活塞環的制作方法
【專利說明】活塞環
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年8月7日提交的申請序列號為61/863,007以及2014年8月7日提交的申請序列號為14/453，849的申請的優先權。
【背景技術】
[0003]1.
技術領域
[0004]本發明通常涉及活塞環，且更特別地，涉及設置于活塞組件中至少兩個其它活塞環之間的中間活塞環。
[0005]2.相關技術
[0006]內燃發動機制造商正面臨日趨增長的改進發動機效率和性能的需求，包括但不限于改進燃料經濟性、改進燃料燃燒、降低耗油量、提高排氣溫度用于后續熱量利用、提高汽缸孔內的壓縮載荷、減小重量和使發動機更加緊湊。為了滿足這些需求中的一個或更多個，許多發動機制造商已采用先進的技術增大其發動機燃燒室內的溫度和壓力載荷。因此，這種活塞必須采用活塞環對其汽缸孔進行密封，所述活塞環設計為經受日益嚴峻的使用環境。
[0007]大多數活塞為抵靠其汽缸壁密封，有三個軸向相互間隔開的活塞環，對每個活塞環充分利用執行特定的任務。習慣上，上環為壓縮環，用于將燃燒室中的燃燒氣體密封于活塞上方。下環通常為護油環，用于刮擦汽缸壁，防止油流入燃燒室。第二環或中間環通常具有雙重用途，一是輔助上壓縮環密封燃燒室中的燃燒氣體，二是刮擦使其通過護油環的油。
[0008]圖1和2所示為具有傳統對接接頭的典型的中間活塞環。如圖所示，上壓縮環的環端之間的封閉間隙小于第二環的環端之間的封閉間隙。第二環中較大的間隙是為了減小上環和第二環之間的氣體壓力，否則可能會由于增大的環間壓力而造成上環在環槽中振動。但是，該較大的總自由間隙也會降低第二環的油刮擦能力，可能會導致油耗量增大以及還會導致反向漏氣。仍然需要一種改進的第二活塞環，其能夠防止上環振動，而又不需要在第二活塞環的油刮擦能力和防止反向漏氣方面做出妥協。
【發明內容】
[0009]根據本發明的一個方面，提供有一種改進的活塞環，其用作具有三個或更多活塞環的活塞組件中的中間活塞環。所述活塞環包括一活塞環主體，活塞環主體延伸通過相對的端面之間的一弧形形狀。所述活塞環主體具有至少一個燃燒氣體引導特征，用于當氣體流向曲柄箱時允許較大流量的燃燒氣體通過活塞環主體，以及，用于當氣體在相反的方向上流向燃燒室時允許較小流量的燃燒氣體通過活塞環主體。這使得在活塞環的外直徑處的環間隙達到最小，而不會在發動機運行期間在中間活塞環上方的另一個活塞環中產生振動。
[0010]本發明的另一方面提供了一種活塞組件。所述活塞組件包括至少兩個相互之間由一環槽軸向間隔開的平臺(land)，且其中，至少其中一個平臺在其一外表面具有倒角。一中間活塞環設置于平臺之間的槽中，且活塞環延伸通過相對的端面之間的一弧形形狀。所述中間活塞環包括至少一個燃燒氣體引導特征，用于當活塞組件僅在一個軸向方向上移動且活塞環抵靠至少一個具有倒角的平臺設置時允許燃燒氣體流過活塞環通過倒角。
【附圖說明】
[0011]當結合附圖參照以下具體說明考慮時，本發明的這些和其它特征以及優勢將能夠得到更好的理解，其中:
[0012]圖1為現有技術的中間活塞環的俯視圖；
[0013]圖2為圖1中所示的現有技術的中間活塞環的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0014]圖3為中間活塞環的第一具體實施例的俯視圖；
[0015]圖4為所述中間活塞環的第一具體實施例的放大俯視圖，且以一環間隙為中心；
[0016]圖5為所述中間活塞環的第一具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心；
[0017]圖6為所述中間活塞環的第一具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0018]圖7為所述中間活塞環的第一具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中；
[0019]圖8為所述中間活塞環的第二具體實施例的放大俯視圖，且以所述環間隙為中心；
[0020]圖9為所述中間活塞環的第二具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心；
[0021]圖10為所述中間活塞環的第二具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0022]圖11為所述中間活塞環的第二具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中；
[0023]圖12為所述中間活塞環的第三具體實施例的放大俯視圖，且以所述環間隙為中心;
[0024]圖13為所述中間活塞環的第三具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心;
[0025]圖14為所述中間活塞環的第三具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0026]圖15為所述中間活塞環的第三具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中；
[0027]圖16為所述中間活塞環的第四具體實施例的放大俯視圖，且以所述環間隙為中心;
[0028]圖17為所述中間活塞環的第四具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心;
[0029]圖18為所述中間活塞環的第四具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0030]圖19為所述中間活塞環的第四具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中；
[0031]圖20為所述中間活塞環的第五具體實施例的放大俯視圖，且以所述環間隙為中心;
[0032]圖21為所述中間活塞環的第五具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心;
[0033]圖22為所述中間活塞環的第五具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0034]圖23為所述中間活塞環的第五具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中；
[0035]圖24為所述中間活塞環的第六具體實施例的放大俯視圖，且以所述環間隙為中心;
[0036]圖25為所述中間活塞環的第六具體實施例的放大前視圖，且以所述環間隙為中心;
[0037]圖26為所述中間活塞環的第六具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向上沖程過程中的活塞中；
[0038]圖27為所述中間活塞環的第六具體實施例的截面視圖，且設置于一處于活塞向下沖程過程中的活塞中。
【具體實施方式】
[0039]參照附圖，其中在這些視圖中相同的附圖標記表示相對應的部件，提供有多個改進的活塞環，用作具有三個或更多活塞環的活塞的中間活塞環。所述改進的中間活塞環包括燃燒氣體引導特征，用于允許燃燒氣體從中間活塞環上方至中間活塞環下方的通行，以防止發動機運行期間設置于中間活塞環和燃燒室之間的上活塞環振動，而同時相較于其它已知的中間活塞環又能夠提供改進的油刮擦能力。所述改進的中間活塞環相較于其它已知的中間活塞環在其外表面處具有減小的環間隙，還具有某些單向特征，用于受控地將氣體從中間活塞環上方傳輸至中間活塞環下方，同時限制反方向上的氣體流，防止上活塞環振動。
[0040]參見圖3-7中所示，為中間及半單向氣體密封活塞環20的第一具體實施例，其用于降低中間活塞環20和下活塞環(未顯示)之間的氣體壓力。示例活塞環20的端面22具有一角度，這樣，端面的徑向最外側部分24或徑向外邊緣就設置為相互之間比端面的徑向最內側部分26或徑向內邊緣更近。換句話說，端面22從最內側邊緣26至最外側邊緣24朝向彼此靠攏。這使封閉的間隙通常形成為等腰梯形的形狀。
[0041 ]現在參照圖6，所示為活塞環20的第一具體實施例，其位于環槽中，在活塞主體25的向上沖程(例如，第四沖程循環的壓縮或排氣沖程)的過程中，鄰接活塞主體25的第三平臺30。如圖所示，第三平臺30的上表面具有倒角32，燃燒氣體從示例活塞環20上方流至間隙中，且通過第三平臺30中的倒角32流至示例中間活塞環20下方的空間。特別地，由于有角度的端面22和倒角32，相較于其它已知的中間活塞環，更大量的燃燒氣體能夠從第二平臺34至第三平臺30穿過活塞環20。這具有降低示例中間活塞環20上方的上活塞環(未示出)振動的風險的效果。現在參照圖7，在向下(吸入和動力)沖程的過程中，活塞環20抵靠第二平臺34受壓，較少量的燃燒氣體能夠在向上的方向上通過活塞環20，S卩，在這些沖程的過程中，燃燒氣體從第三流向第二平臺34的反向漏氣降低了。另外，相較于傳統的具有對接接頭的中間活塞環，活塞環20的外圓周處的間隙也達到最小，且因此，示例活塞環20相較于典型中間活塞環提供了改進的油刮擦性能。
[0042]類似于以上所述的第一示例中間活塞環20，以下具體實施例的中間活塞環120、220、320、420、520中的每一個都包括一特征，其在內燃發動機中，在向上(壓縮和排氣)沖程的過程中提供增大的燃燒氣體流量，在向下(吸入和動力)沖程的過程中提供減小的燃燒氣體流量。像這樣，所有的示例活塞環20、120、220、320、420、520既減小了各