用于乙醇燃料发动机的活塞的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于乙醇燃料发动机的活塞，其活塞头上自上而下依次设置有第一道气环、第二道气环和油环，所述第一道气环为矩形桶面环结构，其环表面设置有PVD层，该第一道气环的切向弹力为6.5N～10.5N；所述第二道气环为锥面外阶梯扭曲环结构，其环表面设置有磷化层，该第二道气环的切向弹力为8.5N～12.5N；所述油环为钢带组合油环，其表面设置有镀铬磷化层，该油环的切向弹力为22N～38N。本实用新型用于活塞上的活塞环具有较强的耐腐蚀性和耐磨性，从而可延长活塞的使用寿命。
【专利说明】用于乙醇燃料发动机的活塞
【技术领域】
[0001]本实用新型属于发动机领域，特别是一种用于乙醇燃料发动机的活塞。
【背景技术】
[0002]乙醇燃料作为一种新型清洁燃料，是当前世界上可再生能源的发展重点，在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气对空气的污染，还可促进农业的生产。但是，由于乙醇燃料具有一定的腐蚀性，所以会侵蚀发动机中活塞上的活塞环，降低活塞环的使用寿命，从而降低活塞的使用性能，进而影响发动机的正常使用。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于乙醇燃料发动机的活塞，其目的在于加强活塞上的活塞环的耐腐蚀性和耐磨性，从而延长活塞的使用寿命。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种用于乙醇燃料发动机的活塞，其活塞头上自上而下依次设置有第一道气环、第二道气环和油环，所述第一道气环为矩形桶面环结构，其环表面设置有PVD (物理气象沉淀)层，该第一道气环的切向弹力为6.5N?10.5N ;所述第二道气环为锥面外阶梯扭曲环结构，其环表面设置有磷化层，该第二道气环的切向弹力为8.5N?12.5N ;所述油环为钢带组合油环，其表面设置有镀铬磷化层，该油环的切向弹力为22N?38N。
[0006]优选地，所述第一道气环的切向弹力为8.5N。
[0007]优选地，所述第二道气环的切向弹力为10.5N。
[0008]优选地，所述油环的切向弹力为30N。
[0009]优选地，所述第一道气环的闭口间隙为0.25mm?0.35mm,环槽的配合间隙为
0.03mm ?0.075mm。
[0010]优选地，所述第一道气环的闭口间隙为0.30mm,环槽的配合间隙为0.05mm。
[0011]优选地，所述第二道气环的锥度为1° 3(Γ?2° 3(Γ。
[0012]优选地，所述第二道气环的闭口间隙为0.30mm?0.80mm,环槽的配合间隙为
0.02mm ?0.06mm。
[0013]优选地，所述第二道气环的闭口间隙为0.50mm,环槽的配合间隙为0.04mm。
[0014]本实用新型用于乙醇燃料发动机的活塞，其第一道气环采用矩形桶面环结构，主要优点是环与气缸壁始终为面接触，因而能加快磨合和提高密封性能，并且对气缸表面适应性和对活塞摆动的适应性较好，同时第一道环表面设有PVD(物理气象沉淀)层，改善了乙醇燃料对活塞环的腐蚀，提升活塞环的耐磨性。第二道气环为对表面进行磷化处理的锥面外阶梯扭曲环，主要优点是环在向上运动时有布油作用，形成油膜，改善润滑，向下运动刮油效果明显，并且环在环槽内扭曲，减少了在环槽内的颤振，从而减少泵油作用。活塞环的刮油主要是油环完成的，此种钢带组合油环可以减少刮油边高度和环体高度，提高环体的柔性以及环与气缸的贴合性，从而提高油环的刮油性能和侧面密封性，以便更好地防止机油通过侧面上窜，同时油环表面采用镀铬后锰磷化处理，提升油环的耐磨性，避免乙醇燃烧产物“水”将润滑油稀释对缸孔产生影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例提供的用于乙醇燃料发动机的活塞的剖视图；
[0016]图2为本实用新型实施例提供的用于乙醇燃料发动机的活塞中第一道气环的剖面图；
[0017]图3为本实用新型实施例提供的用于乙醇燃料发动机的活塞中第二道气环的剖面图；
[0018]图4为本实用新型实施例提供的用于乙醇燃料发动机的活塞中油环的剖面图。
[0019]图1至图4中附图标记为:1第一道气环、2第二道气环、油环3。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明:
[0021]如图1所示，一种用于乙醇燃料发动机的活塞，其活塞头上设置有活塞环，所述活塞环自上而下依次为第一道气环1、第二道气环2和油环3，其中，第一道气环I为合金铸铁A661的矩形桶面环结构，其环表面设置有PVD (物理气象沉淀)层，该PVD层通过物理沉积的方法在第一道气环I的表面形成一层厚度在3-10 μ m左右的镀膜，从而可提升活塞环的使用寿命。该第一道气环I的切向弹力为6.5N?10.5N，在本实施例中优选8.5N。第一道气环I采用矩形桶面环结构，主要优点是环与气缸壁始终为面接触，因而能加快磨合和提高密封性能，并且对气缸表面适应性和对活塞摆动的适应性较好，同时第一道环表面设有PVD(物理气象沉淀)层，改善乙醇燃料对活塞环的腐蚀，提升活塞环的耐磨性。
[0022]第二道气环2为合金铸铁的锥面外阶梯扭曲环结构，优选地，锥度为1° 3(Γ?
2。30'。该第二道气环2的环表面设置有磷化层，该第二道气环2的切向弹力为8.5Ν?12.5Ν，本实施例中优选10.5Ν。第二道气环2为对表面进行磷化处理的锥面外阶梯扭曲环，主要优点是环在向上运动时有布油作用，形成油膜，改善润滑，向下运动刮油效果明显，并且环在环槽内扭曲，减少了在环槽内的颤振，从而减少泵油作用。
[0023]油环3为钢带组合油环，其表面采用镀铬后锰磷化处理后形成镀铬磷化层，该油环3的切向弹力为22Ν?38Ν，本实施例中优选30Ν。活塞环的刮油主要是油环3完成的，此种钢带组合油环可以减少刮油边高度和环体高度，提高环体的柔性以及环与气缸的贴合性，从而提高油环的刮油性能和侧面密封性，以便更好地防止机油通过侧面上窜，同时油环表面采用镀铬后锰磷化处理，提升油环的耐磨性，避免乙醇燃烧产物“水”将润滑油稀释对缸孔产生影响。
[0024]活塞环的切向弹力是活塞环的重要质量特性之一，切向弹力的大小将直接影响发动机的性能和活塞环的使用寿命，为此需将第一道气环I的切向弹力设计为6.5Ν?10.5Ν，优选8.5Ν ;第二道气环2的切向弹力设计为8.5Ν?12.5Ν，优选10.5Ν ;油环3的切向弹力设计为22Ν?38Ν，优选30Ν。
[0025]一种实施例中，优选地，第一道气环I的闭口间隙为0.25mm?0.35mm，最佳值为
0.30mm。活塞环槽的配合间隙为0.03mm?0.075mm,最佳值为0.05mm。第二道气环2的闭口间隙为0.30mm?0.80mm,最佳值为0.50mm。活塞环槽的配合间隙为0.02mm?0.06mm,最佳值为0.04mm。
[0026]所谓活塞环的闭口间隙是将活塞环放入直径为气缸基本直径的环规内，开口两端的最窄距离。因为内燃机运转时会产生热量，活塞环也会随之膨胀，闭口间隙的存在，能有效防止活塞环因热膨胀而产生抵口导致拉缸的事故发生。较小的闭口间隙有利于密封气体和降低机油消耗，但是闭口间隙过小会导致活塞环卡死失去功效，甚至折断而是活塞环丧失功能，导致拉缸。闭口间隙过大会使工作时活塞环的开口处仍有较大的间隙，这个较大的间隙会增大气体泄漏量通道并且是机油在此处上窜至燃烧室，从而导致窜气和烧机油事故。为此需将第一道气环I的闭口间隙设计为0.25mm?0.35mm，最佳值为0.30mm。活塞环槽的配合间隙为0.03mm?0.075mm,最佳值为0.05mm。第二道气环2的闭口间隙设计为
0.30mm?0.80mm,最佳值为0.50mm。活塞环槽的配合间隙为0.02mm?0.06mm,最佳值为
0.04mmο
[0027]综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述实施例中，本领域的技术人员可以根据本实用新型的指导思想轻易提出其它实施方式，这些实施方式都包括在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.一种用于乙醇燃料发动机的活塞，其活塞头上自上而下依次设置有第一道气环(I)、第二道气环(2)和油环(3)，其特征在于: 所述第一道气环(I)为矩形桶面环结构，其环表面设置有PVD层，该第一道气环(I)的切向弹力为6.5N?10.5N; 所述第二道气环(2)为锥面外阶梯扭曲环结构，其环表面设置有磷化层，该第二道气环⑵的切向弹力为8.5N?12.5N ； 所述油环(3)为钢带组合油环，其表面设置有镀铬磷化层，该油环(3)的切向弹力为22N ?38N。
2.根据权利要求1所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第一道气环(1)的切向弹力为8.5N。
3.根据权利要求1所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第二道气环(2)的切向弹力为10.5N。
4.根据权利要求1所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述油环(3)的切向弹力为30N。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第一道气环(I)的闭口间隙为0.25mm?0.35mm,环槽的配合间隙为0.03mm?0.075mm。
6.根据权利要求5所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第一道气环(1)的闭口间隙为0.30_，环槽的配合间隙为0.05_。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第二道气环(2)的锥度为1° 30 ;?2° 30 ;。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第二道气环⑵的闭口间隙为0.30mm?0.80mm,环槽的配合间隙为0.02mm?0.06mm。
9.根据权利要求8所述的用于乙醇燃料发动机的活塞，其特征在于:所述第二道气环(2)的闭口间隙为0.50mm,环槽的配合间隙为0.04_。
【文档编号】F02F5/00GK204003139SQ201420481490
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】罗俊, 张应兵, 高伟, 章家续, 田国庆, 邱若友, 何月涛, 王英杰 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司