一种用于船用气体机的活塞环组的制作方法

1.本实用新型涉及活塞环，特别涉及一种用于船用气体机的活塞环组。


背景技术：

2.活塞环是发动机中关键零部件之一，在发动机内，活塞环主要作用是通过支撑作用传递动力，同时，活塞环还有密封、导热、刮油的作用。活塞环通常有三道环，第一道气环主要作用是封气，第二道气环既有封气作用，也有刮油作用，第三道是油环，如图1所示，主要作用是对发动机摩擦副缸套进行布油和刮油。即一组活塞环，除了气环主要作用为封气，第二道环和油环作用是控制好机油消耗。no
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氮氧化合物颗粒主要是机油参与燃烧形成，作为发动机核心件活塞环，机油消耗量是考核活塞环一项重要指标，机动车污染物排放标准要求no
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颗粒＜0.5g/kw.h。
3.国内船用发动机，基本均为柴油机，船用气体机很少。船用气体机通常是在柴油机基础上改制的，改制的气体机活塞环，也沿用了柴油机活塞环。就发动机而言，首先，气体机和柴油机燃烧方式、进气系统、燃烧环境不同；其次，就活塞环实际应用而言，柴油机和气体机活塞环，结构、材料、表面处理等方面有较大不同，柴油机活塞环不符合气体机活塞环密封原理机理。导致柴油机活塞环在船用气体机上应用时，排放限值无法达标。此外，船用气体机tdn00的缸径为φ152，目前，船用气体机最大缸径为φ145，φ152缸径属超大缸径，使得活塞环在设计核算、加工制造、检测检验等过程中，面临着很多困难。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种用于船用气体机的活塞环组，该活塞环组可以降低机油消耗量，满足排放要求。
5.技术方案：本实用新型所述的用于船用气体机的活塞环组，包括第一道气环、第二道气环以及油环，所述第二道气环的截面为外鼻结构，所述第二道气环的环高为3.50～3.56mm，所述气环的外圆面与气缸壁之间的夹角为60’～120’。
6.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第二道气环的环高为3.53mm。
7.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第一道气环的外圆面为金刚石粒子镀膜。
8.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第二道气环的外圆面为磷化膜。
9.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述油环的外圆面为氮化膜。
10.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述油环为钢带组合油环。
11.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述钢带组合油环包括衬环、位于所述衬环上下表面的第一刮片以及第二刮片。
12.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第一道气环为桶面环。
13.有益效果：(1)本实用新型的活塞环组通过对第二道气环和油环的改进，减少或封锁机油上窜通道，有效的防止机油倒吸上窜，以此来满足机油耗要求，原结构活塞环组测试
机油耗为0.25g/kw.h，改进后的活塞环组，试验验证测试值为0.05g/kw.h，满足0.12g/kw.h排放机油耗的要求；(2)本实用新型的活塞环组结构较现有技术的活塞环组简单，且活塞环组加工成本降低，尤其是采用钢带组合油环，加工方式不同，由现有的仿行切削加工变为轧制绕圆加工，解决了大缸径加工困难问题。
附图说明
14.图1为现有技术撑簧油环的结构示意图；
15.图2为本实用新型的第一道气环的结构示意图；
16.图3为现有技术第二道气环的结构示意图；
17.图4为本实用新型的第二道气环的结构示意图；
18.图5为本实用新型实施例中第二道气环的具体应用结构示意图；
19.图6为本实用新型实施例中油环的具体应用结构示意图；
20.图7为本实用新型的活塞环组的工作状态示意图。
具体实施方式
21.实施例：本实用新型所述的用于船用气体机的活塞环组，包括第一道气环、第二道气环以及油环。
22.如图2所示，本实用新型采用的第一道气环1为桶面环，采用球墨铸铁制成，外圆面设置有金刚石粒子镀膜101。本实用新型的第一道气环1的结构与现有技术相同，但是外圆面提升为金刚石粒子镀膜。
23.为了实现机油耗限值，本实用新型分别对第二道气环2和油环3的结构作出了改进，结构、材料、表面处理均有变化。由于发动机摩擦副运动件要经过进气、压缩、膨胀燃烧、排气不同的冲程，在各个冲程，活塞环的压力是不同的，如排气冲程中，活塞环有时候会是负压。在负压的状态下，活塞环就会被向上浮起，形成一个向燃烧室泵油的现象，现有技术的第二道气环采用的是反扭曲结构，如图3所示，反扭曲环封油的机理是：在自身扭曲结构产生的扭曲变形后，下平面靠近外圆处，会和活塞的环槽下平面形成一个点接触，一圈就是一个圆形线接触，以此来防止机油上窜至燃烧室。虽然理论上反扭曲环能有效的防止机油上窜，但实际情况远非如此：发动机各个冲程，燃烧室的压力不是恒定的，有时候可能是负压状态，活塞环就会被向上浮起，形成一个向燃烧室泵油通道，刮下的机油，如果不能及时回流到机油箱，同样也可能会带向燃烧室参与燃烧。为了解决现有技术中第二道气环的问题，如图4所示，本实用新型第二道气环2的截面为外鼻结构，采用高强度合金铸铁制成，第二道气环2的外圆面为磷化膜201，第二道气环2的环高为3.50～3.56mm，第二道气环2的外圆面与气缸壁之间的夹角α为60’～120’。如图5所示，在本实施例中，第二道气环的环高为3.53mm，夹角α为90’。本实施例中，通过增加第二道气环2的高度尺寸，减少活塞环和环槽之间的间隙，减少向上窜油的通道，可有效的减少或防止机油上窜，当然，在实际使用中，采用清洁能源作为燃料，几乎没有积碳，这也为减少机油上窜通道提供了可能。第二道气环2在活塞环外圆下端具有储油腔202，储油腔202作为机油缓释空间，可有效防止被刮下的机油得不到回流的问题。
24.如图6所示，本实用新型的油环3的结构为钢带组合油环，钢带组合油环由钢材制
作而成，外圆面为氮化膜。钢带组合油环包括衬环301、位于衬环上下表面的第一刮片302以及第二刮片303。本实用新型将现有的油环从撑簧油环调整为钢带组合油环，钢带组合油环的上下两个刮片，在衬环的支撑凸台304斜面作用下倾斜，使得油环上下平面和活塞的环槽上下平面之间的通道无限接近零，起到封锁通道、避免机油上窜到燃烧室参与燃烧，具有自锁功能。在本实施例中，油环的环高为5.0mm，油环的宽度为5.1
±
0.2mm。
25.如图7所示，本实用新型的三道活塞环的工作状态图，组成的活塞环组通过环槽300设置在活塞200的外周，起到密封活塞200与气缸套400之间的间隙。本实用新型通过活塞环组设计，通过增加环高，减小活塞环和环槽200之间的间隙，同时减少第二道气环2和气缸壁100之间的角度，从而减少或封锁机油上窜通道，有效的防止机油倒吸上窜，以此来满足机油耗要求。在实际验证中，原结构活塞环，测试机油耗为0.25g/kw.h；改进后的活塞环组，试验验证测试值为0.05g/kw.h，满足第六阶段机动车污染物排放标准排放机油耗(0.12g/kw.h)的要求；此外，本实用新型的活塞环组结构较原来环组简单，且环组加工成本降低，尤其是采用钢带组合油环，解决了大缸径加工困难问题。