[实用新型]一种节能延寿的发动机活塞

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发动机活塞，特别是涉及一种基于增润、耐磨、延寿功效的节能延寿的发动机活塞，可应用于各种发动机中如汽油机、柴油机。

背景技术

汽车已经是人们日常生活中必不可少的代步、交通、运输工具。在如今全球节能减排、治霾抗污的大背景下，新能源汽车的研制推广成为首要任务，但其配套设施的不完善以及高昂的价格使其完成普及仍需要一段时间。发动机是汽车的动力源，也是汽车有害废气排放的主源。经多项研究证明发动机燃烧能量中有10％～20％消耗在机械损失，而机械损失中有45％～65％能量消耗在活塞、活塞环与气缸的摩擦副中，故发动机研究重点多在降低活塞摩擦力、提高活塞外表面耐磨性能以及提高活塞抗疲劳功能上，如公开号为“CN100516490C”的中国专利文献，公开了一种内燃机的节油活塞；公开号为“CN 104763550A”的中国专利文献，公开了一种节能环保的内燃机活塞；公开号为“CN 103410626B”的中国专利文献，公开了一种带有表面织构形态的内燃机活塞。经过对捷达XL-2V汽车发动机活塞的工况解读和有限元分析，发现应力较集中的部位为活塞顶部第三环槽，此处由于回油孔的设计加之其距离高温活塞顶部较近，必然导致应力集中于此，回油孔处的集中应力也较大。其次应力较大的部位为活塞顶部，高温、燃气高压都将导致活塞顶部应力变大，活塞顶部应力分布由中心向四周逐渐减小。活塞裙部应力从上至下逐渐增加，由中间向两边先减小再增加，这是由于裙部上端距离环槽较近应力被分散转移到环槽上，裙部下端虽然温度最低但此处壁厚较薄且无加强筋设计，裙部周向方向应力较大部位距离全活塞应力最大的销孔最近所以承担了更大的负载，现有技术中提及的三种活塞设计虽能在一定程度上解决上述技术问题，但在保证延长活塞疲劳寿命方面和节油方面尚有欠缺，考虑到巨大的发动机使用量，即使将活塞-缸套系统的摩擦损耗降低很小幅度，也可以对减少能源消耗和改善环境产生较大影响。同时将易加工、低成本的节能延寿型发动机活塞作为新能源汽车普及前的过渡产品，前景巨大。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本实用新型的目的在于减小发动机在活塞与缸套做功过程中因摩擦产生的机械能损失，同时延长活塞疲劳寿命，提供一种基于增润、耐磨、延寿功效的节能延寿的发动机活塞。

为达到上述技术目的，本实用新型提出了一种节能延寿的发动机活塞，包括活塞顶部和活塞裙部，其特征是：所述活塞裙部分为主应力承载区和次应力承载区，在活塞裙部外表面等间距均匀布置有相互平行的竖状内凹条纹，所述竖状内凹条纹包括第一竖状内凹条纹和第二竖状内凹条纹，

其中第一竖状内凹条纹位于次应力承载区，所述第一竖状内凹条纹为等宽等深凹槽形结构，凹槽截面呈圆角矩形、圆角三角形或圆弧形；

其中第二竖状内凹条纹位于主应力承载区，所述第二竖状内凹条纹为等宽凹槽形结构，凹槽截面呈圆角矩形、圆角三角形或圆弧形，第二竖状内凹条纹的深度从活塞裙部上部到下部呈线性递减变化，线性关系为Y＝-X(H1-H0)/L3，X和Y分别为平面内点的横坐标和纵坐标，H1为活塞顶端端面槽深，H1为活塞裙部厚度的35％～40％，H0为活塞底端端面槽深，活塞底端端面槽深为活塞顶端端面槽深的70％～80％，L3为第二竖状内凹条纹的长度。

进一步，相邻两列竖状内凹条纹间距为活塞裙部周长的2％～4％。

进一步，所述第一竖状内凹条纹的宽度为活塞裙部周长的0.3％～0.4％；所述第二竖状内凹条纹的宽度为第一竖状内凹条纹宽度的80％。

优选的，在任意相邻两列竖状内凹条纹间的活塞裙部上开设有通孔，所述通孔一列纵向排列在两列竖状内凹条纹之间，每列通孔中的相邻通孔的间距为活塞裙部裙长的13％～15％，且排布在次应力承载区内的通孔直径为第一竖状内凹条纹宽度的70％～80％，排布在主应力承载区的通孔直径为第二竖状内凹条纹宽度的70％～80％。

优选的，在任意相邻两列竖状内凹条纹间设置有第三竖状内凹条纹，第三竖状内凹条纹与竖状内凹条纹相互平行布置，排布在次应力承载区内的第三竖状内凹条纹宽度为第一竖状内凹条纹宽度的60％～70％，深度为其两侧第一竖状内凹条纹深度的60％～70％；排布在主应力承载区的第三竖状内凹条纹宽度为第二竖状内凹条纹宽度的60％～70％，深度为其两侧第二竖状内凹条纹深度为60％～70％。

更进一步，所述第三竖状内凹条纹截面呈圆角矩形、圆角三角形或圆弧形。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：