专利名称：“z”型组合式封气环的制作方法
技术领域：
本实用新型主要应用于往复式二、四冲程内燃发动机，在其活塞上做气环。
现有的二、四冲程内燃发动机，由于活塞环开口处与气缸壁之间始终存在直通式漏气通道，所以现有的活塞必须采用节流式多气环密封结构。然而，活塞环数越多，活塞环组的摩擦损失越大，往复惯性质量也越大；且第一道环热负荷、机械负荷最高，而润滑条件最差，因而磨损最快。为解决以上问题，当今世界上一些汽车工业较发达的国家，都投入了可观的力量，研究旨在减少活塞环数的新型气环。但是随着气环数的减少，又出现了封气效果差的问题。这是活塞环研制工作中尚未解决的技术问题。
本实用新型的目的，就是要提供一种组合式气环，它既能在减少现有的活塞环总数的情况下，保证其封气效果；又能有效地改善自身的润滑条件，提高其工作寿命。
本实用新型的目的是通过Z形组合式气环对活塞与气缸之间的环形空间的全密封作用和它自身的双向油楔结构来实现其封气功能和改善其润滑条件的。
如
图1所示，Z形组合式气环由具弹性的上钢片环(1)、正扭曲环(2)和下钢片环(3)组合而成。在与活塞(15)、气缸(14)的装配状态下，它的三个环的开口互成120°。以此消除各组成环自身在开口处与气缸壁形成的直通式漏气通道，实现对活塞与气缸之间的环形空间的周向密封。但是，由于气缸内的高压气体(10)仍可绕过Z形组合式气环的环背，经过下钢片环(3)的开口间隙，通过由开口间隙(5)、活塞环岸(6)和气缸壁(7)共同形成的通道(8)发生泄漏。为此，在下钢片环(3)的开口处采取封堵措施。办法是1、在下钢片环开口的一端加工封口片(4)，另一端加工与封口片(4)配对的L形凹槽(11)。当二者重合时，封口片(4)从径向封堵开口间隙(5)。2、因为搭接处的径向尺寸(18)小于正扭曲环(2)的径向宽度，下钢片环(3)的径向宽度又大于正扭曲环(2)的径向宽度，所以通过封口片(4)分别与活塞环槽下端面、正扭曲环内棱缘(16)的组合作用，从上下方向封堵了高压气体(10)通往开口间隙(5)的通道。于是下钢片环的开口间隙(5)被封堵，从而达到了封堵通道(8)的目的。这样，Z形组合式气环实现了对活塞与汽缸之间的环形空间的全密封。因此，可以用一道Z形组合式气环取代多道单气环。
为了保证在下钢片环(3)开口两端的外圆柱面部与气缸壁(7)贴合的同时，封口片(4)与L形凹槽(11)在搭接面(12)处也贴合，在封口片(4)与下钢片(3)的连结处开了一个圆弧槽(13)，以增加封口片(4)的扰性。
在实际应用中，Z形组合式气环可以获得良好的润滑条件。1、通过减少总活塞环数，直接增加了对它的润滑油量，。2、本实用新型的正扭曲环(2)选用的是桶面正扭曲环。虽然正扭曲环(2)在Z形组合式气环中弹力最大，但是，由于它在上油楔(9)和下油楔(17)形成的油膜上滑行，除大大减轻了自身的磨损外，还增强了Z形组合式气环的密封效果。所以，Z形组合式气环的润滑条件好，工作寿命高。
Z形组合式气环对于缸套和活塞环磨损后的适应性也比较好，因为封口片(4)与L形凹槽(11)的搭接尺寸比开口间隙(5)大许多倍，即使缸套、活塞环有所磨损，在一定范围内，Z形组合式气环对于缸套与活塞之间的环形空间的封闭仍然良好。所以，采用Z形组合式气环能大大提高发动机的实际工作寿命。
Z形组合式气环在各种工作条件和工作转速下工作，其适应性好，优点较多。
1、Z形组合式气环的三个组成环既组合又相互独立；钢片环(1)薄、柔性好。这些结构措施都增加了Z形组合式气环对气缸的适应性，提高了它的封气效果。
2、Z形组合式气环在与活塞(15)、汽缸(14)的装配状态下，其组合断面呈现Z形特征，这是本实用新型的基本特征。在此组合特征下，上下钢片环分别封堵了活塞环槽上下的两个环形空间。因而不论发动机的工作转速如何，总有一个钢片环在起支承密封作用。所以，Z形组合式气环特别适用于高转速发动机。
3、上下钢片环都是矩形断面环。在正扭曲环(2)的扭曲作用下，由于消除了Z形组合式气环与活塞环槽之间的侧隙，因而有效地克服了单个矩形断面环容易产生的泵油现象和在高转速下容易出现的活塞环颤震现象。
4、上下钢片环的外圆柱面镀铬，提高了它们在气缸表面上的滑动性能。它们以平面的方式与活塞环槽的上下端面接触，因而对上下端面的磨损小。又因为它们的硬度高，表面光滑平整，所以支撑在它们之间的正扭曲环(2)的偏转、胀缩更加自如，不易卡阻，不易串气，提高了Z形组合式气环的工作可靠性。
采用Z形组合式气环，减少活塞环总数的结果，必然提高油环和活塞裙部的工作温度。活塞因此增加的膨胀量，可以通过调整活塞与气缸之间的预留间隙来解决。但是，由于涂敷于气缸壁上的机油的粘度也随之下降，易于括除，加之下钢片环(3)也起括油作用，所以Z形组合式气环可以与质量较轻的钢片环配套使用。并通过它们的多种配套形式，分别适用于汽油机、柴油机和摩托车发动机。
总的说来，应用Z形组合式气环，可以将总活塞环数降低，可以通过与钢片环的配套使用简化活塞环组的总构成；在结构上，它又较好地解决了自身的润滑问题和在磨损状态下的封气问题。因此，在现有的二、四冲程内燃发动机上装用Z形组合式气环，能够提高发动机的功率，降低油耗、提高工作寿命。并且可望在本实用新型的基础上，设计出结构更加紧凑、性能更为优良的新型发动机。
本实用新型所采用的零件，除下钢片环(3)的结构略有变异外，其余的零件都是现有零件在新结构中的巧妙组合，无需对现有的活塞环生产线作大的改动，就可迅速地将Z形组合式气环生产出来满足市场需要。再者，本实用新型结构简单、性能优良，只需对现有的活塞稍加改造即可引用。所以，本实用新型的实用性好，推广应用价值高。
权利要求1.一种主要用于往复式二、四冲程内燃发动机的组合式气环，它由具弹性的上钢片环(1)、正扭曲环(2)和下钢片环(3)组成，其特征在于它在与活塞(15)、缸套(14)的装配状态下，环口相互错开，下钢片环(3)开口一端带有封口片(4)与配对的在另一端的L形凹槽(11)重合在一起，其组合断面呈Z形特征。
2.根据权利要求1所述的组合式气环，其特征在于下钢片环(3)的径向宽度比正扭曲环(2)宽。
3.根据权利要求1所述的组合式气环，其特征在于下钢片环(3)的断面呈矩形。
4.根据权利要求1所述的组合式气环，其特征在于封口片(4)与下钢片环(3)的连接处开有圆弧槽(13)。
5.根据权利要求1所述的组合式气环，其特征在于封口片(4)与L形凹槽(11)配对处的径向尺寸(18)，小于正扭曲环(2)的径向宽度。
专利摘要Z形组合式气环，主要应用于往复式二、四冲程内燃发动机在其活塞上做气环。在与活塞缸套的装配状态下，它的组合断面呈Z形特征。
本实用新型的结构简单、先进，在现有发动机上，对活塞稍加改造即可引用。由于它从结构上实现了对活塞与气缸之间的环形空间的全密封，较好地解决了自身的润滑问题和在磨损状态下的封气问题，因此，它可以取代多道单气环，可以与钢片环配套以更简单的活塞环组结构取代原结构，从而达到提高发动机的功率、降低油耗，提高工作寿命的目的。并且可望在本实用新型的基础上，设计出结构更加紧凑，性能更为优良的新型发动机。
文档编号F02F5/00GK2131993SQ9121707
公开日1993年5月5日 申请日期1991年6月23日 优先权日1991年6月23日
发明者唐为民, 唐善忠 申请人:唐为民, 唐善忠