CN201310415Y - 单环活塞发动机 - Google Patents

Abstract

单环活塞发动机，发动机是汽车、船舶、工、农机械等领域里的核心动力，影响发动机动力提高的密封技术是活塞环，由于活塞环的切口张开共性漏气，因此改革活塞环的结构：密封切口，组成一道切口密封压力环具有气、油双重密封功能：密封环槽内侧径向切口间隙、环槽外侧滑动间隙防止漏气；密封环的底侧轴向间隙，防止浮动机油上窜：减环，气缸压力增加，解决发动机减环、漏气、窜油和气缸压力偏低等切口密封技术难题，如将四环以上大型船用柴油机减成单环机，压力增加：提高热机效率；紧凑机构：节省活塞环、活塞、缸套、缸体等资源、能源、减少摩擦、降低磨损、减少排放污染；将多环发动机全面轻量化低碳设计，跨越发展成单环活塞发动机。

Description

单环活塞发动机

技术领域

发动机是汽车、船舶、工程、农林机械等领域里的核心动力，影响发动机动力的密封技术是活塞环，建立活塞环的机制，革新减环，将多环发动机减化成单环活塞发动机或单环往复工作机。

背景技术

发动机活塞减环，是减少摩擦、减轻磨损、节省资源、能源、降低污染，发挥潜力提高性能的有效援施。由于活塞环的切口间隙不密封，环大，切口间隙宽，需三环以上气环加油环多环密封，难以减环。半世纪前，国外曾从三环柴油机中减环：虽缩小切口间隙，由于环的结构末变，切口漏气，减环后，双环柴油机气缸压力下降10-15％，此后，发动机不再减环。

发明内容

基于现有减环技术的不足，本实用新型实现往复机减环，提供一种单环活塞发动机和单环往复工作机，其密封性好，节能、减材，提高往复机性能。

本实用新型是这样实现的：总结活塞环的机制，改革环的结构：气压密封切口，增加气缸压力，将多环往复机减化成单环活塞发动机和往复工作机；密封环槽内、外、底侧所存在的三处机械间隙，不仅按常规密封环的外侧：环周与缸壁滑动之间的间隙；还应密封环槽内侧：活塞环的径向切口间隙，防止高压燃气绕过环周外侧，沿环槽上侧隙进入环背隙，经槽底径向切口间隙从活塞与缸壁之间形成通道下泄，降低气缸压力；低压时引机油沿原路逆行向上进入燃烧室；同时还需密封环槽底侧轴向侧面间隙，制止气环浮动机油上窜。采用本实用新型后：往复机不改动，取消油环机油不上窜；减少气环气缸压力增加，将多环发动机减化成单环活塞发动机或单环往复工作机。

附图说明：

单环发动机中活塞环：‘图1是切口密封活塞环B在缸内切口闭合图’；‘图2是′径向阶梯切口密封环B在缸内切口闭合图’；’图3是切口密封压力环前视图’；‘图4是切口密封活塞环在缸外切口张开图’；‘图5摘要图，是单环槽往复机中切口密封压力环的工作原理剖面图’；‘图6是单环槽发动机中短型活塞图’。

具体实施方式：

下面结合附图进一步阐述本实用新型。

选用切口密封环密封单环活塞发动机：参考‘图1是切口密封活塞环在缸内切口闭合图’；发明专利号：ZL96119166.X；内边4搭接外边5径向切口闭合，具有气压密封功能增加气缸压力，切口密封锐角α＜10°，或参考‘图2是径向阶梯切口密封环图’：切口无锐角；环的一段中径圆弧两端联接内外径向切口，形成径向内外中径圆弧阶梯直角切口；内边4搭接外边5直角切口径向闭合，气压密封径向切口，气缸压力增加；图1、切口密封平均弧长约等于图2，中径圆弧密封弧长，皆可选作底侧B环：与传统环的材料相同，改革传统环的结构，遵守标准间隙，在缸内径向切口闭合，气压密封切口，阻止燃气从环槽内侧外泄；群环集中整体加工切口一次成型、无需各环反复修口、余量少、用材省，工艺新、工序少、加工简易；环的展开周长皆大于环外径的周长，用于外径磨损，切口闭合保持气压密封。

单环活塞发动机中切口密封压力环：参考图3是切口密封压力环前视图，其特征：由底侧径向切口密封环B和上侧轴向压力环T两件组环密封三处间隙：环的径向弹力密封环槽外侧：环周与缸壁滑动之间的气隙；环槽内侧：气体压力密封漏气窜油的切口间隙；环槽上侧：轴向压力T环消除槽底侧面间隙(或加工B环成碟形扭曲环压向槽底)防止浮动泵油。

单环活塞发动机中切口密封压力环上侧T环的特征：

参考‘图3轴向压力环T前视图’；为简单拱形，在槽中产生轴向压力，压环B贴紧环槽底侧；防止气环轴向浮动机油上窜，压力大于往复运动中环组的向上合力，在温升400℃燃气中，仍保持热稳定性工作；压力调节轴向热膨胀间隙和不同转速时环的振动、颤动，转动，缓冲环对环槽端面的冲击力和噪音等不利因素，并可与B环互补外侧环周间隙；拱形T环加工经济可靠；由弹簧钢环片制成。图4是切口密封活塞环在缸外切口张开图’；

单环活塞发动机中切口密封压力环的工作原理：

参考“图5是单环发动机中’切口密封压力环′装在活塞气环槽D中密封气缸剖面工作图”：图中虚线为燃气，实线为机油的工作密封路线图：内边4搭接外边5径向切口闭合，轴向压力环T向下压环B贴紧环槽底侧，在上下往复运动中与活塞弹性联成一体，同步动作，环槽上面燃气绕过外侧环周，沿虚线：从T环上侧波缝之间进入环背隙至槽底无外泄通道，作用于切口内边4贴紧外边5，加强气压密封增加气缸压力；环槽下的机油沿实线：因环底被T环压紧，无向上泵油活动间隙，机油不上窜：在环底外侧布油，润滑、冷却，改善工作条件，并从回油孔C返回活塞内腔减少机油排放污染；燃气和机油被单环槽中切口密封压力环上、下，分隔密封。切口密封压力环曾在S195农用柴油机上侧试：减环柴油机气缸压力增加、摩擦阻力减少，密封性能提高，表现在：减环柴油机起动快，容易着火；在E15四缸汽油机上冷车对比测试：单环机气缸压力皆高于原多环机。表明密封可靠，工作原理可信。

单环活塞发动机中短型活塞

参考图6是短型活塞图’：已减去多余环槽和环岸高度，仅有一道气环槽D已降低到活塞传统最低油环槽的位置，槽上为顶岸，槽内无回油通道，槽底外侧有回油孔C。

单环活塞发动机中切口密封环B与多环发动机中传统开口活塞环比较：

传统环：径向切口间隙不闭合，仅可密封环槽外侧；内侧和底侧不能密封，共性漏气，气缸压力偏低；减环漏气，气缸压力下降，存在防止漏气窜油的技术瓶颈，需气环加油环多环密封；切口密封环B：径向切口闭合具有气压密封功能，组成一道切口密封压力环，单环发动机气缸压力增加，解决多环发动机，共性漏气、减环漏气等切口密封技术难题。不需改动发动机和往复工作机，仅需改变核心密封技术：配装一道切口密封压力环在气环槽中便可随时将普通多环发动机减化成单环活塞发动机和往复工作机；发动机减环：气缸压力增加，可全面提升海、陆、空，大、小、汽、柴油发动机和空压机、压铸机、真空泵、减震器等工作机气缸密封功能，如将四环以上大型、重型船用柴油机减化成单环柴油发动机：活塞环成本降低3/4；发动机减少75％摩擦功耗提高机械效率、减少磨损；紧凑机构，减轻机重、提高转速增加功率；压力增加；提高热机效率、增压燃烧，抑制氮氧化物和有害微粒物产生，治理排放污染；节省活塞环、活塞、缸套及整机的资源、能源；轻量化低碳设计，将多环发动机跨越发展，减化成单环活塞发动机和往复工作机。

Claims (6)

1.一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，其密封气缸的特征：在活塞头部有一道切口密封压力环，将燃气和机油上下分隔密封：密封环槽内侧活塞环的径向切口间隙和环槽外侧环周与缸壁之间的滑动间隙防止燃气下泄；密封槽底，环的轴向浮动间隙，制止机油上窜。

2.按照权利要求1所说，一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，其密封气缸，所说在活塞头部有一道切口密封压力环，其特征：由底侧径向切口密封环(B)和上侧轴向压力环(T)两件组环，或深加工成碟形扭曲环，压向槽底完成单环密封。

3.按照权利要求2所述一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，其密封气缸，所说切口密封压力环上侧，轴向压力环(T)的特征：为环状，拱形，在环槽内产生轴向压力大于复往运动中，切口密封环组的向上合力，压力消除环的底侧隙，防止气环轴向浮动机油上窜，并可部份填补(B)环外侧气隙，由热稳定性高的弹簧钢环片制成。

4.按照权利要求2所述，一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，其密封气缸，所说切口密封压力环底侧，切口密封活塞环的特征：在缸内切口闭合具有切口气压密封功能增加气缸压力；切口锐角α＜10°，切口锐角内外相加等于径向环宽共担热压负荷，不存在应力集中锐角熔断现象，增加了一段环的展开周长大于环外径的周长用于外径磨损切口闭合延伸延长密封寿命。

5.按照权利要求3所述一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，其密封气缸，所说切口密封压力环底侧，径向阶梯切口密封活塞环的特征：闭合的中径圆弧切口约大于：和直径相同的传统环技术要求规定的自由开口间隙，中径切口两端与内、外两条径向切口垂直联接形成径向圆弧阶梯切口密封活塞环；在缸内，中径圆弧切口闭合具有气压密封功能增加气缸压力；环的一段中径圆弧加长了环的展开周长用于外径磨损切口闭合延伸延长密封寿命。

6.按照权利要求1所说一种单环活塞发动机和往复工作机，包括由活塞、连杆、曲轴等部件组成的往复机构，气缸中单环活塞的特征：活塞头部，仅有一道气环槽降低到原油环槽最低的位置，槽上为顶岸，槽内无回油通道，槽底外侧环周有回油孔(C)，缩短活塞，同时缩短缸套、缸体及往复传动机构。

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