一种活塞气环及发动机的制作方法

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞气环及发动机。

背景技术：

现阶段，高爆压、高速、长寿命、大功率成为柴油机开发的一个趋势。活塞环分为气环和油环，气环的作用是密封燃烧室内的高温燃气，使其尽可能的少泄漏到曲轴箱内，油环的作用是对缸套上的润滑油进行刮擦控制，将多余的润滑油刮到曲轴箱内，同时保证适量的润滑油留在缸套内表面，使其润滑气环与缸套的运行表面。

高爆压、高速、大功率的设计指标使第一道气环的工作状态更为恶劣，使得活塞环槽、活塞环底面、活塞外圆面磨损量增加。常规的第一道活塞气环的结构如图1为气环的横截面图，气环的外圆型线由相互连接的上部曲线A’和下部曲线B’组成，且两者均为圆弧曲线，气环的型线的最大点靠近下部曲线B’，气环运动时，气环的外圆型线最大点C‘附近的一部分区域与缸套的内表面接触。

图2为常规的第一道气环3’磨损后，活塞2’上行带动第一道气环3’上行时第一道气环3’的工作状态。图中F’处指的是第一道气环3’易出现磨损的位置，E’位置表示第一道气环3’在磨损后，与缸套1’接触出现尖角而刮油，图中D’表示刮下的机油。发动机的运行时间接近大修寿命时，第一道气环 3’顶面(即E'处)常出现尖角极易与缸套1’内表面接触，造成第一道气环3’上行时，将缸套1’上的机油刮到燃烧室中(如图2中D’位置)，造成机油油耗增加，活塞火力岸积碳，严重的导致活塞拉缸。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种活塞气环及发动机，当活塞气环磨损后，活塞气环不与缸套接触，避免活塞气环顶面刮油，大幅度提高了活塞气环的使用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种活塞气环，包括设置于气环外周壁上，且连接于所述气环的上表面的第一滑动部，以及连接于所述第一滑动部的第二滑动部，所述第二滑动部包括外凸曲面部；

所述气环外侧的最大外轮廓线位于所述外凸曲面部上，且位于所述气环的厚度中心面的下方；

沿所述气环的径向，所述第一滑动部与所述气环的上表面的连接处至所述气环的最大外轮廓线的径向间距B的范围为0.1-0.2mm。

优选地，沿所述气环的径向，所述第一滑动部与所述第二滑动部连接处至所述气环的最大外轮廓线的尺寸C的范围为0.01-0.03mm。

优选地，所述第一滑动部为锥面，所述锥面的一端连接于所述气环的上表面，所述锥面与竖直方向的夹角α的范围为1.5°-3.5°。

优选地，所述第一滑动部为外凸平滑弧面。

优选地，所述第一滑动部的轮廓曲线为二次曲线。

优选地，所述活塞气环还包括过渡滑动部，所述第二滑动部经所述过渡滑动部连接于所述气环的下表面。

优选地，所述过渡滑动部为曲面或锥面。

优选地，所述外凸曲面部包括连接于所述第一滑动部的中部外凸曲面，以及下部外凸曲面；

所述下部外凸曲面分别连接于所述中部外凸曲面和所述过渡滑动部；

所述最大外轮廓线位于所述中部外凸曲面或所述下部外凸曲面。

优选地，沿所述气环的径向，所述过渡滑动部与所述气环的下表面的连接处至所述气环的最大外轮廓线处的距离D的范围为0.01-0.05mm。

优选地，所述中部外凸曲面和所述下部外凸曲面在所述气环的径向截面的外轮廓线均为二次曲线。

本实用新型中一种发动机，包括所述的活塞气环。

本实用新型的有益效果：本实用新型中沿气环的径向，第一滑动部与气环连接处至气环的最大外轮廓线的尺寸范围为0.1-0.2mm。将第一滑动部与气环的上表面的连接位置左移，因此，避免气环上行过程中，在第一滑动部与气环连接处产生尖角，此尖角与缸套内壁接触刮油，进而机油进入燃烧室内产生积碳。

气环的最大外轮廓线设置在第二滑动部的外凸曲面部上，且位于气环的厚度中心面的下方，气环最大外轮廓线附近区域在上行过程中，与缸套内壁接触密封气体。同时，气环的外凸曲面与缸套内壁圆滑接触，在密封的同时，上行过程中不会刮油。

附图说明

图1是现有技术中的气环的局部结构示意图；

图2是现有技术中的气环在活塞缸内上行的局部结构示意图；

图3是实施例一中的第一种气环的局部结构示意图；

图4是实施例一中的第二种气环的局部结构示意图；

图5是实施例一中的第一种气环在活塞缸内的上行时的结构示意图；

图6是实施例二中的气环的局部结构示意图；

图7是实施例三中的气环的局部结构示意图。

图中：1’、缸套；2’、活塞；3’、第一道气环；

1、第一滑动部；

2、第二滑动部；21、中部外凸曲面；22、下部外凸曲面；3、过渡滑动部；

4、缸套；5、活塞。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

如图3所示，本实施例中提供了一种活塞气环，包括气环外侧设置有与气环的上表面连接的第一滑动部1，以及第二滑动部2。本实施例中第一滑动部1 为锥面，锥面的一端连接于气环的上表面，锥面与竖直方向的夹角α的范围为 1.5°-3.5°。沿气环的径向，即图3中活塞环当前状态下的水平方向，第一滑动部1与气环的上表面连接处至气环的最大外轮廓线的径向间距B的范围为 0.1-0.2mm。本实施例中最大外轮廓线在气环的横截面的投影为A点，即为型线最大点。

第一滑动部1与气环的上表面连接位置左移，因此，当气环发生磨损后，第一滑动部1与气环的上表面连接处图中F指向的位置形成的尖角也不会与缸套4的内壁接触，因此，气环不会刮油。此外，在其他实施例中第一滑动部1 与气环的上表面还可以平滑过渡，即F处平滑过渡，防止气环上行时，在第一滑动部1和气环的上表面连接处出现尖角，进而防止刮油。

本实施例中的第二滑动部2为外凸曲面部，外凸曲面部包括连接于第一滑动部1的中部外凸曲面21，以及下部外凸曲面22。下部外凸曲面22分别连接于中部外凸曲面21和过渡滑动部3。

中部外凸曲面21在气环径向截面的外轮廓线与下部外凸曲面22的外轮廓线不为同一曲线。在图3中利用虚线表示中部外凸曲面21，以区分下部外凸曲面22，以下实施例中均适用。

具体地，本实施例中沿气环的径向，中部外凸曲面21与第一滑动部1连接处至气环的最大外轮廓线的尺寸C的范围为0.01-0.03mm。下部外凸曲面22与气环的下表面的连接处至最大外轮廓线处的距离D的范围为0.01-0.05mm。

优选地，中部外凸曲面21和下部外凸曲面22在气环径向截面的外轮廓线均为二次曲线。以中部外凸曲面21的轮廓线为例，因其沿水平方向上的尺寸确定，则根据外轮廓线的二次曲线方程，可以得到气环轴线方向的尺寸。

在其他实施例中，第二滑动部2包括外凸曲面部，外凸曲面部与第一滑动部1之间可以直接连接，也可以通过其他曲面或锥面过渡连接。外凸曲面与气环的下表面之间可通过一个或多个曲面连接，还可以通过一个或多个锥面过渡连接。如图4所示，第一滑动部1还可以为外凸曲面。

在本实施例中，最大外轮廓线位于中部外凸曲面21或下部外凸曲面22 上，或者两者的连接处。最大外轮廓线在气环的径向截面的外轮廓线上投影为型线最大点A。当气环上行时，气环与缸套4内壁接触，气环扭曲变形，与缸套 4内壁接触处，形成密封的区域为型线最大点A点附近的区域，同时，此区域接近气环与轴线垂直的对称线附近。

本实施例中在现有技术中的基础上，型线最大点A的位置基本保持不变的基础上进行改进。同时又需要兼顾气环与缸套4密封区域范围的影响，因此，设置中部外凸曲面21为曲面形式，目的是为了使气环与缸套4接触时为平滑接触，不会出现尖角，造成大量刮油现象，防止机油进入燃烧室内。

本实施例中还提供了一种发动机，图5为发动机的活塞缸中的活塞5在缸套4内的上行工作状态的局部结构示意图。E处为气环的易磨损位置，因上述第一滑动部1为锥面，因此，气环上行产生扭曲变形时，气环的第一滑动部1与缸套4之间形成了很小的夹角，如图所示的夹角β，避免了气环产生的尖角与缸套4接触而刮油，从而提高了发动机的使用寿命。

实施例二

本实施例在上述实施例一的基础上，与上述实施例一的不同之处在于：

如图6所示，第二滑动部2的中部外凸曲面21和下部外凸曲面22，两者在外凸曲面在气环的径向截面的外轮廓线为同一二次曲线构成。此时，最大外轮廓线位于气环沿与气环厚度中心面的下方。第一滑动部1可以为锥面，也可以为外凸曲面。

沿气环的径向，第一滑动部1与第二滑动部2连接处至气环的最大外轮廓线的尺寸C的范围为0.01-0.03mm。下部外凸曲面22与气环的下表面的连接处至最大外轮廓线处的距离D的范围为0.01-0.05mm。

实施例三

本实施例中在上述实施例一的基础上，与上述实施例一的不同之处在于：

如图7所示，活塞气环还包括过渡滑动部3，第二滑动部2经过渡滑动部3 连接于气环的下表面。具体地，第二滑动部2分别连接于下部外凸曲面22和气环的下表面。

过渡滑动部3为锥面。在本实施例中，下部外凸曲面22与中部外凸曲面21 在气环的径向截面的外轮廓线可以由同一二次曲线构成，也可以由不同二次曲线构成。最大外轮廓线位于下部外凸曲面22或中部外凸曲面21上。

此时，若下部外凸曲面22与中部外凸曲面21在气环的径向截面的外轮廓线由同一二次曲线构成，则沿气环的径向，第一滑动部1与中部外凸曲面21的连接处至气环的最大外轮廓线的尺寸C的范围为0.01-0.03mm。

过渡滑动部3与气环的下表面的接触处至气环的最大外轮廓线的尺寸D的范围为0.01-0.05mm。

本实施例中的第一滑动部1可以为锥面，也可以为曲面。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。