CN202100338U

CN202100338U - 一种汽车发动机活塞

Info

Publication number: CN202100338U
Application number: CN2011201364670U
Authority: CN
Inventors: 张永洪; 梁锋
Original assignee: Zhaoqing Honda Foundry Co Ltd
Current assignee: Zhaoqing Honda Foundry Co Ltd
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2021-05-03

Abstract

本实用新型公开了一种汽车发动机活塞，属于汽车零部件加工领域。为了解决现有汽车发动机活塞裙部表面的二硫化钼涂层容易产生裂纹、剥离脱落的问题，本实用新型提供了一种汽车发动机活塞，它的基体材料为铝合金，它包括活塞顶部、活塞环槽部和活塞裙部，其中活塞裙部表面有一层厚度为0.001～0.006mmM₀S₂涂层。本实用新型M₀S₂涂层不仅不易剥离脱落，而且可以进一步减少拉缸故障、降低油耗、提高耐磨性，缩短活塞与缸套的磨合期，增加活塞和缸盖的使用寿命。

Description

一种汽车发动机活塞

技术领域

本实用新型属于汽车零部件加工领域，具体涉及一种汽车发动机的活塞。

背景技术

活塞是汽车发动机的心脏，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。活塞主要组成部分有活塞顶部、环槽部、裙部等三个部分组成。活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置和大小都与燃烧室的具体形式有关。环槽部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上的部分，用来安装活塞环，起密封和传热的作用。活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。主要形式有全裙式、半拖板式和拖板式。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。

活塞处在热负荷大、受力大、周期性交变载荷以及高速运动的工作环境下，因此对铸造活塞的材料有特殊的要求，这主要包括以下几个方面：导热性好、耐高压、耐高温、耐磨损、重量、热膨胀系数小，要有足够的刚度和强度。现代汽车发动机活塞一般都采用高强度铝合金材料，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。

正因为活塞所处的工作环境比较恶劣，所以活塞容易损坏。活塞的损伤包括活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损、活塞销座孔的磨损和活塞顶部的损伤。在工作当中，活塞常因为这些部位的磨损而报废，活塞也有因为异常磨损而报废的情形。一般异常磨损主要是指活塞裙部的刮伤、顶部的烧顶、脱顶、裂纹等。环槽磨损后，槽的断面变成梯形，侧隙变大，使气缸的气密性变差，并且还会加重泵油作用，引起“窜油”和“窜气”。活塞裙部的磨损虽比环槽小，但裙部与气缸间隙过大时，将发生导向不良、造成敲缸和润滑油耗量增大。

正是因为工况恶劣的条件，长期制约着发达机综合性能的提高。目前，阳极化处理、等离子气相沉积陶瓷化处理、喷涂聚四氟乙烯处理等一些技术的应用也在试图提高耐冲击、耐磨损、耐腐蚀等性能，以提高发动机的整体性能。

授权公告号为CN 2911211Y、名称为《一种表面处理内燃机活塞》的实用新型专利公开了一种表面处理内燃机活塞，活塞基体由铝合金铸造而成，工作面包括顶部、裙部，活塞基体的顶部表面上有一陶瓷层，裙部有一层二硫化钼(MoS₂)喷涂层，陶瓷层的厚度为0.08～0.15mm；MoS₂喷涂层的厚度为0.01～0.03mm。授权公告号为CN 201103487Y、名称为《一种内燃机活塞》的实用新型专利也公开了一种内燃机活塞，内燃机活塞的基质为Al-Si合金，活塞头部表面有厚度为10～30μm氧化膜层，活塞裙部表面有厚度为0.01～0.03mm的MoS₂涂层。

由此可见，以上两个实用新型专利都公开了一种活塞裙部表面喷涂MoS₂的活塞，即活塞裙部整个表面全部喷涂了一层MoS₂涂层，MoS₂涂层的厚度为0.01～0.03mm。但是，活塞在长期工作后，其裙部喷涂的厚度为0.01～0.03mm的MoS₂涂层容易产生裂纹，时间久了，就容易剥离脱落，影响了活塞的正常工作。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的二硫化钼涂层(MoS₂涂层)容易产生裂纹、剥离脱落的问题，本实用新型提供了一种汽车发动机活塞，它的基体材料为铝合金，它包括活塞顶部、活塞环槽部和活塞裙部，活塞环槽部的上部与活塞顶部相连接，活塞环槽部的下部与活塞裙部相连接，活塞裙部表面有一层M₀S₂涂层，涂层厚度为0.001～0.006mm。

MoS₂是一种优质的润滑剂，具有摩擦系数小、减磨性好等优点，活塞裙部喷涂MoS₂能改善磨合状况及减少拉缸故障，并可使缸套的耐磨性提高1～2倍；另外，MoS₂涂层的摩擦系数随着负荷的提高而逐步降低，并且成膜性好。现今汽车发动机活塞一般采用铝合金材料制成，活塞裙部表面喷涂了一层厚度为0.01～0.03mm的MoS₂涂层后，相比活塞裙部表面不喷涂MoS₂涂层的活塞，其耐磨性有所提高，拉缸故障也有所降低，但是随着使用时间的增加，MoS₂涂层容易产生裂纹、剥离脱落，严重影响了活塞的正常工作。发明人对此进行了认真研究，发现MoS₂涂层厚度与产生裂纹、剥离脱落的现象密切相关。为此，发明人经过试验测试发现，厚度为0.001～0.006mm的MoS₂涂层不容易产生裂纹和玻璃脱落的现象，可以一直完好使用直至活塞报废。本实用新型还对MoS₂涂层的厚度进行了优选。优选地，活塞裙部表面M₀S₂涂层的厚度为0.003～0.006mm。

由于M₀S₂涂层的厚度非常小，基本不会影响活塞及其他部件的尺寸。另外，本实用新型意外发现，活塞裙部表面上厚度为0.001～0.006mmMoS₂涂层，相比厚度为0.01～0.03mmMoS₂涂层，可以进一步减少拉缸故障、降低油耗、提高耐磨性，缩短活塞与缸套的磨合期，增加了活塞和缸盖的使用寿命。

与此同时，为了进一步降低活塞与缸套的摩擦力，改善了活塞的运行条件，本实用新型对MoS₂涂层的结构进行了改进。优选地，活塞裙部表面上的M₀S₂涂层上有分布孔。分布孔的密度(单位活塞裙部表面面积上的分布孔的数量)、形状、大小及其排列方式都对降低活塞与缸套之间的摩擦力具有一定的影响。

本实用新型对活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的形状进行了优选。优选地，活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的形状为三角形、圆形、椭圆形和矩形。进一步优选地，分布孔的形状为圆形、椭圆形和矩形，再进一步优选地，分布孔的形状为圆形。

本实用新型还对活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的大小进行了优选。优选地，活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的直径为1mm～3mm，进一步优选地，分布孔的直径为2mm。

本实用新型还对活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的密度进行了优选。优选地，活塞裙部表面每818～1411mm²分布孔的总个数为16～28，进一步优选地，活塞裙部表面每818mm²分布孔的总个数为18或20。

本实用新型还对活塞裙部表面的M₀S₂涂层上分布孔的排列方式进行了优选。

作为本实用新型的一个优选实施例，活塞裙部表面分布孔的总个数为20，M₀S₂涂层上的20个分布孔的排列方式为：自上到下每4个分布孔组成一列，共5列；从左到右每5个分布孔组成一排，共4排；同一列的分布孔的圆心在同一垂直线上，同一排的分布孔的圆心在同一条水平线上。

作为本实用新型的一个优选实施例，优选地，活塞裙部表面分布孔的总个数为18，M₀S₂涂层上的18个分布孔的排列方式为：自上到下共分成4排，第一排有4个分布孔，第二排有5个分布孔，第一排的分布孔与第二排的分布孔交错排列，第三排分布孔的排列方式与第一排相同，第四排分布孔的排列方式与第二排相同，同一排的分布孔的圆心在同一水平线上。

总之，本实用新型与现有技术相比，具有如下技术优势：

(1)相比厚度为0.01～0.03mmMoS₂涂层处理的发动机活塞，本实用新型涂层的厚度非常小，基本不会影响活塞及其他部件的尺寸，本实用新型的MoS₂涂层不会产生裂纹、剥落脱离的现象；

(2)本实用新型厚度为0.001～0.006mmMoS₂涂层处理的活塞，相比现有技术中厚度为0.01～0.03mmMoS₂涂层处理的活塞，可以进一步减少拉缸故障、降低油耗、提高耐磨性，缩短活塞与缸套的磨合期，增加活塞和缸盖的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，图中1为活塞顶部，2为活塞环槽部，3为活塞裙部，4为MoS₂涂层，5为活塞基体。

图2是本实用新型活塞裙部表面上完整的MoS₂涂层结构示意图。

图3是本实用新型活塞裙部表面MoS₂涂层上分布孔的一种排列方式示意图。

图4是本实用新型活塞裙部表面MoS₂涂层上分布孔的另一种排列方式示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例进一步描述本实用新型，但本实用新型不仅仅限于以下实施例。在本实用新型的范围内或者在不脱离本实用新型的内容、精神和范围内，对本实用新型所述的汽车发动机活塞及其组成部件进行成比例缩小或扩大、替换活塞本身的材质和/或组成部件，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型范围之内。

图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型活塞裙部表面上完整的MoS₂涂层结构示意图。图1中1为活塞顶部，2为活塞环槽部，3为活塞裙部，4为M₀S₂涂层，5为活塞基体。

本实用新型汽车发动机活塞(如图1示)，它的基体材料为铝合金材料，它包括活塞顶部1、活塞环槽部2和活塞裙部3，活塞环槽部2的上部与活塞顶部1相连接，活塞环槽部2的下部与活塞裙部3相连接，活塞裙部3表面上有一层M₀S₂涂层4，M₀S₂涂层4的厚度为0.005mm。活塞裙部3表面上M₀S₂涂层4的制作过程如下：

(1)制备M₀S₂涂层：在每100g印浆中配35g M₀S₂，50g树脂和其他溶剂，搅拌均匀即得M₀S₂印浆，然后制备得M₀S₂涂层。

(2)对加工完毕的铝合金活塞基体5进行高温清洗，去除油脂、尘土等污物，然后用超声波清洗直至表面洁净；

(3)将活塞于60℃预热炉进行预热，恒温处理5分钟，然后在恒温恒湿室内用印刷机将(1)中制备的M₀S₂涂层印于活塞裙部。

(4)对印刷完毕的活塞裙部3进行烘烤处理，控制烘烤温度为190±10℃，烘烤时间为50±10min，烘烤完毕后，放冷，即得活塞裙部3表面上完整的MoS₂涂层4处理的本实用新型活塞(如图2所示)。

相比厚度为0.01～0.03mmMoS₂涂层处理的发动机活塞，本实用新型涂层的厚度非常小，基本不会影响活塞及其他部件的尺寸，MoS₂涂层不会发生裂纹、剥落脱离的现象；这实际上大大延长了本实用新型MoS₂涂层的使用时间，本实用新型MoS₂涂层的使用时间可以延长至活塞完全报废时。另外，本实用新型活塞裙部表面上厚度为0.005mmMoS₂涂层，相比厚度为0.01～0.03mmMoS₂涂层，可以减少拉缸故障、降低油耗、提高耐磨性，缩短活塞与缸套的磨合期，增加活塞和缸盖的使用寿命。

图3是本实用新型活塞裙部表面MoS₂涂层上分布孔的一种排列方式示意图。活塞裙部3表面M₀S₂涂层4上的有20个分布孔，分布孔的直径为2mm，20个分布孔的排列方式为：自上到下每4个分布孔组成1列，共5列；从左到右每5个分布孔组成一排，共4排；同一列的所有分布孔的圆心在同一垂直线上，同一排的所有分布孔的圆心在同一条水平线上。

图4是本实用新型活塞裙部表面MoS₂涂层上分布孔的另外一种排列方式示意图。活塞裙部M₀S₂涂层上有18个分布孔，分布孔的直径为2mm，18个分布孔的排列方式为：自上到下共分成4排，第一排有4个分布孔，第二排有5个分布孔，第一排的分布孔与第二排的分布孔交错排列，第三排分布孔的排列方式与第一排相同，第四排分布孔的排列方式与第二排相同，同一排的分布孔的圆心在同一水平线上。

具有如图3、图4所示排列方式的分布孔的MoS₂涂层，与不带有分布孔的本实用新型MoS₂涂层相比，可以进一步降低活塞与缸套之间的摩擦，改善活塞的运行环境，减少拉缸故障、提高耐磨性。

Claims

1.一种汽车发动机活塞，它包括活塞顶部、活塞环槽部和活塞裙部，活塞环槽部的上部与活塞顶部相连接，活塞环槽部的下部与活塞裙部相连接，其特征在于：活塞裙部表面有一层M₀S₂涂层，M₀S₂涂层的厚度为0.001～0.006mm。

2.如权利要求1所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层的厚度为0.003～0.006mm。

3.如权利要求1或2所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上有分布孔。

4.如权利要求3所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的分布孔的形状为圆形、椭圆形或矩形。

5.如权利要求4所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上的分布孔为圆形。

6.如权利要求5所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上的分布孔的直径为1～3mm。

7.如权利要求6所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上的分布孔的直径为2mm。

8.如权利要求7所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上的分布孔的个数为20，20个分布孔的排列方式为：自上到下每4个分布孔组成一列，共5列；从左到右每5个分布孔组成一排，共4排；同一列的分布孔的圆心在同一垂直线上，同一排的分布孔的圆心在同一条水平线上。

9.如权利要求7所述的汽车发动机活塞，其特征在于所述的M₀S₂涂层上的分布孔的个数为18，18个分布孔的排列方式为：自上到下共分成4排，第一排有4个分布孔，第二排有5个分布孔，第一排的分布孔与第二排的分布孔交错排列，第三排分布孔的排列方式与第一排相同，第四排分布孔的排列方式与第二排相同，同一排的分布孔的圆心在同一水平线上。