[实用新型]一种内燃机用活塞装置

说明书

本实用新型涉及一种改进的活塞装置，属于内燃机活塞装置技术领域。

目前，活塞装置中活塞环的切口形式有直切口、斜切口、轴向搭接等多种，其中直切口、斜切口形式的活塞环，由于切口形成直通式的泄漏通道，因此无论在活塞上设置几道活塞环、并且使各环的切口位置相错开放置，均不能实现活塞与气缸之间的完全密封。而且，活塞环数的增加会导致活塞的轴向结构尺寸及活塞环与气缸之间的摩擦增大。在内燃机中，活塞环与气缸之间的摩擦功损失占内燃机全部摩擦功损失的60-70％，因此，单纯依靠增加活塞环的环数来解决活塞装置的密封问题是不可取的。轴向搭接式切口的活塞环，其环的两个切口端呈轴向阶梯状、且相互轴向搭接，这种形式的切口虽不能形成直接的泄漏通道，但搭接两端头预留的切口间隙可通过活塞环背面的间隙相互沟通而形成泄漏通道，因此也不能实现活塞装置的完全密封。在内燃机的运行使用中，活塞环的切口间隙会随着活塞环与气缸磨损间隙的增大而不断地增大，使活塞装置的密封性能进一步下降，严重时可导致活塞上行时压缩气体及活塞下行时爆发气体的较大流失，造成内燃机因气压不够启动困难、动力减小，同时还会导致严重的窜油，使油耗大幅度增高，并带来困燃烧机油而引起的积碳增加，使活塞环结胶、卡死及所排放的尾气严重超标污染环境的问题。因此，提高活塞装置的密封性能，一直是内燃机设计中的一个关键问题。

本实用新型的目的在于提供一种具有更好密封性能的活塞装置，该活塞装置还应具有所需的活塞环环数少、摩擦功损失小的特点

本实用新型的目的是这样实现的：

一种内燃机用活塞装置，它包括活塞、活塞环等，其改进在于，所述的活塞环2具有径向阶梯状的搭接切口，两阶梯状切口相互搭接在一起，所述活塞1上的活塞环槽3内安置2个具有径向阶梯状搭接切口的活塞环，两活塞环切口错位放置。

上述活塞装置，所述活塞环的切口搭接长度和活塞环直径之间的关系为：L=0.021D0.04D。

上述活塞装置，所述活塞环切口搭接边角处为园弧形。

按照本实用新型的设计，活塞环采用径向阶梯状搭接的切口形式，活塞上采用单槽双活塞环的密封设置后，位于活塞环背面和外表面上的搭接切口因径向搭接面的阻隔不能彼此沟通，活塞环外表面上的切口所形成的泄漏通道被双环错位形成的密封圈所严密封护住，因而，本活塞装置可实现活塞与气缸之间更好的密封，可显著地降低内燃机的耗油量，并使内然机启动容易、动力足，同时还具有活塞环数目少，活塞装置摩擦功损失小，适于高速运行的特点。

以下结合附图对本实用新型作进一步详述：

图1是本实用新型活塞装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的I部局部放大图。

如图所示，本活塞装置中活塞环2的两个径向阶梯状切口相互搭接后的径向厚度与整个活塞环的径向厚度是一样的，其相互搭接的长度L越长、密封性越好，但活塞环的安装应力也会相应增大，该搭接长度L以0.02D-0.04D为宜，其中D为活塞环直径，这样，环的直径较大时搭接的长度较大，反之较小。活塞环相互搭接的切口端预留的活塞热膨胀工作间隙S、活塞环自由状态时的自由间隙及活塞环和活塞的其他结构尺寸如环的轴向厚度、径向厚度，活塞上活塞环槽至活塞顶面的顶岸高度，活塞环与活塞环槽的背间隙、端面间隙等均与现有技术的设计及取值原则是一致的，这里就不再一一赘述。

图3中，径向阶梯状搭接切口的阶梯间设有一过渡连接园弧，采用弧形过渡连接的目的，一是为了减小阶梯连接处的应力，二是为了便于加工。内燃机中，活塞环处于高温、高压、高速运行的恶劣工作环境下，由于高温，机油易于胶化、结碳，从而易于使活塞环卡死、折断，同时过高的温度也会使环本身的机械强度下降，阶梯状切口两相邻阶梯的直角连接处应力集中，且径向壁较薄，受力、受冲击时易于从此处断开，因此在此处设置了园弧形的过渡连接，切口的端头也为相对应的园弧形，当然，此过渡连接也可采用斜坡形等其它形式，所起的作用是一样的。

本实用新型中，活塞环的两个阶梯状切口端被相互搭接的径向搭接面分开，一个处于活塞环的背面上、一个处于活塞环的外表面上，彼此不能相通，由活塞环上下端面间隙中进入至活塞环背面的气体只能在活塞环的背面上建立起背压，使活塞环更好地涨紧在气缸壁上，而无法从另一环的切口泄漏出去；活塞体1上单一设置的活塞环槽3内，两个端面相互接触、搭接切口相互错开的活塞环形成一个完整的密封环圈，将两活塞环外表面上的切口严密的封护住，因而能够确保活塞与气缸之间的完全性密封。一般说来，本活塞装置只需设置两个活塞环，而且两个环是置入一个环槽内，因而活塞的轴向结构尺寸小、质量和惯性也相对小，适宜高速运行，因此，本活塞装置不仅适用于一般的内燃机，也适用于高速强化型的内燃机。