专利名称:楔型组合式气封活塞环的制作方法
本实用新型属于内燃机技术领域：
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现有内燃机中使用的气封活塞环的截面形状大部份都是矩形，为保证燃烧室的气密性，一般均采用多道气封活塞环(三道甚至更多)，且在装配时将活塞环开口位置错开，以组成所谓“迷宫式”的气体密封方法，这种密封方法有以下几个缺点1、气体从环的开口处泄漏过活塞环的通道面积较大。其泄漏通道面积为S1＝△t1×△t2式中△t1——活塞在活塞环岸部与缸筒的间隙△t2——活塞环的开口间隙2、由于活塞环与环槽间有侧隙△t3，同时还有开口间隙△t2，因此燃烧气体有通向环背的通道面积S2。由于S2的存在，在膨胀冲程时，将造成相当高的活塞环背压，用现代技术的测定表明，第一道气环的背压P1为爆发压力的76％，第二道气环的背压P2为爆发压力的20％，第三道气环的背压P3为爆发压力的7.6％。从密封性能考虑，活塞环保持适当的背压是必需的，但这样大的背压并非为密封性能所全部需要，它带来的后果是使缸筒和活塞环的磨损加大，摩擦功增加，导致发动机有效输出功率减少，油耗增加，发动机使用寿命缩短。
3、由于有活塞环与环槽间侧隙△t3的存在，在活塞作往复运动时，活塞环依次贴合在环槽的上下端面上，从而造成了活塞环的泵油(润滑油)作用，使润滑缸壁的润滑油被送入燃烧室燃烧掉，即增加了润滑油消耗，又使燃烧室积炭，而积炭反过来又使机件的磨损加剧。
4、现有密封方式的气封环数量多，使第一环的润滑条件恶化，加之第一环温度高，易产生熔着，拉缸等故障。
本实用新型的目的是提高内燃机输出功率，降底燃油和润滑油消耗，延长发动机使用寿命。
本实用新型如图1所示，由主密封环(1)，和(2)以及楔形密封衬环(3)所组成，这三道环组装在同一道环槽内，组装时将这三道环的开口位置错开。
气体密封原理如图2所示，楔形密封衬环(3)利用自身弹性和环的背压，作用在主密封环(1)和(2)斜面上时，产生一个向上的分力，同时对主密封环(1)和(2)产生一个大小相等、方向向下的分力，(主密封环(1)上端面还直接承受来自于燃烧气体的压力)，使楔形密封衬环(3)上端面紧贴在环槽的上端面上，主密封环(2)紧贴在环槽的下端面上。在主密封环(1)开口处，气体向活塞下部的泄漏通道被主密封环(2)所堵塞，通向环背的气体泄漏通道被楔形密封衬环(3)所堵塞。楔形密封衬环(3)开口处，气体通向环背的大部分泄漏通道被主密封环(1)和(2)所堵塞，气体只能通过△t3×△t2的极小面积进入环背。主密封环(2)开口处，缸内气体被主密封环(1)和楔形密封衬环(3)所堵塞，环背气体只能通过△t3×△t2的极小面积进入活塞下部。因此，缸内气体不再能够从活塞环开口处直接泄漏到活塞下部，而是从主密封环(1)侧隙△t3处经楔形密封衬环(3)的开口处进入环背，再从楔形密封衬环(3)侧隙△t3处经主密封环(2)开口处进入活塞下部。
本实用新型的装配方法有以下三种1、主密封环(1)和(2)以及楔形密封衬环(3)这三道环的开口位置全部错开，开口位置相错120°。(如图1所示)2、主密封环(1)和楔形密封衬环(3)开口位置重合(为防止其开口位置错动，可在活塞环槽上部加装一定位销)，并与主密封环(2)开口位置相错180°。(如图3中的a所示)。
3、主密封环(2)和楔形密封衬环(3)开口位置重合(为防止其开口位置错动，可在活塞环槽下部加装一定位销)并与主密封环(1)开口位置相错180°(如图3中的b所示)。
采用上述第三种装配方法时，气体进入活塞环背的通道面积小于气体窜出活塞环背的通道面积。因此，其环背压力很低。这种装配方法适用于负荷较轻、对密封性能要求不高的中小型汽油机。能延长活塞环和缸筒的使用寿命。
采用第二种装配方法时，气体进入活塞环背的通道面积大于气体窜出活塞环背的通道面积。因此，其环背压力升高，这种装配方法适用于负荷较重，对密封性能要求较高的增压柴油机。
采用第一种装配方法时，气体进入活塞环背的通道面积等于气体窜出活塞环背的通道面积，环背压力适中，适用于负荷中等的非增压柴油机。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、减小了气体通过活塞环开口处向活塞下部的漏气通道面积S1。使间隙△t1与△t2的变化(增大)对燃烧室密性的影响减至最小。如解放牌CA－10B型汽车发动机采用本实用新型后，气体向活塞下部的泄漏通道面积只有原活塞环的6.42％。
2、减小了气体通过活塞环与环槽间侧隙△t3进入环背的通道面积S2，从而减小了环背压力，减少了活塞环的摩擦功损失，减少了缸筒和活塞环的磨损。如解放牌CA－10B型汽车发动机采用本实用新型后，气体通向环背的通道面积S2只有原活塞环的0.128％。计算结果还表明，解放牌CA－10B型汽车发动机采用本实用新型后，额定功率可由目前的95PS提高到98.03PS，燃油消耗由现在的255g／PS·h降为247.12g／PS·h，节油率为3.09％。缸筒和活塞环的磨损率降低一倍。
3、由于楔形密封衬环(3)始终紧贴在环槽的上端面，消灭了活塞环的泵油作用，减少了润滑油的消耗。
4、减少了气封环道数，用一道组合环替代原有的三道气封环，改善了密封环的润滑条件。在新设计发动机时，可适当降底活塞高度，进而降低了整机高度。
附图1为″楔形组合式气封活塞环″。(1)和(2)为主密封环，(3)为楔形密封衬环。
附图2为″楔形组合式气封活塞环的气体密封原理″，其中，a、为主密封环(1)开口处气体流动状况b、为楔形密封衬环(3)开口处气体流动状况c、为主密封环(2)开口处气体流动状况图中″→″表示气体流动方向。
附图3为楔形组合式气封活塞环的其它二种装配形式。
a、为主密封环(1)和楔形密封衬环(3)开口位置重合并加装上定位销。同主密封环(2)开口位置相错180°。
b、为主密封环(2)和楔形密封衬环(3)开口位置重合并加装下定位销。同主密封环(1)开口位置相错180°。
本实用新型可应用于目前正在使用的各种内燃机上，作活塞的气体密封装置，可比现有的活塞密封装置取得更好的经济效益，并能大大延长发动机的使用寿命。本实用新型结构简单，制造方便，生产厂家只需极少投资即可转产，而其社会经济效益显著。
权利要求
1.一种楔形组合式气封活塞环，由主密封环(1)和(2)以及楔形密封衬环(3)所组成，其特征是主密封环(1)和(2)的内径向面带有一定斜度，楔形密封衬环(3)外径向面带有与主密封环(1)和(2)相同的斜度，并且将这三道环组装在同一道环槽内。
专利摘要
本实用新型是一种内燃机活塞的新型密封装置，它由两主密封环，和一个楔形密封衬环三部分组成，三道环组装在同一道环槽内。现有内燃机采用本实用新型后，可提高内燃机输出功率，降低燃油和润滑油消耗，大幅度延长发动机使用寿命。生产厂家只需极少投资即可转产，而其社会经济效益显著。
文档编号F02F5/00GK87206434SQ87206434
公开日1988年8月3日 申请日期1987年4月14日
发明者徐冠英, 徐东 申请人:徐冠英, 徐东导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan