一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)動機部件，包括第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)和組合油環(huán)，并從上至下配合在活塞上；其特征是：所述第一道氣環(huán)的第一閉合間隙為0.13－0.17mm，所述第二道氣環(huán)的第二閉合間隙為0.3－0.45mm；所述組合油環(huán)為兩片式組合油環(huán)。本發(fā)明由于減小了第一道氣環(huán)以及第二道氣環(huán)閉合間隙，并且保證第二道氣環(huán)閉合間隙為第一道氣環(huán)閉合間隙的1.80-2.45，能夠減少竄漏量10%-30%；另外取消第一道氣環(huán)的扭曲角，能夠減小竄漏量8%-17%；同時第一道氣環(huán)進行氮化處理之后再做PVD處理可以增加耐磨性，延長了使用壽命；采用兩片式的組合油環(huán)可以增加跟隨性，有效的控制了竄漏量。
【專利說明】一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機部件，特別涉及一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組。
【背景技術】
[0002]活塞環(huán)是燃油發(fā)動機內(nèi)部的核心部件，它和缸蓋、活塞、汽缸壁等一起完成燃油氣體的密封?；钊h(huán)的作用包括密封、調(diào)節(jié)機油控油、導熱、導向四個作用。其中密封是指密封燃氣，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。一般的汽油機正常運轉(zhuǎn)時活塞環(huán)漏氣量為進氣量的0.2%-1%，而增壓發(fā)動機由于壓縮燃燒壓力很大，其漏氣量更大。雖然利用活塞環(huán)密封汽缸壁與活塞之間的間隙，但是在活塞壓縮空氣的狀態(tài)下，微量的混合氣體通過活塞環(huán)與汽缸、活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的間隙以及活塞環(huán)的閉口間隙泄漏到曲軸箱內(nèi)部，向曲軸箱排放的漏氣送到頂蓋，既影響壓縮終了溫度，使氣缸充氣效率下降，又影響發(fā)動機燃燒過程，同時漏氣滯留于曲軸箱內(nèi)部時，曲柄內(nèi)壓力升高，各密封部分中的漏油增加。由于漏氣中含有灰塵、碳黑等固體物以及水硫酸、有機酸、氮氧化物等，不僅會加快曲軸箱零件磨損，而且會使機油變黑變稀，使機油變質(zhì)，生產(chǎn)粘膠性物質(zhì)，堵塞潤滑油道及卡環(huán)等，其中水份還會引起零件腐蝕?；谝陨显?，導致漏氣經(jīng)過油分離器，此時油被回收，油已分離的漏氣再次送到進氣歧管，與進氣一同供給到燃燒室而再燃，或者排放到大氣中，造成起動困難和排氣冒煙，污染空氣等問題。當在發(fā)動機在大負荷運轉(zhuǎn)時，所謂高溫燃氣使機油或燃油燒結從而使活塞環(huán)卡死，造成環(huán)與氣缸壁貼合不好，傳熱減慢，活塞熱負荷增加，造成活塞局部燒蝕，加快活塞環(huán)、缸套以及其他零部件磨損。漏氣越大，沒有燃燒的氣體油污對缸壁的損害越大，氣缸壓力也越低，造成動力性能下降，燃油耗及機油耗增高，縮短發(fā)動機使用壽命。
[0003]在傳統(tǒng)的增壓發(fā)動機活塞環(huán)組中，活塞環(huán)開口間隙較大，當活塞進行壓縮行程時，壓縮氣便會從活塞環(huán)的開口間隙處跑掉。同時沒有考慮到活塞環(huán)組第二道氣環(huán)與第一道氣環(huán)開口間隙的關系，如果比值過大，導致流通面積增加，增加竄漏量；如果比值過小，將會導致第一道氣環(huán)的下側(cè)壓力大于上側(cè)壓力，從而使其處于懸浮狀態(tài)，同樣也增加竄漏量。由于第一道氣環(huán)是鑄鐵鍍鉻來制成，且其切向彈力較小，隨著發(fā)動機運轉(zhuǎn)時間的加長，活塞環(huán)及氣缸均會磨損，這樣，活塞環(huán)與缸套的間隙便會逐漸加大，竄漏現(xiàn)象將會更嚴重。第二道氣環(huán)是采用鑄鐵環(huán)加工成外錐，且其端口開口處為開式設計，增加了竄漏流通路徑，導致竄漏量增加；而組合油環(huán)是采用三片式的組合油環(huán)，其追隨性較差，不利于防竄漏，且其外圓鍍鉻，環(huán)境污染嚴重且制作成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，其第一道氣環(huán)的閉合間隙與第二道氣環(huán)閉合間隙較小，而且閉合間隙比值控制嚴格，能夠減少竄漏量；結構合理，能夠減少竄漏流通路徑；耐磨性好，使用壽命較長。
[0005]為達到本發(fā)明的目的，采用以下技術方案: 本發(fā)明所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，包括第一道氣環(huán)、第二道氣環(huán)和組合油環(huán)，并從上至下配合在活塞上；所述第一道氣環(huán)與活塞上的第一道氣環(huán)環(huán)槽配合，所述第二道氣環(huán)與活塞上的第二道氣環(huán)環(huán)槽配合，所述組合油環(huán)與活塞上的組合油環(huán)環(huán)槽配合；其特征是:所述第一道氣環(huán)的第一閉合間隙為0.13 - 0.17mm，所述第二道氣環(huán)的第二閉合間隙為0.3 — 0.45mm ;所述組合油環(huán)為兩片式組合油環(huán)。減小閉合間隙以減小流通面積，進而減少竄漏量。
[0006]進一步，所述第二道氣環(huán)第二閉合間隙與所述第一道氣環(huán)的第一閉合間隙的比值為1.75 — 2.25。根據(jù)試驗情況，對于增壓發(fā)動機，當?shù)诙罋猸h(huán)的閉合間隙為第一道氣環(huán)閉合間隙的1.80 - 2.45倍時，其漏氣量最小，滿足增壓發(fā)動機漏氣量標準。
[0007]進一步，所述第一道氣環(huán)采用成型鋼絲制作，整體氮化處理，外圓弧面覆蓋有PVD(物理氣相沉積)鍍層。第一道氣環(huán)在氮化處理的基礎上對外圓再作PVD鍍層處理，以提高其耐磨性，從而確保活塞環(huán)在使用較長時間后，活塞環(huán)外圓與汽缸套之間任然有較高的配合間隙。
[0008]進一步，所述第二道氣環(huán)的開口端部為封閉式結構，以減少圓周方向的竄漏流通路徑；所述第二道氣環(huán)的外圓上部為錐面，斷面呈鼻型結構；并經(jīng)磷化處理，以增加其切向彈力。
[0009]進一步，所述組合油環(huán)由螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧和螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體組成。傳統(tǒng)的三片式組合油環(huán)在使用一段時間以后由于刮片磨損，導致其與缸套接觸壓力減小，而兩片式組合油環(huán)的螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧會向外張開，保證螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體始終與缸套接觸，具有更好的追隨性，因此可以減少竄漏量。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
1)本發(fā)明的第一道氣環(huán)在氮化處理的基礎上對外圓弧面再做PVD鍍層處理，而傳統(tǒng)的第一道環(huán)為鑄鐵鍍鉻處理，從而保證了第一道氣環(huán)的耐磨性，進而確保了活塞環(huán)在使用較長時間后外圓弧面與汽缸套之間仍然配合良好；
2)本發(fā)明對第一道氣環(huán)和第二道氣環(huán)閉合間隙進行了優(yōu)化設計，其中第一道氣環(huán)的閉合間隙由0.15 — 0.30mm改為0.13 — 0.17mm，第二道氣環(huán)的閉合間隙由0.25-0.40mm改為
0.3 - 0.45mm，其竄漏量可以減少10%_30%。
[0011]3)本發(fā)明的第二道氣環(huán)閉合間隙為第一道氣環(huán)閉合間隙的1.75 - 2.25倍時，其漏氣量最小。如果比值過大，導致流通面積增加，增加竄漏量；如果比值過小，將會導致第一道氣環(huán)的下側(cè)壓力大于上側(cè)壓力，從而使其處于懸浮狀態(tài)，同樣也增加竄漏量。
[0012]4)本發(fā)明的第一道氣環(huán)取消了扭曲角，這樣可以有效控制由于第一道氣環(huán)的上下壓力差過大導致其在上止點換向時發(fā)生顫振運動，可以減少竄漏量8%-10%。
[0013]5)本發(fā)明的第二道氣環(huán)采用端部封閉式的結構形式，將竄漏至二環(huán)的氣流封閉，從而減少竄漏量。
[0014]6 )本發(fā)明的第一道氣環(huán)以及第二道氣環(huán)增加切向彈力，確?；钊h(huán)在使用較長時間后活塞環(huán)外圓與汽缸套之間仍然有較高切向彈力，從而保證了較小的配合間隙，能夠減少竄漏量達到17%。
[0015]7)本發(fā)明的組合油環(huán)采用兩片式組合油環(huán)，傳統(tǒng)的為兩片刮片和一個撐簧組成的三片式組合油環(huán)，比起傳統(tǒng)的三片式組合油環(huán)，當使用一段時間以后由于刮片磨損，導致其與缸套接觸壓力減小，而螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧會向外張開，保證螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體始終與缸套接觸，因此可以減少竄漏量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是活塞環(huán)組裝配爆炸示意圖；
圖2是本發(fā)明的第一道環(huán)的結構示意圖；
圖3是圖2的A-A截面不意圖；
圖4是改進前第一道氣環(huán)相應部位的截面示意圖；
圖5是本發(fā)明的第二道氣環(huán)的結構示意圖；
圖6是圖5的B-B截面不意圖；
圖7是改進前第二道環(huán)開口端部竄漏流通示意圖；
圖8是本發(fā)明第二道環(huán)開口端部竄漏流通示意圖；
圖9是本發(fā)明的組合油環(huán)的結構示意圖；
圖10是圖9的C-C截面放大示意圖；
圖11是改進前組合油環(huán)結構示意圖；
圖12是本發(fā)明一實例的在不同轉(zhuǎn)速下閉合間隙對竄漏量影響的曲線圖；
圖13是本發(fā)明一實例的在不同轉(zhuǎn)速下扭曲角的有無對竄漏量影響的曲線圖；
圖14是本發(fā)明一實例的在不同轉(zhuǎn)速下切向彈力對竄漏量影響的曲線圖；
圖15是本發(fā)明一實例的第一環(huán)與第二環(huán)閉合間隙關系對竄漏量影響的曲線圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]參見圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖8、圖9和圖10，本發(fā)明所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，包括第一道氣環(huán)1、第二道氣環(huán)2和組合油環(huán)3，并從上至下配合在活塞4上；第一道氣環(huán)與活塞上的第一道氣環(huán)環(huán)槽41配合，第二道氣環(huán)與活塞上的第二道氣環(huán)環(huán)槽42配合，組合油環(huán)與活塞上的組合油環(huán)環(huán)槽43配合；
所述第一道氣環(huán)I的第一閉合間隙11為0.17mm,所述第二道氣環(huán)2的第二閉合間隙21為0.3mm ;而第二道氣環(huán)第二閉合間隙21與第一道氣環(huán)的第一閉合間隙21的比值為1.77漏氣量最小，能夠滿足增壓發(fā)動機漏氣量標準。
[0019]所述第一道氣環(huán)I采用成型鋼絲(材質(zhì)牌號:6Crl3Mo)制作，整體氮化處理，夕卜圓弧面覆蓋有PVD (物理氣相沉積)鍍層13，其層厚度為0.0lmm-0.03mm,使表面硬度達到900-1500HV，可以明顯增加耐磨性，保證活塞環(huán)在使用較長時間后活塞環(huán)外圓與汽缸套之間任然有較高的配合間隙；第一道氣環(huán)在氮化處理的基礎上對外圓再作PVD鍍層處理，以提高其耐磨性，從而確?；钊h(huán)在使用較長時間后，活塞環(huán)外圓與汽缸套之間任然有較高的配合間隙。
[0020]所述第二道氣環(huán)2的開口端部為封閉式結構，以減少圓周方向的竄漏流通路徑；所述第二道氣環(huán)2的外圓上部為錐面22，斷面呈鼻型結構；并經(jīng)磷化處理，以增加其切向彈力。
[0021]所述組合油環(huán)3由螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧31和螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體32組成，由于螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧會向外張開，從而保證了螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體始終與缸套接觸，具有更好的追隨性，因此能夠減少竄漏量。
[0022]參見圖4，所示的改進前第一道氣環(huán)50，其開口間隙為0.15mm-0.30mm，帶有扭曲角Ia。而本發(fā)明的第一道氣環(huán)取消了扭曲角，所以能夠有效的控制由于第一道氣環(huán)的上下壓力差過大導致其在上止點換向時發(fā)生顫振運動增加竄漏量。
[0023]參見圖7，所示的改進前第二道氣環(huán)60，其開口端部為開放式結構，其竄漏流通路徑包括2a、2b以及2c。而本發(fā)明的第二道氣環(huán)的開口端部為封閉式結構，其流通路徑23只有一個；通過減少流通路徑，能夠起到防止竄漏量的效果。
[0024]參見圖11，傳統(tǒng)的三片式組合油環(huán)70由上刮片3a、下刮片3b以及一個撐簧3c組成，當使用一段時間以后由于上刮片3a和下刮片3b磨損，導致其與缸套接觸壓力急劇減小，從而增加竄漏流通面積。
[0025]參見圖12，所示的在不同轉(zhuǎn)速下閉合間隙對竄漏量影響的曲線圖，橫坐標表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱坐標表示竄漏量，由圖上可以看出，減小減小閉合間隙可以減少竄漏量。
[0026]參見圖13，所示的在不同轉(zhuǎn)速下扭曲角的有無對竄漏量影響的曲線圖，橫坐標表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱坐標表示竄漏量，由圖上可以看出，取消扭曲角可以減少竄漏量。
[0027]參見圖14，所示的在不同轉(zhuǎn)速下切向彈力對竄漏量影響的曲線圖，橫坐標表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱坐標表示竄漏量，由圖上可以看出，增加切向彈力可以減少竄漏量。
[0028]參見圖15，所示的第一環(huán)與第二環(huán)閉合間隙關系對竄漏量影響的曲線圖，橫坐標表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱坐標表示竄漏量，由圖上可以看出，第二道氣環(huán)第二閉合間隙與第一道氣環(huán)的第一閉合間隙的比值為1.80 — 2.45時,漏氣量最小。
[0029]另一實施例的第一道氣環(huán)I的第一閉合間隙11為0.13mm，第二道氣環(huán)2的第二閉合間隙21為0.32mm ;而第二道氣環(huán)第二閉合間隙21與第一道氣環(huán)的第一閉合間隙21的比值為2.4時，漏氣量最小，能夠滿足增壓發(fā)動機漏氣量標準。
[0030]另一實施例的第一道氣環(huán)I的第一閉合間隙11為0.15mm，第二道氣環(huán)2的第二閉合間隙21為0.35mm ;而第二道氣環(huán)第二閉合間隙21與第一道氣環(huán)的第一閉合間隙21的比值為2.3時，漏氣量最小，能夠滿足增壓發(fā)動機漏氣量標準。
【權利要求】
1.一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，包括第一道氣環(huán)(I)、第二道氣環(huán)(2)和組合油環(huán)(3)，并從上至下配合在活塞(4)上；其特征是:所述第一道氣環(huán)(I)的第一閉合間隙(11)為0.13 — 0.17_，所述第二道氣環(huán)(2)的第二閉合間隙(21)為0.3 — 0.45_ ;所述組合油環(huán)(3)為兩片式組合油環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，其特征是:所述第二道氣環(huán)(2)第二閉合間隙(21)與所述第一道氣環(huán)(I)的第一閉合間隙的比值為1.80 -2.45。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，其特征是:所述第一道氣環(huán)(I)采用成型鋼絲制作，整體氮化處理，外圓弧面覆蓋有PVD鍍層。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，其特征是:所述第二道氣環(huán)(2)的開口端部為封閉式結構；所述第二道氣環(huán)(2)的外圓上部為錐面(22)，斷面呈鼻型結構。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種汽車增壓發(fā)動機的防竄漏活塞環(huán)組，其特征是:所述組合油環(huán)(3)由螺旋撐環(huán)油環(huán)撐簧(31)和螺旋撐環(huán)油環(huán)環(huán)體(32)組成。
【文檔編號】F02F5/00GK103452691SQ201210171933
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權日:2012年5月30日
【發(fā)明者】肖貴堅, 林翰, 劉智軍, 蔣繼科, 伍建撰 申請人:重慶長安汽車股份有限公司