CN112727628A - 一种活塞及活塞环组合结构 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种活塞及活塞环组合结构，用于减少了活塞环槽中形成积碳的现象发生，从而减少了成本或是发动机因积碳损坏的现象。本申请实施例包括：活塞本体、活塞环组件和缸套；所述活塞环组件设置有第一气环，所述第一气环设置有阶梯型开口，所述第一气环为气环，用于把活塞顶部吸收的热量传到给气缸壁；所述活塞本体内置于所述缸套中；所述活塞本体上设置有活塞环槽，所述活塞环组件上的所述第一气环嵌入所述活塞本体上最上方的所述活塞环槽内；所述第一气环的断面形状为梯形，所述断面的下端两个角为直角，所述断面的上端靠近活塞的角为钝角，所述断面的上端远离活塞的角为锐角。
Description
技术领域
本申请实施例涉及发动机领域，尤其涉及一种活塞及活塞环组合结构。
背景技术
活塞环是燃油发动机内部的核心部件，它和气缸，活塞，气缸壁等一起完成燃油气体的密封。按照功能分类，活塞环分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大的向外扩张变形的金属弹性环，被嵌入活塞槽沟内部，往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个槽面之间形成密封。
发动机在怠速运行时，为了节省能源消耗，会将节气门开度降低。这就会造成发动机的燃烧室内形成一个较大的负压，如果发动机怠速时间达到一定时长，则会造成机油倒吸现象，即机油会倒吸进入燃烧室。机油倒吸进入燃烧室会造成燃烧室内积碳、耗油量增加以及在活塞环槽中形成积碳的现象，从而导致成本增加或是损坏发动机。
发明内容
本申请实施例提供了一种活塞及活塞环组合结构，用于减少了活塞环槽中形成积碳的现象发生。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
活塞本体、活塞环组件和缸套，缸套用于传导所述活塞运行过程中产生的热量；
所述活塞环组件设置有第一气环，所述第一气环设置有阶梯型开口，所述第一气环为气环，用于把活塞顶部吸收的热量传到给气缸壁；
所述活塞本体内置于所述缸套中，所述缸套用于传导所述活塞运行过程中产生的热量；
所述活塞本体上设置有活塞环槽，所述活塞环组件上的所述第一气环嵌入所述活塞本体上最上方的所述活塞环槽内；
所述第一气环的断面形状为梯形，所述断面的下端两个角为直角，所述断面的上端靠近所述活塞的角为钝角，所述断面的上端远离所述活塞的角为锐角。
可选的，所述活塞环组件还包括第二气环和第一油环，所述第二气环和所述第一油环设置均有斜口型开口，所述第一油环为油环，所述第二气环和所述第一油环用于刮落附着于缸套上的机油；
所述活塞本体上设置有活塞环槽，所述活塞环组件上的所述第二气环和所述第三套环分别嵌入所述活塞本体上中间及最下方的所述活塞环槽内；
所述第二气环和活塞环槽的侧向间隙距离、所述所述第一气环和活塞环槽的侧向间隙距离和所述第一油环和活塞环槽的侧向间隙距离设置不同的大小。
可选的，第一气环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.08至0.14mm之间，第二气环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.06至0.1mm之间，第一油环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.04至0.08mm之间；
可选的，活塞环槽的开口方向设置为斜向上偏预设角度，并且活塞环槽上端面与下端面平行。
可选的，预设角度为5至25度之间。
可选的，第二气环为缺角型环结构，断面下端远离活塞的角存在一个缺口。
可选的，活塞本体的活塞环岸外端面与缸套之间的间隙距离为0.3mm。
可选的，活塞环组件的第一气环、第二气环以及第一油环与缸套接触部分的外圆表面设置有半镶嵌结构涂层，半镶嵌结构涂层用于增加活塞环的耐磨性能。
可选的，半镶嵌结构涂层为耐磨镀铬涂层。
可选的，活塞本体的刮油环槽底部的活塞环岸的外端开设有轴向回油孔，轴向回油孔用于增加轴向回油面积。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
在以上技术方案中，活塞本体内置于缸套中，活塞本体上设置有活塞环槽，活塞环组件上的第一气环、第二气环以及第一油环依次按照由上至下的顺序嵌入活塞环槽内。第一气环的断面形状为梯形，断面的下端两个角为直角，断面的上端靠近活塞的角为钝角，断面的上端远离活塞的角为锐角，由于采用了单梯结构，在密封性提高的同时，第一气环刮碳能力提升，减少了活塞环槽中形成积碳的现象发生，从而减少了成本或是发动机因积碳损坏的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为为本申请实施例提供的一种活塞本体具有蝶形结构活塞环槽截面的一个结构示意图；
图2为本申请实施例提供的活塞本体和缸套组合的一个结构示意图；
图3为本申请实施例提供的活塞环组件的一个结构示意图；
图4为本申请实施例提供的活塞环本体具有镀铬涂层的一个结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第一气环截面的局部放大的一个结构示意图；
图6为本申请实施例提供的活塞的一个立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本申请实施例提供了一种活塞及活塞环组合结构，用于减少了活塞环槽中形成积碳的现象发生。
参阅图1至图6，一种活塞及活塞环组合结构，包括活塞本体1、活塞环组件2和缸套3。活塞环组件2有三个环，两个气环，一个油环。第一气环21、第二气环22以及第一油环23，第一气环21、第二气环22以及第一油环23均设置有阶梯型的开口，阶梯型的开口使得三个环的密封性提高。
第一气环21为气环，用于把活塞顶部吸收的热量传到给气缸壁，第二气环22为气环，第一油环23为油环，第二气环22和第一油环23用于刮落附着于缸套上的机油。
活塞本体1内置于缸套3中，两者组成的区域为燃烧室。活塞本体1上设置有活塞环槽4，活塞环组件上的第一气环21、第二气环22以及第一油环依次按照由上至下的顺序嵌入活塞环槽4内。第一气环21的断面形状为梯形，断面的下端两个角为直角，断面的上端靠近活塞的角为钝角，断面的上端远离活塞的角为锐角。这种构造使得端面的下端面的与活塞环槽4组成的平面平面有利于提升环的密封作用，上端面的环的梯形面，在活塞环运动过程中，由于第一气环21的角度和环槽角度不是完成相同的，环有轻微的径向运动，这样有利于提升环的刮碳能力，防止活塞环卡死在环槽内。
在上述的基础上，需要改变第二气环22与第一油环23的厚度，以此增加整个结构的密封性，其原理如下：
由于第一气环21的上端面的倾斜角度和活塞环槽4的倾斜角度是不一样的，这样会降低第一气环21原有的高密封性能，为此，需要适当缩小第一气环21、第二气环22以及第一油环23和活塞环槽4之间的间隙的大小，减小机油窜如燃烧室的通道面积，活塞环组件2和活塞环槽4的间隙建议控制在：第一气环控制在0.08～0.14mm左右，第二气环控制在0.06～0.1mm，第一油环控制在0.04～0.08mm作用。这样的结构会使得整体密封性上升的同时，增加了刮碳的功能。
下面对活塞环槽4进行详细描述。
第二气环22的活塞环槽4的开口方向设置为斜向上偏预设角度，并且活塞环槽4上端面与下端面平行。
为了降低活塞环组件2和缸套3的摩擦，活塞环组件2的轴向高低为做得比国五标准的结构低0.5～1mm左右，这样活塞的变形会加剧，特别是在点火的做功行程，活塞环截面的一端顶在缸套3上，其中一端由于没有支撑作用，会往下运行，这会造成活塞环组件2有一个向上翘的变形趋势，而活塞环槽4做成向上翘A的角度，A＝5～25°左右，很好的弥补了活塞环组件2的变形，使得活塞环组件2整体扭曲变形后，活塞环槽4端面仍能和活塞环上下侧面保持平行密封，这种结构适合应用在矩形环槽的结构的活塞上。
其次，为了增加活塞环组件2的刮油能力，第二气环22采用缺角型环结构，由于缺角型的角部分，刮油能力会比锥面结构进一步提升。但是第二气环22刮下的机油太多，如果不能及时留回油底壳，机油依然会上窜到燃烧室，为此我们引入了活塞轴向回油结构——轴向回油孔11，用于增加轴向回油面积。
在第一油环23的活塞环槽4下方增加一6到8个直径为φ4到φ8的半圆结构，增加了轴向回油面积，这样有利于第二气环22、第一油环23刮下来的机油，及时留回油底壳。因为有了轴向回油孔11的补充，不再需要通过增加活塞环岸和缸套3的间隙来增大回油面积，可以把缸套3和活塞环岸的间隙F进一步缩小到0.3mm，提升活塞在缸套运行的稳定性，减少敲击噪声。
同时，由于活塞环组件2并非整个外圆面都和缸套3接触，为此只需要在和缸套3接触的外圆表面部分增加镀铬的耐磨涂层即可，我们称为半镶嵌结构涂层，有利于进一步降低活塞环的制造成本。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种活塞及活塞环组合结构，其特征在于，包括：活塞本体、活塞环组件和缸套；
所述活塞环组件设置有第一气环，所述第一气环设置有阶梯型开口，所述第一气环为气环，用于把活塞顶部吸收的热量传到给气缸壁；
所述活塞本体内置于所述缸套中，所述缸套用于传导所述活塞运行过程中产生的热量；
所述活塞本体上设置有活塞环槽，所述活塞环组件上的所述第一气环嵌入所述活塞本体上最上方的所述活塞环槽内；
所述第一气环的断面形状为梯形，所述断面的下端两个角为直角，所述断面的上端靠近所述活塞的角为钝角，所述断面的上端远离所述活塞的角为锐角。
2.根据权利要求1所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述活塞环组件还包括第二气环和第一油环，所述第二气环和所述第一油环设置均有斜口型开口，所述第一油环为油环，所述第二气环和所述第一油环用于刮落附着于缸套上的机油；
所述活塞本体上设置有活塞环槽，所述活塞环组件上的所述第二气环和所述第三套环分别嵌入所述活塞本体上中间及最下方的所述活塞环槽内；
所述第二气环和活塞环槽的侧向间隙距离、所述所述第一气环和活塞环槽的侧向间隙距离和所述第一油环和活塞环槽的侧向间隙距离设置不同的大小。
3.根据权利要求2所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述第一气环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.08至0.14mm之间，所述第二气环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.06至0.1mm之间，所述第一油环和活塞环槽的侧向间隙距离为0.04至0.08mm之间。
4.根据权利要求3所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述活塞环槽的开口方向设置为斜向上偏预设角度，并且所述活塞环槽上端面与下端面平行。
5.根据权利要求4所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述预设角度为5至25度之间。
6.根据权利要求4所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述第二气环为缺角型环结构，所述断面下端远离活塞的角存在一个缺口。
7.根据权利要求2至6所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述活塞本体的活塞环岸外端面与所述缸套之间的间隙距离为0.3mm。
8.根据权利要求2至6中所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述活塞环组件的所述第一气环、所述第二气环以及所述第一油环与所述缸套接触部分的外圆表面设置有半镶嵌结构涂层，所述半镶嵌结构涂层用于增加活塞环的耐磨性能。
9.根据权利要求8所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述半镶嵌结构涂层为耐磨镀铬涂层。
10.根据权利要求9所述的活塞及活塞环组合结构，其特征在于，所述活塞本体的刮油环槽底部的活塞环岸的外端开设有轴向回油孔，所述轴向回油孔用于增加轴向回油面积。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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