用于發(fā)動機(jī)活塞的壓縮環(huán)、用于內(nèi)燃機(jī)的活塞組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的各種實(shí)施例涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的壓縮活塞環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)的活塞組件具有包括有環(huán)形凹槽的活塞和包含在每個凹槽內(nèi)的密封元件。該密封元件的其中一個可為開口壓縮環(huán)。該壓縮環(huán)以及相關(guān)凹槽的軸向?qū)挾瓤杀粶p少從而減小了壓縮環(huán)與氣缸孔側(cè)壁之間的接觸面積，因而減小了在該兩個表面之間的摩擦。基于生產(chǎn)能力和其他因素限制了壓縮環(huán)和凹槽的尺寸，從而限制了摩擦的減小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)技術(shù)問題，為了消除現(xiàn)有技術(shù)中存在的限制了摩擦減小的缺陷，本實(shí)用新型提供一種用于發(fā)動機(jī)活塞的壓縮環(huán)、以及用于內(nèi)燃機(jī)的活塞組件。
[0004]本實(shí)用新型提供一種用于發(fā)動機(jī)活塞的壓縮環(huán)，包括:上面和下面；沿著所述壓縮環(huán)的內(nèi)直徑而定位在所述上面和下面之間的內(nèi)面，其中所述上面、所述下面以及所述內(nèi)面與活塞內(nèi)的環(huán)形凹槽配合；以及沿著所述壓縮環(huán)的外直徑而定位在所述上面和下面之間的外面，所述外面用于與氣缸中的孔配合，所述外面通過沿著所述壓縮環(huán)的軸向方向的光滑的連續(xù)曲面而形成，所述曲面具有通過凹面連接的第一凸面和第二凸面。
[0005]優(yōu)選地，所述第一凸面與所述凹面混合并且所述第二凸面與所述凹面混合以提供所述曲面。
[0006]優(yōu)選地，所述光滑的連續(xù)曲面通過非分段輪廓函數(shù)來提供。
[0007]優(yōu)選地，至少所述輪廓函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為連續(xù)的。
[0008]優(yōu)選地，至少所述輪廓函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)為連續(xù)的。
[0009]優(yōu)選地，所述第一凸面和第二凸面各自包含圓的一段弧。
[0010]優(yōu)選地，所述第一凸面的第一半徑與所述第二凸面的第二半徑相同。
[0011]優(yōu)選地，所述凹面具有第三半徑，所述第三半徑小于所述第一半徑和第二半徑。
[0012]優(yōu)選地，所述第三半徑小于所述第一半徑的一半。
[0013]優(yōu)選地，所述第一凸面具有與所述上面對準(zhǔn)的切線。
[0014]優(yōu)選地，所述第二凸面具有與所述下面對準(zhǔn)的切線。
[0015]優(yōu)選地，所述第一凸面和所述凹面在所述第一凸面和所述凹面之間的第一結(jié)合點(diǎn)處共用共同的切線方向；以及
[0016]其中所述第二凸面和所述凹面在所述第二凸面和所述凹面之間的第二結(jié)合點(diǎn)處共用共同的切線方向。
[0017]本實(shí)用新型還提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞組件，包括:具有冠和側(cè)壁的活塞，所述側(cè)壁形成環(huán)形凹槽；以及尺寸設(shè)計(jì)為可容納在所述凹槽內(nèi)的壓縮環(huán)，所述壓縮環(huán)具有通過光滑的連續(xù)曲面所形成的外面，所述外面具有通過中間面連接的第一凸面和第二凸面，每個所述凸面分別具有第一曲率半徑和第二曲率半徑。
[0018]優(yōu)選地，所述環(huán)形凹槽鄰近于所述冠使得所述壓縮環(huán)為頂部壓縮環(huán)。
[0019]優(yōu)選地，所述第一凸面和第二凸面適用于接觸所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸壁。
[0020]優(yōu)選地，所述壓縮環(huán)的軸向?qū)挾葹橐缓撩祝?br>[0021]其中，所述第一曲率半徑為0.25毫米；以及
[0022]其中，所述第二曲率半徑為0.25毫米。
[0023]優(yōu)選地，所述外面具有連續(xù)可微分的軸向輪廓。
[0024]本實(shí)用新型又提供一種形成活塞壓縮環(huán)的方法，包括:沿著所述環(huán)的軸向方向而通過連續(xù)曲面形成所述環(huán)的外面，所述連續(xù)曲面具有通過中間區(qū)段連接的第一凸出區(qū)段和第二凸出區(qū)段，每個所述凸出區(qū)段分別通過第一半徑和第二半徑來限定。
[0025]優(yōu)選地，所述中間區(qū)段為凹區(qū)段；其中所述連續(xù)曲面形成為使得:所述第一凸出區(qū)段和所述凹區(qū)段在第一凸出區(qū)段和所述凹區(qū)段之間的第一結(jié)合點(diǎn)處共用共同的切線方向，并且所述第二凸出區(qū)段和所述凹區(qū)段在第二凸出區(qū)段和所述凹區(qū)段之間的第二結(jié)合點(diǎn)處共用共同的切線方向。
[0026]優(yōu)選地，形成所述外面包括沿著所述外面的軸向方向描繪所述外面的輪廓以與光滑的非分段函數(shù)相一致，其中所述函數(shù)為連續(xù)可微分的。在一個實(shí)施例中，提供一種發(fā)動機(jī)活塞的壓縮環(huán)，其具有上面和下面。內(nèi)面沿著環(huán)的內(nèi)直徑而定位在上面和下面之間。外面沿著環(huán)的外直徑定位在上面和下面之間。該外面通過沿著環(huán)的軸向方向的連續(xù)曲面(curve)而形成。該連續(xù)曲面具有通過凹面連接的第一凸面和第二凸面，每一個凸面分別由第一半徑和第二半徑來限定。
[0027]在另一個實(shí)施例中，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞組件，其包括具有冠和側(cè)壁的活塞。該側(cè)壁形成環(huán)形凹槽。壓縮環(huán)的尺寸被設(shè)置為容納在凹槽內(nèi)。壓縮環(huán)具有通過連續(xù)的曲面而形成的外面。該外面具有通過凹面連接的第一凸面和第二凸面，每一個凸面分別由第一曲率半徑和第二曲率半徑來限定。
[0028]在再一實(shí)施例中，一種形成壓縮環(huán)的方法，其包括提供具有外面、內(nèi)面、上面以及下面的環(huán)。該環(huán)的外面被加工以形成沿著環(huán)的軸向方向的連續(xù)曲面。該連續(xù)曲面具有通過凹區(qū)段連接的第一和第二凸出區(qū)段，其中每個凸出區(qū)段分別由第一和第二半徑來限定。
[0029]本實(shí)用新型的不同實(shí)施例具有相關(guān)聯(lián)的非限制性益處。例如，通過提供具有一對凸面的頂部壓縮環(huán)，與具有單個凸面的環(huán)相比，減少了與發(fā)動機(jī)的氣缸壁接觸的有效面積，因而減少了摩擦。
【附圖說明】
[0030]圖1為根據(jù)一個實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的示意圖；
[0031]圖2為根據(jù)一個實(shí)施例的活塞和壓縮環(huán)的部分的截面視圖；
[0032]圖3為圖2的壓縮環(huán)的透視圖；以及
[0033]圖4為圖2的壓縮環(huán)的示意性視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]按照要求，本文中已披露了本實(shí)用新型的詳細(xì)的實(shí)施方式；然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所披露的實(shí)施例僅為示例性的并且可以以不同的和替代的形式來實(shí)施。該附圖并不一定按比例繪制；一些特征可被放大或縮小以示出特定組件的細(xì)部。因此，本文中所披露的具體結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)部并不應(yīng)當(dāng)理解為限制性的，而是僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來變化地實(shí)施本實(shí)用新型的代表性基礎(chǔ)。
[0035]圖1示出了內(nèi)燃機(jī)20的示意圖。內(nèi)燃機(jī)20具有多個氣缸22，且示出了一個氣缸。內(nèi)燃機(jī)20具有與每個氣缸22結(jié)合的燃燒室24。該氣缸22由氣缸壁32和活塞組件34形成?；钊M件34連接至曲軸36。燃燒室24與進(jìn)氣歧管38和排氣歧管40流體連通。進(jìn)氣閥42控制從進(jìn)氣歧管38至燃燒室30內(nèi)的流動。排氣閥44控制從燃燒室30至排氣歧管40的流動。該進(jìn)氣42和排氣閥44可以以如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用來控制發(fā)動機(jī)操作的各種方式來操作。
[0036]噴油器46將燃油從燃油系統(tǒng)中直接輸送至燃燒室30，因此發(fā)動機(jī)為直噴式發(fā)動機(jī)。低壓或高壓燃油噴射系統(tǒng)可與內(nèi)燃機(jī)20 —起使用，或者在其他示例中可使用端口噴射系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)包括火花塞48，該火花塞被控制為以提供火花形式的能量，從而點(diǎn)燃燃燒室30中的燃油空氣混合物。在其他實(shí)施例中，可使用其他的燃油輸送系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)或者技術(shù)，包括壓縮點(diǎn)火。
[0037]內(nèi)燃機(jī)20包括控制器和構(gòu)造為對控制器提供信號用于控制輸送至發(fā)動機(jī)的空氣和燃油、點(diǎn)火定時、來自發(fā)動機(jī)的功率和扭矩輸出等的各種傳感器。發(fā)動機(jī)傳感器可包括但不限制于排氣歧管40中的氧傳感器、發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器、油門踏板位置傳感器、發(fā)動機(jī)歧管壓力(MAP)傳感器、用于曲軸位置的發(fā)動機(jī)位置傳感器、進(jìn)氣歧管38中的空氣質(zhì)量傳感器、節(jié)流閥位置傳感器等。
[0038]在一些實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)20用作車輛(諸如傳統(tǒng)的車輛或停止-啟動的車輛)中唯一的原動力。在其他實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)可用在混合動力車輛中，其中可利用諸如電機(jī)的額外原動力，以提供額外的功率來推進(jìn)車輛。
[0039]每個氣缸22在包含吸氣沖程、壓縮沖程、點(diǎn)火沖程以及排氣沖程的四沖程循環(huán)下操作。在其他示例中，發(fā)動機(jī)可使用兩沖程循環(huán)來操作。在吸氣沖程期間，進(jìn)氣閥42打開且排氣閥44關(guān)閉同時活塞組件34從氣缸22的頂部移動至氣缸22的底部從而將氣體從進(jìn)氣歧管引入至燃燒室。已知位于氣缸22的頂部處的活塞組件34位置通常為上死點(diǎn)(TDC)。已知位于在氣缸底部處的活塞組件34位置為下死點(diǎn)(BDC)。
[0040]在壓縮沖程期間，進(jìn)氣閥42和排氣閥44關(guān)閉?；钊?4從底部朝向氣缸22的頂部移動，從而將壓縮在燃燒室24內(nèi)的空氣。
[0041]然后燃油被引入至燃燒室24中且被點(diǎn)燃。在示出的內(nèi)燃機(jī)20中，燃油被噴射至燃燒室24中并且然后使用火花塞48來點(diǎn)燃。在其他示例中，燃油可使用壓縮點(diǎn)火來點(diǎn)燃。
[0042]在膨脹沖程期間，在燃燒室24中的已點(diǎn)燃的燃油空氣混合物膨脹，因此使得活塞34從氣缸22的頂部移動至氣缸22的底部?；钊M件34的移動產(chǎn)生了曲軸36中的相應(yīng)的移動并且提供來自內(nèi)燃機(jī)20的機(jī)械扭矩輸出。
[0043]在排氣沖程期間，進(jìn)氣閥42保持關(guān)閉，并且排氣閥44打開。活塞組件34從氣缸的底部移動至氣缸22的頂部從而通過減少燃燒室24的容積而從燃燒室24中移除廢氣和燃燒產(chǎn)物。廢氣從燃燒氣缸22中流至排氣歧管40且流至后處理系統(tǒng)(諸如催化轉(zhuǎn)化器)。
[0044]進(jìn)氣和排氣閥42、44定位和定時，以及燃油噴射定時和點(diǎn)火定時可對于不同的發(fā)動機(jī)沖程而發(fā)生變化。
[0045]活塞組件34具有活塞50，該活塞具有冠52、側(cè)壁54以及裙部56。活塞50包含有經(jīng)由連桿銷等而將活塞連接至曲軸36的結(jié)構(gòu)。側(cè)壁54形成了氣缸并且限定了多個環(huán)形凹槽58。在圖1中示出了三個環(huán)形凹槽；然而，任意數(shù)量的環(huán)形凹槽可與活塞組件34—起使用。在一個實(shí)施例中，環(huán)形凹槽5