[发明专利]用于内燃机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于往复式活塞型内燃机、特别是四冲程发动机的活塞，尤其涉及这种活塞的活塞环。

背景技术

内燃机内的活塞的主要用途显然是传递在汽缸内限定在活塞与汽缸盖之间的燃烧室(combustion space)内燃烧的燃料的能量，在汽缸内，活塞可滑动地适用于将活塞的线性往复运动转变为旋转运动的发动机曲轴。但是，活塞还具有很多附加功能，其中之一是使燃烧室与位于活塞下方的曲轴箱完全密封，从而防止燃烧室内循环变化的压力作用在曲轴箱内，其中，曲轴可旋转地容纳在曲轴箱内。另一个附加功能是使基本上所有的润滑油保持在曲轴箱内并防止该润滑油流过活塞周围而进入必然会使其燃烧的燃烧室。通常，这些附加功能通过容纳在各个环槽内的一个或多个活塞环实现，所述环槽形成在活塞的圆柱形侧表面上。

通常，活塞设置有两个或多个活塞环，其中下部的活塞环(也就是离活塞顶最远的活塞环)构成刮油器或刮油环，并通过活塞环自身的弹力和/或与其接合的弹簧而被向外压迫为与汽缸壁滑动接触。当活塞向下朝向曲轴移动时，所述刮油环从汽缸壁上刮油，并迫使油朝向曲轴箱向下流，从而防止油流过活塞进入燃烧室。上部的一个或多个活塞环构成压缩环(compressionring)，该压缩环与汽缸壁基本上形成气密密封。这一压缩环或每个压缩环沿活塞的轴向的高度通常稍小于相应的槽的高度，从而允许活塞环在槽内进行一定程度的倾斜移动。该间隙允许存在于燃烧室内的高压传到压缩环的后表面或内表面，该高压向外压迫压缩环并因而使压缩环与汽缸壁密封接触。虽然已知在某些发动机中，仅在活塞的侧表面上设置唯一的环槽来容纳唯一的活塞环，该唯一的活塞环兼具压缩环和刮油环的作用，但这对汽车或较大的四冲程发动机并不实用。

在活塞的壁上设置两个、三个或更多个环槽和相应的活塞环相当复杂，而且构成了活塞的总体成本的主要部分。另外，设置两个或多个活塞环将导致活塞的高度比所需的大，并因而导致整个发动机的高度比实际所需的大。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种活塞，尤其是用于四冲程发动机的活塞，该活塞能够令人满意地发挥其所有功能，但比传统的活塞制造成本更低且更容易制造。本发明的另一个目的在于提供这样一种活塞，固有地，该活塞比现有的活塞更短小且因而质量更轻，并且该活塞产生的滑动摩擦比现有的活塞更小，且冷却该活塞的潜在能力比现有的活塞更好。

根据本发明，用于所述类型的内燃机的活塞包括活塞顶和圆柱形侧壁，在所述侧壁上形成有容纳环形圈(ring)的环形活塞环槽，其特征在于，所述环形圈包括环形径向延伸部分、第一突起和第二突起，所述径向延伸部分将所述环槽沿所述活塞的轴向分为两个腔室，离所述活塞顶最近的上腔室容纳环形压缩环，离所述活塞顶最远的下腔室容纳环形刮油环，所述第一突起设置为与离所述活塞顶最近的所述环槽的上表面接触，所述第二突起设置为与所述刮油环的内表面接触以向外压迫所述刮油环，所述上腔室沿所述轴向的高度大于所述压缩环的高度，从而在使用时，作用在所述活塞顶上的压力还会作用在所述压缩环的内表面上并沿向外的方向压迫所述压缩环。

因此，根据本发明的活塞在其外壁上仅形成一个活塞环槽，替代了现有活塞上的两个活塞环槽，这意味着相当大地节省了制造成本。但是，虽然活塞环槽通常只容纳一个活塞环，但本发明的活塞上的活塞环槽容纳两个单独的活塞环，上部的活塞环构成传统活塞中的压缩环，下部的活塞环构成传统活塞中的刮油环。所述两个活塞环分别容纳在通过弹簧限定在所述活塞环槽内的分隔开的腔室内，所述弹簧像所述活塞环本身一样显然必定是大致呈环形。所述弹簧包括径向延伸部分、第一突起和第二突起，所述径向延伸部分将所述活塞环槽分为两个腔室，所述第一突起和第二突起分别与所述活塞环槽的上表面和所述刮油环的后表面接合。所述第一突起与所述活塞环槽的上表面的接合将使所述弹簧基本保持在其轴向位置，并因而限制了所述刮油环的轴向移动。所述第二突起与所述刮油环的后表面的接合允许所述弹簧施加径向向外的力，以沿向外的方向压迫所述刮油环，并因而在使用时使所述刮油环与容纳有所述活塞的汽缸的邻接壁紧密接触。所述刮油环在其腔室内沿所述轴向只设置有很小的间隙，也就是说所述刮油环的高度基本上与容纳所述刮油环的腔室的高度相同，而所述压缩环设置有明显的间隙，从而当所述活塞从朝上移动改变为朝下移动和相反操作时能够限制所述压缩环的倾斜移动。所述上腔室内的间隙允许在使用时存在于所述活塞顶上方的燃烧室内的高压气体接近所述压缩环的内边缘或后边缘，并因而对所述压缩环施加向外的力，使所述压缩环与所述汽缸壁紧密而基本上密封、滑动地接触。