專利名稱：一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械動力領(lǐng)域，涉及內(nèi)燃型活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)，特別涉及一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)，主要依靠活塞環(huán)與氣缸的緊密配合達(dá)到密閉以防止漏油、漏氣，使氣缸內(nèi)的氣壓達(dá)到需要值，產(chǎn)生足夠的動力通過連桿帶動曲軸，再驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。由于考慮到氣缸內(nèi)的高溫高壓環(huán)境下膨脹作用，目前的活塞環(huán)多數(shù)都有一個缺口，以滿足其受熱膨脹能夠正常工作，為了達(dá)到閉氣的效果，現(xiàn)在多數(shù)是在活塞上開設(shè)上下平行的多個活塞環(huán)槽(一般為兩個到三個)，每個活塞環(huán)槽內(nèi)設(shè)置有一個有缺口的活塞環(huán)，每個活塞環(huán)的缺口位置相互錯開，或是在一個活塞環(huán)槽內(nèi)設(shè)置兩個層疊的活塞環(huán)，如圖1和圖2所示。但這種情況下，高溫高壓氣體會從第一層活塞環(huán)的缺口漏出，沿著氣缸與活塞之間的空隙進(jìn)入第二層活塞環(huán)所在的活塞環(huán)槽，再沿著此活塞環(huán)槽下平面與第二層活塞環(huán)的上平面之間的空隙行進(jìn)到第二層活塞環(huán)的缺口處，并從此缺口處漏出，如圖1中的箭頭表示了高溫高壓氣化的可燃物質(zhì)的泄漏路徑；另外，兩層有缺口的活塞環(huán)層疊的結(jié)構(gòu)如圖2所示，高溫高壓氣體從第一層活塞環(huán)的缺口處漏出后會沿著兩層活塞環(huán)之間的縫隙或活塞環(huán)內(nèi)側(cè)與活塞環(huán)槽之間的空隙再進(jìn)入第二層活塞環(huán)的缺口漏出。上述兩種情況下，高溫高壓氣體都會從氣缸內(nèi)漏出，其結(jié)果就是造成發(fā)動機(jī)的動力下降，耗油增加。
在將活塞的往復(fù)式直線運動通過連桿和曲柄轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動的作功沖程中，由于連桿與活塞不在一條直線上，根據(jù)力的分解原理，氣化的可燃物質(zhì)在燃燒膨脹時產(chǎn)生的巨大推力會對活塞、活塞環(huán)產(chǎn)生一個壓向氣缸內(nèi)壁的側(cè)壓力，而在氣缸內(nèi)的高溫高壓環(huán)境下，氣缸壁與活塞、活塞環(huán)之間由于熱效應(yīng)，其摩擦系數(shù)也不容忽視，這樣，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間的滑動摩擦損耗相當(dāng)顯著，使內(nèi)燃機(jī)熱效率大大降低，燃油經(jīng)濟(jì)性很低，也影響了氣缸、活塞、活塞環(huán)的壽命。為減少這種摩擦損耗，有技術(shù)人員開始著手降低氣缸與活塞、活塞環(huán)的摩擦系數(shù)，2004年11月國內(nèi)媒體轉(zhuǎn)發(fā)新華社北京的專電新聞顯示，“德國《商報》近日刊登文章指出，”德國工程師用激光照射氣缸工作面，使其表面汽化，并且其熔化層凝固后產(chǎn)生的工作面具有陶瓷特性，即最佳的平滑性。研究者稱，這種技術(shù)能使發(fā)動機(jī)耗油量最多下降75％，并使氣缸工作面和活塞環(huán)的磨損降低90％。而減少側(cè)壓力或改滑動為滾動以減少這種摩擦損耗的技術(shù)方案尚未見相關(guān)報道。
另外，如圖1所示，當(dāng)連桿與活塞不在一條直線上時傳遞給下層活塞環(huán)對氣缸內(nèi)壁的一個側(cè)壓力，而且下層活塞環(huán)相當(dāng)于一個杠桿的支點，上層活塞環(huán)是杠桿的另一端，由于活塞較長，而活塞環(huán)一般位于活塞的頂部，連桿位于活塞的底部，根據(jù)杠桿原理，上層活塞環(huán)受到的活塞環(huán)槽對其壓力是連桿傳遞的側(cè)壓力的數(shù)倍，上層活塞環(huán)將此壓力又傳遞為對氣缸內(nèi)壁的側(cè)壓力，可見，這種，多個活塞環(huán)槽分別設(shè)置多層活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)，增加了活塞環(huán)對氣缸內(nèi)壁的側(cè)壓力，相應(yīng)地也就增加了摩擦損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)結(jié)構(gòu)易漏氣、增加摩擦損耗造成耗油大的不足，為用戶提供一種提高閉氣性、減少摩擦損耗、提高燃油經(jīng)濟(jì)性節(jié)能的發(fā)動機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，包括氣缸、具有活塞環(huán)槽的活塞、活塞環(huán)、連桿和曲軸，活塞環(huán)套在活塞的活塞環(huán)槽內(nèi)，活塞、活塞環(huán)置于氣缸內(nèi)，連桿、曲軸為可活動連接，連桿通過固定在活塞上的活塞銷與活塞可活動連接，其特征在于活塞環(huán)封閉，其接合處的兩端成角度匹配的斜面，兩端的斜面緊貼。
上述的同一個活塞環(huán)槽內(nèi)，緊貼活塞環(huán)的下面還有下層活塞環(huán)，下層活塞環(huán)的截面為三角形，其上表面水平，下表面為斜面。
上述的活塞環(huán)的上面還緊貼設(shè)置有上層活塞環(huán)。
上述的氣缸外的發(fā)動機(jī)體上固定有滑槽，活塞延伸出氣缸外的部分上安裝有滾動機(jī)構(gòu)，滾動機(jī)構(gòu)與滑槽接觸。
上述的滾動機(jī)構(gòu)由設(shè)置在凹槽內(nèi)的滾珠軸承構(gòu)成，該滾珠軸承的外套為弧面，滑槽與該滾珠軸承接觸的面是與滾珠軸承的外套弧面相適應(yīng)的弧面，該滾珠軸承的軸線與活塞銷的軸線平行。
上述的滾動機(jī)構(gòu)由設(shè)置在截面為弧形的環(huán)槽內(nèi)的滾珠構(gòu)成，滑槽與滾珠接觸的面為弧形面。
本發(fā)明的有益效果是，活塞環(huán)采用斜面密閉緊貼結(jié)構(gòu)，既滿足了其受熱膨脹的要求，又能夠在受熱膨脹時，斜面依然保持閉合而不漏氣；只設(shè)置一個活塞環(huán)槽內(nèi)設(shè)置活塞環(huán)，避免了側(cè)壓力的杠桿作用；截面為三角形的活塞環(huán)，其下平面的斜面適應(yīng)了活塞環(huán)槽的下平面斜面，使兩層活塞環(huán)之間的缺口由原來的矩形變?yōu)橐粭l線，減少了漏氣的可能性；活塞延伸出氣缸外的滾動機(jī)構(gòu)與滑槽接觸滾動的結(jié)構(gòu)，將原來活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為滾動機(jī)構(gòu)與滑槽的接觸壓力，原來的滑動摩擦力轉(zhuǎn)化為滾動摩擦力，大大減少了摩擦損耗?？梢?，采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有提高閉氣性、減少摩擦損耗、提高燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點，本發(fā)明可以降低摩擦損耗80％～90％，節(jié)省燃油30～60％，提高氣缸、活塞、活塞環(huán)的使用壽命5倍左右。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中氣缸內(nèi)活塞與活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中兩層活塞環(huán)層疊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的兩層活塞環(huán)層疊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明在活塞環(huán)接口處的氣缸剖面示意圖；圖6是本發(fā)明應(yīng)用兩層活塞環(huán)在活塞環(huán)接口處的氣缸剖面示意圖；
圖7是本發(fā)明應(yīng)用三層活塞環(huán)在活塞環(huán)接口處的氣缸剖面示意圖；圖8是本發(fā)明應(yīng)用滾珠軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中的A-A`剖面示意圖；圖10是本發(fā)明應(yīng)用滾珠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10中B-B`剖面示意圖；圖中標(biāo)號，1是氣缸，2是活塞環(huán)，3是活塞，4是滾動機(jī)構(gòu)，5是滑槽，6是活塞銷，7是連桿，8是曲軸，21是下層活塞環(huán)，22是上層活塞環(huán)，31是活塞環(huán)槽。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1如圖8所示，發(fā)動機(jī)包括有氣缸1、具有活塞環(huán)槽31的活塞3、活塞環(huán)2、連桿7、曲軸8、活塞銷6，活塞環(huán)2嵌套在活塞3上的活塞環(huán)槽31內(nèi)，連桿7的一端與曲軸8活動連接，連桿7可繞著曲軸8轉(zhuǎn)動，連桿7的另一端與活塞銷6活動連接，連桿7可繞活塞銷6轉(zhuǎn)動，活塞環(huán)2、活塞3密閉在氣缸1內(nèi)。如圖3所示，活塞環(huán)2為閉合結(jié)構(gòu)，兩個端口為彼此配合的斜面，當(dāng)其受熱膨脹時，活塞環(huán)2沿端口的斜面拉伸，其端口的斜面依然閉合而不漏氣，活塞環(huán)2在活塞環(huán)槽31的配合位置如圖5所示，該剖面為沿活塞環(huán)2的端口縱切，因此活塞環(huán)2的剖面上有一條端口的斷面線?；钊?以高強(qiáng)度的輕質(zhì)金屬筒延伸出氣缸1外，其延伸出氣缸1外的部分設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有滾珠軸承4，滾珠軸承4的安裝軸軸線與活塞銷6的軸線平行，如圖9所示，氣缸1外的發(fā)動機(jī)機(jī)體上固定有滑槽5，滑槽5與滾珠軸承4的外套相接觸，兩者的接觸面為彼此配合的弧形面，這樣，由連桿7傳遞給活塞銷6的側(cè)壓力可由活塞銷6再傳遞給滾珠軸承4與滑槽5之間的接觸壓力。
本實施例只設(shè)置一個活塞環(huán)槽31，其內(nèi)設(shè)置密閉的活塞環(huán)2，消除了兩層活塞環(huán)槽31分別設(shè)置一個活塞環(huán)2的杠桿作用；減少了活塞環(huán)2的泄漏，防止?jié)櫥秃涂扇細(xì)饣镔|(zhì)的泄漏；滾珠軸承4和滑槽5的配合結(jié)構(gòu)，減少了活塞環(huán)2對氣缸1內(nèi)壁的側(cè)壓力。上述結(jié)構(gòu)不但減少了摩擦損耗，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能的效果，并且提高了氣缸1、活塞環(huán)2、活塞3的壽命，從而延長了發(fā)動機(jī)的壽命。
實施例2如圖9所示，發(fā)動機(jī)包括有氣缸1、具有活塞環(huán)槽31的活塞3、活塞環(huán)2、連桿7、曲軸8、活塞銷6，活塞環(huán)2嵌套在活塞3上的活塞環(huán)槽31內(nèi)，連桿7的一端與曲軸8活動連接，連桿7可繞著曲軸8轉(zhuǎn)動，連桿7的另一端與活塞銷6活動連接，連桿7可繞活塞銷6轉(zhuǎn)動，活塞環(huán)2、活塞3密閉在氣缸1內(nèi)。如圖4和圖6所示，活塞環(huán)2為閉合結(jié)構(gòu)，兩個端口為彼此配合的斜面，當(dāng)其受熱膨脹時，活塞環(huán)2沿端口的斜面拉伸，其端口的斜面依然閉合而不漏氣，活塞環(huán)2下面設(shè)置有一個截面為三角形的下層活塞環(huán)21，兩者一起放置于活塞環(huán)槽31內(nèi)，下層活塞環(huán)21的下表面為斜面，并與活塞環(huán)槽31的下表面相適應(yīng)，活塞環(huán)21的下表面與活塞環(huán)槽31的下表面緊密配合，下層活塞環(huán)21有一個缺口以滿足其受熱膨脹的需要，如圖4和圖6所示，下層活塞環(huán)21的缺口與活塞環(huán)2的接觸面與兩者的內(nèi)表面的接觸面為一條線，這條線與活塞環(huán)槽31接觸，泄漏油、氣的可能性很小?；钊?以高強(qiáng)度的輕質(zhì)金屬筒延伸出氣缸1外，其延伸出氣缸1外的部分設(shè)置有截面為弧形的環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)設(shè)置有滾珠4，如圖10所示，氣缸1外的發(fā)動機(jī)機(jī)體上固定有滑槽5，滑槽5與滾珠4相接觸，滑槽5與滾珠4接觸面為弧形面并與滾珠4的球形外表面相適應(yīng)，這樣，由連桿7傳遞給活塞銷6的側(cè)壓力可由活塞銷6再傳遞給滾珠4與滑槽5之間的接觸壓力。
本實施例只設(shè)置一個活塞環(huán)槽31，其內(nèi)設(shè)置密閉的活塞環(huán)2和與之層疊的下層活塞環(huán)21，消除了兩層活塞環(huán)槽31分別設(shè)置一個活塞環(huán)2的杠桿作用；減少了活塞環(huán)2的泄漏，截面為三角形的下層活塞環(huán)21增加了活塞環(huán)2與活塞環(huán)槽31下表面之間的防漏性，防止?jié)櫥秃涂扇細(xì)饣镔|(zhì)的泄漏；滾珠4和滑槽5的配合結(jié)構(gòu)，減少了活塞環(huán)2對氣缸1內(nèi)壁的側(cè)壓力。上述結(jié)構(gòu)不但減少了摩擦損耗，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能的效果，并且提高了氣缸1、活塞環(huán)2、活塞3的壽命，從而延長了發(fā)動機(jī)的壽命。
實施例3其它結(jié)構(gòu)如實施例2，其中活塞環(huán)2的上面還設(shè)置有一個薄的上層活塞環(huán)22，減少了活塞環(huán)2與活塞環(huán)槽31的上表面之間的空隙，增加了其防漏性。
權(quán)利要求
1.一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，包括氣缸(1)、具有活塞環(huán)槽(31)的活塞(3)、活塞環(huán)(2)、連桿(7)和曲軸(8)，活塞環(huán)(2)套在活塞(3)的活塞環(huán)槽(31)內(nèi)，活塞(3)、活塞環(huán)(2)置于氣缸(1)內(nèi)，連桿(7)、曲軸(8)為可活動連接，連桿(7)通過固定在活塞(3)上的活塞銷(6)與活塞(3)可活動連接，其特征在于活塞環(huán)(2)封閉，其接合處的兩端成角度匹配的斜面，兩端的斜面緊貼。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，其特征在于在同一個活塞環(huán)槽(31)內(nèi)，緊貼活塞環(huán)(2)的下面還有下層活塞環(huán)(21)，下層活塞環(huán)(21)的截面為三角形，其上表面水平，下表面為斜面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，其特征在于活塞環(huán)(2)的上面還緊貼設(shè)置有上層活塞環(huán)(22)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，其特征在于氣缸(1)外的發(fā)動機(jī)體上固定有滑槽(5)，活塞(3)延伸出氣缸(1)外的部分上安裝有滾動機(jī)構(gòu)(4)，滾動機(jī)構(gòu)(4)與滑槽(5)接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，其特征在于滾動機(jī)構(gòu)(4)由設(shè)置在凹槽內(nèi)的滾珠軸承構(gòu)成，該滾珠軸承的外套為弧面，滑槽(5)與該滾珠軸承接觸的面是與滾珠軸承的外套弧面相適應(yīng)的弧面，該滾珠軸承的軸線與活塞銷(6)的軸線平行。
6.如權(quán)利要求4所述的一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，其特征在于滾動機(jī)構(gòu)(4)由設(shè)置在截面為弧形的環(huán)槽內(nèi)的滾珠構(gòu)成，滑槽(5)與滾珠接觸的面為弧形面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)，屬于機(jī)械動力領(lǐng)域，涉及內(nèi)燃型活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)，特別涉及一種具有防漏活塞環(huán)的滾動運行發(fā)動機(jī)；為了解決現(xiàn)有活塞發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)缺口易漏氣，多層活塞環(huán)產(chǎn)生的杠桿作用及可燃物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的側(cè)壓力造成的摩擦損耗而增加耗油的問題，本發(fā)明采用一個活塞環(huán)槽內(nèi)設(shè)置端口采用斜面閉合的活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)，并在發(fā)動機(jī)機(jī)體外固定設(shè)置滑槽，活塞延伸出氣缸外的部分設(shè)置滾動機(jī)構(gòu)與滑槽接觸滾動運行，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減少活塞環(huán)的漏氣性，減少摩擦損耗，降低油耗，增加燃油經(jīng)濟(jì)性和提高發(fā)動機(jī)壽命的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械動力領(lǐng)域。
文檔編號F02B75/32GK1760527SQ20051002199
公開日2006年4月19日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者廖伯成 申請人:廖伯成