一種高性能組合活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】一種高性能組合活塞環(huán)，所述組合活塞環(huán)由疊放在一起的上、下扭曲環(huán)組成；所述上、下扭曲環(huán)的疊放配合面為相互配合的斜面結(jié)構(gòu)，且開口側(cè)的厚度大于開口相對側(cè)的厚度；其中所述的上扭曲環(huán)為外緣厚度小于內(nèi)緣厚度的圓錐形反扭曲活塞環(huán)；所述下扭曲環(huán)為外緣厚度大于內(nèi)緣厚度的內(nèi)圓錐形正扭曲活塞環(huán)；且上扭曲環(huán)的外錐角與下扭曲環(huán)的內(nèi)錐角相等，疊加組合在一起的上、下扭曲環(huán)形的橫截面成相等高度的矩形剖面。由于本實用新型組合活塞環(huán)消除了環(huán)的對口缺點并部分消除側(cè)隙泄露，從而提高了氣密性。使得內(nèi)燃機進氣量增加10%，泄漏量減少40%;減少活塞組件的換向沖擊發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少機油消耗量，并延長機油使用壽命。
【專利說明】一種高性能組合活塞環(huán)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及內(nèi)燃機【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種適用于內(nèi)燃機的高性能組合活塞環(huán)。

【背景技術(shù)】
[0002]活塞環(huán)是內(nèi)燃機中重要零件，起到密封氣體、刮除缸壁多余潤滑油、傳導(dǎo)熱量作用。目前使用的是單體活塞環(huán)。最廣泛的設(shè)計是由兩道單體氣環(huán)組成迷宮式密封氣體。其缺點是活塞環(huán)在工作一段時間后，兩片單體環(huán)在隨活塞上下運動過程和受到做功氣體壓力的聯(lián)合作用下，它們的開口會逐漸對齊，工程上叫活塞環(huán)對口，從而形成一道從燃燒室與曲軸箱之間的竄氣通道，減弱了內(nèi)燃機的熱效率，竄氣攜帶的未燃燒碳黑污染曲軸箱內(nèi)機油，造成機油潤滑性能降低加速機件磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種高性能組合活塞環(huán)。該活塞環(huán)可消除由于活塞環(huán)對口形成的燃燒室與曲軸箱之間的竄氣通道，減少機油污染保證潤滑和保持熱效率。
[0004]本實用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(xiàn):
[0005]本實用新型的高性能組合活塞環(huán)由疊放在一起的上、下扭曲環(huán)組成；所述上、下扭曲環(huán)的疊放配合面為相互配合的斜面結(jié)構(gòu)，且開口側(cè)的厚度大于開口相對側(cè)的厚度；其中所述的上扭曲環(huán)為外緣厚度小于內(nèi)緣厚度的圓錐形反扭曲活塞環(huán)；所述下扭曲環(huán)為外緣厚度大于內(nèi)緣厚度的內(nèi)圓錐形正扭曲活塞環(huán)；且上扭曲環(huán)的外錐角與下扭曲環(huán)的內(nèi)錐角相等，疊加組合在一起的上、下扭曲環(huán)形的橫截面成相等高度的矩形剖面。
[0006]本實用新型中開口側(cè)厚度與開口相對側(cè)的厚度差大于等于組合活塞環(huán)安裝到活塞環(huán)槽后形成側(cè)隙的50%。
[0007]本實用新型所述的上、下扭曲環(huán)的安裝初始位置以開口相錯180度的方式設(shè)置；所述上、下扭曲環(huán)外徑相等，內(nèi)徑根據(jù)設(shè)計彈力要求進行設(shè)計。
[0008]本實用新型中所述正扭曲環(huán)的下平面與活塞的環(huán)槽下平面之間存在有一個
0.3°?I °的夾角β ;所述正扭曲環(huán)根據(jù)β角需要在其內(nèi)環(huán)緣側(cè)上角為倒角式結(jié)構(gòu)或環(huán)臺式結(jié)構(gòu)。
[0009]本實用新型的組合環(huán)以燃燒室方向為上，曲軸箱方向為下進行說明。其上環(huán)為反扭曲環(huán)，優(yōu)點是氣密性強；下環(huán)為正扭曲環(huán)，特點是刮機油性能好。它們組合在一起放置在活塞的一道環(huán)槽內(nèi)起到比單體活塞環(huán)更好的氣密性和刮去更多的多余潤滑油作用。
[0010]本實用新型的有益效果如下:
[0011]由于組合活塞環(huán)消除了環(huán)的對口缺點并部分消除側(cè)隙泄露，從而提高了氣密性。使得內(nèi)燃機進氣量增加10%，泄漏量減少40% ;減少活塞組件的換向沖擊發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少機油消耗量，并延長機油使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1所示為高性能組合環(huán)立體圖。
[0013]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的單體活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)示意圖。
[0014]圖3是上扭曲環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖(圖1的A-A剖)。
[0015]圖4是下扭曲環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖(圖1的A-A剖)。
[0016]圖5是本實用新型組合環(huán)的工作原理圖。
[0017]圖6是本實用新型組合環(huán)在活塞環(huán)槽中與汽缸壁工作時的放大圖。
[0018]圖7、圖8所示分別是正扭曲環(huán)的側(cè)上角分別采取倒角或切凹臺的剖面圖。

【具體實施方式】
[0019]本實用新型以下將結(jié)合實施例(附圖)作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0020]如圖1所示，本實用新型的高性能組合活塞環(huán)由疊放在一起的上、下扭曲環(huán)1、2組成，所述的上、下扭曲環(huán)的安裝初始位置以開口相錯180度的方式設(shè)置；所述上、下扭曲環(huán)
1、2的疊放配合面為相互配合的斜面結(jié)構(gòu)，且開口側(cè)的厚度大于開口相對側(cè)的厚度，厚度差大于等于組合活塞環(huán)安裝到活塞環(huán)槽后形成側(cè)隙的50%。；其中所述的上扭曲環(huán)為外緣厚度小于內(nèi)緣厚度的圓錐形反扭曲活塞環(huán)；所述下扭曲環(huán)為外緣厚度大于內(nèi)緣厚度的內(nèi)圓錐形正扭曲活塞環(huán)；且上扭曲環(huán)的外錐角與下扭曲環(huán)的內(nèi)錐角相等(參見圖3、4)，疊加組合在一起的上、下扭曲環(huán)形的橫截面成相等高度的矩形剖面。
[0021]本實用新型所述上、下扭曲環(huán)外徑相等，內(nèi)徑根據(jù)設(shè)計彈力要求進行設(shè)計。
[0022]本實用新型中所述正扭曲環(huán)的下平面與活塞的環(huán)槽下平面之間存在有一個
0.3°?I °的夾角β。
[0023]更具體說:
[0024]上反扭曲環(huán)的外錐角與下正扭曲環(huán)的內(nèi)錐角相等，所以它們的疊加組合在一起形成矩形剖面，其組合高度是故?；钊沫h(huán)槽高度是H。組合環(huán)安裝到活塞的環(huán)槽中后，有H>Η1；并有H —H1=AH15其中ΛΗ工程中稱叫活塞環(huán)側(cè)隙，它的作用一是使得活塞環(huán)能夠安裝到活塞的活塞環(huán)槽內(nèi)，二是在工作時留有活塞環(huán)熱膨脹余地。一般設(shè)計時ΛΗ為H的2%到5%。這個側(cè)隙存在兩個負(fù)面作用:一是造成漏氣，二是造成潤滑機油上竄到燃燒室惡化燃料燃燒。圖2為現(xiàn)今使用的單體活塞環(huán)安裝在活塞的環(huán)槽時簡圖，圖中顯示了活塞的環(huán)槽高度H及與活塞上的環(huán)槽形成的側(cè)隙Λ H。
[0025]本實用新型的組合活塞環(huán)在工作中為防止對口，(參見圖3所示)上反扭曲環(huán)開口處厚度H2比開口對邊處H3厚，即其基圓高尺寸大。即4一 H3S 1/2ΛΗ。圖4所示的下扭曲環(huán)也一樣，開口處厚度比開口對邊厚。即H4 — H5彡1/2ΛΗ。即它們的厚度差都大于等于50%ΛΗ側(cè)隙，并且從開口對邊向開口處是漸進增厚的。安裝時的初始位置上下兩扭曲環(huán)對口相差180度，所以組合環(huán)在整個圓周的厚度即組合高度是一致的，并且這個組合高度H1 < H,保證良好安裝。
[0026]高性能組合環(huán)的工作原理圖5所示。在內(nèi)燃機工作時活塞環(huán)在運動和力的作用下，發(fā)生隨機的相對缸壁的旋轉(zhuǎn)運動，就是如圖1繞I 一 I軸線轉(zhuǎn)動。就是在這種運動中普通單體活塞環(huán)就會發(fā)生兩片單體環(huán)的對口現(xiàn)象，同樣對于普通的組合環(huán)也能發(fā)生上下兩片環(huán)的對口現(xiàn)象。當(dāng)組合環(huán)的兩片環(huán)發(fā)生相對轉(zhuǎn)動要形成對口時，本實用新型專利的活塞環(huán)在此時，就有上環(huán)開口處厚邊轉(zhuǎn)離下環(huán)開口的對邊最薄處，向下環(huán)的開口厚邊轉(zhuǎn)動，兩個厚邊逐漸接近，其組合高也逐漸增大。當(dāng)新的組合高增大到H1+ΛH=H時，組合環(huán)中上環(huán)的上端面和組合環(huán)的下環(huán)的下端面就受到活塞的環(huán)槽端面的約束停止轉(zhuǎn)動消除了組合環(huán)的對口現(xiàn)象。除了對口現(xiàn)象消除外還有部分側(cè)隙的消除封閉進一步減少漏氣和潤滑機油上竄到燃燒室，加強了氣密性。
[0027]圖6是組合環(huán)在活塞的環(huán)槽中與汽缸壁工作時的放大情形?？煽吹浇M合環(huán)的下環(huán)即正扭曲環(huán)的下平面與活塞的環(huán)槽下平面有一個合適的微小夾角β。這個夾角β有兩個作用。由于β夾角內(nèi)存有微量機油具有的油墊效應(yīng):一、減少活塞環(huán)在爆發(fā)瞬間做功氣體壓力傳導(dǎo)到組合環(huán)沖擊，同理在從下止點變向向上止點運動換向的沖擊。二是在活塞環(huán)向下運動時有利于減少運動中機油產(chǎn)生的動壓，更有利于刮除汽缸壁上的機油減少機油消耗，促進燃料燃燒。
[0028]如圖7、圖8所示，所述正扭曲環(huán)的內(nèi)環(huán)緣側(cè)上角根據(jù)β角需要加工出倒角式結(jié)構(gòu)或環(huán)臺式結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)措施保證得到最佳夾角β。
[0029]具體實施效果:
[0030]在汽油機領(lǐng)域:北美以美國為代表在第二道氣環(huán)使用反扭曲環(huán)(一汽小紅旗CA4GE汽油機系引進美國克萊斯勒公司)，而歐洲以德國為代表使用正扭曲環(huán)(桑塔納2000)。通過桑塔納2000安裝此高性能組合活塞環(huán)后測量得出發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)數(shù)漏氣量比原環(huán)組減少，進氣量比原環(huán)組增大，缸壓有所提高如下表:
[0031]漏氣量減少:
[0032]
發(fā)動機轉(zhuǎn)速r/min 原環(huán)漏氣量L/min 組合環(huán)漏氣量L/min 變化量％
1600— 149-36%
1800— 149-36%
2000~ 159-40%
2400— 148-43%
2800~ 139-31%
3200~ 13.9-31%
3600— 146-57%
4000— 146-57%
4400~ 155-67%
4800117151-70%
[0033]進氣量增加:
[0034]






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[0035]缸壓增加:原廠環(huán)為11 kg / cm 2，組合環(huán)為13 kg / cm 2。經(jīng)計算分析漏氣量減少的數(shù)量不足以使得缸壓提高18%。進氣量的增加量才是缸壓提升的主因。
[0036]小紅旗裝用組合環(huán)后測得缸壓:為12 kg / cm 2 ;原美國反扭曲環(huán)缸壓是10.5 kg /cm2。缸壓提升14%。
[0037]裝用組合環(huán)后汽車動力性O(shè)?100公里所用時間縮短I?1.5秒，百公里等速油耗有所降低。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能組合活塞環(huán)，其特征在于:所述組合活塞環(huán)由疊放在一起的上、下扭曲環(huán)組成；所述上、下扭曲環(huán)的疊放配合面為相互配合的斜面結(jié)構(gòu)，且開口側(cè)的厚度大于開口相對側(cè)的厚度；其中所述的上扭曲環(huán)為外緣厚度小于內(nèi)緣厚度的圓錐形反扭曲活塞環(huán)；所述下扭曲環(huán)為外緣厚度大于內(nèi)緣厚度的內(nèi)圓錐形正扭曲活塞環(huán)；且上扭曲環(huán)的外錐角與下扭曲環(huán)的內(nèi)錐角相等，疊加組合在一起的上、下扭曲環(huán)形的橫截面成相等高度的矩形剖面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能組合活塞環(huán)，其特征在于:所述的上、下扭曲環(huán)的安裝初始位置以開口相錯180度的方式設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能的組合活塞環(huán)，其特征在于:所述上、下扭曲環(huán)外徑相等，內(nèi)徑根據(jù)設(shè)計彈力要求進行設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能組合活塞環(huán)，其特征在于:所述正扭曲環(huán)的下平面與活塞的環(huán)槽下平面之間存在有一個0.3°?I °的夾角β。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能組合活塞環(huán)，其特征在于:所述正扭曲環(huán)的內(nèi)環(huán)緣側(cè)上角為倒角式結(jié)構(gòu)或環(huán)臺式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能組合活塞環(huán)，其特征在于:開口側(cè)厚度與開口相對側(cè)的厚度差大于等于組合活塞環(huán)安裝到活塞環(huán)槽后形成側(cè)隙的50%。
【文檔編號】F02F5/00GK204024841SQ201420486650
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】鞠抗利 申請人:鞠抗利