[發(fā)明專利]一種提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110489751.4
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113186485B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭靈燕;馬飛;竇站成;黃國龍;王凝露;路海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/06;C23C4/11;C23C4/02;B24B1/00
• 代理公司: 濰坊正信致遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37255
• 代理人: 賈寶娟

本發(fā)明公開了一種提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法，方法包括對活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進(jìn)行清洗除油處理；對其內(nèi)壁進(jìn)行毛化處理、確保涂層結(jié)合力≥第一預(yù)設(shè)值；在活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的邊界摩擦區(qū)域涂設(shè)第一隔熱涂層，在混合摩擦區(qū)域涂設(shè)第二隔熱涂層，在流體摩擦區(qū)域涂設(shè)第三隔熱涂層；第一隔熱涂層、第二隔熱涂層和三隔熱涂層的熱導(dǎo)率逐漸變小；利用金屬基CBN砂條或/和海綿拋光砂條對活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進(jìn)行打磨、確保表面粗糙度Ra≤第二預(yù)設(shè)值。安裝結(jié)構(gòu)由上述方法制作而成。本發(fā)明通過在活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的不同摩擦區(qū)域噴涂熱導(dǎo)率不同的隔熱涂層，來降低摩擦功和減少缸內(nèi)燃燒能量損失，進(jìn)而實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)熱效率的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)的熱效率,又稱“發(fā)動機(jī)有效效率”，代表著科技的提升，而目的是為動力、環(huán)保、燃油經(jīng)濟(jì)性等方面做出貢獻(xiàn)；近年來,隨著油耗、排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，研發(fā)人員對發(fā)動熱效率的提升越來越重視。

眾所周知，發(fā)動機(jī)摩擦功減低和缸內(nèi)熱量損失減少是提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法的關(guān)鍵技術(shù)。而活塞環(huán)組在活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)(缸套或缸孔內(nèi))進(jìn)行往復(fù)運動時，活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)與活塞、活塞環(huán)(一環(huán)、二環(huán)和油環(huán))的摩擦占到總摩擦的50％以上，同時，燃燒熱量約12％通過潤滑油帶走(途徑是活塞內(nèi)冷油腔和安裝結(jié)構(gòu)內(nèi)壁)。

鑒于此，亟需對活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以降低摩擦功、減少缸內(nèi)熱量損失、進(jìn)而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)熱效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法，可降低摩擦功、減少缸內(nèi)熱量損失、提高發(fā)動機(jī)熱效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種提升發(fā)動機(jī)熱效率的方法，發(fā)動機(jī)機(jī)體上設(shè)置有用于安裝活塞的活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)；所述方法包括：

S1、對所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進(jìn)行清洗除油處理；

S2、對所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進(jìn)行毛化處理、確保涂層結(jié)合力≥第一預(yù)設(shè)值；

S3、在所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的邊界摩擦區(qū)域涂設(shè)第一隔熱涂層，在所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的混合摩擦區(qū)域涂設(shè)第二隔熱涂層，在所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁的流體摩擦區(qū)域涂設(shè)第三隔熱涂層；所述第一隔熱涂層的熱導(dǎo)率大于所述第二隔熱涂層的熱導(dǎo)率、且所述第二隔熱涂層的熱導(dǎo)率大于所述第三隔熱涂層的熱導(dǎo)率；

S4、利用金屬基CBN砂條或/和海綿拋光砂條對所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁進(jìn)行打磨、確保表面粗糙度Ra≤第二預(yù)設(shè)值。

進(jìn)一步，所述方法還包括活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)內(nèi)壁區(qū)域劃分步驟；所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)內(nèi)壁區(qū)域劃分步驟在步驟S1之前執(zhí)行，或在步驟S2之后、步驟S3之前執(zhí)行；

所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)內(nèi)壁區(qū)域劃分步驟包括：a、活塞到達(dá)上止點時，所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)與所述活塞上的活塞一環(huán)對應(yīng)的位置為第一邊界位置、所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)與所述活塞上的活塞油環(huán)對應(yīng)的位置為第二邊界位置，所述第一邊界位置與所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)的上端面之間形成所述邊界摩擦區(qū)域，所述第一邊界位置和所述第二邊界位置之間形成所述混合摩擦區(qū)域；

b、所述活塞到達(dá)下止點時，所述活塞環(huán)組配副結(jié)構(gòu)與所述活塞油環(huán)對應(yīng)的位置為第三邊界位置，所述第二邊界位置和所述第三邊界位置之間形成所述流體摩擦區(qū)域。

進(jìn)一步，所述第一隔熱涂層的熱導(dǎo)率為2～3W/mK，所述第二隔熱涂層的熱導(dǎo)率為1～1.8W/mK，所述第三隔熱涂層的熱導(dǎo)率≤0.5W/mK。

進(jìn)一步，所述第一隔熱涂層的化學(xué)成分及所占的質(zhì)量百分比分別為氧化鋯75～85％，氧化釔10～15％，稀土1～4％，鎳0.5～2％，鎢0.5～2％，鐵0.5～2％；所述第二隔熱涂層的化學(xué)成分為氧化鋯，所述第三隔熱涂層的化學(xué)成分為氧化釔。