[實用新型]一種節能延壽的發動機活塞

有效

• 申請號: 201720221099.7
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN206522198U
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 吳波;楊利;王大宇;王洪臣;金紹江;王征;劉旦;伊延吉
• 申請（專利權）人: 長春工程學院;吉林大學
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所22206
• 代理人: 李曉莉

技術領域

本實用新型涉及一種發動機活塞，特別是涉及一種基于增潤、耐磨、延壽功效的節能延壽的發動機活塞，可應用于各種發動機中如汽油機、柴油機。

背景技術

汽車已經是人們日常生活中必不可少的代步、交通、運輸工具。在如今全球節能減排、治霾抗污的大背景下，新能源汽車的研制推廣成為首要任務，但其配套設施的不完善以及高昂的價格使其完成普及仍需要一段時間。發動機是汽車的動力源，也是汽車有害廢氣排放的主源。經多項研究證明發動機燃燒能量中有10％～20％消耗在機械損失，而機械損失中有45％～65％能量消耗在活塞、活塞環與氣缸的摩擦副中，故發動機研究重點多在降低活塞摩擦力、提高活塞外表面耐磨性能以及提高活塞抗疲勞功能上，如公開號為“CN100516490C”的中國專利文獻，公開了一種內燃機的節油活塞；公開號為“CN 104763550A”的中國專利文獻，公開了一種節能環保的內燃機活塞；公開號為“CN 103410626B”的中國專利文獻，公開了一種帶有表面織構形態的內燃機活塞。經過對捷達XL-2V汽車發動機活塞的工況解讀和有限元分析，發現應力較集中的部位為活塞頂部第三環槽，此處由于回油孔的設計加之其距離高溫活塞頂部較近，必然導致應力集中于此，回油孔處的集中應力也較大。其次應力較大的部位為活塞頂部，高溫、燃氣高壓都將導致活塞頂部應力變大，活塞頂部應力分布由中心向四周逐漸減小。活塞裙部應力從上至下逐漸增加，由中間向兩邊先減小再增加，這是由于裙部上端距離環槽較近應力被分散轉移到環槽上，裙部下端雖然溫度最低但此處壁厚較薄且無加強筋設計，裙部周向方向應力較大部位距離全活塞應力最大的銷孔最近所以承擔了更大的負載，現有技術中提及的三種活塞設計雖能在一定程度上解決上述技術問題，但在保證延長活塞疲勞壽命方面和節油方面尚有欠缺，考慮到巨大的發動機使用量，即使將活塞-缸套系統的摩擦損耗降低很小幅度，也可以對減少能源消耗和改善環境產生較大影響。同時將易加工、低成本的節能延壽型發動機活塞作為新能源汽車普及前的過渡產品，前景巨大。

因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

發明內容

本實用新型的目的在于減小發動機在活塞與缸套做功過程中因摩擦產生的機械能損失，同時延長活塞疲勞壽命，提供一種基于增潤、耐磨、延壽功效的節能延壽的發動機活塞。

為達到上述技術目的，本實用新型提出了一種節能延壽的發動機活塞，包括活塞頂部和活塞裙部，其特征是：所述活塞裙部分為主應力承載區和次應力承載區，在活塞裙部外表面等間距均勻布置有相互平行的豎狀內凹條紋，所述豎狀內凹條紋包括第一豎狀內凹條紋和第二豎狀內凹條紋，

其中第一豎狀內凹條紋位于次應力承載區，所述第一豎狀內凹條紋為等寬等深凹槽形結構，凹槽截面呈圓角矩形、圓角三角形或圓弧形；

其中第二豎狀內凹條紋位于主應力承載區，所述第二豎狀內凹條紋為等寬凹槽形結構，凹槽截面呈圓角矩形、圓角三角形或圓弧形，第二豎狀內凹條紋的深度從活塞裙部上部到下部呈線性遞減變化，線性關系為Y＝-X(H1-H0)/L3，X和Y分別為平面內點的橫坐標和縱坐標，H1為活塞頂端端面槽深，H1為活塞裙部厚度的35％～40％，H0為活塞底端端面槽深，活塞底端端面槽深為活塞頂端端面槽深的70％～80％，L3為第二豎狀內凹條紋的長度。

進一步，相鄰兩列豎狀內凹條紋間距為活塞裙部周長的2％～4％。

進一步，所述第一豎狀內凹條紋的寬度為活塞裙部周長的0.3％～0.4％；所述第二豎狀內凹條紋的寬度為第一豎狀內凹條紋寬度的80％。

優選的，在任意相鄰兩列豎狀內凹條紋間的活塞裙部上開設有通孔，所述通孔一列縱向排列在兩列豎狀內凹條紋之間，每列通孔中的相鄰通孔的間距為活塞裙部裙長的13％～15％，且排布在次應力承載區內的通孔直徑為第一豎狀內凹條紋寬度的70％～80％，排布在主應力承載區的通孔直徑為第二豎狀內凹條紋寬度的70％～80％。

優選的，在任意相鄰兩列豎狀內凹條紋間設置有第三豎狀內凹條紋，第三豎狀內凹條紋與豎狀內凹條紋相互平行布置，排布在次應力承載區內的第三豎狀內凹條紋寬度為第一豎狀內凹條紋寬度的60％～70％，深度為其兩側第一豎狀內凹條紋深度的60％～70％；排布在主應力承載區的第三豎狀內凹條紋寬度為第二豎狀內凹條紋寬度的60％～70％，深度為其兩側第二豎狀內凹條紋深度為60％～70％。

更進一步，所述第三豎狀內凹條紋截面呈圓角矩形、圓角三角形或圓弧形。

通過上述設計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果：