[發明專利]組合式活塞環

在審

• 申請號: 202010169421.2
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111322401A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 梁興雨;張松;舒歌群;王昆;王月森
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F16J9/02
• 分類號: F16J9/02;F16J9/16;F16J9/22;F16J9/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供了一種組合式活塞環，包括第一活塞環、第二活塞環和石墨環；第一活塞環縱截面和第二活塞環為階梯形，第一活塞環的階梯面位于其內圓周側，第二活塞環的階梯面位于其外圓周側，第二活塞環的階梯面與第一活塞環的階梯面相配合；石墨環設置于第一活塞環和第二活塞環間，且石墨環同時與第一活塞環的底面和第二活塞環的頂面相接觸，石墨環的內圓周面與第二活塞環的階梯面相接觸。本公開相比于單體式活塞環，具有多個氣體密封面，存在“迷宮效應”，可以用一道活塞環起到多道環的密封效果；同時中間的石墨環可以在缺油情況下，損失自身來進行自潤滑，具備了干摩擦能力。

技術領域

本公開涉及內燃機零部件制造領域，尤其涉及一種具有干摩擦能力的組合式活塞環。

背景技術

活塞環是內燃機燃燒室中的重要部件，是一種裝配于活塞環槽內部的彈性金屬環，通過其自身的彈力和缸內氣體的壓力，在汽缸壁外圓與活塞環槽表面之間形成密封，是內燃機燃燒室的核心部件。通常需要在一個活塞上安裝3-4道活塞環。

活塞環的主要作用主要包括密封、控油、傳熱和支撐四大作用，直接影響發動機的性能、工作可靠性、機油消耗率和使用壽命。其中活塞工作時活塞環直接承受高溫高壓氣流的沖擊，據可靠數據認為，發動機活塞組吸入的熱量的60％-75％由環帶部散發。在三道活塞環中，第一道環密封氣體的比例約85％，同時還要完成10-20％的控油工作。

目前的活塞環主要有單體式和組合式兩種。組合式活塞環的基本原理是利用發動機缸內產生的壓縮力與爆發力，使組合環隨動，與活塞瞬間壓緊、松開。達到組合環內主、副環之間的截流、減壓、緩泄，最終起到了瞬間密封作用，同時保障瞬間爆發行程結束。轉速越高，爆發行程瞬間越短，泄漏量越少。

但現有活塞環還存在不少缺陷，其一，現有的活塞環多為單體活塞環，上下面間受熱不同，容易導致環變形和密封失效。其二，為了產生外周張力，另外為了向活塞安裝時的擴張而在圓周的局部設有直通型切口，因此不可避免的存在著搭口漏氣和竄油問題。其三，活塞運行過程中會出現缺油問題，不僅增加了阻力，還增加了活塞和缸套的磨損率，降低了活塞環的使用壽命。其四，熱負荷較高時，潤滑油容易變質形成膠質物質，把環卡住而發生故障。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種組合式活塞環，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種組合式活塞環，包括：

第一活塞環，其縱截面為階梯形，所述第一活塞環的階梯面位于其內圓周側；

第二活塞環，其縱截面為階梯形，所述第二活塞環的階梯面位于其外圓周側，且所述第二活塞環的階梯面與所述第一活塞環的階梯面相配合；所述第一活塞環與所述第二活塞環同軸設置；

石墨環，設置于所述第一活塞環和所述第二活塞環間，且所述石墨環同時與所述第一活塞環的底面和所述第二活塞環的頂面相接觸，所述石墨環的內圓周面與所述第二活塞環的階梯面相接觸。

在本公開的一些實施例中，所述石墨環的縱截面為梯形，所述石墨環內圓弧面的厚度小于所述石墨環外圓弧面的厚度。

在本公開的一些實施例中，所述石墨環的內圓弧面向外圓弧面呈錐面，且錐面角度為1°31′。

在本公開的一些實施例中，所述第一活塞環的膨脹系數小于所述第二活塞環的膨脹系數。

在本公開的一些實施例中，所述石墨環與所述第一活塞環和所述第二活塞環相接觸的表面經過磨砂處理。

在本公開的一些實施例中，所述第一活塞環、所述石墨環和所述第二活塞環的外圓弧面與氣缸套間在圓周方向上設有儲油腔。

在本公開的一些實施例中，所述第一活塞環內圓周面的頂部設有環槽。