[发明专利]一种用于内燃机的三件式控油环

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的活塞凹槽上的三件式控油环，包括第一上环形部分和第二下环形部分，其关联至一种具备有呈现一定厚度的几何形状的中间膨胀元件，膨胀元件相邻的内端(较小直径)基本上小于与第一及第二环形部分相关联的区域中的厚度。

膨胀元件的几何形状避免了与由活塞凹槽所限定的内壁和上下边缘(倒角)之间不期望的接触，从而降低了此部件制造过程中所需的公差精度。由此，实现了降低活塞的制造成本以及在膨胀件与凹槽之间的较小数量的不协调，将所谓″跳出″情况的发生减少为0，也就相当于，当环处于不被限制／约束于气缸内的自由状态时，环内径相对于靠近容纳所述环的凹槽侧面／侧翼的外径壁之间的距离。跳出的越大，则发生不当安装的风险就越大，其导致环变形并在将活塞和环插入气缸的时刻锁死。

背景技术

内燃机是一种由大多数机动车辆所使用的能量转换机构，且基本包括两个主要部分：一个或多个气缸盖以及发动机机体。气缸盖的底部上定位有燃烧室(柴油机中，燃烧室一般设置在活塞头处)，且在发动机机体中定位有气缸和曲轴组件。曲轴组件由活塞、连杆和曲轴组成。

发动机将由燃烧室中混合物(燃料和空气)的燃烧所产生的能量转化为能够驱动车轮的机械能。

由于用于移动所述机动车所需的驱动力来自燃烧室中空气／燃料混合物的燃烧，且为了确保均匀燃烧，不燃烧油，且还防止气体从气缸至油盘的过多通路，则必需使用环来提供存在于活塞与汽缸壁之间的间隙的良好密封。

目前最新的依据奥托和狄赛尔循环而运行的内燃机中，采用了三个环，其中两个是压缩环和一个是控油环(刮环)。压缩环具有防止气体从燃烧流通到油盘内的功能，油环具有从气缸壁上刮除过多的油并使其返回油盘内的功能，控制了油膜的厚度，从而使得发动机在设计和操作范围内运行。

上述环的另一重要功能就是作为用于从活塞到气缸壁／气缸套的热传递的桥接，其中通过冷却系统导致发生热量散失。

刮油环可以是一个、两个或三个件。目前的方案已经发展为呈三件环的形式，通常，具有第一上环部分和第二下环形部分，关联至中间膨胀元件，其以受控的方式将上环部分和下环部分压抵在汽缸壁上。膨胀元件，相当于一个弹性元件，可计算其所施加的压力以使得汽缸壁上的油膜将具有期望的厚度。

虽然本发明的内燃机的设计者详细描述了三件式刮油环，但是其构造本身也带来于些不利的特性，其中最大的问题就是需要对膨胀元件进行设计从而使得其将不会与内活塞壁以及由活塞凹槽(第三凹槽，远离该凹槽)所限定的上下边缘(倒角)之间发生干涉/触动。

在大多数情况下，这通过更大程度地减少公差的偏差而实现，也就是对上下凹槽边缘的尺寸而言为0.3毫米。从这种低尺寸偏差出发，膨胀元件被设计成使得：其比例，在考虑其制造公差的情况下，将不导致与考虑了公差偏差的最临界尺寸下的凹槽之间产生不期望的干扰。换句话说，凹槽和膨胀件的尺寸应设计得即便在最临界情形下也将不会相互干扰／碰撞。

由于这样的尺寸设计，也可产生相反的情形，即当凹槽和膨胀件的尺寸使得两者间将产生最大间隙这种相反的情形，这可导致如上所述的不期望的″跳出″现象。

存在各种与三件式刮油环有关的现有技术，提出了一些关于建设性构思的改进，下面列举其中的一些。

文献US7,854,191涉及一种三件式刮油环，设计目的是减少润滑油消耗量并增强密封性能。膨胀元件具有支撑部分(搁置突起)以使得能对两个环形段进行定位和固定。为了使环能按照期望的方式工作，则搁置突起与竖直方向呈现介于10与20度之间的角度，且呈现了几何关系2X／Y在0.04与0.15之间，其中2X对应于该段的相应支撑突起在轴向的突出长度，且Y为介于突起的远端面之间的轴向距离。

文献US2006／0061043涉及一种三件式刮油环，其膨胀件具有(其与环形段相接触)由奥氏体不锈钢制成的并涂覆有渗氮涂层的突起。

最后，文献US4,798,391涉及一种三件式润滑油刮油环，其膨胀件具有槽和肋条，其有助于获得期望的刚度值，减少配备有该刮油片的发动机的润滑油消耗量。

上述三个文献示出了改进三件式刮油环的不同方法，目的在于增强其性能，并降低了润滑油消耗量。然而任何一篇文献，都没有提到与发动机装配时毫无疑问地带来缺点的″跳出″现象的发生以及凹槽尺寸公差相关的膨胀件横截面的形状。

除了本发明，没有三件式刮油环已发展成通过设计膨胀件的几何结构，来避免活塞凹槽对大公差控制的需求，而同时减少跳出现象的发生。

发明内容