用于内燃机的单件式控油环制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的单件式控油环(10)，其由于环(10)的极佳的柔韧性而能够容易地顺应汽缸衬套(20)，包括基本上平行于汽缸衬套的内表面的第一表面，从该第一表面延伸出基本上倾斜的第二表面(5)，并且包括能够接收氮化层(12)的回火马氏体基体，具有高硬度，确保环的极佳的耐磨性以及因此耐用性。

Single-piece Oil Control Ring for Internal Combustion Engine

The invention relates to a single-piece oil control ring (10) for an internal combustion engine, which can easily adapt to the cylinder bushing (20) due to its excellent flexibility, including a first surface substantially parallel to the inner surface of the cylinder bushing, extending a substantially inclined second surface (5) from the first surface, and a tempered martensite matrix capable of receiving nitrided layer (12), with high hardness. Degree ensures excellent wear resistance and therefore durability of the ring.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的单件式控油环
本专利技术涉及一种用于内燃机的控油环，尤其是一种单件式环，包括在发动机的运转期间在汽缸上施加较低的切向力值，而且环的耐磨性和耐用性极佳。
技术介绍
内燃机,无论是柴油机循环、奥托循环、二冲程还是三冲程，均包括至少一个活塞环。活塞环用于密封汽缸衬套与活塞的本体之间的间隙，使燃烧室与发动机的其他内部部件隔离。活塞环径向设置在活塞的本体的基部上，防止燃烧气体在集油槽的方向上从燃烧室逸出，并且阻止发动机油渗入燃烧室内。通常，发动机设置有三个环，这三个环平行地位于布置在活塞本体的基部中的凹槽中，为两个压缩环和一个刮油环。压缩环更靠近活塞的头部定位并且密封活塞与衬套之间存在的间隙，可以使得活塞可以压缩用于燃烧的空气-燃料混合物并随后保持汽缸的气密性。另一方面，刮油环具有将在压力下抛出的多余的润滑油刮到衬套壁上并使其返回到集油槽中的功能，从而限制和控制油膜的厚度和发动机的油耗。环的另一重要功能是在燃烧期间消散活塞吸收的热量，将其传递到汽缸的冷却工作面。为了满足这些要求，即使这些汽缸的原始形状存在轻微偏差，活塞环仍需要沿其整个圆周保持与汽缸壁的连续接触。由于高的初始力和燃烧压力，以及造成磨损的高负荷，活塞环需要满足对其材料以及表面和形状的精加工的高要求。刮油环可以分为三种类型：单件式、两件式以及三件式。由于其良好的整体性能，大多数应用利用具有两个件或三个件的油环。两件式油环包括环形本体，该环形本体设置有朝向汽缸衬套定向的两个梯形环形凸起，环形本体通常由铸铁或钢制成，并且具有用于容纳膨胀元件(诸如，例如，弹簧)的内部凹槽，该膨胀元件也是环形的，其负责来自组件的切向力。作为一般规则，三件式油环包括第一上环形区段和第二下环形区段，它们与中间膨胀元件相关联，该膨胀元件以受控方式在上区段和下区段上施加力，以与汽缸壁相接。计算由膨胀元件(其仅仅是弹性元件)施加的力，使得在汽缸壁上的油膜呈现预定的期望厚度。另一方面，单件式油环的应用更受到限制，因为它具有很大的灵活性(其设计中固有的)，在操作时赋予环极佳的顺应性，易于模制到汽缸的壁上，然而由于被分段的事实而使其表面精加工变得更加困难，这限制了可能应用的精加工方法。此外，在单件式油环的情况下，由于环经受磨损，由于接触面积的增加而发生压力损失，在这种类型的环中非常小。为了解决这个问题，将环设计成具有更大的初始力，缺点在于这种大的力可能导致更大的磨损，使得单件式油环的解决方案相对于两件式或三件式的等同物显然是不利的。文献BR102012028094-9揭示了一种单件式控油环，其包括本体，该本体限定朝向内燃机的汽缸壁定向的下部和上部，分别限定垂直于本体的第一表面以及从那里延伸的第二倾斜表面，第一表面与第二表面一起限定与汽缸壁接触的第一区域，使得在发动机的初始组装中第一区域的至少95％与汽缸壁接触，确保恰当控制油膜，包括在运转过程中。看到现有技术以有效的方式解决了发动机的燃料消耗的问题，确保了油膜的所需且恰当的厚度。然而，在减少单件油环所经受的磨损的意义上，文件BR102012028094-9没有揭示任何解决方案。在这方面，直到现在还没有开发出用于内燃机的控油环，尤其是单件式油环，由于环的极佳柔韧性而能够容易地顺应汽缸的衬套，而且施加较低的切向力，包括在发动机的运转期间，同时，环的耐磨性极佳，确保油膜的恰当厚度，减少发动机的燃料消耗，环的耐用性极佳。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种用于内燃机的单件式控油环，其能够由于环的极佳柔韧性而容易地顺应汽缸衬套，并且同时施加较低的切向力，包括在发动机的运转期间，确保油膜的恰当厚度并大大减少发动机的燃料消耗。并且此外，本专利技术的目的是提供一种单件式控油环，其包括金属基部，该金属基部设置有基本上柔软的或可延展的芯部，该芯部的接触表面具有高硬度。并且此外，本专利技术的目的是提供一种包括氮化层的单件式控油环，该氮化层具有高硬度，确保极佳的耐磨性，并因此确保环的高耐久性。并且此外，本专利技术的目的是提供一种单件式控油环，其包括设置有芯部的金属基部，该芯部的硬度在400HV与600HV之间，该芯部的接触表面的硬度在800HV与1200之间。本专利技术的目的是通过用于内燃机的单件式控油环实现的，该控油环由多个可操作地相关联的区段形成，该单件式控油环包括金属基部，每个区段限定朝向汽缸的内表面定向的下部和上部，上部和下部分别限定基本上平行于汽缸衬套的内表面的第一表面，从那里延伸出基本上倾斜的第二表面，每个区段包括具有硬度在400HV与600HV之间的回火马氏体基体(temperedmartensiticmatrix)的金属基部，并且包括设置在环的每个区段的所有表面上的氮化层。本专利技术的目的还通过一种环来实现，该环包括设置在环的每个区段的每个上部和下部的第一和第二表面上的氮化层，每个区段包括由包含5％与25％重量之间的铬(Cr)和至少0.45％重量的碳(C)的钢制成的金属基部，金属基部设置有硬度在400HV与600HV之间的芯部，每个区段包括设置有硬度在800HV与1200HV之间的接触表面的金属基部，氮化层的厚度在20微米与120微米之间。本专利技术的目的还通过一种环来实现，该环包括区段，每个区段限定具有基本上“C”形状的横截面轮廓，上部和下部对应于“C”的自由末端，并且限定对应于“C”的基部的中心部分，氮化层的厚度最高达每个区段的中心部分的横截面的50％，优选地，厚度在每个区段的中心部分的横截面的16％与24％之间。附图说明基于附图中图示的实施方案的示例，下面将更详细地描述本专利技术。附图示出：图1：本专利技术的控油环在内燃机的汽缸内部的布置的图示；图2：本专利技术的客体控油环的立体图；图3：本专利技术的控油环的区段的横截面的图示，其上部被放大；图4：示出了在执行硬化热处理和氮化的每个阶段之后的本专利技术的控油环的照片；图5：根据本专利技术的控油环的奥氏体化时间和冷却方式获得的不同平均硬度值的对比图；图6：在形成本专利技术的控油环的区段的表面上设置的氮化层的示意图和照片；图7：在形成本专利技术的控油环的区段的表面上设置的氮化层的照片；以及图8：从本专利技术的控油环的芯部的方向上的接触表面开始获得的硬度的图表形式的图示。具体实施方式根据优选的实施方案，并且如在图1和图2中可以看到的，本专利技术的客体单件式控油环10包括由多个可操作地相关联的区段1形成的本体，每个区段相对于其余区段具有一定程度的运动自由度，赋予环10极大的柔韧性，以及因此对于汽缸衬套20的形式具有很大的适应或模制能力，确保在各种各样的发动机运转情况下保持适当的油膜。图3示出了形成环10的本体的区段1之一，其包括具有基本上“C”形形式的横截面，该“C”形形式限定了对应于“C”的自由末端的上部2和下部2’，以及对应于“C”的基部的中心部分3。当环10被安装在活塞的凹槽中时，上部2和下部2’朝向汽缸衬套20的内表面定向。环10的具体几何形状可以根据为其开发的发动机的类型而略微变化。无论上部2和下部2’的具体几何形状如何，其中每个均限定了基本上平行于汽缸衬套20的内表面的第一表面4，从第一表面延伸出基本上倾斜的第二表面5，使得第二表面5限定从第一表面4的延长部分获得的角度D。由于上部2和下部2’的这种几何形状，第一表面4限定了相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于内燃机的单件式控油环(10)，其由包括金属基部并且可操作地相关联的多个区段(1)形成，每个区段(1)限定均朝向汽缸衬套(20)的内表面定向的上部(2)和下部(2’)，所述上部和下部(2、2’)分别限定基本上平行于所述汽缸衬套(20)的所述内表面的第一表面(4)，从所述第一表面延伸出基本上倾斜的第二表面(5)，所述环(10)的特征在于，每个所述区段(1)包括回火马氏体基体的金属基部，其硬度在400HV与600HV之间，并且包括设置在所述环(10)的每个所述区段(1)的所有表面上的氮化层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.07 BR 10201602344251.用于内燃机的单件式控油环(10)，其由包括金属基部并且可操作地相关联的多个区段(1)形成，每个区段(1)限定均朝向汽缸衬套(20)的内表面定向的上部(2)和下部(2’)，所述上部和下部(2、2’)分别限定基本上平行于所述汽缸衬套(20)的所述内表面的第一表面(4)，从所述第一表面延伸出基本上倾斜的第二表面(5)，所述环(10)的特征在于，每个所述区段(1)包括回火马氏体基体的金属基部，其硬度在400HV与600HV之间，并且包括设置在所述环(10)的每个所述区段(1)的所有表面上的氮化层。2.根据权利要求1所述的环，其特征在于，所述氮化层(12)设置在所述环(10)的每个所述区段(1)的每个所述上部和下部(2、2’)的所述第一表面和第二表面(4、5)上。3.根据权利要求1所述的环，其特征在于，每个所述区段(1)包括由钢形成的所述金属基部，所述钢包含5％至25％重量的铬...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉塞拉·阿布拉斯·马克思，保罗·若泽·达·罗沙·莫尔登特，保罗·罗伯特·维埃拉·德·莫赖斯，
申请(专利权)人：马勒金属立夫有限公司，马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：巴西,BR