CN102425505A - 特殊裙部轮廓形状活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特殊裙部轮廓形状活塞，该活塞的下部为活塞裙部，所述活塞裙部的上端和下端的直径小、且直径相等，活塞裙部的中部（活塞销中心位置附近）直径大；活塞裙部靠近下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽。本发明采用特殊分段廓线和数个集油环槽，可以在一定程度上改善活塞与缸套之间的润滑状态，减小摩擦系数，提高发动机的热效率；同时，也由于变轮廓形状的采用，降低活塞拍击产生的冲击力峰值，提升了发动机的NVH水平。

Description

特殊裙部轮廓形状活塞

技术领域

本发明涉及一种往复活塞式机械的曲柄连杆机构，属于机械动力工程领域，尤其涉及一种特殊裙部轮廓形状活塞。

背景技术

活塞拍击噪声是发动机最大的机械噪声源，而活塞与缸套之间的摩擦损失功率占发动机整个摩擦损失功率的50-60%。改善活塞与缸套之间的碰撞与润滑一直以来是发动机关键技术研究的重点。燃气爆发后，活塞在燃气压力以及惯性力的综合作用下使活塞向主推力面方面平移的同时发生绕活塞销轴线的回转运动，使活塞与缸套碰撞而产生活塞拍击现象。活塞拍击产生的冲击力导致活塞与缸套之间摩擦力的产生，因此，改善活塞与缸套之间的润滑条件，保证边界润滑，并使活塞发生热变形及弹性振动后的裙部轮廓能保证活塞与缸套的均匀接触，减缓活塞与缸套的接触时间，改变接触位置，是降低活塞拍击产生的冲击力的峰值，减小最大摩擦力，提高热效率，改善发动机NVH的关键技术措施之一。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种使燃气爆发后作用在的活塞主推力面上的冲击力的峰值降低，改善发动机NVH性能，且能提供一种稳定的动力润滑状态的特殊裙部轮廓形状活塞。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：特殊裙部轮廓形状活塞，该活塞的下部为活塞裙部，所述活塞裙部的上端和下端的直径小、且直径相等，活塞裙部的中部（活塞销中心附近位置）直径大；活塞裙部靠近下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽。

    作为本发明的一种优选方案，所述集油环槽的截面为半径R的半圆，且0＜R≤0.5mm；所述集油环槽位于活塞销孔座平台的下方。

作为本发明的另一种优选方案，所述活塞裙部从上端到中部的直径变化率先大后小；所述活塞裙部从中部到下端的直径变化率先小后大。

与现有技术相比，本发明的特殊裙部轮廓形状活塞具有如下优点：

    1、活塞裙部轮廓采用上下端直径小，且直径相等，活塞裙部轮廓的中部直径大，廓线直径变化速率不等而形成的特殊分段廓线，使活塞在工作状态下发生热变形及弹性变形后，能保证活塞裙部轮廓与缸套能更均匀地接触，改变接触位相和初始接触位置，从而减小活塞敲缸的激烈程度，降低发动机振动噪声。

2、活塞裙部下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽，使活塞运动时将润滑油“抽取”到活塞与缸套之间的间隙；活塞裙部分段廓线结构可将集油环槽抽取的润滑油有效的保持在活塞与缸套之间的间隙，从而达到保持润滑状态，改善摩擦条件的作用，在降低活塞拍击的同时，提高发动机热效率，增加活塞、缸套的使用寿命。

3、上述采用特殊分段廓线和数个集油环槽，可以在一定程度上改善活塞与缸套之间的润滑状态，减小摩擦系数，提高发动机的热效率；同时，也由于变轮廓形状的采用，降低活塞拍击产生的冲击力峰值，提升了发动机的NVH水平。

附图说明

图1为活塞的结构示意图；

图2为活塞裙部靠近下端设置的集油环槽的结构示意图；

图3为活塞裙部特殊分段廓线的结构示意图。

具体实施方式

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。  

如图1、2所示，特殊裙部轮廓形状活塞，该活塞1的下部为活塞裙部2，活塞裙部2的上端和下端的直径小、且直径相等，活塞裙部2的中部（活塞销中心附近位置）直径大；活塞裙部2靠近下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽3。集油环槽3的截面为半径R的半圆，且0＜R≤0.5mm；集油环槽3位于活塞销孔座平台5的下方。

活塞裙部2从上端到中部的直径变化率先大后小，活塞裙部2从中部到下端的直径变化率先小后大，从而使活塞裙部形成特殊的分段廓线，如图3所示。该特殊的分段廓线使活塞在工作状态下产生热变形及弹性变形后形成配合活塞回转运动的一种均匀接触状态，使燃气爆发后作用在的活塞主推力面上的冲击力的峰值降低，从而改善由此而产生的发动机NVH性能。

同时，为了改善活塞裙部与缸套之间的润滑状态，以及维持活塞与缸套之间的动力润滑动力学特性，本发明在活塞裙部靠近下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽3，使活塞从下死点位置到上死点位置的运动过程中，将一定量的润滑油“抽取”到活塞与缸套之间的间隙，并利用分段直径廓线形成的凹槽将润滑油有效地保持在活塞与缸套之间的间隙，使其处于一种稳定的动力润滑状态。

活塞与缸套之间的间隙较小，活塞裙部轮廓的直径变化也相应较小，如图3所示，活塞裙部上端和下端的半径相等，活塞裙部廓线最大半径位置在活塞销4中心附近。从活塞裙部上端点开始，轮廓形状半径以较大变化速率增加，半径达到最大半径与最小半径的中值以后再以较小的变化速率增加直至最大半径，然后再以较小的变化速率逐渐减小半径至半径中值，最后以较大变化速率减小到最小半径。从整体上看，活塞与缸套之间的间隙表现为上下间隙大，中间间隙小。从细部看，由于活塞裙部轮廓形状变化速率不同，在局部形成类似凹槽的轮廓形状。在降低接触产生的冲击力峰值的同时，也由于这些集油环槽结构的存在改善了活塞与缸套之间的动力润滑。

活塞与缸套之间的润滑油由于重力的原因下落，虽然上述变轮廓直径形状的活塞裙部可以一定程度缓解润滑不足，活塞的刚体运动也会在一定程度上补充间隙润滑油，但还不能充分保证润滑所需油量。本发明在活塞销孔座平台5下端位置设置横截面半径不超过0.5mm的半圆截面的集油环槽，不改变活塞裙部下端整体形状，但可有效的在活塞从下死点到上死点运动过程中，将附着的润滑油“抽取”到活塞与缸套之间的间隙。实现实时补充润滑油，保证动力润滑状态，减小摩擦损失，改善活塞缸套的接触状态。

上述采用特殊分段廓线和数个集油环槽，可以在一定程度上改善活塞与缸套之间的润滑状态，减小摩擦系数，提高发动机的热效率。同时，也由于变轮廓形状的采用，降低活塞拍击产生的冲击力峰值，提升了发动机的NVH水平。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种特殊裙部轮廓形状活塞，该活塞（1）的下部为活塞裙部（2），其特征在于：所述活塞裙部（2）的上端和下端的直径小、且直径相等，活塞裙部（2）的中部直径大；活塞裙部（2）靠近下端沿圆周方向均布设有数个集油环槽（3）。

2.根据权利要求1所述的特殊裙部轮廓形状活塞，其特征在于：所述集油环槽（3）的截面为半径R的半圆，且0＜R≤0.5mm；所述集油环槽（3）位于活塞销孔座平台（5）的下方。

3.根据权利要求1所述的特殊裙部轮廓形状活塞，其特征在于：所述活塞裙部（2）从上端到中部的直径变化率先大后小；所述活塞裙部（2）从中部到下端的直径变化率先小后大。

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