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高度密封的活塞氣缸裝置的制作方法

文檔序號:5230917閱讀:286來源:國知局
專利名稱:高度密封的活塞氣缸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種活塞氣缸裝置,特別適用于內(nèi)燃機(jī)。
公知的內(nèi)燃機(jī)廣泛使用的活塞氣缸裝置,活塞裙部與氣缸間留有相當(dāng)?shù)拈g隙,以防止高速高溫狀態(tài)工作下出現(xiàn)卡滯、拉缸。因為間隙較大,間隙引起的活塞傾斜也較大,這種裝置的密封性較差,從而導(dǎo)致充氣系數(shù)下降,燃?xì)饧皺C(jī)油泄漏相應(yīng)較大。國內(nèi)外工程界為提高內(nèi)燃機(jī)的性能,特別關(guān)注活塞(及環(huán))與氣缸的高度密封。
為了減小活塞與氣缸的間隙,美國在活塞裙部噴金,英國在裙部安裝梅花釘,澳大利亞噴鋯,日本采用陶瓷材料。我國專利93202104.2及93104556.8提出對活塞、活塞環(huán)作表面處理等方法。這些措施都有不同程度的效果。然而究其實質(zhì),都是在邊界潤滑范范籌內(nèi)作不同程度的改進(jìn),因而摩擦較大,工作時溫度較高。
本實用新型的目的旨在提供一種改進(jìn)的活塞氣缸裝置,它能有效地減小活塞氣缸間的摩擦和磨損,工作時溫度較低,因而活塞與氣缸間的間隙可以很小,甚至無隙或過盈,活塞環(huán)的開口間隙也可很小,從而實現(xiàn)活塞(及環(huán))與氣缸間的高度密封。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在活塞裙部的重載側(cè)(作功行程承載側(cè))設(shè)兩個動壓腔、一個靜壓腔和兩個邊界潤滑承載帶。在活塞裙部的輕載側(cè)(壓縮行程承載側(cè))設(shè)兩個反向布置的動壓腔,一個靜壓腔和兩個邊界潤滑承載帶。另外也對氣缸內(nèi)壁、活塞、活塞環(huán)作特殊的熱處理和化學(xué)處理,使摩擦面為類似含油軸承的多微孔的含稀有元素的多元素共生化學(xué)相、物理相減摩結(jié)構(gòu)。當(dāng)裝置在正常工作時的承受載荷的行程(作功行程和壓縮行程)的絕大多數(shù)時候,活塞被動壓腔和靜壓腔的油所懸浮,處于液體摩擦狀況;活塞僅在上、下止點附近的極小區(qū)域處于邊界摩擦狀態(tài),又因摩擦面的減摩結(jié)構(gòu),是處于很接近液體摩擦的邊界摩擦。
本實用新型因為只需在活塞裙部作出動壓腔和靜壓腔,所以結(jié)構(gòu)特別簡單,同時著眼于使摩擦狀況從邊界摩擦轉(zhuǎn)為液體摩擦,從而使摩擦很小,摩擦熱很小,解決了摩擦大、溫升高的問題,可以使活塞與氣缸的間隙很小,甚至無隙或過盈;活塞環(huán)開口間隙也小得多,從而實現(xiàn)了活塞(及環(huán))與氣缸間的高度密封。
本實用新型的優(yōu)點是活塞(及環(huán))與氣缸處于高度密封狀況,內(nèi)燃機(jī)充氣增大,壓縮比提高,混合氣泄漏減少,機(jī)油上竄減少,因而功率增大,尾氣排污減少,節(jié)省燃油。
因為活塞裙部的動、靜壓腔的設(shè)置以及氣缸內(nèi)壁活塞、活塞環(huán)的含油多微孔多相減摩結(jié)構(gòu),活塞及環(huán)與氣缸間的摩擦處于液體摩擦或接近液體摩擦的邊界摩擦狀態(tài),因而摩擦很小。這不但使消耗于摩擦的功減小,使輸出功率增加,還因摩擦熱減少,使內(nèi)燃機(jī)有效充氣系數(shù)提高、壓縮比進(jìn)一步提高,功率更增大、尾氣排污進(jìn)一步減小。另一方面,因摩擦很小、磨損很小、使用壽命長。
內(nèi)燃機(jī)起動時,儲于微孔里的潤滑油和多相減摩結(jié)構(gòu)使摩擦副摩擦系數(shù)很小,避免了其他內(nèi)燃機(jī)起動時潤滑不良的情況,起動磨損小。且因冷態(tài)時活塞氣缸裝置亦是高度密封,起動轉(zhuǎn)距大,因而容易起動,起動時尾氣排污也較小。
實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及附圖給出。


圖1是根據(jù)本實用新型提出的活塞氣缸裝置的縱剖面圖。
圖2是活塞裙部橫剖面圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
該裝置包括一個氣缸(12)、氣缸內(nèi)有一個活塞(13)和3~4個活塞環(huán)(11),它們組成的空間(14)的密封性直接影響內(nèi)燃機(jī)的性能??臻g(14)的密封性主要取決于氣缸(12)與活塞(13)的間隙及活塞環(huán)的開口間隙?;钊?13)的裙部重載側(cè)作出動壓腔(1)、(2)(為上高下低)和靜壓腔(3),輕載側(cè)作出反向布置的動壓腔(6)、(7)(為上低下高)和靜壓腔(8),其最大深度(即靜壓腔深度)在0.02~0.12mm之間,其園弧園心角在40°~90°之間。上、下動壓腔的斜面長度最好與其至活塞銷孔中心的距離的平方根成反比。重、輕載側(cè)未加工部位(4)、(5)及(9)、(10)自然形成邊界潤滑承載帶。下、上邊界潤滑承載帶的長度最好與其到活塞銷孔中心的距離成反比?;钊?13)、活塞環(huán)(11)和氣缸(12)內(nèi)孔經(jīng)過處理,使摩擦面為多微孔減摩含油結(jié)構(gòu)。在作功行程和壓縮行程的絕大多數(shù)時候(曲軸轉(zhuǎn)角在5°~175°甚至更大范圍內(nèi)),活塞被動壓腔和靜壓腔的油所懸浮,處于液體摩擦狀況,完全沒有磨損,液體摩擦所生熱量很小?;钊谏?、下止點附近的極小區(qū)域內(nèi),動壓腔所產(chǎn)生的動壓力可平衡掉相當(dāng)一部分活塞所受的側(cè)向力,邊界潤滑承載帶承受其余的側(cè)向力,因此是處于邊界潤滑狀況,因摩擦面的減摩含油結(jié)構(gòu),是處于很接近液體摩擦的邊界摩擦,摩擦系數(shù)很小,動壓力和減摩結(jié)構(gòu)都使摩擦和磨損大大減小。因而可以使活塞與氣缸的間隙很小甚至無隙或過盈,活塞環(huán)開口間隙也很小(為通常的一半或更小),活塞(13)、活塞環(huán)(11)與氣缸(12)處于高度密封狀況。
權(quán)利要求1.一種高度密封的活塞氣缸裝置,其特征是活塞裙部重載側(cè)有兩個動壓腔(1)、(2),一個靜壓腔(3),兩個邊界潤滑承載帶(4)、(5),輕載側(cè)有反向布置的兩個動壓腔(6)、(7)及一個靜壓腔(8),兩個邊界潤滑承載帶(9)、(10)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的高度密封活塞氣缸裝置,其特征是動、靜壓腔園弧園心角在40°~90°之間,深度在0.02~0.12mm之間,上、下動壓腔的斜面長度與其至活塞銷孔中心的距離的平方根成反比,上、下邊界潤滑承載帶的長度與其至活塞銷孔中心的距離成反比。
專利摘要一種高度密封的活塞氣缸裝置。在活塞裙部的兩側(cè)均設(shè)有兩個動壓腔,一個靜壓腔,兩個邊界潤滑承載帶。氣缸內(nèi)壁、活塞、活塞環(huán)經(jīng)處理后摩擦面為多微孔、多元素共生的化學(xué)相、物理相減摩結(jié)構(gòu)。使活塞在作功行程和壓縮行程的絕大多數(shù)時候,被動、靜壓腔的油所懸浮而處于液體摩擦。在上、下止點附近的極小時候處于接近液體摩擦的邊界摩擦。因而摩擦和磨損極小,不但使用壽命長,還因裝配間隙很小,實現(xiàn)了活塞(及環(huán))與氣缸間的高度密封而使內(nèi)燃機(jī)節(jié)省燃油,減少尾氣排污。
文檔編號F02F3/02GK2199318SQ9321301
公開日1995年5月31日 申請日期1993年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月14日
發(fā)明者楊世誠, 孟凡力, 曹德貴, 王成榮, 陳幸福, 李書文, 張茂才, 王遠(yuǎn)碧 申請人:李書文, 曹德貴, 張茂才, 王成榮, 王遠(yuǎn)碧, 楊世誠, 陳幸福
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