CN111075598B - 一种活塞环、活塞组件及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机领域，公开了一种活塞环、活塞组件及发动机，其中活塞环为具有开口的断环结构，活塞环的每个轴截面和活塞环外周壁相交形成第一曲线，第一曲线上距离活塞环中心轴线最远的点沿活塞环周向依次连接形成第二曲线；活塞环朝向活塞底部的端面为第一平面，沿远离开口的方向，第二曲线上的点到第一平面的距离具有增大的趋势，在不对活塞环的结构进行大的调整的前提下，对活塞环外周壁的型线进行优化，使活塞环外周面与缸套内壁之间的接触压力几乎一致，提升活塞环外周面的耐磨性能，尤其是活塞环开口位置的耐磨性，实现活塞环磨损后活塞环不会与缸套发生异常磨损，从而使活塞环上行时不会将机油刮到燃烧室中。

Description

一种活塞环、活塞组件及发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种活塞环、活塞组件及发动机。
背景技术
活塞环分为气环和油环，其中气环用于对活塞和缸套之间进行密封，防止燃烧室内的高温燃气通过活塞和缸套之间的缝隙泄漏，使尽可能少的燃气泄漏至曲轴箱内；油环用于对缸套上的润滑油进行刮擦控制，将多余的润滑油刮到曲轴箱内，同时保证适量的润滑油留在缸套内表面，使其对缸套和气环之间的相对滑动面进行润滑。
气环通常设置多道，靠近燃烧室的第一道气环的工作环境最为恶劣，因此将第一道气环采用扭曲环，使第一道气环的外周壁与缸套良好接触，在活塞上行时，第一道气环外周壁上的最高点与缸套保持线性接触，从而保证第一道气环的密封效果，且在第一道气环上行时起到良好的布油效果。但实际工作过程中，第一道气环的周向变形不均匀，使活塞上安装活塞环的环槽、活塞环底面以及活塞外圆面的磨损更加严重，尤其是第一道气环的开口处，气体压力较高，活塞环的扭曲变形较大，特别是在发动机运行时间接近大修寿命时，活塞环的顶面尖角极易与缸套内表面接触，造成活塞环上行时将缸套上的机油刮到燃烧室中，造成机油油耗增加，严重的甚至会导致活塞出现拉缸现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活塞环、活塞组件及发动机，能够解决活塞环极易因磨损而使其顶面尖角与缸套内表面接触使润滑油被刮到燃烧室中的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种活塞环，所述活塞环为具有开口的断环结构，所述活塞环的每个轴截面和所述活塞环外周壁相交形成第一曲线，所述第一曲线上距离所述活塞环中心轴线最远的点沿所述活塞环周向依次连接形成第二曲线；
所述活塞环朝向活塞底部的端面与所述活塞环的外周壁相交形成第三曲线，所述第三曲线所在平面为第一平面，沿远离所述开口的方向，所述第二曲线上的点到所述第一平面的距离具有增大的趋势。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述活塞环包括两个沿其周向延伸且关于对称平面对称的两个第一半环，所述对称平面为经过所述活塞环中心轴线且使所述开口对称分布的平面。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述第二曲线被所述对称平面分为两个分部，每个所述分部沿所述活塞环的周向被分为N个分段曲线，N为大于等于2的整数；
相邻所述分段曲线中，靠近所述开口的所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离小于远离所述开口的所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，与所述开口相接的所述分段曲线上的每个点到所述第一平面的距离相等，与所述对称平面相接的所述分段曲线上的每个点到所述第一平面的距离相等。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，沿远离所述开口的方向，每个所述分部上位于其端部的两个所述分段曲线之间的每个所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离逐渐增大。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，每个所述分部上位于其端部的两个所述分段曲线之间的每个所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离呈线性增大。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，所述活塞环被分为与所述分段曲线一一对应的活塞环段，与所述对称平面相接的所述活塞环段对应的圆心角与缸套的内径呈反比，其他所述活塞环段对应的圆心角与缸套的内径呈正比。
作为上述活塞环的一种优选技术方案，沿远离所述开口的方向，所述第二曲线上的点到所述第一平面的距离连续性增大。
本发明还提供了一种活塞组件，包括上述的活塞环。
本发明还提供了一种发动机，包括上述的活塞组件。
本发明的有益效果：本发明提供的活塞环沿远离开口的方向，第二曲线上的点到第一平面的距离具有增大的趋势，在不对活塞环的结构进行大的调整的前提下，对活塞环外周壁的型线进行优化，使活塞环外周面与缸套内壁之间的接触压力几乎一致，提升活塞环外周面的耐磨性能，尤其是活塞环开口位置的耐磨性，实现活塞环磨损后活塞环不会与缸套发生异常磨损，从而使活塞环上行时不会将机油刮到燃烧室中，大大延长了活塞环的使用寿命，进一步地延长了发动机大修期限。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的活塞环的俯视图；
图2是本发明实施例一提供的活塞环的局部剖视图；
图3是本发明实施例一提供的活塞环的主视图；
图4是本发明实施例二提供的活塞环的主视图。
图中：
1、第一曲线；2、第二曲线；21、第一分段曲线；22、第二分段曲线；23、第三分段曲线；3、第四曲线；4、第二平面；5、外周壁；6、开口。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1至图3所示，本实施例提供了一种活塞环，活塞环为具有开口6的断环结构，活塞环的每个轴截面和活塞环外周壁5相交形成第一曲线1，第一曲线1上距离活塞环中心轴线最远的点沿活塞环周向依次连接形成第二曲线2；活塞环朝向活塞底部的端面与活塞环的外周壁5相交形成第三曲线，第三曲线所在平面为第一平面，沿远离开口6的方向，第二曲线2上的点到第一平面的距离具有增大的趋势。本实施例中，上述第一曲线1为弧形曲线。
本实施例中，沿远离开口6的方向，第二曲线2上的点到第一平面的距离具有增大的趋势，在不对活塞环的结构进行大的调整的前提下，对活塞环外周壁5的型线进行优化，使活塞环外周面与缸套内壁之间的接触压力几乎一致，提升活塞环外周面的耐磨性能，尤其是活塞环开口6位置的耐磨性，实现活塞环磨损后活塞环不会与缸套发生异常磨损，从而使活塞环上行时不会将机油刮到燃烧室中，大大延长了活塞环的使用寿命，进一步地延长了发动机大修期限。
活塞环包括两个沿其周向延伸且关于对称平面对称的两个第一半环，对称平面为经过活塞环中心轴线且使开口6对称分布的平面。
本实施例中第二曲线2上的点到第一平面的距离变化为非连续性变化。具体地，第二曲线2被对称平面分为两个分部，每个分部沿活塞环的周向被分为N个分段曲线，N为大于等于2的整数；相邻分段曲线中，靠近开口6的分段曲线上的点到第一平面的距离小于远离开口6的分段曲线上的点到第一平面的距离。
其中，与开口6相接的分段曲线上的每个点到第一平面的距离相等，与对称平面相接的分段曲线上的每个点到第一平面的距离相等，沿远离开口6的方向，每个分部上位于其端部的两个分段曲线之间的每个分段曲线上的点到第一平面的距离逐渐增大。优选地，每个分部上位于其端部的两个分段曲线之间的每个分段曲线上的点到第一平面的距离呈线性逐渐增大。
活塞环靠近活塞顶部的端面记为第二平面4，第二平面4和活塞环外周壁5相交形成的曲线记为第四曲线3，每个第一曲线1与第二曲线2、第四曲线3相交的点分别记为点A和点B，点B在经过点A的平截面上的投影点C和点A之间的距离记为a。
以N等于3为例，沿远离开口6的方向，每个分部被分为第一分段曲线21、第二分段曲线22和第三分段曲线23，其中第一分段曲线21上的每个点到第一平面的距离均为C1；第二分段曲线22上每个点到第一平面的距离记为C2，沿远离开口6的方向第二分段曲线22上每个点对应的C2逐渐增大；第三分段曲线23上的每个点到第一平面的距离均为C3。
对于N等于3的活塞环而言，通常第一分段曲线21在活塞环平截面上的投影对应的圆心角为n°，通常取值为10°-20°，C1的取值范围在0.45mm-0.55mm，a的取值为0.04mm-0.06mm。
第二分段曲线22在活塞环平截面上的投影对应的圆心角为m°，通常取值为5°-15°，第二分段曲线22上每个点对应的C2根据C1和C3确定，第二分段曲线22上的点所对应a的取值在第一分段曲线21对应的a和第三分段曲线23对应的a之间。
第三分段曲线23在活塞环平截面上的投影对应的圆形角为p°，通常取值为180°-n°-m°，C3的取值范围在0.7mm-0.8mm，a的取值为0.04mm-0.06mm。
本实施例中，活塞环被分为与分段曲线一一对应的活塞环段，与对称平面相接的活塞环段对应的圆心角与缸套的内径呈反比，其他活塞环段对应的圆心角与缸套的内径呈正比。具体地，第三分段曲线23在活塞环平截面上的投影对应的圆形角与缸套的内径呈反比，第一分段曲线21、第二分段曲线22在活塞环平截面上的投影对应的圆形角均与缸套的内径呈正比。
本实施例中平截面指的是垂直于活塞环轴向的径向截面，轴截面指的是与活塞环中心轴线共面的轴向截面。
本实施例还提供了一种活塞组件，包括活塞和上述的活塞环，上述活塞环作为靠近活塞顶部的第一道气环使用。
本实施例还提供了一种发动机，包括上述的活塞组件。
实施例二
本实施例与实施例一实施例的区别在于，如图4所示，沿远离开口6的方向，第二曲线2上的点到第一平面的距离连续变化，即第二曲线2上的点到第一平面的距离逐渐增大。优选地，第二曲线2上点到第一平面的距离呈线性增大。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (7)

1.一种活塞环，所述活塞环为具有开口(6)的断环结构，其特征在于，所述活塞环的每个轴截面和所述活塞环外周壁(5)相交形成第一曲线(1)，所述第一曲线(1)上距离所述活塞环中心轴线最远的点沿所述活塞环周向依次连接形成第二曲线(2)；
所述活塞环朝向活塞底部的端面与所述活塞环的外周壁(5)相交形成第三曲线，所述第三曲线所在平面为第一平面，沿远离所述开口(6)的方向，所述第二曲线(2)上的点到所述第一平面的距离具有增大的趋势；
所述活塞环包括两个沿其周向延伸且关于对称平面对称的两个第一半环，所述对称平面为经过所述活塞环中心轴线且使所述开口(6)对称分布的平面；
所述第二曲线(2)被所述对称平面分为两个分部，每个所述分部沿所述活塞环的周向被分为N个分段曲线，N为大于等于2的整数；
相邻所述分段曲线中，靠近所述开口(6)的所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离小于远离所述开口(6)的所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离。
2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，与所述开口(6)相接的所述分段曲线上的每个点到所述第一平面的距离相等，与所述对称平面相接的所述分段曲线上的每个点到所述第一平面的距离相等。
3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，沿远离所述开口(6)的方向，每个所述分部上位于其端部的两个所述分段曲线之间的每个所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的活塞环，其特征在于，每个所述分部上位于其端部的两个所述分段曲线之间的每个所述分段曲线上的点到所述第一平面的距离呈线性增大。
5.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，沿远离所述开口(6)的方向，所述第二曲线(2)上的点到所述第一平面的距离连续性增大。
6.一种活塞组件，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的活塞环。
7.一种发动机，其特征在于，包括权利要求6所述的活塞组件。
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