專利名稱：一種活塞和活塞環(huán)組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種活塞和活塞環(huán)組，尤其涉及內燃機或空氣壓縮機所使用的活塞和 活塞環(huán)組。
背景技術：
目前，用于活塞式內燃機或空氣壓縮機所使用的活塞和活塞環(huán)組，是在活塞銷孔 以上的位置設有一個油環(huán)槽和兩個氣環(huán)槽，在油環(huán)槽內安裝一道油環(huán)，在兩個氣環(huán)槽內分 別安裝一道氣環(huán)；或者設有一個油環(huán)槽，三個氣環(huán)槽，在油環(huán)槽內安裝一道油環(huán)，在三個氣 環(huán)槽內分別安裝一道氣環(huán)。上述活塞和活塞環(huán)組中存在的缺點是在油環(huán)與油環(huán)槽之間存 在間隙，及由此發(fā)生泄漏機油的問題；另外，還存在油環(huán)在上止點把機油上拋到油環(huán)以上氣 缸壁上的問題。當活塞在排氣沖程從下止點向上運動時(詳見說明書附圖中，圖12所示)，油環(huán) 的上側面與活塞的上側面存在間隙，油環(huán)的刮油邊把泄漏在氣缸壁上的機油(潤滑油)刮 起，被刮起的機油一方面向上運動，一方面沿著油環(huán)的上側面徑向進入油環(huán)槽底。在油環(huán) 槽底的機油沿著回油孔8流進活塞內腔。當活塞運動接近上止點時(詳見說明書附圖中， 圖13所示)，活塞的減速度接近最大，特別是在高速機上減速度將達到活塞環(huán)質量的3000 倍，活塞環(huán)就會自行向上運動，油環(huán)的上側面與活塞環(huán)槽的上側面相接觸，這時油環(huán)和活塞 向上運動時，油環(huán)向上刮起的機油就無法流進活塞環(huán)槽底，油環(huán)向上刮起的機油就會聚集 在油環(huán)以上活塞與氣缸壁之間的間隙處。當活塞達到上止點時(詳見說明書附圖中，圖14 所示)，儲存在油環(huán)以上活塞與缸壁之間的機油就被油環(huán)拋在上邊。隨著活塞和油環(huán)多次往 復上行，每次儲存在油環(huán)以上活塞與氣缸壁之間的機油被油環(huán)拋在上邊形成的積累，就會 形成較多的機油。當活塞從上止點下行進入吸氣沖程時(詳見說明書，附圖15所示)，活塞 環(huán)槽的上側面與油環(huán)的上側面相接觸(活塞油環(huán)槽的上側面與油環(huán)上側面的間隙為零)， 油環(huán)上側面外圓邊刮起的機油就被留在氣缸壁上。當活塞繼續(xù)下行，距油環(huán)最近的一道氣 環(huán)向下運動經(jīng)過留在氣缸壁上的機油時，一方面一部分機油會沿著氣環(huán)徑向向內流入氣環(huán) 槽底，由于氣環(huán)存在泵機油的作用，在活塞與氣環(huán)往復運動時，機油就會流在氣環(huán)上邊的汽 缸壁上。另一方面，由于氣環(huán)與缸壁的接觸比壓小，氣環(huán)向下運動時在氣缸壁上就會留下一 層較厚的潤滑油膜。同樣可以依次類推其余的氣環(huán)。當活塞進入壓縮沖程時，氣環(huán)與缸壁 的接觸比壓很大，機油會被第一道氣環(huán)向上刮起，由于活塞向上高速運動，當活塞到達上止 點時，一部分被氣環(huán)刮起的機油被拋進燃燒室燒掉。被拋進燃燒室燒掉的機油會形成顆粒物(致癌性物質)，造成了內燃機(汽車、農 機、摩托車、輪船等)嚴重污染。機油燃燒產生的顆粒物，已成為內燃機(汽車)排氣污染物 中最難治理的問題，是一個世界性難題。解決機油燃燒產生的顆粒物已成為汽車實現(xiàn)歐IV 排放標準中最主要、最關鍵和最難解決的技術問題。每0. 1克機油燃燒后會產生0. 0125克 顆粒物，而歐IV和歐V排放標準要求把顆粒物控制在< 0. 02g/kw -h的水平，因此應把內燃 機(汽車)的機油消耗率控制在< 0. 15g/kw · h的水平，以把機油消耗率控制在< 0. Olg/kw · h為最佳。由于人們長時間沒能解決活塞銷孔上邊所設的一道油環(huán)與環(huán)槽側間隙泄漏 機油及油環(huán)上拋機油的問題，無法把機油消耗率控制在< 0. 15g/kw · h的水平。因此機油 燃燒產生顆粒物致使內燃機(汽車)的排放沒能達到歐IV、歐V的法規(guī)要求。為了實現(xiàn) 歐IV、歐V的排放標準，國際上的科學家長期以來在技術問題上，都采用在內燃機(汽車) 的排氣管內安裝后處理過濾裝置，以解決活塞和活塞環(huán)泄漏的機油被燃燒產生的顆粒物問 題。一個過濾裝置不僅價格很貴，每臺汽車裝一個過濾裝置需要約2萬元人民幣，不僅給全 社會帶來了巨大的經(jīng)濟負擔，而且因采用過濾裝置排氣管氣體會產生背壓(因顆粒物堵塞 使排氣的壓力增高)，使燃油耗增高，浪費能源。更為不利的是，通過活塞和活塞環(huán)泄漏的機 油被燃燒產生的顆粒物，會經(jīng)常使過濾裝置發(fā)生堵塞，發(fā)動機每工作300-500小時，過濾裝 置就需要清理再生，這不僅需要到專業(yè)的維修站維修，一方面耽誤汽車的工作時間，同時耗 時、耗能、耗錢；另一方面過濾裝置也只能再生三次，就需要更換新的過濾裝置，給用戶再一 次增加經(jīng)濟負擔。由于經(jīng)濟負擔過重，很多國家的內燃機(汽車)至今無法執(zhí)行歐IV及更 嚴的排放標準
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種活塞和活塞環(huán)組，以解決活塞銷孔上邊一道油環(huán)槽與油 環(huán)之間的間隙泄漏機油，及油環(huán)上拋機油進入燃燒室被燃燒的問題，可把機油消耗率控制 在< 0. 15g/kw -h的水平；同時可使氣環(huán)結構設計的更加合理，使氣環(huán)密封性能得到大幅度提尚。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種活塞和活塞環(huán)組，包括一個活塞，在活塞的活塞體上設有活塞銷孔，在活塞銷 孔上邊的活塞體上設有一個油環(huán)槽，在靠近活塞頂下邊的活塞體上設有氣環(huán)槽，在活塞體 的最下邊一個氣環(huán)槽和油環(huán)槽之間的位置設有一個槽，在該槽下側面的下外邊處設有儲油 槽，在該槽下側面設有泄油通道。按照優(yōu)選的實施方式，在氣環(huán)槽內設有氣環(huán)，在油環(huán)槽內設有一個徑向向外凸出 的環(huán)形凸檐的環(huán)，在槽內設有一個徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)。按照上述的實施方式，在氣環(huán)槽內設有氣環(huán)，在油環(huán)槽內設有油環(huán)，在槽內設有油 環(huán)。按照優(yōu)選的實施方式，在活塞的最下邊一個氣環(huán)槽內設有桶面氣環(huán)。由于本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組，是在活塞體的活塞銷孔以上的一道油環(huán)之上設有 槽，在該槽的下側面設有泄油通道，在槽的下側面外圓周邊的下邊設有儲油槽；在槽內安裝 具有徑向向外凸出環(huán)形凸檐的環(huán)。其功效為當活塞上行接近上止點至上止點時，距活塞銷 孔最近的一道油環(huán)在慣性力作用下，油環(huán)的上側面會與環(huán)槽的上側面相接觸，油環(huán)圓周邊 向上刮起的機油會向上拋起丟在氣缸壁上。當活塞下行時，設在油環(huán)之上具有徑向向外凸 出環(huán)形凸檐的環(huán)，就會把機油刮下，一部分機油通過該環(huán)下側面與槽的下側面之間的間隙 進入槽內，一部分機油下移被丟在該環(huán)接近下止點的缸壁上。當活塞從下止點上行時，由于 活塞加速度非常大，必然把進入在槽內的機油甩到槽的下邊，在活塞和該環(huán)繼續(xù)上行力的 作用下，機油會沿著徑向向外的泄油通道流到氣缸壁上。之后，被居其之下的油環(huán)刮起，在 活塞和油環(huán)上行力的作用下，大部分機油進入油環(huán)槽內，因此解決了在上止點油環(huán)上拋機油丟在缸壁上的問題。本發(fā)明技術對比傳統(tǒng)技術安裝一道油環(huán)，內燃機的機油消耗率可降 低50%以上，效果好的降低機油消耗率可達80%以上，而且可大幅度延長發(fā)動機的使用壽 命，還具有節(jié)省燃油的功能。
下面借助于附圖示出的實施例詳細描述本發(fā)明。附圖中圖1示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第一實施例活塞的主視圖；圖2示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第一實施例活塞的剖視圖；圖3示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第二實施例的剖視圖；圖4示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第三實施例的剖視圖；圖5是徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)10剖面圖，在該環(huán)10的內圓周表面設有彈 簧脹圈12 ；圖6是雙刮油邊油環(huán)13的剖面圖；圖7是桶面氣環(huán)14的剖面圖；圖8是本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組中活塞從下止點向上運動的示意圖；圖9是本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組中活塞上行運動接近上止點的示意圖；圖10是本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組中活塞上行運動到達上止點的示意圖；圖11是本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組中活塞從上止點向下運動的示意圖；圖12是傳統(tǒng)技術活塞和油環(huán)中活塞從下止點向上運動的示意圖；圖13是傳統(tǒng)技術活塞和油環(huán)中活塞上行運動接近上止點的示意圖；圖14是傳統(tǒng)技術活塞和油環(huán)中活塞上行運動到達上止點的示意圖；圖15是傳統(tǒng)技術活塞和油環(huán)中活塞從上止點向下運動的示意圖。
具體實施例方式圖1-2示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第一實施例。圖1示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第一實施例的主視圖。圖2示意示出本發(fā)明 活塞和活塞環(huán)組第一實施例的剖視圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的活塞和活塞環(huán)組，包括一 個活塞1，活塞1的活塞體11上設有活塞銷孔9，在活塞銷孔9上邊設有油環(huán)槽2，在油環(huán)槽 2的底部徑向向內設有泄油孔8。在油環(huán)槽2的上邊設有槽3，在槽3下側面的下外邊處設 有儲油槽7 ；在槽3的下側面設有泄油通道6。在槽3的上邊設有氣環(huán)槽4，在氣環(huán)槽4的 上邊設有上氣環(huán)槽5。圖3示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組的第二實施例。圖3示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第二實施例的剖視圖。如圖3所示，在活塞 體11的活塞銷孔9上邊所設油環(huán)槽2內，設有徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)10 ；在油環(huán)槽 2的上邊設有槽3，在槽3內設有徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)10 ；由于徑向向外凸出的環(huán) 形凸檐的環(huán)10與缸壁接觸的面積小，因而磨擦力較小。在槽3的上邊設有氣環(huán)槽環(huán)4，在氣 環(huán)槽4內安裝氣環(huán)17 ；在氣環(huán)槽4上邊設有上氣環(huán)槽5，在上氣環(huán)槽5內安裝上氣環(huán)15。圖4示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組的第三實施例。圖4示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組第三實施例的剖視圖。如圖4所示，在油環(huán)5槽4中安裝雙刮油邊的油環(huán)13 ；在槽3中安裝雙刮油邊的油環(huán)13。其他部分的結構與圖3 中的相同。圖8-11示意示出本發(fā)明活塞和活塞環(huán)組工作中的狀態(tài)圖。圖8是活塞從下止點 向上運動時狀態(tài)圖。此時，油環(huán)13上刮油邊刮起的大部分機油，徑向沿著油環(huán)上側面流入 油環(huán)槽2內，部分機油從油環(huán)槽2內通過回油孔8流入活塞內腔。由于活塞上行力的作用， 槽3內的機油會經(jīng)泄油通道6徑向向外流到汽缸壁上?；钊^續(xù)向上運動，之后機油經(jīng)油 環(huán)13的上側面與油環(huán)槽2上側面之間的間隙進入油環(huán)槽2內。當活塞向上運動接近上止 點時，詳見圖9所示，距活塞銷孔9最近的一道油環(huán)13在慣性力作用下，油環(huán)13的上側面 與環(huán)槽2的上側面相接觸，油環(huán)13外圓周邊向上刮起的機油會向上拋起。當活塞達到上止 點時，詳見附圖10所示，儲存在油環(huán)13以上活塞1外圓周與缸壁16之間的機油就被油環(huán) 拋在上邊。當活塞從上止點下行時，見圖11所示，設在槽3之內具有徑向向外凸出環(huán)形凸 檐的環(huán)10，就會把機油刮下，一部分機油通過該環(huán)下側面與槽3的下側面之間的間隙進入 槽3內，一部分機油下移被丟在該環(huán)接近下止點的缸壁上。內燃機在工作時，活塞會上下往 復依次運動。由于在油環(huán)13之上設有槽3，在槽3之內安裝具有徑向向外凸出環(huán)形凸檐的環(huán) 10，在活塞向下運動時，把油環(huán)3在上止點上拋丟下的機油刮下。因此解決了一道油環(huán)13 間隙泄漏機油及油環(huán)13上拋機油進入燃燒室被燃燒的問題。由于兩道油環(huán)的刮油作用，可把機油消耗率控制在< 0. 15g/kw · h，因此在活塞體 11最下邊的一個氣環(huán)槽4內，可以安裝桶面氣環(huán)。這樣活塞環(huán)組密封氣體能力會大幅度提 高，內燃機節(jié)省燃油可達到_8%。另外可大幅度延長發(fā)動機的使用壽命。權利要求
1.一種活塞和活塞環(huán)組，包括一個活塞(1)，在活塞(1)的活塞體(11)上設有活塞銷 孔(9)，在活塞銷孔(9)上邊的活塞體(11)上設有一個油環(huán)槽O)，在靠近活塞頂下 邊的活塞體(11)上設有氣環(huán)槽G)，其特征在于，在活塞體(11)的最下邊一個氣環(huán)槽(4) 和油環(huán)槽( 之間的位置設有一個槽(3)，在該槽C3)下側面的下外邊處設有儲油槽(7)， 在該槽( 下側面設有泄油通道(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞和活塞環(huán)組，在氣環(huán)槽內設有氣環(huán)(17)，在油 環(huán)槽O)內設有一個徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)(10)，在槽(3)內設有一個徑向向外凸 出的環(huán)形凸檐的環(huán)(10)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種活塞和活塞環(huán)組，在氣環(huán)槽內設有氣環(huán)(17)，在油 環(huán)槽O)內設有油環(huán)(13)，在槽(3)內，設有油環(huán)(13)。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的一種活塞和活塞環(huán)組，在氣環(huán)槽內設有桶面氣環(huán) (14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞和活塞環(huán)組，尤其涉及內燃機或空氣壓縮機所使用的活塞和活塞環(huán)組。包括一個活塞(1)，其特征在于，在活塞體(11)的最下邊一個氣環(huán)槽(4)和油環(huán)槽(2)之間的位置設有一個槽(3)，在該槽(3)下側面的下外邊處設有儲油槽(7)，在該槽(3)下側面設有泄油通道(6)。在油環(huán)槽(2)內設有一個徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)(10)，在槽(3)內設有一個徑向向外凸出的環(huán)形凸檐的環(huán)(10)。
文檔編號F16J9/00GK102042401SQ200910208560
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權日2009年10月19日
發(fā)明者宇秀明 申請人:宇秀明