一种增强密封功能的活塞环的制作方法

本实用新型涉及发动机的活塞密封结构，具体涉及一种增强密封功能的活塞环。

背景技术：

活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，属于发动机内部的核心部件，它被装配到剖面与其相应的活塞槽内。活塞环按照功能分为两种：气环和油环。气环的作用是保证活塞与气缸间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。在工作过程中，往复和旋转运动的活塞环，依靠上下部气体的压力差，在气环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。活塞环在自由状态下，其外圆直径略大于缸径，所以装入气缸后，环就产生一定的弹力，与缸壁压紧，形成了第一密封面。窜入活塞环背隙和侧隙的气体，产生背压力和侧压力，使环对缸壁和环槽进一步压紧，显著加强了第一、二密封面的密封。此即为气环的第二次密封。由于发动机缸内混合气体的燃烧是在一个密闭的空间进行，因此密封性能的好与坏直接决定了发动机混合气体的做功量，也影响到发动机的输出功率和扭矩，最终影响发动机的燃油消耗率。

为了提高气环的密封性，气环通常设计成不同的结构形状。目前，常用有矩形环、扭曲环、梯形环、桶面环、楔形环、鼻形环、外台肩扭曲环、内倒角扭曲环等，但这些气环在实际应用中均存在不同程度劣势。比如，矩形环随活塞往复运动时会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中，造成机油消耗过快；同时，在设计过程中多是针对外环面进行设计，对于内环面的研究较少。

随着对发动机功能和环境要求的不断提高，诞生了钢制高功率活塞环并结合各种先进的表面处理技术，以及新型结构的不断应用，活塞环的功能大大提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种增强密封功能的活塞环，结合以上气环设计在应用中的问题，本文针设计了一种全新的增强密封功能的气环，采用双V型或者单V型结构，利用气环在工作过程中的压力差，使气环径向受力产生变形，减小背隙，从而增强活塞环密封性。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

提供一种增强密封功能的活塞环，活塞环的上部形成有径向截面为正V型的结构。

优选地，所述活塞环的下部形成有径向截面为倒V型的结构。

优选地，所述正V型的结构的数量是一个或一个以上。

优选地，所述倒V型的结构的数量是一个或一个以上。

优选地，所述正V型的结构位于活塞环上部靠近内环面的一侧。

优选地，所述倒V型的结构位于活塞环下部靠近内环面的一侧。

优选地，所述活塞环是在发动机内实现活塞与气缸间密封的气环。

优选地，所述活塞环作为嵌入在活塞上部沟槽内的第一道气环，和/或作为嵌入在活塞下部沟槽内的第二道气环。

优选地，所述活塞环是金属弹性环。

优选地，所述活塞环承受其上方高压气体的作用力，使活塞环下表面和该活塞环所嵌入的沟槽紧密接触，且所述作用力会在正V型结构的斜面上产生向内环面和向外环面的分力。

向外环面的分力将活塞环压向气缸壁加强第一密封面的密封，向内环面的分力可使气环弹性变形，减小活塞环背隙，达到增强密封的效果。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1.本实用新型能够有效改善气缸的密封性，降低发动机的燃油消耗率，改善汽车及其它装备发动机设备的燃油经济性。

2.本实用新型提供一种活塞环的创新性设计，该设计降低了活塞环的质量，从而降低活塞往复运动的惯量，最终改善发动机在工作过程中的振动。同时减少了原材料的损耗，降低了活塞环的制造成本。

3.本实用新型增强了气缸的密封性，有效防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，从而防止机油的劣化变质。

4.本实用新型减少了缸内燃烧气体的漏气量，增加了缸内气体的做功量，使发动机功率和扭矩得到提升。

附图说明

图1为本实用新型一种增强密封功能的活塞环双V型整体结构示意图。

图2为本实用新型一种增强密封功能的活塞环单V型整体结构示意图。

图3为本实用新型一种增强密封功能的活塞环双V型实施例局部剖视示意图。

图4为本实用新型一种增强密封功能的活塞环单V型实施例局部剖视示意图。

图5为本实用新型一种增强密封功能的活塞环双V型在发动机压缩-做功-排气行程的受力示意图。

图6为本实用新型一种增强密封功能的活塞环单V型在发动机压缩-做功-排气行程的受力示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施案例，对本实用新型做进一步阐述。

如附图1所示，一种增强密封功能的活塞环采用了双V型结构，其径向截面剖视结构如附图3所示，它整体被装配到剖面与其相应的活塞13沟槽内，且嵌入活塞13上部沟槽的活塞环作为第一道气环12，嵌入下部沟槽的活塞环作为第二道气环14。两个活塞环外边缘均与缸套11压紧，形成了第一密封面，内环面进一步压紧环槽形成第二次密封。双V型活塞环的上部靠近活塞环内环面一侧的径向截面呈现两个正V型的结构17，下部靠近活塞环内环面一侧的径向截面呈现一个倒V型的结构18。

如附图5所示，本实用新型提供的一种增强密封功能的双V型结构活塞环，在发动机压缩、做功及排气行程中，由于活塞环第一道气环12和第二道气环14上部燃烧燃料的过程中压力较高，活塞环上表面会受到向下的作用力，活塞环下表面和活塞环沟槽紧密接触；而V型结构17由于存在斜面，活塞环上表面在受到向下作用的压力时，会在V型结构17的两个斜面上产生径向的水平分力，即向内环面和向外环面的分力。向外环面的分力将活塞环第一道气环12和第二道气环14压向气缸壁加强第一密封面的密封，向内环面的分力可使气环弹性变形，减小气环背隙，从而增强了活塞环对气缸的密封。对于压缩行程来说，由于密封性提高，减少了发动机新鲜冲量的漏气量；对于做功行程来说，缸内燃烧混合气的漏气量减少直接增加了发动机的做功量。

如附图2所示，本实用新型的另外一种方案是增强密封功能的活塞环采用了单V型结构，其径向截面剖视结构类似于附图3所述的双V型结构。差别在于单V型活塞环的上部靠近活塞环内环面一侧的径向截面呈现一个正V型的结构17，下部靠近活塞环内环面一侧的径向截面呈现一个倒V型的结构18，如附图4所示。

如附图6所示，单V型结构活塞环在发动机压缩、做功及排气行程中的工作原理类似于图5。沿单V型结构斜面产生的向内环面和向外环面的分力，向外环面的分力将活塞环压向气缸壁加强第一密封面的密封，向内环面的分力可使气环弹性变形，减小气环背隙，从而增强了活塞环对气缸的密封。对于压缩行程来说，由于密封性提高，减少了发动机新鲜冲量的漏气量；对于做功行程来说，缸内燃烧混合气的漏气量减少直接增加了发动机的做功量。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。