CN102155285A - 新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机,特别适用海、陆、空的各种内燃机,在现有四冲程直立四缸双顶置凸轮轴汽油机的四只汽缸(28)、上面装上四汽缸喷油口垫片(14)、和四小汽缸头(13)内设新配气机构、四只小汽缸(37)采用倒立设置。每只小汽缸(37)壁前方设置二个口(35),由小活塞(39)上下滑动有进气、排气。每只大小活塞(32)(45)(48)(52)(39)做功是同时,排气是推动每只进排涡轮(66)(69)(73)(77)做二次功。本机结构简单,润滑条件好、寿命长、工作平稳、转速高、又无声、发动机实现了燃油转涡在热空气夹层中间分层双转涡燃烧,实现了一次燃烧四次做功,使发动机有更大的高功率输出,节省燃油50%左右,减少排放85%。
Description
所属技术领域
本发明专利涉及一种四冲程直立四缸汽油机,尤其是一种新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机。
背景技术
目前公知的四冲程四缸汽油机的构造由,曲轴、曲轴箱、变速箱、变速机构、四只链杆总成、四只活塞总成、四只汽缸、四汽缸头、配气机构等组成。目前国内的四冲程四缸内燃机的配气机构都采用凸轮轴、摇臂、摇臂轴、进气门、排气门、气门座圈、气门弹簧等组成。这些机件是目前四冲程发动机不可缺少的运动机件,又是四冲程发动机成熟的配气机构,一百多年来,大小内燃机都在使用,但是其不足之处,这种配气机构还是有它的缺点,如发动机工作时,进、排气门受到高温振动变形燥声带来的麻烦,对油耗方面,节省燃油已不足。另外国内的内燃机,燃油“进油口”和“喷油口”传统设置方式有二种,一种是在发动机后方设置混合气进气口,在进气时,燃油和空气一起混合由“进气门”打开进入汽缸燃烧。另一种是柴油机和一种二冲程汽油机,在“燃烧室顶部设置喷油器”,向汽缸内喷油和空气混合一起燃烧。另外国内的汽车发动机上的增压器根据结构的不同主要分为两类——机械增压和涡轮增压。早期的增压器都属于机械增压,在刚问世时被称作“超级增压器”Supercharger,后来就延用了此名称。涡轮增压器发明之后就被称为了Turbocharger。目前四缸发动机的曲轴大体设置采用一种,一种是曲轴上布置了四付曲柄和四只曲柄销,一、四付曲柄和二只曲柄销,二只曲柄销同步设置在上止点360°,另二、三付曲柄和二只曲柄销,二只曲柄销同步设置在下止点360°。在发动机工作时,要求每只汽缸的活塞进气一次180°后循环,一至三汽缸,四至二汽缸,四次进气720°,发动机完成一个工作循环。
发明内容
为了克服国内现有四冲程四缸内燃机配气机构的机件,在高温振动变形燥声带来的麻烦,对节省燃油不足的技术问题,本发明专利提供一种新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机,该一种新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机,不仅新配气机构的每只小汽缸壁前方设置二个口,二个口由小活塞上下滑动有进气、排气、而且每个燃烧室的残余废气能吹扫出机外,在进气道和排气道非常畅通,可减小大小活塞的吸气损失,及推废气的阻力,增压来的风可以冷却进排涡轮,而且二个口进入的热空气是转动进入汽缸,燃油经过平台喷油口进入汽缸内以是转动进入,而且增压发动机燃油转涡在热空气转涡夹层中间分层双转涡燃烧,燃烧同时推动大小活塞做功和进排涡轮做二次功,行程了一次燃烧四次做功。本机结构简单,润滑条件好、寿命长、发动机工作平稳,转速高、又安全、又无声、热空气转涡同燃油转涡热雾化更充分,进一步提高热效率,又提高充气量,使发动机具有更大的高功率及高扭矩输出,燃油消耗最低,排放污染最小的优点。
本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是:现有的四冲程直立四缸双顶置凸轮轴汽油机的构造由,曲轴、曲轴箱、变速箱、变速机构、四只链杆总成、四只活塞总成、四只汽缸、四汽缸头、配气机构等组成。其特征是:在现有的四冲程直立四缸双顶置凸轮轴汽油机的曲轴箱上,装上新设计的四汽缸喷油口垫片、四小汽缸头、四小汽缸头设新配气机构、四只小汽缸采用倒立设置。1、四小汽缸头设新配气机构的构造;2、本发明专利的工作过程和节能效果。
1、四小汽缸头设新配气机构的构造由,小曲轴箱、小曲轴、小曲轴飞轮、四只小汽缸、四只小链杆总成、四只小活塞总成、一只一.二进排涡轮外筒、一只三.四进排涡轮外筒、二只涡轮左右侧盖、一只一.二进排涡轮、一只三.四进排涡轮、二只涡轮左右座、二只涡轮中座、二只涡轮头座盖、八只涡轮轴小油环、二只涡轮正时小链轮、二只涡轮正时小链条、二只涡轮连接齿链轮、二只涡轮被动齿轮、四小汽缸头盖等组成。四只小汽缸、小曲轴箱、二只进排涡轮外筒、是整休结构。四只小汽缸,每只小汽缸壁前方设置二个口,二个口进气时是同步进气,排气时是同步排气。各四只大小汽缸顶部各设一个燃烧室,各设一个燃烧室后方设平台喷油口,平台喷油口设在四个燃烧室平面后上面,四只汽缸后方各设平台喷油口的一面,八个平面喷油口合在一起就是四个整体平台喷油口,各平台喷油口后上方各设一只喷油器,四只喷油器侧边各设一颗火花塞。二只进排涡轮外筒,二只外筒面上各设二个空气进气口,二只外筒前方各设二个排气口,四个空气进气口、四个排气口、二只进排涡轮外筒、是整体结构。一只一.二进排涡轮的二涡轮,二涡轮的中心设轴孔,轴孔和一只一.二进排涡轮的二轴头部连接是紧配合。一只三.四进排涡轮的三涡轮,三涡轮中心设轴孔,轴孔和一只三.四进排涡轮的三轴头部连接是紧配合。四只进排涡轮每只轴心设有油孔,每只轴上各设四只涡轮小油环。二只进排涡轮外筒内设四只进排涡轮、二只涡轮中座、二只涡轮左右座、二只涡轮头座盖、二只涡轮正时小链轮、二只涡轮正时小链条、二只涡轮左右侧盖。各一只外筒左右筒口边各设有螺栓连接孔。四只进排涡轮中的左右,每只有一边设一个圆挡盘,另一边设半边圆挡盘,还有半边设涡叶片,一个圆挡盘和半边圆挡盘,中间有半边是空心的,是进气道。另半边设涡叶片,涡叶片的中间空间是排气道,涡叶片中有一片尖部设二只分小涡片,是进排涡轮的正时点线,已是增压来的风经过二只小涡片能吹扫大小汽缸内的废气。一个圆挡盘、半边圆挡盘、半边涡叶片、是整体结构。各只轴尾部中心设钢珠及油孔。二只涡轮中座,每只下方设第二排气道,是废气推动涡叶片做功后,废气经过涡叶片的中间空间进入第二个排气道出口在推动涡叶片做二次功。四只小活塞,每只跟现有的活塞结构是同样,只不过在活塞前方左右各增设一只一字油环,每只小活塞中设有六只油气环,分别为:二只气环、一只油气环、二只一字油环、一只油环。有二只气环设在小活塞顶部,二只气环下方设一只油气环,一只油气环左右各设一只一字油环,各设一只一字油环下方设一只油环,几只油气环设计是一个口环,是对准二个口方,工作时主要起密封油作用。一只油气环的结构是,对准二个口是气环,其它部份是油环,油环和气环是整体结构。每只小汽缸二个口顶部有15毫米的行程,是小活塞顶部和活塞环的行程,15毫米行程是发动机转动有进气关闭、压缩、燃烧、排气打开使用的。四只进排涡轮和小曲轴是同步转速,大曲轴转二圈,小曲轴转一圈,做功一次。各一只涡轮左右侧盖,每只盖中心设调整螺栓,螺栓头部设钢珠,是调整四只进排涡轮轴转动间隙使用的,本四只气缸和曲轴箱是整体结构,另外在后方空气滤清器内增设一只电动风涡扇。小曲轴的构造、小曲轴的构造跟现有发动机曲轴和曲柄是同样,只不过小曲轴的构造要比本机大曲轴小一点,小曲轴的轴中心设有油孔。
2、本发明专利的工作过程和节能效果是:在发动机工作时,曲轴上正时小链轮,和正时大链条带动小曲轴上的正时大链轮及四只进排涡轮旋转,当一活塞和小活塞排废气推动进排涡轮后,关闭排气道,“同时三活塞处于压缩状态”,进排涡轮转到进气道,一小汽缸二个口早已开着,这时一活塞进入空气从上止点向下止点运动,同时一小活塞在下止点向上止点二个口运动,当一活塞进入空气向下止点正时,一小活塞运动已经要关闭二个口,当一活塞在下止点向上止点运动要到达关闭线时,小活塞才开始关闭了二个口,这时由喷油器向一汽缸平台喷油口喷出浓混合气转动进入热空气夹层中间分层转动压缩,在这一活塞和小一活塞的运动过程中,一活塞和小活塞同时向燃烧室压缩本缸的空气和燃油,一直到一活塞和小活塞要接近上止点时,火花塞点火,一活塞和一小活塞同时吸收燃烧压力,做功冲程开始,同时“三活塞处于排气状态”,当一活塞和一小活塞做功后要开始排废气时,由一小活塞打开二个口,这时废气一勇而出推进动排涡轮做二次功。在这运动中,二只进排涡轮,二只小活塞,为一、三只活塞准备做下一次进气工作循环。所上述是二只进排涡轮,二只小活塞和一.三活塞和做功方法。还有二只进排涡轮,二只小活塞和四、二活塞做功方法跟一、三活塞的做功方法是同样的。
根据上述新设计的内燃机可知,本发动机其结构是将四冲程的四只小汽缸倒置在上面,下面是四冲程四只汽缸,上面四冲程四只小汽缸壁前方每只设置二个口,二个口有进气、排气,当四只小活塞上下滑动时,可打开或关闭它门,本机由风涡扇提供纯空气,进空气是顺着每只进排涡轮进气道的热量和每只大小汽缸壁的热量转动进入的,供应浓混合气由每只喷油器提供,“内喷式”,喷油时混合气经过大汽缸平台喷油口进入空气夹层中间以是转动的,在分层压缩行程时,上面每只小活塞封闭二个口,使每只大小活塞同时吸收燃烧压力,同时排气推动每只进排涡轮做二次功,从而增加了更大的高功率及高扭矩,很明显,本机这项新技术最大的好处是舍弃了现有传统的蘑菇状气门,从而省去了气门机构在高温振动变形燥声带来的麻烦,而且使大小汽缸内的废气吹扫一干二净,显然提高了燃烧热效率高、功率大。四只进排涡轮进气道和二个口,进气排气非常畅通,阻力小,增压充气效率高,混合气热雾化品质好,有利于稳定燃烧,风涡扇向大小汽缸提供的压力热空气的起到增压作用,可进一步提高充气量,混合气平台喷油口设置在每一只大汽缸顶部平面后方,靠近火花塞,有较浓的混合气,其它离火花塞较远的地方是稀混气,有的地方只是空气。本机结构简单、润滑条件好、寿命长、发动机工作平稳、转速高、又安全、又无声、实现了增压发动机燃油转涡进入热空气夹层中间分层双转涡燃烧,行程了每只大汽缸一次燃烧四次做功,是内燃机过程所追求的新型发动机,它将四冲程发动机带来了新的发展前景,节省燃油50%左右,减小排放85%。
本发明专利的有益效果是,本发明专利的新技术和现有发动机的技术相比,所具有的节能优点及效果,它是由技术特征直接带来的,而且它以改变了现有气门机构在高温振动变形燥声带来的麻烦,本机的润滑条件好,动力强劲,新配气机构的寿命是现有发动机的两倍,它还可以节省一半以上的燃油。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
1、本发明专利的前方结构图。
2、四只汽缸平台喷油口的一面结构图。
3、四小汽缸头低面平台喷油口俯视结构图。
4、四小汽缸头平面结构图。
5、发动机右侧方结构图。
6、发动机后方机构结构图。
7、发动机左侧方新配气机构结构图。
在图1中,1.四汽缸头盖,2.小曲轴,3.五只小曲轴底瓦盖,4.四只小链杆底盖,5.涡轮被动齿轮,6.正时大链轮座,7.正时大链轮,8.螺母9.油封,10小曲轴飞轮,11.飞轮盖,12..正时大链条,13.四小汽缸头,14.四汽缸喷油口垫片,15.发动机左侧盖,16.四只汽缸和曲轴箱,17.发动机,18.曲轴正时小链轮,19.大曲轴,20.大链杆底瓦座,21.机油泵,22.出水口,23.曲轴底瓦盖,24.曲轴左右油封,25.电子感应头,26.曲轴飞轮,27.曲轴尾部连接变速箱,28.起动机,29.四汽缸,30.大链杆,31.活塞销,32.四活塞,33.一付活塞环,34四燃烧室,35.四小汽缸二个口,36.四个排气口,37.四小汽缸,38.四付小活塞环,39.四只小活塞,40.四只小活塞的左右各四只一字油环,41四只小活塞销,42.四只小链杆,43.分电器。
在图2中,44.一汽缸,45一活塞46一付活塞环,47.二汽缸,48.二活塞,49.一付活塞环,50.油孔,51.三汽缸,52.三活塞,53一付活塞环,54.汽缸螺杆,55.四平台喷油口的一面,56.三平台喷油口的一面,57.油孔,58.二平台喷油口的一面,59.水孔,60.一平台喷油口的一面,61.螺栓连接孔。
在图3中,62.涡轮右侧盖,63.一只三.四进排涡轮外筒,64.出油孔,65,涡轮右座,66.四进排涡轮,67.涡轮中座,68.四只涡轮轴小油环,69.三进排涡轮,70.涡轮头座盖,71.油孔,72.涡轮头座盖,73.二进排涡轮,74.一、二进排涡轮外筒,75.四只涡轮轴小油环,76.涡轮中座,77.一进排涡轮,78.涡轮左座,79.出油孔,80.涡轮左侧盖,81.涡轮正时小链轮,82.涡轮正时小链条,83.一平台喷油口,84.喷油器,85.火花塞,86.一燃烧室,87.一小汽缸二个口,88.二平台喷油口,89.喷油器,90.火花塞,91.二燃烧室,92.二小汽缸二个口,93.油孔,94.三平台喷油口,95.喷油器,96.火花塞,97.三燃烧室,98.三小汽缸二个口,99.四平台喷油口,100.喷油器,101.火花塞,102.涡轮正时小链条,103.涡轮正时小链轮。
在图4中,104.一空气进气口座,105.二空气进气口座,106.三空气进气口座,107.四空气进气口座,108.五只小曲轴座,109.三小汽缸,110.四小汽缸头垫片,111.油孔,112.二小汽缸,113.一小汽缸114.链条导管座,115.链条导管。
在图5中,116.五只小曲轴盖,117.涡轮被动齿轮,118.涡轮连接齿链轮,119.齿链轮销,120.四合一空气弯管,121.小螺杆,122.齿链轮孔盖,123.三.四进排涡轮正时点线124.水道,125变速箱螺栓连接孔,126.电动风涡扇,127.空气滤清器,128.二只卡簧,129.空气节气门。
在图6中,130.齿链轮孔盖,131.进水口,132.涡轮正时小链轮。
在图7中,133正时大链轮正时点线,134.链条调整器,135发电机,136.发电机传动带,137.发电机主动盘,138.曲轴螺母,139.一、二进排涡轮正时点线,.140.涡轮连接齿链轮,141.齿链轮销,142.齿链轮孔盖,143.小曲轴箱。
具体实施方案
本发明专利的设施方案在图3中:先拿八只涡轮轴小油环(68)(75)分布装在四只进排涡轮(66)(69)(73)(77)的轴环位上,在轴环位上装上各一只涡轮中座(67)(76),又装上每一只涡轮左右座,又装上各一只涡轮正时小链轮(81)(103)用螺母固定,又装上各一只涡轮正时小链条(82)(102)。另一方在二只进排涡轮的二只轴头部各装上二只进排涡轮(66)(69)紧配合固定,随后又把四只进排涡轮(66)(69)(73)(77)分布装进各一只进排涡轮外筒(63)(74)内,后又在每只的轴头部装上各一只涡轮头座盖(72)(70)各有螺杆固定,又在每一只进排涡轮外筒(63)(74)的左右筒口装上各一只涡轮左右侧盖(62)(80)并各用螺杆固定,在各只外筒面上各用螺杆固定涡轮中座(76)(67)和涡轮左右座(78)(65)。
本发明专利的设施方案在图4中,先在小曲轴(2)的轴头部和轴尾部装上各一只涡轮被动齿轮(5)(117),并各用螺母固定,又在小曲轴(2)头部装上正时大链轮座(6)固定。另一方拿四付小活塞环(38)和小活塞(39)的左右各四只一字油环(40),分布装在四只小活塞(39)的环位中滴几滴油润滑,又把四只小活塞(39)分布装在四只小链杆(42)的活塞销处,并各用一只小活塞销(40)穿入与小链杆(42)连接,并各用二只圆卡簧固定每一只小活塞销(40),随后又拿四只小链杆(42)的轴部分布与小曲轴(2)的四只曲柄销连接,并盖上各一只小链杆底瓦盖(3),并各用二只螺杆固定。后又把小曲轴(2)上的四只小活塞(39)分布装进四小汽缸(37)内,并在小曲轴(2)的轴上各盖上一只小曲轴盖(116),并各用二颗汽缸螺杆固定。
本发明专利的设施方案在图5中,拿一只四合一空气弯管(120)与四只进排涡轮外筒(74)(63)上的四个空气进气口座(104)、(105)、(106)、(107)连接,并在每个空气进气口座(104)、(105)、(106)、(107)用二颗螺杆固定四合一空气弯管(120),四合一空气弯管(120)另一端与一只空气节气门(129)的一端连接,空气节气门(129)另一端与空气滤清器(127)连接,并各用一只圆卡簧固定。
本发明专利的设施方案在图6中,在四只汽缸(29)后方,在每只汽缸(44)(47)(51)(29)平台喷油口(83)、(88)、(94)、(99)处装上各一只喷油器(84)、(89)、(95)、(100),再侧边装上各一只火花(85)、(90)、(96)、(101)塞同时固定。
本发明专利的设施方案在图7中,在下方曲轴上装上正时小链轮(18)和正时大链条(12),又把正时大链条(12)装在正时大链轮(7)上,对准正时大链轮(7)正时点线(133),并用四颗螺杆固定,后在正时大链轮(7)前后装上各一只链条导管(114)、(115)。下方发动机(17)左侧方装上链条调整器(134),用二颗螺杆固定。后又大曲轴(19)头部装上发动机左侧盖(15)用螺杆固定,装上发电机主动盘(137)用螺杆固定,后在发电机主动盘(137)上和发电机盘上装上转动带(136),同时调整用螺母固定。
所上述是本发明专利分层双转涡燃烧结构新技术,是国内首创,因为本机结构和设计方法有很多种型式,又是我研究了十几年的研究成果,为了防备其他人防造本发动机的新技术,请求再加以保护以下两点。
Claims (4)
1.一种新型四冲程新配气机构四缸分层双转涡燃烧节能内燃机,它在现有的四冲程直立四缸双顶置凸轮轴汽油机的曲轴箱上,装上新设计的四汽缸喷油口垫片、四小汽缸头、四小汽缸头设新配气机构、四只小汽缸采用倒立设置,在现有的四冲程直立四缸双顶置凸轮轴汽油机的构造由,曲轴、曲轴箱、变速箱、变速机构、四只链杆总成、四只活塞总成、四只汽缸、四汽缸头、配气机构等组成,在图3中:先拿八只涡轮轴小油环(68)(75)分布装在四只进排涡轮(66)(69)(73)(77)的轴环位上,在轴环位上装上各一只涡轮中座(67)(76),又装上每一只涡轮左右座,又装上各一只涡轮正时小链轮(81)(103)用螺母固定,又装上各一只涡轮正时小链条(82)(102),另一方在二只进排涡轮的二只轴头部各装上二只进排涡轮(66)(69)紧配合固定,随后又把四只进排涡轮(66)(69)(73)(77)分布装进各一只进排涡轮外筒(63)(74)内,后又在每只的轴头部装上各一只涡轮头座盖(72)(70)各有螺杆固定,又在每一只进排涡轮外筒(63)(74)的左右筒口装上各一只涡轮左右侧盖(62)(80)并各用螺杆固定,在各只外筒面上各用螺杆固定涡轮中座(76)(67)和涡轮左右座(78)(65),在图4中,先在小曲轴(2)的轴头部和轴尾部装上各一只涡轮被动齿轮(5)(117),并各用螺母固定,又在小曲轴(2)头部装上正时大链轮座(6)固定。另一方拿四付小活塞环(38)和小活塞(39)的左右各四只一字油环(40),分布装在四只小活塞(39)的环位中滴几滴油润滑,又把四只小活塞(39)分布装在四只小链杆(42)的活塞销处,并各用一只小活塞销(40)穿入与小链杆(42)连接,并各用二只圆卡簧固定每一只小活塞销(40),随后又拿四只小链杆(42)的轴部分布与小曲轴(2)的四只曲柄销连接,并盖上各一只小链杆底瓦盖(3),并各用二只螺杆固定,后又把小曲轴(2)上的四只小活塞(39)分布装进四小汽缸(37)内,并在小曲轴(2)的轴上各盖上一只小曲轴盖(116),并各用二颗汽缸螺杆固定,在图5中,拿一只四合一空气弯管(120)与四只进排涡轮外筒(74)(63)上的四个空气进气口座(104)、(105)、(106)、(107)连接,并在每个空气进气口座(104)、(105)、(106)、(107)用二颗螺杆固定四合一空气弯管(120),四合一空气弯管(120)另一端与一只空气节气门(129)的一端连接,空气节气门(129)另一端与空气滤清器(127)连接,并各用一只圆卡簧固定,在图6中,在四只汽缸(29)后方,在每只汽缸(44)(47)(51)(29)平台喷油口(83)、(88)、(94)、(99)处装上各一只喷油器(84)、(89)、(95)、(100),再侧边装上各一只火花(85)、(90)、(96)、(101)塞同时固定,在图7中,在下方曲轴上装上正时小链轮(18)和正时大链条(12),又把正时大链条(12)装在正时大链轮(7)上,对准正时大链轮(7)正时点线(133),并用四颗螺杆固定,后在正时大链轮(7)前后装上各一只链条导管(114)、(115),下方发动机(17)左侧方装上链条调整器(134),用二颗螺杆固定,后又大曲轴(19)头部装上发动机左侧盖(15)用螺杆固定,装上发电机主动盘(137)用螺杆固定,后在发电机主动盘(137)上和发电机盘上装上转动带(136),同时调整用螺母固定,所上述是本发明专利分层双转涡燃烧结构新技术,是国内首创,因为本机结构和设计方法有很多种型式,又是我研究了十几年的研究成果,为了防备其他人防造本发动机的新技术,请求再加以保护以下
在内燃机设置进油口,单汽缸,或者多只汽缸,汽缸顶部平面圆周360°,燃烧室外圆平面圆周360°,汽缸垫片缸边圆周360°,设置喷油口,或进油口等,向汽缸内进入燃油分层燃烧的,都不许可,在内燃机的活塞外圆360°,用气环和油环来设置一个口环,或者多个口环,在汽缸壁使用进气、排气的、都不许可。
2.根据权利要求1所述的新型四冲程新配气机构分层双转涡燃烧节能内燃机,其特征是:进排涡轮中设置有进气道和排气道,排气道是涡叶片中间空间是排气道。
3.根据权利要求1所述的新型四冲程新配气机构分层双转涡燃烧节能内燃机,其特征是:大汽缸上面设置一只小汽缸,一只小汽缸采用倒立设置,一只小汽缸壁前方设置二个口,二个口进气时是同步进气,排气时是同步排气。
4.根据权利要求1所述的新型四冲程新配气机构分层双转涡燃烧节能内燃机,其特征是:小活塞前方左右各设置一只一字油环,各设置一只油环,加上小活塞环上的油气环形成了一个长方形口环,一个长方形口环是工作时是起密封油作用的。
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