CN2199318Y - 高度密封的活塞气缸装置 - Google Patents

Abstract

一种高度密封的活塞气缸装置。在活塞裙部的 两侧均设有两个动压腔，一个静压腔，两个边界润滑 承载带。气缸内壁、活塞、活塞环经处理后摩擦面为 多微孔、多元素共生的化学相、物理相减摩结构。使 活塞在作功行程和压缩行程的绝大多数时候，被动、 静压腔的油所悬浮而处于液体摩擦。在上、下止点附 近的极小时候处于接近液体摩擦的边界摩擦。因而 摩擦和磨损极小，不但使用寿命长，还因装配间隙很 小，实现了活塞(及环)与气缸间的高度密封而使内燃 机节省燃油，减少尾气排污。

Description

本实用新型涉及一种活塞气缸装置，特别适用于内燃机。

公知的内燃机广泛使用的活塞气缸装置，活塞裙部与气缸间留有相当的间隙，以防止高速高温状态工作下出现卡滞、拉缸。因为间隙较大，间隙引起的活塞倾斜也较大，这种装置的密封性较差，从而导致充气系数下降，燃气及机油泄漏相应较大。国内外工程界为提高内燃机的性能，特别关注活塞（及环）与气缸的高度密封。

为了减小活塞与气缸的间隙，美国在活塞裙部喷金，英国在裙部安装梅花钉，澳大利亚喷锆，日本采用陶瓷材料。我国专利        93202104.2及93104556.8提出对活塞、活塞环作表面处理等方法。这些措施都有不同程度的效果。然而究其实质，都是在边界润滑范范筹内作不同程度的改进，因而摩擦较大，工作时温度较高。

本实用新型的目的旨在提供一种改进的活塞气缸装置，它能有效地减小活塞气缸间的摩擦和磨损，工作时温度较低，因而活塞与气缸间的间隙可以很小，甚至无隙或过盈，活塞环的开口间隙也可很小，从而实现活塞（及环）与气缸间的高度密封。

本实用新型的目的是这样实现的：在活塞裙部的重载侧（作功行程承载侧）设两个动压腔、一个静压腔和两个边界润滑承载带。在活塞裙部的轻载侧（压缩行程承载侧）设两个反向布置的动压腔，一个静压腔和两个边界润滑承载带。另外也对气缸内壁、活塞、活塞环作特殊的热处理和化学处理，使摩擦面为类似含油轴承的多微孔的含稀有元素的多元素共生化学相、物理相减摩结构。当装置在正常工作时的承受载荷的行程（作功行程和压缩行程）的绝大多数时候，活塞被动压腔和静压腔的油所悬浮，处于液体摩擦状况；活塞仅在上、下止点附近的极小区域处于边界摩擦状态，又因摩擦面的减摩结构，是处于很接近液体摩擦的边界摩擦。

本实用新型因为只需在活塞裙部作出动压腔和静压腔，所以结构特别简单，同时着眼于使摩擦状况从边界摩擦转为液体摩擦，从而使摩擦很小，摩擦热很小，解决了摩擦大、温升高的问题，可以使活塞与气缸的间隙很小，甚至无隙或过盈；活塞环开口间隙也小得多，从而实现了活塞（及环）与气缸间的高度密封。

本实用新型的优点是：

活塞（及环）与气缸处于高度密封状况，内燃机充气增大，压缩比提高，混合气泄漏减少，机油上窜减少，因而功率增大，尾气排污减少，节省燃油。

因为活塞裙部的动、静压腔的设置以及气缸内壁活塞、活塞环的含油多微孔多相减摩结构，活塞及环与气缸间的摩擦处于液体摩擦或接近液体摩擦的边界摩擦状态，因而摩擦很小。这不但使消耗于摩擦的功减小，使输出功率增加，还因摩擦热减少，使内燃机有效充气系数提高、压缩比进一步提高，功率更增大、尾气排污进一步减小。另一方面，因摩擦很小、磨损很小、使用寿命长。

内燃机起动时，储于微孔里的润滑油和多相减摩结构使摩擦副摩擦系数很小，避免了其他内燃机起动时润滑不良的情况，起动磨损小。且因冷态时活塞气缸装置亦是高度密封，起动转距大，因而容易起动，起动时尾气排污也较小。

实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。

图1是根据本实用新型提出的活塞气缸装置的纵剖面图。

图2是活塞裙部横剖面图。

下面结合附图详细说明本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。

该装置包括一个气缸（12）、气缸内有一个活塞（13）和3～4个活塞环（11），它们组成的空间（14）的密封性直接影响内燃机的性能。空间（14）的密封性主要取决于气缸（12）与活塞（13）的间隙及活塞环的开口间隙。活塞（13）的裙部重载侧作出动压腔（1）、（2）（为上高下低）和静压腔（3），轻载侧作出反向布置的动压腔（6）、（7）（为上低下高）和静压腔（8），其最大深度（即静压腔深度）在0.02～0.12mm之间，其园弧园心角在40°～90°之间。上、下动压腔的斜面长度最好与其至活塞销孔中心的距离的平方根成反比。重、轻载侧未加工部位（4）、（5）及（9）、（10）自然形成边界润滑承载带。下、上边界润滑承载带的长度最好与其到活塞销孔中心的距离成反比。活塞（13）、活塞环（11）和气缸（12）内孔经过处理，使摩擦面为多微孔减摩含油结构。在作功行程和压缩行程的绝大多数时候（曲轴转角在5°～175°甚至更大范围内），活塞被动压腔和静压腔的油所悬浮，处于液体摩擦状况，完全没有磨损，液体摩擦所生热量很小。活塞在上、下止点附近的极小区域内，动压腔所产生的动压力可平衡掉相当一部分活塞所受的侧向力，边界润滑承载带承受其余的侧向力，因此是处于边界润滑状况，因摩擦面的减摩含油结构，是处于很接近液体摩擦的边界摩擦，摩擦系数很小，动压力和减摩结构都使摩擦和磨损大大减小。因而可以使活塞与气缸的间隙很小甚至无隙或过盈，活塞环开口间隙也很小（为通常的一半或更小），活塞（13）、活塞环（11）与气缸（12）处于高度密封状况。

Claims (2)

1、一种高度密封的活塞气缸装置，其特征是活塞裙部重载侧有两个动压腔(1)、(2)，一个静压腔(3)，两个边界润滑承载带(4)、(5)，轻载侧有反向布置的两个动压腔(6)、(7)及一个静压腔(8)，两个边界润滑承载带(9)、(10)。

2、据权利要求1所述的高度密封活塞气缸装置，其特征是动、静压腔园弧园心角在40°～90°之间，深度在0.02～0.12mm之间，上、下动压腔的斜面长度与其至活塞销孔中心的距离的平方根成反比，上、下边界润滑承载带的长度与其至活塞销孔中心的距离成反比。

Images