[发明专利]倾斜活塞环式活塞结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种往复活塞式机械的曲柄连杆机构，属于机械动力工程领域，尤其涉及一种倾斜活塞环式活塞结构。

背景技术

在内燃机噪声中，低转速状况下燃烧噪声占主导地位，高转速状况下内燃机各零部件之间的冲击振动加剧而使机械噪声上升到支配位置。活塞拍击噪声是内燃机最大的机械噪声源，减小活塞与缸套之间的拍击一直以来是内燃机振动噪声控制的难点。燃气爆发后，活塞在燃气压力以及惯性力的综合作用下产生横向推力，使活塞向主推力面方面平移，另外，在作用于活塞销上的摩擦力矩等的作用下，活塞绕活塞销轴线向主推力面方向回转，由此而形成的二次运动造成的活塞与缸套的剧烈碰撞现象（活塞拍击）。因此，控制活塞在燃气爆发后向主推力面方向的平移以及回转是降低活塞拍击的关键。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种有效降低活塞拍击，提高发动机NVH性能的倾斜活塞环式活塞结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：倾斜活塞环式活塞结构，包括活塞和第一活塞环，所述活塞外壁上从上向下具有第一活塞环槽，第二活塞环槽和第三活塞环槽，所述第一活塞环套在第一活塞环槽内，所述活塞的第一活塞环槽中心平面绕轴线                                                从副推力面向主推力面方向旋转α=4～8度形成倾斜环槽。

    作为本发明的一种优选方案，所述第一活塞环槽的倾斜方向角为±5度以内。

作为本发明的另一种优选方案，所述第一活塞环槽的截面为梯形截面，所述第一活塞环的横截面为与该第一活塞环槽的截面相匹配的梯形截面，所述第一活塞环的内倾角为10度。

与现有技术相比，本发明的倾斜活塞环式活塞结构具有如下优点：

    1、活塞的第一活塞环槽中心平面（法线）绕轴线从副推力面向主推力面方向旋转α=4～8度形成倾斜环槽，倾斜方向角为±5度以内，使主推力面第一活塞环槽中心与活塞顶部距离大于副推力面第一活塞环槽中心与活塞顶部距离；第一活塞环的内倾角为10度，且倾斜设置，缸内燃气压力在活塞主推力面与副推力面之间产生压力差，该压力差产生的附加力矩，可延缓缸内燃气爆发后活塞向主推力面的回转趋势，改变活塞与缸套的初始接触时间以及接触位置，减小活塞与缸套之间的冲击而产生的活塞拍击峰值，降低由此而产生的振动噪声。

2、第一活塞环倾斜设置、且横截面为梯形形状，使第一活塞环与倾斜后的第一活塞环槽更能紧密配合，减小应力集中，增强活塞及活塞环强度，提高其工作寿命；同时，能充分利用缸内燃气压力的压迫作用，迫使第一活塞环更加紧密的贴合第一活塞环槽及缸套而形成自密封状态，有效改善由于倾斜活塞环带来的密封性能下降等问题。

3、该倾斜活塞环式活塞结构仅改变第一活塞环槽及第一活塞环的形状，未改变活塞、缸体等的主体结构，对内燃机的燃烧、动力、冷却等性能不会造成大的影响。但倾斜设置的第一活塞环产生附加力矩可有效降低活塞拍击，提高发动机NVH性能。

附图说明

图1为活塞的结构示意图；

图2为倾斜活塞环式活塞结构的结构示意图；

图3为第一活塞环槽倾斜方向角的结构示意图；

图4为第一活塞环的结构示意图；

图5为第一活塞环的横截面图。

具体实施方式

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。  

如图1、2所示，倾斜活塞环式活塞结构，包括活塞1和第一活塞环2，活塞1的外壁上从上向下具有第一活塞环槽，第二活塞环槽和第三活塞环槽，第一活塞环2套在第一活塞环槽内。活塞1的第一活塞环槽中心平面（法线）绕轴线从副推力面向主推力面方向旋转α=4～8度形成倾斜环槽。第一活塞环槽的倾斜方向角为±5度以内。第一活塞环槽的截面为梯形截面，第一活塞环2的横截面为与该第一活塞环槽的截面相匹配的梯形截面，第一活塞环槽的内倾角为10度。

由于活塞环的密封作用，作用在活塞1上的第二活塞环、第三活塞环上的缸内压力差较小，倾斜第二活塞环、第三活塞环，使其产生附加力矩的意义不大，因此，本发明保持活塞1的第二活塞环槽、第三活塞环槽的中心平面与活塞顶部平面平行，倾斜第一活塞环。为了降低倾斜后的活塞环与活塞环槽应力集中，并保证活塞环的密封性能，第一活塞环的横截面采用梯形截面，第二活塞环、第三活塞环的横截面采用矩形截面。