CN109854405A - 活塞环槽、活塞组件、发动机及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种活塞环槽、活塞组件、发动机及车辆，其中，该活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线跟随缸孔的变形而变形。通过上述技术方案，将活塞环槽横截面的最外沿曲线的圆度设置为发动机工作时缸孔变形后的圆度傅里叶变换曲线，由于活塞环具有弹性，故跟随活塞环槽的最外沿曲线形状，当缸孔发生变形后，活塞环与缸孔的变形形状一样，减小或解决活塞环刮伤发动机缸孔的风险。
Description
技术领域
本公开涉及汽车发动机领域，具体地，涉及一种活塞环槽、活塞组件、发动机及车辆。
背景技术
发动机中的缸孔在装配缸盖和外围附件后会出现变形，当发动机运转时由于高温高压作用也会导致缸孔再次变形。由于活塞环会直接与缸孔接触，而缸孔又存在变形会导致间隙的宽度变化不一致，如果局部存在活塞环槽与活塞环间隙为0或更小时，会导致运转时活塞环直接与缸孔壁硬接触，缸孔壁会被活塞环外圆刮出延运动方向一致的亮条，甚至会导致拉缸。
发明内容
本公开的第一个目的是提供一种活塞环槽，根据发动机运转时缸孔的变形情况，该活塞环槽的圆度满足傅里叶变换，解决活塞环槽上设置的活塞环刮伤发动机缸孔的问题。
本公开的第二个目的是提供一种活塞组件，该活塞组件包括本公开提供的活塞环槽。
本公开的第三个目的是提供一种发动机，该发动机包括本公开提供的活塞组件。
本公开的第四个目的是提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的发动机。
为了实现上述目的，本公开提供一种活塞环槽，所述活塞环槽横截面的最外沿曲线跟随缸孔的变形而变形。
可选地，通过式(1)计算所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线在不同阶次下的变形：
式(1)中，ΔR为活塞环槽横截面的最外沿曲线的圆度，i为阶次，A0为0阶次的傅里叶系数，θi为第i阶次的相角，Umaxi为第i阶次的谐波变形量。
可选地，所述阶次i的取值范围为0≤i≤6，且i为自然数。
可选地，当所述阶次i为0或1时，所述活塞环槽横截面的最外沿曲线为圆形。
可选地，当所述阶次i为2时，所述活塞环槽横截面的最外沿曲线为椭圆形。
根据本公开的第二个方面，还提供一种活塞组件，包括活塞和活塞环，所述活塞上设置有至少一个活塞环槽，所述活塞环设置在活塞环槽上，其中，所述活塞环槽为本公开提供的活塞环槽，所述活塞环具有弹性。
可选地，沿活塞高度方向上从上至下设置有三个活塞环槽。
可选地，所述活塞环与活塞环槽之间设置有宽度恒定的间隙。
根据本公开的第三个方面，还提供一种发动机，所述发动机包括活塞组件和缸孔，其中，所述活塞组件为本公开提供的活塞组件。
根据本公开的第四个方面，还提供一种车辆，包括本公开提供的发动机。
通过上述技术方案，将活塞环槽横截面的最外沿曲线的圆度设置为发动机工作时缸孔变形后的圆度傅里叶变换曲线，由于活塞环具有弹性，故跟随活塞环槽的最外沿曲线形状，当缸孔发生变形后，活塞环与缸孔的变形形状一样，减小或解决活塞环刮伤发动机缸孔的风险。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开提供的一种具体实施方式下活塞的结构示意图；
图2是本公开提供的一种具体实施方式下活塞的剖视图；
图3是本公开提供的活塞环槽横截面在不同阶次下的最外沿曲线示意图；
图4是本公开提供的一种具体实施方式下缸孔变形前活塞环、活塞环槽和间隙的曲线示意图；
图5是现有技术下缸孔变形后活塞环、活塞环槽和间隙的曲线示意图；
图6是本公开提供的一种具体实施方式下缸孔变形后活塞环、活塞环槽和间隙的曲线示意图；
图7为本公开提供的发动机的结构示意图。
附图标记说明
1 活塞环槽 2 活塞
3 缸孔 4 活塞环
5 间隙
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开提供一种活塞环槽，该活塞环槽1横截面的最外沿曲线跟随缸孔的变形而变形。由于发动机在工作时，缸孔随着温度的升高会进行变形，当缸孔变形时，活塞环槽若能够跟随缸孔的变形进行变形，则可以使得活塞环槽上设置的活塞环也跟随缸孔的变形进行变形，这样活塞环与缸孔变形后的形状相同，防止了因缸孔变形导致活塞环将缸孔壁刮伤的问题出现。
具体地，通过式(1)计算所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线在不同阶次下的变形：
式(1)中，ΔR为活塞环槽1横截面的最外沿曲线的圆度，i为阶次，A0为0阶次的傅里叶系数，θi为第i阶次的相角，Umaxi为第i阶次的谐波变形量。
本公开的具体实施方式中，活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线在不同阶次下的变形可以为近似于公式(1)所示的傅里叶变换曲线。
本公开提供的具体实施方式中，首先通过仿真得到发动机缸孔在不同阶次下失圆变形的傅里叶变换曲线，然后根据该傅里叶变换曲线，将活塞环槽横截面最外沿曲线的变形设置为相同的傅里叶变换曲线，如式(1)。这样，活塞环与缸孔变形后的形状就相同，不会因为缸孔变形而导致活塞环刮伤缸孔。
如图3，由于缸孔失圆变形通常为0至6阶情况下，所以将阶次i的取值范围为0≤i≤6，且i为自然数。
从图3中可以看出，缸孔的傅里叶0阶变形是缸孔受热膨胀后的同圆心放大变形，1阶变形为圆心平移，故本公开提供的一种具体实施方式中，当阶次i为0或1时，活塞环槽横截面的最外沿曲线为圆形；2阶变形为受热后膨胀变成椭圆，故本公开提供的另一种具体实施方式中，当阶次i为2时，活塞环槽1横截面的最外沿曲线为椭圆形；当阶次i大于2时，由于缸孔的变形开始呈一种不规则的形状，而且大部分情况下的缸孔变形均为阶次大于2小于6的情况下，故此时是最容易出现活塞环刮伤缸孔壁的问题。
根据本公开的第二个方面，还提供一种活塞组件，包括活塞2和活塞环4，活塞2上设置有至少一个活塞环槽1，活塞环4设置在活塞环槽1上，该活塞环槽1为本公开提供的活塞环槽1。在本公开的实施方式中，活塞环为具有弹性的，这样活塞环可跟随活塞环槽的形状，即活塞环外沿曲线跟随本公开提供的活塞环槽横截面的最外沿曲线的圆度傅里叶变换，活塞环与缸孔变形后的形状一致，不会出现活塞环刮伤缸孔的情况。
其中，在本公开的实施方式中，活塞环槽1的数量可以根据实际需求布置不同个数的气活塞环或油活塞环，在一种实施方式中，沿活塞高度方向上从上至下设置有三个活塞环槽1，且沿活塞2高度方向上从上至下的三个活塞环上依次设置有气活塞环、气活塞环和油活塞环，其中，气活塞环用来密封燃烧室内高压气体进入曲轴箱，油活塞环用于阻止缸孔内壁润滑油进入燃烧室。
另外，若将活塞环槽的形状设置为与缸孔变形后的形状一样，则在发动机工作时，活塞在缸孔内做活塞运动时，活塞环不会碰到缸孔壁，避免活塞环受到缸孔变形的挤压，这样保证了活塞环4与活塞环槽1之间设置有宽度恒定的间隙，解决了活塞环刮伤变形后缸孔的问题。
缸孔未变形时，此时若将活塞环槽设置为现有技术中的圆形，由于活塞环具有弹性，可以跟随活塞环槽的形状，故活塞环也为圆形，如图4所示活塞环槽和活塞环均为圆形，同时活塞环槽和活塞环之间的间隙的宽度也是恒定的；然而，当发动机工作后，缸孔发生变形，而此时的活塞环槽只能在热膨胀的作用下变为一种近圆形，如图5所示为缸孔进行4阶变形后，活塞环由于受到缸孔的挤压，活塞环与活塞环槽之间的间隙并不恒定，有的地方宽，有的地方窄；若按照本具体实施方式的方法提前将活塞环槽设置为缸孔变形后的形状，如图6所示，活塞环由于跟随活塞环槽的形状，其与活塞环槽之间的间隙还是恒定不变的。
根据本公开的第三个方面，还提供一种发动机，包括活塞组件和缸孔3，其中，活塞组件为本公开提供的活塞组件。由于活塞环4与活塞环槽1之间设置有宽度恒定的间隙5，所以发动机的缸孔内壁不会出现应变形而被活塞环刮伤的问题。如图7所示为发动机的结构示意图，其中缸孔3处于未变形的状态，缸孔3的横截面为圆形。
根据本公开的第四个方面，还提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的发动机，减小或解决活塞环刮伤发动机缸孔的风险，不恶化发动机漏气量和机油耗。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种活塞环槽，其特征在于，所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线跟随缸孔的变形而变形。
2.根据权利要求1所述的活塞环槽，其特征在于，通过式(1)计算所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线在不同阶次下的变形：
式(1)中，ΔR为活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线在不同阶次下的变形，i为阶次，A0为0阶次的傅里叶系数，θi为第i阶次的相角，Umaxi为第i阶次的谐波变形量。
3.根据权利要求2所述的活塞环槽，其特征在于，所述阶次i的取值范围为0≤i≤6，且i为自然数。
4.根据权利要求2或3所述的活塞环槽，其特征在于，当所述阶次i为0或1时，所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线为圆形。
5.根据权利要求2或3所述的活塞环槽，其特征在于，当所述阶次i为2时，所述活塞环槽(1)横截面的最外沿曲线为椭圆形。
6.一种活塞组件，包括活塞(2)和活塞环(4)，所述活塞(2)上设置有至少一个活塞环槽(1)，所述活塞环(4)设置在活塞环槽(1)上，其特征在于，所述活塞环槽(1)为根据权利要求1-4中任意一项所述的活塞环槽(1)，所述活塞环(4)具有弹性。
7.根据权利要求6所述的活塞组件，其特征在于，沿活塞(2)高度方向上从上至下设置有三个活塞环槽(1)。
8.根据权利要求6或7所述的活塞组件，其特征在于，所述活塞环(4)与活塞环槽(1)之间设置有宽度恒定的间隙(5)。
9.一种发动机，所述发动机包括活塞组件和缸孔(3)，其特征在于，所述活塞组件为根据权利要求6至8任意一项所述的活塞组件。
10.一种车辆，包括发动机，其特征在于，所述发动机为根据权利要求9所述的发动机。
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