CN101649792A - 一种天然气发动机用活塞环组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气发动机用活塞环组，它包括两道气环和一道油环；所述的第一道气环为双梯结构环，第二道气环为反扭结构环，第三道的油环为三片柔性钢带组合油环。第一道的双梯结构气环表面进行镶嵌喷钼环处理，钼层抗熔着磨损能力强，双梯结构防卡死、积炭能力强，即能大大提高使用寿命；第二道气环采用反扭结构，刮油能力极强，显著降低机油耗和摩擦功；油环由三片柔性钢带组合油环组成，三片柔性钢带组合油环的径向厚度为3.7±0.15，柔性强、重量轻、顺应缸套变形能力强、回油能力强、提高刮油能力、有效降低机油耗。

Description

一种天然气发动机用活塞环组

技术领域

本发明涉及一种活塞环组，具体说是一种天然气发动机用活塞环组。

背景技术

现有中重型气体燃料发动机，如天然气发动机的活塞环组直接沿用了传统的柴油机或汽油机的发动机用活塞环组形式，即第一道为镀硬铬气环、第二道为磷化气环、第三道为二组合式螺旋撑簧油环组成；但是天然气发动机使用这种活塞环组存在以下缺点：

(1)表面镀硬铬气环很难适应气体燃料发动机的排温高、润滑效果差环境，易发生熔着磨损、拉缸等失效现象；

(2)二组合式螺旋撑簧油环加工工艺长，成品率较低低、设备投资大；

(3)二组合式螺旋撑簧油环柔性较差，缸套顺应变形能力差，很难适应低机油耗要求。

基于以上原因分析，有必要对第一道气环，以及油环材料与结构作出调整，以适应中重型新能源气体燃料发动机需要。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种适应于天然气发动机实用的活塞环组，进一步提这种新能源气体燃料发动机的性能，彻底解决现有气体燃料发动机易发生活塞组件早期磨损、拉缸等故障。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种天然气发动机用活塞环组，它包括两道气环和一道油环；所述的第一道气环为双梯结构环，第二道气环为反扭结构环，第三道的油环为三片柔性钢带组合油环。

本发明中，所述的第一道气环为表面经过镶嵌喷钼处理的双梯结构环。

本发明中，所述的第二道气环为表面经过氮化处理的反扭结构环。

本发明中，所述的油环为表面经过氧化处理的三片柔性钢带组合油环；所述的三片柔性钢带组合油环的径向厚度为3.7±0.15。

有益效果：1、第一道的双梯结构气环表面进行镶嵌喷钼环处理，钼层抗熔着磨损能力强，双梯结构防卡死、积碳能力强，即能大大提高使用寿命；其一次性使用寿命由原来的2000小时提高到4000小时以上；大大提高了使用的时间，降低了成本。2、第二道气环采用反扭结构，刮油能力极强，显著降低机油耗和摩擦功：摩擦功降低25％，燃气消耗效率由原来250克/千瓦.时减小到200克/千瓦.时；机油耗与燃气消耗比由原来0.5％减小到0.3％。3、油环由三片柔性钢带组合油环组成，三片柔性钢带组合油环的径向厚度为3.7±0.15，柔性强，降低环与缸壁比压25％；重量轻，减轻重量50％；顺应缸套变形能力强，增加顺应性40％；回油能力强，增加回油通道80％；提高刮油能力，提高刮油能力40％；有效降低机油耗，降低燃气消耗率20％。可以满足国3、国4、国5排放GB17691-2005气体点燃式发动机对活塞环组的要求。

附图说明

图1-a为第一道气环的截面结构示意图。

图1-b为第二道气环的截面结构示意图。

图1-c为油环的截面结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1-a、仁b和1-c所示，本发明的活塞环组由两道气环和一道油环组成。

三道环组设计时综合考虑燃气压力、温度、活塞组件线速度、润滑油特性，功能上相互组合，保证了密封高温高压燃气和最低润滑油膜厚度。

第一道气环1采用双梯结构、表面镶嵌喷钼处理：钼层的细密空隙储存润滑油，预防高温环境下发生熔着磨损和拉缸现象。气环表面处理的选用必须保证持久的耐磨性、抗拉缸性，所以表面处理层要求有良好的自润滑能力，抗熔着磨损和拉缸能力，基于这种前提选择镶嵌喷钼处理技术。

第二道气环2采用反扭结构、氮化表面处理：运动过程产生扭曲，使环外侧下锥面紧密与缸壁贴合，密封燃烧气体并刮除缸壁多余的润滑油。

油环3由传统的二组合式螺旋撑簧油环改为三片柔性钢带组合油环结构，充分提高了油环3的柔性、顺应性、回油性；油环3的刮片环采用SWRH72A(NHC-54)，镀硬铬；波形衬簧材料采用SUS304，着色处理。三组合油环刮片环加工工艺路线：成型钢带正圆绕制→整筒外圆镀铬→筒切断成单片→珩磨外圆→表面磷化；钢质波形撑簧加工工艺路线：波形成形→凸起部、耳部成形→耳角度成形→凸起部二次成形→绕圆成形→热处理→切断开口→磨修口→成品。与现有的二组合式螺旋撑簧加工工艺相比，工艺的工序缩短，从而提高了加工的效率。

以NQ175N天然气发动机为例，其缸径为108mm，活塞环第一道气环：双梯镶嵌喷钼环；第二道气环：反扭锥平环；油环：三片柔性钢带组合油环，径向厚度由原来的4.17mm调整为3.7±0.15。提高了整机耐久寿命，增强抗熔着磨损能力、抗拉缸能力；显著降低机油耗；提高加工效率、降低原材料成本；满足国3、国4、国5排放GB17691-2005气体点燃式发动机对活塞环组的排放要求。

Claims (5)

1、一种天然气发动机用活塞环组，其特征在于：它包括两道气环和一道油环；所述的第一道气环(1)为双梯结构环，第二道气环(2)为反扭结构环，第三道的油环(3)为三片柔性钢带组合油环。

2、根据权利要求1所述的天然气发动机用活塞环组，其特征在于：所述的第一道气环(1)为表面经过镶嵌喷钼处理的双梯结构环。

3、根据权利要求1所述的天然气发动机用活塞环组，其特征在于：所述的第二道气环(2)为表面经过氮化处理的反扭结构环。

4、根据权利要求1所述的天然气发动机用活塞环组，其特征在于：所述的油环(3)为表面经过氧化处理的三片柔性钢带组合油环。

5、根据权利要求1所述的天然气发动机用活塞环组，其特征在于：所述的三片柔性钢带组合油环的径向厚度为3.7±0.15。

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