锥面，与主环短臂底面以此7°锥面偶合。

所述主环各等分均由铁基粉末冶金烧结而成。

本发明有益效果是：

<1>用传统活塞环时，内燃机的机械损失可达25％，采用L型组合式活塞环后，内燃机的机械损失可减少一半，内燃机的净功率可提高10％-20％。

<2>消除了用传统活塞环时其上部活塞与气缸壁之间的有害空间，改善了排放。

使用L型组合式活塞环可促成可燃用多种燃料(Mutifuel简写MF)的内燃机发展，其主要性能特征是：可使传统的柴油机转速提高一倍，使传统的汽油机油耗减少一半。

本发明内燃机用L型组合式活塞环，可广泛用于各种内燃机上。

附图说明

图1是本发明内燃机用L型组合式活塞环结构截面图。

图2是本发明内燃机用L型组合式活塞环布置图。

图3是本发明内燃机用L型组合式活塞环环垫截面图。

图4是现有活塞环截面及布置图。

具体实施方案

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、2所示，内燃机用L型组合式活塞环由主环1、螺旋弹簧2和环垫3组成，主环1截面为L型，有长臂4和短臂5，长臂4与短臂5互成90°，短臂5与环垫3偶合同装在活塞环槽内，此时长臂4顶端与活塞6顶部齐平。所述主环1为分体式结构，在周向可等分为4、6、8等分，由位于短臂5外侧圆槽内的螺旋弹簧2锁紧成一圆环。所述的长臂4内侧与活塞6间存有间隙，且与气缸相通，气缸内的压力可作用到长臂4的内侧面上，当长臂4内侧面受力后，各等分将以螺旋弹簧2为中心偏转，长臂4外侧面将压向气缸壁7形成所需的正压力(密封压力)。

如图1所示，内燃机用L型组合式活塞环，长臂4的外侧面距顶端2/3L(长臂长度)mm处，设有一凸起环，环宽为1.5-3mm，凸起度6-10μ，凸面上具有10μ以下的PVD镀层，当长臂4内侧面受力各等分偏转时，该凸起环与气缸壁7形成第一密封刃，同时短臂5上端与活塞环槽上缘形成第二密封刃，环垫3下端面与活塞环槽下缘形成第三密封刃。

所述的长臂4内侧面顶部齐平处有一厚度为0.4mm，高度为3mm的凸环，该凸环对长臂4内侧面与活塞6间间隙内之空气流动起节流和阻尼作用。

如图3所示，所述的环垫3上平面为7°凸锥面，与主环1的短臂5底面以此7°斜面偶合，为“第一密封刃”产生径向移动，提供了可能，同时也提高了“第一密封刃”产生偏转的灵敏度。

所述的气缸内压力随气缸工作过程而变化，受气缸压力作用而产生的“第一密封刃”上的正压力(密封压力)也随气缸压力的变化而变化，当气缸内燃烧膨胀时，气缸压力大，相应所形成的正压力(密封压力)也大，当气缸排气时，气缸压力逐渐变小，正压力(密封压力)也随之逐渐减小，这既满足了对气缸密封的需要，又克服了传统活塞环正压力(密封压力)为一很大常数的缺点。

所述的第一密封刃上的正压力(密封压力)与长臂4内侧的面积和第一密封刃面积商成正比。在产品设计时，较易进行设定和调整。

所述的L型组合式活塞环各等分均用铁基粉末冶金烧结而成。

Claims (9)

1.一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，活塞环由主环(1)、螺旋弹簧(2)和环垫(3)组成。

2.如权利要求1所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述主环(1)截面为L型，有长臂(4)和短臂(5)，长臂(4)与短臂(5)互成90°，短臂(5)与环垫(3)偶合后同装在活塞环槽内，此时长臂(4)顶端与活塞(6)顶部齐平。

3.如权利要求1所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述主环(1)为分体式结构，在周向等分为4、6、8等分，由位于短臂(5)外侧圆槽内的弹簧(2)锁紧成一圆环。

4.如权利要求2所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，其长臂(4)的内侧面与活塞(6)间存有间隙，气缸内的压力可作用到长臂(4)的内侧面上，长臂(4)受力后，各等分将以螺旋弹簧(2)为中心偏转，长臂(4)的外侧将压向气缸壁(7)，形成所需的正压力(即密封压力)，此压力大小随气缸内的压力变化而变化。

5.如权利要求2所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述的组合式活塞环长臂(4)的外侧面，距顶端2/3L(长臂长度)mm处设有一凸起环，环宽度为1.5-3mm，凸面度6-10μ，凸面上具有10μ以下的PVD镀层，该凸起环与气缸壁(7)形成第一密封刃。

6.如权利要求4所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述的长臂(4)受力后各等分偏转时，短臂(5)上端与活塞环槽上缘形成第二密封刃，环垫(3)下端与活塞环槽下缘形成第三密封刃。

7.如权利要求2所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述的长臂(4)的内侧面顶部齐平处设有一厚度为0.4mm，高度为3mm的圆环，该圆环与长臂(4)为一体。

8.如权利要求1所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述的环垫(3)上平面为α＝7°的凸锥面，与短臂(5)底面以此7°斜面偶合。

9.如权利要求3所述的一种内燃机用L型组合式活塞环，其特征在于，所述的主环(1)各等分均由铁基粉末冶金烧结而成。