CN110131067B - 一种汽油机活塞裙部型线设计方法 - Google Patents

一种汽油机活塞裙部型线设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及活塞技术领域，具体地说是一种汽油机活塞裙部型线及其设计方法。一种汽油机活塞裙部型线，包括活塞本体，其特征在于：位于活塞本体下部连接活塞腔体，活塞腔体的外部设有外包络面，外包络面的上部及下部分别设有凹槽，所述的外包络面的左右两端设有左纵向型线及右纵向型线，所述的活塞腔体的顶部为活塞裙部。同现有技术相比，提供一种汽油机活塞裙部型线及其设计方法，进一步减少活塞裙部的摩擦损失，在不增加加工工艺难度，保证基本外圆型线的形状、外轮廓面不变，以及活塞的强度没有降低的情况下，增加横向凹槽，减少活塞与缸套的接触面积，增加裙部储油量，减少活塞的摩擦损失，从而降低燃油耗，满足客户对排放的需求。

Description

一种汽油机活塞裙部型线设计方法
技术领域
本发明涉及活塞技术领域，具体地说是一种汽油机活塞裙部型线及其设计方法。
背景技术
由于活塞在发动机运行中受热膨胀，则需要在活塞裙部增加型线，使裙部膨胀后很好的贴合缸套内壁。活塞的摩擦功损失主要是裙部与缸套之间干摩擦与流体动力摩擦损失总和。设计过程中需尽可能避免干摩擦，同时增加活塞裙部与缸套之间的储油量。
对于现有活塞裙部型线：左纵向型线是规则的两段弧线与中间直线段的衔接，结合横向椭圆，形成规则的包络面。活塞运动过程中，与裙部的接触面积较大，摩擦损失较高。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种汽油机活塞裙部型线及其设计方法，进一步减少活塞裙部的摩擦损失，在不增加加工工艺难度，保证基本外圆型线的形状、外轮廓面不变，以及活塞的强度没有降低的情况下，增加横向凹槽，减少活塞与缸套的接触面积，增加裙部储油量，减少活塞的摩擦损失，从而降低燃油耗，满足客户对排放的需求。
为实现上述目的，设计一种汽油机活塞裙部型线，包括活塞本体，其特征在于：位于活塞本体下部连接活塞腔体，活塞腔体的外部设有外包络面，外包络面的上部及下部分别设有凹槽，所述的外包络面的左右两端设有左纵向型线及右纵向型线，所述的活塞腔体的顶部为活塞裙部。
位于活塞腔体的左侧为主推力侧，位于活塞腔体的右侧为副推力侧。
凹槽的深度为0.001~0.01mm，凹槽的宽度为6~8mm。
一种汽油机活塞裙部型线的设计方法，具体方法如下：
S1：以D1、D2、D3三点拟合基本左纵向型线和右纵向型线，其为规则的两段弧线与中间直线段的衔接；
S2：以主推力侧TS为例，将左纵向型线向活塞纵向中心偏置距离h，形成偏置型线A；
S3：以D1点为起点，向下选取w长度处为P1点，w/2位置处为P2点，相应偏置型线A的点为凹槽的最深点P2’，差值拟合D1、P2’、P1三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S4：以D2点为凹槽的中点，上下均以w/2距离取点P3点与P4点，在偏置型线A的D2点位置选取D2’，差值拟合P3、D2’、P4三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S5：保留左纵向型线；
S6：副推力侧ATS的右纵向型线设计方法与主推力侧TS的左纵向型线的设计方法一致。
所述的D1点为距离活塞底面相距8~12mm的点，D1点处的直线段长度0~3mm；D2点为距离活塞裙部5mm的点；D3点为活塞的最低点；D1点的缩减量为0mm；D2点半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.07%；D3点的半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.1%。
所述的距离h为0.001~0.01mm，宽度w为6~8mm。
本发明同现有技术相比，提供一种汽油机活塞裙部型线及其设计方法，进一步减少活塞裙部的摩擦损失，在不增加加工工艺难度，保证基本外圆型线的形状、外轮廓面不变，以及活塞的强度没有降低的情况下，增加横向凹槽，减少活塞与缸套的接触面积，增加裙部储油量，减少活塞的摩擦损失，从而降低燃油耗，满足客户对排放的需求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为现有结构示意图。
图3为现有型线示意图。
图4为本发明型线示意图。
图5，图6为图4的局部放大示意图。
参见图1，1为主推力侧，2为右侧为副推力侧，9为左纵向型线，10为活塞本体，11为活塞裙部，12为活塞腔体，21为右纵向型线，22为外包络面，23为凹槽。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，位于活塞本体10下部连接活塞腔体12，活塞腔体12的外部设有外包络面22，外包络面22的上部及下部分别设有凹槽23，所述的外包络面22的左右两端设有左纵向型线9及右纵向型线21，所述的活塞腔体12的顶部为活塞裙部11。
位于活塞腔体11的左侧为主推力侧1，位于活塞腔体11的右侧为副推力侧2。
凹槽23的深度为0.001~0.01mm，凹槽23的宽度为6~8mm。
如图2所示，左纵向型线是规则的两段弧线与中间直线段的衔接，结合横向椭圆，形成规则的包络面。活塞运动过程中，与裙部的接触面积较大，摩擦损失较高。
如图3至图6所示，一种汽油机活塞裙部型线的设计方法，具体方法如下：
S1：以D1、D2、D3三点拟合基本左纵向型线和右纵向型线，其为规则的两段弧线与中间直线段的衔接；
S2：以主推力侧TS为例，将左纵向型线向活塞纵向中心偏置距离h，形成偏置型线A；
S3：以D1点为起点，向下选取w长度处为P1点，w/2位置处为P2点，相应偏置型线A的点为凹槽的最深点P2’，差值拟合D1、P2’、P1三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S4：以D2点为凹槽的中点，上下均以w/2距离取点P3点与P4点，在偏置型线A的D2点位置选取D2’，差值拟合P3、D2’、P4三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S5：保留左纵向型线，因为纵向的两个凹槽长度总和约占纵向型线整体长度的1/2，所以理论上裙部的总接触面积约减少1/2；
S6：副推力侧ATS的右纵向型线设计方法与主推力侧TS的左纵向型线的设计方法一致。
D1点为距离活塞底面相距8~12mm的点，D1点处的直线段长度0~3mm；D2点为距离活塞裙部5mm的点；D3点为活塞的最低点；D1点的缩减量为0mm；D2点半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.07%；D3点的半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.1%。
距离h为0.001~0.01mm，宽度w为6~8mm。
在左纵向型线9及右纵向型线21上设计凹槽23形成新型线，结合横向椭圆，形成带有凹槽23面的整个外包络面22，保证外包络面22的基本形状不变情况下，增加了凹槽面，从而增加了活塞裙部的储油量，同时减少了摩擦损失的接触面。

Claims (3)

1.一种汽油机活塞裙部型线的设计方法，所述的汽油机活塞包括活塞本体，活塞本体（10）下部连接活塞腔体（12），活塞腔体（12）的外部设有外包络面（22），外包络面（22）的上部及下部分别设有凹槽（23），所述的外包络面（22）的左右两端设有左纵向型线（9）及右纵向型线（21），所述的活塞腔体（11）的顶部为活塞裙部（11）；位于活塞腔体（12）的左侧为主推力侧（1），位于活塞腔体（12）的右侧为副推力侧（2），其特征在于：具体方法如下：
S1：以D1、D2、D3三点拟合基本左纵向型线和右纵向型线，其为规则的两段弧线与中间直线段的衔接；
S2：以主推力侧TS为例，将左纵向型线向活塞纵向中心偏置距离h，形成偏置型线A；
S3：以D1点为起点，向下选取w长度处为P1点，w/2位置处为P2点，相应偏置型线A的点为下部凹槽的最深点P2’，差值拟合D1、P2’、P1三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S4：以D2点为上部凹槽的中点，上下均以w/2距离取点P3点与P4点，在偏置型线A的D2点位置选取D2’，差值拟合P3、D2’、P4三点间曲线，使其与左纵向型线衔接平顺；
S5：保留左纵向型线；
S6：副推力侧ATS的右纵向型线设计方法与主推力侧TS的左纵向型线的设计方法一致；
所述的D1点为距离活塞底面相距8~12mm的点，D1点处的直线段长度0~3mm；D2点为距离活塞裙部5mm的点；D3点为活塞的最低点；D1点的缩减量为0mm；D2点半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.07%；D3点的半径缩减量为活塞外圆直径的0.05~0.1%。
2.根据权利要求1所述的一种汽油机活塞裙部型线的设计方法，其特征在于：所述的距离h为0.001~0.01mm，w为6~8mm。
3.根据权利要求1所述的一种汽油机活塞裙部型线的设计方法，其特征在于：所述的凹槽（23）的深度为0.001~0.01mm，凹槽（23）的宽度为6~8mm。
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