专利名称：补偿密封式发动机活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型属于燃料发动机技术领域，具体涉及一种用于燃料汽车发动机的能够有效地防止工作气体泄漏以及润滑机油窜入的补偿密封式活塞。
现有燃料发动机活塞上的活塞环为保证其在气缸中工作时的热胀冷缩，在活塞环的开口端都留有一定的间隙，但这个间隙会造成工作气体的泄漏。据资料显示，即使新的发动机或磨损较小的工作正常的发动机，其活塞的窜气量也可达到15-201／mm。随着活塞环的工作磨损，开口间隙会逐渐增大，当间隙增大到一定程度时，气缸的工作效率就会严重降低。另外，活塞环是靠自身弹力来密封，运行中各部件产生的时效变形及高温下导致的弹性减弱、磨损等都会引起活塞环产生背隙泄漏。背隙泄漏不仅会降低发动机的动力性、燃料的经济性以及发动机的启动性能，还会使曲轴箱的机油大量窜入燃烧室燃烧，这就是人们常说的烧机油。另外，燃料中含有大量不饱和烃，四己铅、未完全燃烧的碳粒等，通过活塞环渗入机油会引起机油变质。尤其在柴油机中，不管多麽高档次的车辆，运行不长时间机油就会被污染成黑色，机油中的这些杂质象磨料一样，加速了发动机中工作部件的磨损。也正是由于这些原因导致了发动机一般在汽车行驶3-8万公里后就需要大修。现行的发动机气缸内的摩擦阻力损失主要来自活塞环，约占70-80％，现在解决的主要措施是减少活塞环数量、降低活塞环弹性。活塞环的数量已经由30年前的四至五道减少到了三道，但降低弹性的途径由于受背隙泄漏的影响，至今没有大的进展。本设计人针对现有活塞的不足，经过多年潜心研究，开发出了一种补偿密封式活塞，很好地解决了这一问题，试验证明本实用新型的活塞工作性能优良。
本实用新型的目的在于提供一种加工简便，密封性能好，防止背隙泄漏，能有效地减小活塞与气缸间的摩擦阻力，提高气缸的工作性能，延长发动机免维护周期的补偿密封式活塞。
本实用新型是这样实现的由活塞体和一组活塞环组成，活塞体上有三道活塞环槽，第一道为气环槽、第二道为双气环槽、第三道为油环槽。在第二道气环槽的中心圆周上相对地设置有一对定位铤杆孔，其间备有一对的防椭铤杆孔，两定位铤杆旋转对称地分别通过弹簧装配于定位铤杆孔中，防椭铤杆通过弹簧装配于防椭铤杆孔中。在第一道气环槽中装配有对缺反推气环；在第二道气环槽中装配有一对端部相对错开180°的气环，两气环的端部有与定位铤杆端部的定位凸肩相配合的开口；第三道油环槽4中装配有单边折缺油环。
由于本实用新型的活塞采用了具有密封补偿作用的定位铤杆和防椭铤杆，很好地解决了提高密封性与降低摩擦阻力之间的矛盾，不仅密封性能大大优于传统活塞，而且摩擦阻力小，减少了背隙泄漏，从而提高了气缸的压缩效率，改善了发动机的工作性能，延长了发动机的免维护期，提高了汽车等机械的使用效率／成本比。
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型不限于附图所示。
图1本实用新型之活塞总成半剖主视图；图2为
图1之活塞体沿第二道气环槽中心半剖俯视部件分解示意图；图3为本实用新型之定位铤杆半剖示意图；图4为图3之俯视图；图5为本实用新型之防椭铤杆半剖示意图；图6为图5之左视图；图7为本实用新型之对缺反推气环环端结合部结构示意图；图8为本实用新型之双气环环端结合部结构示意图；图9为本实用新型之单边折缺油环环端结合部结构示意图。
如
图1、2所示，本实用新型由活塞体和一组活塞环组成，活塞体1有三道活塞环槽，第一道为气环槽2、第二道为双气环槽3、第三道为油环槽4。在第二道气环槽的中心圆周上相对地设置有一对定位铤杆孔6，其间各有一对的防椭铤杆孔9，孔6、9沿圆周均布，两定位铤杆5旋转对称地分别通过弹簧7装配于定位铤杆孔6中，防椭铤杆8通过弹簧10装配于防椭铤杆孔9中。在第一道气环槽2中装配有对缺反推气环13；在第二道气环槽3中装配有一对端部相对错开180°的气环14、15，两气环的端部有与定位铤杆5端部的定位凸肩11相配合的开口12；第三道油环槽4中装配有单边折缺油环17。
图3、4示出了定位铤杆5的基本结构。定位铤杆5的一端开有弹簧盲孔，另一端部有一偏置于中心一侧的定位凸肩11。
图5、6示出了防椭铤杆8的基本结构其为一端开有弹簧盲孔的柱状体。
图7示出了第一道气环--对缺反推气环13的基本结构，其两端部交叠的阶梯形搭接口相互堵住该气环的开口，能够有效地减少窜气，具有防止机油变质的作用。若在柴油机中装用，本环设计成反推扭曲环，以减少废气对机油的污染。在一些高速汽油机中本环可以取消，以便减少动力损失。
图8示出了第二道气环--同槽双气环14、15的基本结构，两只交叠的同槽双气环的端部相互错开180°，相互堵住了彼此的端口间隙并补偿对方产生的背隙，防止油、气泄漏。双环的中下端的环口附近还设有两个同油口16，用于排除过量的机油。两环开口分别通过第二道气环槽中的两只定位铤杆5固定，防止工作过程中两气环对口。同时与四只防椭铤杆8一同起到防止活塞环变形和气缸椭圆化产生的背隙泄漏。采用这种结构的气环，端隙大小对发动机性能的影响不大，因此可将端隙设计得大一些，以减少因发动机水温高造成的拉缸故障。
双环的夹层边工作中形成一个很小的存油室，下环未完全刮尽的油膜被上环刮下存于此空间内，存油室起到一个保存和均布油膜作用，多余的机油则顺回油口排出。
图9示出了第三道油环--单边折缺油环17的基本结构。除采用钢片式单边折角外，其余均与传统活塞环相同。
本实用新型的各功能部件的作用原理及其特点1、本实用新型特设的第二道双气环槽及其中设置的定位铤杆5、防椭铤杆8，在弹簧力的作用下，不仅能够有效地防止活塞环的背隙泄漏和活塞环内槽泄漏，而且活塞环自身的弹性可以减弱而不影响密封，从而减小了活塞环摩擦阻力对发动机动力造成的影响。
2、与现有技术相比，本实用新型的活塞消除了活塞环端隙，补偿了背隙，堵住了内槽泄漏，使得漏入曲轴箱的废气大量减少，不仅使发动机压缩比增加，混合气损失减少，进排气更加充分，使发动机的工作性能得以改善，启动更容易，而且废气量的减少使机油不容易受污染，同时减少了窜入气缸的机油数量，使得发动机的保养周期延长。
3、由于端隙的消除和定位铤杆5、防椭铤杆8等补偿措施的采用，克服了传统活塞环开口间隙工作磨损加大或活塞环弹性变弱而必须进行的发动机三保作业。
4、由于防椭作用和机油状况改善后发动机磨损量减少，双环的均布油膜作用可使缸套磨损减少，活塞环开口间隙可设计大一点，使水温高造成的拉缸故障减少，这可进一步延长发动机大修周期。
5、传统活塞环是靠自身的张力来实现背隙密封，对椭圆适应性较差，而缸套呈不规则椭圆磨损，为取得好的效果。弹性都设计得很高，这样就增大了摩擦阻力。而采用补偿密封式活塞技术后提高了防背隙泄漏功能，则可将活塞环的设计弹性降低，减少摩擦阻力对发动机动力造成的影响。在一些高速汽油机中，甚至可以取消第一道气环，以进一步减少气缸的磨损，减少动力摩擦损失。
6、起弹性补偿作用的弹簧深置于活塞内部，不再象活塞环那样在高温、高压、缺油、高速摩擦条件下工作，所以在加工选料方面比活塞环灵活得多，只需考虑弹性因素就行，从而降低加工成本。
7、活塞环漏气量的减少增加了曲轴箱的洁净度，可将曲轴箱进气管径减小，这增加了曲轴箱真空度，可达到抑制油封漏油的目的。
权利要求1.一种补偿密封式发动机活塞，包括活塞体和一组活塞环，活塞体(1)有三道活塞环槽，第一道为气环槽(2)、第二道为双气环槽(3)、第三道为油环槽(4)，其特征是在第一道气环槽(2)中装配有对缺反推气环(13)；在第二道气环槽的中心圆周上设置两定位铤杆孔(6)，其间各设有一对防椭铤杆孔(9)，定位铤杆(5)弹性地装配于定位铤杆孔(6)中，防椭铤杆(8)弹性地装配于防椭铤杆孔(9)中，在第二道气环槽(3)中装配有一对端部相互错开的气环(14、15)，两气环的端部与定位铤杆(5)端部相配合；第三道油环槽(4)中装配有单边折缺油环(17)。
2.如权利要求1所述的补偿密封式发动机活塞，其特征是在第二道气环槽中设置的定位铤杆孔(6)和防椭铤杆孔(9)沿圆周均布，定位铤杆(5)旋转对称地分别通过弹簧(7)装配于定位铤杆孔(6)中，防椭铤杆(8)通过弹簧(10)装配于防椭铤杆孔(9)中。
3.如权利要求1、2所述的补偿密封式发动机活塞，其特征是在第二道气环槽(3)中的双气环各自留有开口(12)以与定位铤杆(5)端部的定位凸肩(11)相配合。
4.如权利要求1所述的补偿密封式发动机活塞，其特征是在第二道气环槽(3)中的双气环(14、15)之端部相互错开180°。
5.如权利要求1、2所述的补偿密封式发动机活塞，其特征是定位铤杆(5)的一端开有弹簧盲孔，另一端部有一偏置于中心一侧的定位凸肩(11)。
6.如权利要求1、2所述的补偿密封式发动机活塞，其特征是防椭铤杆(8)为一端开有弹簧盲孔的柱状体。
专利摘要本实用新型公开了一种补偿密封式发动机活塞。活塞体(1)有三道活塞环槽,在第一道气环槽(2)中装配有对缺反推气环(13),在设有定位铤杆(5)和防椭铤杆(8)的第二气环槽中装配有一对端部相对错开的气环(14、15),第三道油环槽中装配有单边折缺油环(17)。本实用新型的活塞具有密封补偿作用,减小端隙、背隙泄漏,改善了发动机的动力性、燃料的经济以及发动机的启动性能,延长其免维护期。
文档编号F02F3/00GK2414204SQ00222670
公开日2001年1月10日 申请日期2000年3月30日 优先权日2000年3月30日
发明者龚平华, 王小芹 申请人:龚平华