[发明专利]活塞环

说明书

技术领域

本发明涉及安装到内燃机(internal combustion engine)(例如用于汽车(motor vehicle)的内燃机)的活塞的活塞环，其中所述活塞环包括精炼钢(热处理的钢)，其具有优良的导热系数和热疲劳耐性。尤其是，本发明涉及优选用作第一道活塞环或第二道活塞环的活塞环。

背景技术

用于汽车等的内燃机的活塞环的优选性质包括气密性和控油性。

为了保持上述优选的性质，要求内燃机的活塞环具有耐磨性、防划伤性(scuffing resistance)、热疲劳耐性和高疲劳强度。

片状石墨铸铁材料在内燃机的各种活塞环中用于第二道活塞环，其中所述第二道活塞环安装在远离活塞顶部的位置，并且在相对平稳的温度环境中使用。

同时，特开2001-294989号公报{＝JP2001294989(A)}披露了安装于活塞顶部正下方位置的第一道活塞环，因此会经历高温环境例如300℃。就其本身而言，为了保持热疲劳耐性并防止损害气密性和控油性的可能性，JP2001294989(A)中将大量的元素如Si、Mn、Cr等添加到了钢中，这样获得的钢的热疲劳耐性得到了改善。

近年来，为了进一步改善燃油经济性(即，降低油耗)，需要增加发动机的压缩比，这必然会导致发动机的燃烧室中较高的温度环境。

因此，用于内燃机的活塞环材料需要具有如下性质：i)传热性，即，将(进入活塞的)热输入释放至气缸(bore)，并由此降低燃烧室的温度，从而由此防止敲缸(knocking)，和ii)用于在高温环境保持耐久性的热疲劳耐性。

在以上描述中，用于内燃机的第二道活塞环的活塞环通常具有以下这些缺点：i)片状石墨铸铁的热疲劳耐性低，和ii)控油性失效，由此增加发动机的油耗。

同时，作为第一道活塞环的活塞环通常使用i)耐热弹性材料，其典型的实例包括JIS G 3561(气门弹性油回火的线(valve spring oil-tempered wire))所描述的SWOCV-V，和ii)基于马氏体的不锈钢，其典型的实例包括JIS G4308(不锈钢线材)所描述的SUS440C，其中JIS是指日本工业标准(JapaneseIndustrial Standards)。

但是，大量添加的用于确保热疲劳耐性的Si大大降低了导热系数，由此损失了内燃机的活塞环所需要的传热性{即，将(进入活塞的)热输入释放至气缸，并由此降低燃烧室的温度，从而由此防止敲缸}。因此，劣化了燃油经济性。

发明内容

本发明的目的是提供活塞环，其具有优良的导热系数和优良的热疲劳耐性并且可应用于汽车等的内燃机的油环或第二道活塞环。本发明的另一目的是提供活塞环，其具有更加优良的热疲劳耐性并且可应用于汽车等的内燃机的第一道活塞环。

本发明的第一方面提供活塞环，包括精炼钢，所述精炼钢含有：0.20％质量至0.90％质量的碳C、0.10％质量至小于0.60％质量的硅Si、0.20％质量至1.50％质量的锰Mn、0.30％质量至2.00％质量的铬Cr，和剩余物，所述剩余物包括：铁Fe，和不可避免的杂质，其中由以下表达式(1)基于Si、Mn和Cr的含量计算的参数A为9.0或更小：参数A＝8.8Si+1.6Mn+1.7Cr---表达式(1)，和由以下表达式(2)基于C、Si、Mn和Cr的含量计算的参数B为10.8或更大：参数B＝36C+4.2Si+3.8Mn+4.5Cr---表达式(2)。

本发明的第二方面提供活塞环，包括：精炼钢，所述精炼钢包括：0.20％质量至0.90％质量的碳C，0.10％质量至小于0.60％质量的硅Si，0.20％质量至1.50％质量的锰Mn，0.30％质量至2.00％质量的铬Cr，选自0.1％质量至0.4％质量的钼Mo、0.05％质量至0.40％质量的钒V、0.01％质量至0.06％质量的铌Nb和0.01％质量至0.06％质量的钛Ti中的至少一种，和剩余物，所述剩余物包括：铁Fe，和不可避免的杂质，其中由以下表达式(1)基于Si、Mn和Cr的含量计算的参数A为9.0或更小：参数A＝8.8Si+1.6Mn+1.7Cr---表达式(1)，和由以下表达式(2)基于C、Si、Mn和Cr的含量计算的参数B为10.8或更大：参数B＝36C+4.2Si+3.8Mn+4.5Cr---表达式(2)。