[發明專利]一種活塞銷孔襯套結構

有效

• 申請號: 202210277324.4
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114645798B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 郭鎮瑤;原彥鵬;張衛正;靳爽;曹子聰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00;F01M9/00;F01M9/06
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的一種活塞銷孔襯套結構，屬于內燃機零部件結構技術領域。本發明通過將活塞及活塞銷孔襯套螺紋連接，空心固定螺栓延伸至活塞銷孔襯套的內部，限制活塞銷孔襯套的運動，防止活塞銷孔襯套在發動機工作中發生旋轉，避免活塞銷孔內加裝的活塞銷孔襯套因高溫、高載及高頻運動的工況下發生旋轉及脫落。采用空心固定螺栓為飛濺的潤滑油提供通道，加強活塞銷和活塞銷孔襯套之間的潤滑，防止出現活塞銷咬合的情況。在活塞銷孔襯套的內圈添加異型結構，使得活塞銷在工作狀態時與活塞銷孔襯套貼合良好，增加活塞銷與活塞銷孔襯套的接觸面積，降低活塞銷孔的表面應力，降低磨損，降低活塞銷孔部位開裂的風險，提高活塞的可靠性及使用壽命。

技術領域

本發明屬于內燃機零部件結構技術領域，涉及一種活塞銷孔襯套結構。

背景技術

高功率密度柴油機是車輛動力裝置主要發展方向，柴油機中主要能量轉換方式為曲柄連桿機構，燃燒而產生的爆發壓力作用在活塞頂部以驅動活塞，通過活塞銷將活塞連接至連桿小頭，連桿大頭再連接至曲軸。隨著活塞在氣缸內往復運動，曲軸旋轉以產生驅動扭矩。隨著發動機功率及轉速的不斷提高，柴油機活塞頂面所承載的最高燃燒壓力已達22MPa以上。活塞銷孔在爆發壓力與活塞銷的共同作用下會產生巨大應力和明顯的變形，從而使活塞銷座產生裂紋，同時爆發壓力的增加也會使活塞銷孔表面溫度和比壓增加，破壞潤滑油膜，出現活塞銷咬合故障，降低活塞使用壽命。為了解決這個問題，國內外活塞設計制造商嘗試采用減壓腔、錐形異型銷孔、添加活塞銷孔襯套等技術來提高活塞銷孔強度，降低活塞銷孔表面應力，從而達到延長活塞使用壽命的目的。減壓腔技術在發動機爆發壓力較高時，容易導致減壓腔與活塞銷孔交界處發生異常磨損。錐形異型結構在發動機爆發壓力較高時易出現局部接觸不均勻導致活塞銷孔局部異常磨損，使活塞銷孔和活塞銷發生咬合故障的情況。添加活塞銷孔襯套可有效緩解活塞銷孔處應力集中和變形較大等問題，但由于活塞銷孔部位工作溫度較高，活塞基體和活塞銷孔襯套的熱膨脹系數不同，在長時間的高溫、高載及高頻的工況下，容易發生活塞銷孔襯套在活塞銷孔中旋轉或脫落的情況，從而造成發動機拉缸等嚴重故障。據統計，出現這一問題的保守比例為百分之五左右。

發明內容

本發明公開的一種活塞銷孔襯套結構要解決的技術問題是：(一)解決活塞銷孔內加裝的活塞銷孔襯套會因高溫、高載及高頻運動的工況下發生旋轉及脫落的問題；(二)解決因爆發壓力的提高會使活塞銷孔表面溫度和比壓增加，破壞潤滑油膜，出現活塞銷咬合故障的問題；(三)解決發動機活塞在工作過程中活塞銷孔在爆發壓力與活塞銷的共同作用下會產生巨大應力而發生斷裂，降低活塞使用壽命的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

本發明公開的一種活塞銷孔襯套結構，所述活塞包括活塞頂部、活塞裙部和用于承載活塞銷的活塞銷孔。在不改變原有活塞結構和加工工藝的基礎上，活塞銷孔襯套以過盈配合的方式安裝在活塞銷孔內，且活塞銷孔襯套的外徑與活塞銷孔內徑相同。所述活塞銷孔襯套結構包括沉頭螺紋通孔和異型結構。所述沉頭螺紋通孔開在在活塞銷孔最低點的背側，穿過此沉頭螺紋通孔處安裝空心固定螺栓，所述空心固定螺栓深長度至活塞銷孔襯套外表面與內表面之間，以保證不影響活塞銷的正常工作。通過空心固定螺栓上的螺紋將活塞與活塞銷孔襯套固定在一起，起到防止活塞銷孔襯套在發動機工作中發生旋轉的作用，進而避免活塞銷孔內加裝的活塞銷孔襯套因高溫、高載及高頻運動的工況下發生旋轉及脫落。

所述空心固定螺栓的空心結構能夠為飛濺的潤滑油提供通道，使潤滑油進入活塞銷孔襯套與活塞銷之間，避免活塞銷會因爆發壓力的提高會使活塞銷孔表面溫度和比壓增加，破壞潤滑油膜，出現活塞銷咬合故障。

在活塞銷孔襯套的內圈添加異型結構，使得活塞銷在工作狀態時與活塞銷孔襯套貼合良好，增加活塞銷與活塞銷孔襯套的接觸面積，降低活塞銷孔的表面應力，降低磨損，降低活塞銷孔部位開裂的風險，提高活塞的可靠性及使用壽命。