[发明专利]末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环

说明书

技术领域

本发明属于内燃机生产技术领域，具体涉及一种可以长期提高内燃机气缸密闭性，延长活塞环使用时间，降低燃油消耗量和增加内燃机动力的末端非对称互补闭合式活塞环。

背景技术

长期以来，内燃机的研究重点是提高内燃机工作效率，降低内燃机耗油量和延长内燃机使用时间。现有技术多采用增加气缸内空气进气量，提高零件加工精度，改善喷油形式，优化活塞设计等途径实现。活塞环是内燃机系统保持气缸气密性的主要结构，在保持气缸内有效压力和燃油热能利用率方面起到关键作用。活塞环基于安装需要和避免金属受热膨胀、导致活塞环外径增大而可能引起活塞环卡死两方面的原因，被设计为有完全断开的切口(开口)间隙和开口为凸凹形阶梯口式相互搭接的半封闭的两种环形结构。传统的活塞环基本结构已经使用了上百年时间，几乎没有改进空间，我们通过对活塞、活塞环、活塞环槽进行气道分析后注意到：当活塞环被安装到活塞上的活塞环槽内工作位置时，活塞环上依然留有结构性的上下互通开口间隙通道、或经阶梯口式活塞环上方横向开口间隙-活塞环背侧间隙-阶梯口式活塞环下方横向开口间隙通道。在内燃机工作时，气缸内的气体可以通过活塞环的开口间隙向下泄漏，同时，进入开口间隙的气体还可以经过活塞环的背侧间隙和下方的侧面间隙向下泄漏。在压缩冲程中，气缸内的气体还可以通过上方的活塞环侧面间隙进入背侧间隙，再进入活塞环开口间隙和下方的侧面间隙向下泄漏。这样使得部分气缸内的气体在压缩冲程和作功冲程中泄漏，从而降低了燃油热能利用率和内燃机动力。随着内燃机工作时间延长，活塞环的切口会随着活塞环外径和气缸内壁的磨损而逐步增大，使更多的气缸内气体外泄而导致燃油热能利用率的进一步降低和内燃机动力明显下降。为此，本设计人员经过长期设计原理研究和大量相关试验，研制发明了一种末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环。克服了现有活塞环末端结合技术的不足，大大提高了内燃机热能利用率，延长了内燃机使用时间，同时还可以保持长时间持续稳定的工作状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有全闭合性能的，并能够通过对气缸内壁和活塞环外缘磨损进行延伸补偿的末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将活塞环的两侧末端设计成两组半凸凹和全凸凹互补的组合结构。第一组凸凹组合结构是：在活塞环一侧末端处有一个凹面半阶梯(如图4所示)，在活塞环的另一侧末端处有一个相应反向的凸起半阶梯(如图5所示)，两者共同形成一组闭合结构(如图6所示)。这组闭合结构可以阻止气缸内气体向下泄漏到活塞下方、经活塞环背侧间隙和下方侧面间隙泄漏到活塞下方；第二组凸凹组合结构是：与凹面半阶梯相邻的前下方半缺口和活塞环另一侧末端下方的凸起半阶梯组合可以阻止气缸内气体经上方活塞环侧面间隙-背面间隙-活塞环结合部下方开口间隙泄漏到活塞下方(如图7所示)；两组凸凹组合结构共同构成了活塞环两个末端的全闭合性结合部(如图2、图3所示)。在气缸内壁和活塞环外缘因磨损变大时，活塞环的两侧末端结合部的相互嵌入的凸凹组合体的重合接触面可以进行延伸性补偿，同时保证活塞环开口结合部位处于密封状态，达到长期使活塞环末端结合部位保持闭合状态的目的。

本发明的末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环的有益效果是：可以使工作气体在内燃机工作的压缩冲程和作功冲程不再经过活塞环切口处无功泄出，降低耗油量和提高发动机输出功率；同时活塞环也不会因高温膨胀而卡死，并且可以通过自动延伸来补偿长期使用发动机引发的气缸壁和活塞环磨损增加造成的活塞环开口间隙增大，维持发动机耗油量和动力的长期稳定。

附图说明：

图1为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环的两个末端结构的示意图。

图2为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环工作状态俯视图。

图3为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环工作状态正视图。

图4为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环A侧末端正视图和俯视图。

图5为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环B侧末端正视图和俯视图。

图6为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环装入气缸后与气缸内壁、活塞之间关系在活塞环上表面的水平剖面图。

图7为末端非对称互补闭合式耐磨损活塞环装入气缸后与气缸内壁、活塞之间关系在活塞环凹面半阶梯(2)平面的水平剖面图。

图中的数字表示：1.活塞环，2.凹面半阶梯，3.凹面半阶梯上侧壁，4.上闭合侧壁，5.下闭合侧壁，6.凸起半阶梯，7.半阶梯，8.上开口间隙，9.内开口间隙，10.下开口间隙，11.气缸内壁，12.活塞，13.活塞环背侧间隙。

具体实施方式