內(nèi)燃機(jī)缸套的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)缸套，特別是涉及一種其內(nèi)表面織構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)缸套。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)作為一種廣泛應(yīng)用的工程機(jī)械，其潤(rùn)滑與摩擦磨損問(wèn)題是一個(gè)重要的問(wèn)題。缸套與活塞環(huán)摩擦副是內(nèi)燃機(jī)中一對(duì)重要的摩擦副，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)不斷向節(jié)能環(huán)保和高速重載方向發(fā)展，對(duì)于改善缸套-活塞環(huán)摩擦副的摩擦磨損問(wèn)題更是日趨緊迫。表面織構(gòu)技術(shù)作為一種改變摩擦副表面摩擦學(xué)性能的簡(jiǎn)單有效的技術(shù)手段，近年來(lái)正不斷被應(yīng)用于改善發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑性能領(lǐng)域。目前已有在缸套內(nèi)表面用噴丸方法加工出半球形凹腔的例子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種能改善缸套與活塞環(huán)摩擦副之間潤(rùn)滑條件內(nèi)燃機(jī)缸套，以改善缸套內(nèi)表面動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜壓力分布，進(jìn)而改善內(nèi)燃機(jī)缸套活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性會(huì)K。
[0004]本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)缸套包括一個(gè)缸套本體，缸套本體的內(nèi)表面上均勻分布有環(huán)槽，其中環(huán)槽的內(nèi)圓半徑為缸套本體內(nèi)徑的0.02%到0.08%，環(huán)槽的槽寬是缸套本體內(nèi)徑的0.03%至0.1%，環(huán)槽的深度是缸套本體厚度的0.05%至0.5%，環(huán)槽與內(nèi)表面交界處形成的面積之和為內(nèi)表面的理論表面積的2%至30%。
[0005]在內(nèi)燃機(jī)缸套的示意性實(shí)施方式中，環(huán)槽的內(nèi)圓半徑為30μπι至70μπι，槽寬為40 μπι至100 μπι，深度為2 μπι至10 μ m，環(huán)槽與內(nèi)表面交界處形成的面積之和為內(nèi)表面的理論表面積的2%至30%。
[0006]在缸套本體的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)環(huán)槽，環(huán)槽產(chǎn)生的二次動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)能夠有效改善環(huán)形槽表面動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜壓力分布，明顯改善了內(nèi)燃機(jī)缸套活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能，改善了缸套與活塞環(huán)之間的潤(rùn)滑，有效防止了由于潤(rùn)滑不良而產(chǎn)生的拉缸現(xiàn)象，延長(zhǎng)缸套使用壽命。由于本發(fā)明的缸套有效降低了缸套活塞環(huán)的摩擦功耗，進(jìn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。本發(fā)明無(wú)需改變缸套的其它結(jié)構(gòu)，加工使用方便，適用與各種類型的內(nèi)燃機(jī)缸套。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1用于說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)缸套的一種示意性實(shí)施方式的剖視示意圖。
[0008]圖2是圖1所示II的局部放大的展開(kāi)剖視示意圖。
[0009]圖3是在內(nèi)燃機(jī)不同曲軸轉(zhuǎn)角下，在內(nèi)燃機(jī)缸套的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)環(huán)槽與開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的最小油膜厚度對(duì)比結(jié)果曲線。
[0010]圖4是在內(nèi)燃機(jī)不同曲軸轉(zhuǎn)角下，在內(nèi)燃機(jī)缸套的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)環(huán)槽開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的無(wú)量綱摩擦功耗對(duì)比效果曲線。
[0011]標(biāo)識(shí)說(shuō)明 10缸套本體 12內(nèi)表面 20環(huán)槽
R環(huán)槽的內(nèi)圓半徑 W環(huán)槽的槽寬 H環(huán)槽的深度。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了對(duì)發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部分。附圖僅用于說(shuō)明本發(fā)明，不代表本發(fā)明的實(shí)際結(jié)構(gòu)和真實(shí)比例。
[0013]參見(jiàn)圖1，圖1用于說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)缸套的剖視示意圖，如圖所示內(nèi)燃機(jī)缸套包括一個(gè)缸套本體10，缸套本體10的內(nèi)表面12均勻分布有環(huán)槽20。
[0014]環(huán)槽20的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2為圖1中II所示局部放大的展開(kāi)剖視示意圖。如圖所示，環(huán)槽20具有內(nèi)圓半徑R、槽寬W、和深度H。在內(nèi)燃機(jī)缸套的一種示意性實(shí)施方式中，缸套本體的內(nèi)徑(直徑)為105mm，缸套本體的厚度為2.5mm，環(huán)槽的內(nèi)圓半徑R為30 μ m，槽寬W為60 μ m，深度H為5 μ m，環(huán)槽20與內(nèi)表面12交界處形成的面積之和為內(nèi)表面12的理論表面積的15%，每個(gè)環(huán)槽20與內(nèi)表面12交界處形成的面積，是由環(huán)槽的槽寬所確定的圓環(huán)在內(nèi)表面12上形成的投影面積。內(nèi)表面12上的環(huán)槽20可以采用激光或其他微加工技術(shù)制作。
[0015]為達(dá)到良好潤(rùn)滑的效果，環(huán)槽20的內(nèi)圓半徑R可以是缸套本體10內(nèi)徑的0.02%到0.08%，環(huán)槽20的槽寬W可以是缸套本體10內(nèi)徑的0.03%至0.1%，環(huán)槽20的深度H可以是缸套本體10厚度的0.05%至0.5%，環(huán)槽20與內(nèi)表面12交界處形成的面積之和為內(nèi)表面12的表面積的2%至30%。
[0016]例如，在內(nèi)燃機(jī)缸套的示意性實(shí)施方式中，若缸套本體的內(nèi)徑為95至110_，缸套本體10的厚度為2至4mm，環(huán)槽的內(nèi)圓半徑R可以為30 μπι至70 μπι，槽寬W可以為40 μπι至100 μm，深度H可以為2 μπι至10 μm，環(huán)槽20與內(nèi)表面12交界處形成的面積之和為內(nèi)表面12的表面積的2%至30%。
[0017]采用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)缸套，缸套本體的內(nèi)表面上均勻分布的環(huán)槽能產(chǎn)生二次動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)，有效改善了環(huán)槽表面動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜壓力分布，從而明顯改善內(nèi)燃機(jī)缸套活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能。
[0018]圖3是在不同曲軸轉(zhuǎn)角條件下，采用如圖1所示的本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)缸套與開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的缸套的最小油膜厚度對(duì)比結(jié)果曲線。用于對(duì)比試驗(yàn)的一個(gè)是本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)缸套，另一個(gè)是開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的缸套。本發(fā)明的缸套本體1的內(nèi)表面12開(kāi)設(shè)環(huán)槽20，環(huán)槽12的內(nèi)圓半徑R為30 μ m、槽寬W為60 μ m、深度H為5 μ m，環(huán)槽與內(nèi)表面交界處形成的面積之和為內(nèi)表面理論表面積的15%。在開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的缸套中，半球形凹腔的半徑為50 μ m，半球形凹腔的最大深度為5 μ m，半球形凹腔與內(nèi)表面交界處形成的面積之和為內(nèi)表面的理論表面積的15%。圖4是在與圖3相同的對(duì)比試驗(yàn)條件下，采用如圖1所示的本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)缸套與開(kāi)設(shè)普通半球形凹腔的缸套的無(wú)量綱摩擦功耗對(duì)比效果圖。
[0019]圖3和圖4所示的表面最小油膜厚度和無(wú)量綱摩擦功耗均采用Matlab軟件自編程完成。在仿真計(jì)算過(guò)程中，以某單缸柴油第一道活塞環(huán)為研究對(duì)象，其中柴油機(jī)的標(biāo)定功率為18kW，標(biāo)定轉(zhuǎn)速為2300r/min，計(jì)算工況為標(biāo)定工況，缸徑為115mm，行程為120mm ;燃燒室壓力為實(shí)測(cè)缸壓。
[0020]從圖3可見(jiàn)，缸套本體10的內(nèi)表面12具有環(huán)槽20時(shí)，內(nèi)表面12的滑油膜厚度明顯大于具有普通半球形凹腔的缸套。例如，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角為-270度時(shí)，具有環(huán)槽20的內(nèi)表面的最小油膜厚度比采用普通半球形凹腔時(shí)增加了約49%。從圖4可見(jiàn)，缸套本體10的內(nèi)表面12具有環(huán)槽20時(shí)，內(nèi)表面的摩擦功耗有明顯降低，平均摩擦功耗比采用普通半球形凹腔時(shí)降低了約30%。產(chǎn)生這種效果主要是因?yàn)榄h(huán)槽20產(chǎn)生的二次動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)使油膜壓力分布范圍較大且分布較均勻，油膜的壓力梯度小，并且對(duì)于微凸體接觸摩擦力也有較好的降低作用，有效的改善了缸套內(nèi)表面與活塞環(huán)之間的潤(rùn)滑條件。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)缸套能夠明顯改善內(nèi)燃機(jī)缸套活塞環(huán)摩擦副的摩擦學(xué)性能，有效防止由于潤(rùn)滑不良而產(chǎn)生的拉缸現(xiàn)象，延長(zhǎng)缸套使用壽命；另外由于降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦功耗，進(jìn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。采用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)缸套無(wú)需改變缸套的其它結(jié)構(gòu)，加工使用方便，適用與各種類型的內(nèi)燃機(jī)缸套。
[0022]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0023]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.內(nèi)燃機(jī)缸套，它包括一個(gè)缸套本體(10)，其特征在于:所述缸套本體(10)的內(nèi)表面(12)均勻分布有環(huán)槽(20)，所述環(huán)槽(20)的內(nèi)圓半徑(R)為所述缸套本體(10)內(nèi)徑的0.02%到0.08%，所述環(huán)槽(20)的槽寬(W)為所述缸套本體(10)內(nèi)徑的0.03%至0.1%，所述環(huán)槽(20)的深度(H)為所述缸套本體(10)厚度的0.05%至0.5%，所述環(huán)槽(20)與所述內(nèi)表面(12)交界處形成的面積之和為所述內(nèi)表面(12)的理論表面積的2%至30%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)缸套，其中，所述環(huán)槽(20)的內(nèi)圓半徑(R)為30μπι至70 μπι，所述環(huán)槽(20)的槽寬(W)為40 μπι至100 μπι，所述環(huán)槽(20)的深度(H)為2 μπι至 10 μ m。
【專利摘要】?jī)?nèi)燃機(jī)缸套，包括一個(gè)缸套本體（10），缸套本體的內(nèi)表面（12）上均勻分布有環(huán)槽（20），其中環(huán)槽的內(nèi)圓半徑（R）為缸套本體內(nèi)徑的0.02到0.08%，槽寬（W）是缸套本體內(nèi)徑的0.03至0.1%，深度（H）是缸套本體厚度的0.05至0.5%，環(huán)槽與內(nèi)表面交界處形成的面積之和為內(nèi)表面的理論表面積的2%至30%。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)缸套能改善缸套與活塞環(huán)摩擦副之間潤(rùn)滑條件，改善缸套內(nèi)表面動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜壓力分布，進(jìn)而提高使用壽命，降低能耗。
【IPC分類】F02F1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105221284
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510763839
【發(fā)明人】尹必峰, 俞升浩, 賈和坤, 董非, 孫建中, 何建光, 徐毅
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué), 常柴股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日