内燃机缸套的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及内燃机缸套，特别是涉及一种其内表面织构的内燃机缸套。
【背景技术】
[0002]内燃机作为一种广泛应用的工程机械，其润滑与摩擦磨损问题是一个重要的问题。缸套与活塞环摩擦副是内燃机中一对重要的摩擦副，随着发动机不断向节能环保和高速重载方向发展，对于改善缸套-活塞环摩擦副的摩擦磨损问题更是日趋紧迫。表面织构技术作为一种改变摩擦副表面摩擦学性能的简单有效的技术手段，近年来正不断被应用于改善发动机润滑性能领域。目前已有在缸套内表面用喷丸方法加工出半球形凹腔的例子。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提出一种能改善缸套与活塞环摩擦副之间润滑条件内燃机缸套，以改善缸套内表面动压润滑油膜压力分布，进而改善内燃机缸套活塞环摩擦副的摩擦学性能。
[0004]本实用新型的内燃机缸套包括一个缸套本体，缸套本体的内表面上均匀分布有环槽，其中环槽的内圆半径为缸套本体内径的0.02%到0.08%，环槽的槽宽是缸套本体内径的
0.03%至0.1%，环槽的深度是缸套本体厚度的0.05%至0.5%，环槽与内表面交界处形成的面积之和为内表面的理论表面积的2%至30%。
[0005]在内燃机缸套的示意性实施方式中，环槽的内圆半径为30μπι至70μπι，槽宽为40μπι至ΙΟΟμπι，深度为2μηι至ΙΟμπι，环槽与内表面交界处形成的面积之和为内表面的理论表面积的2%至30%。
[0006]在缸套本体的内表面开设环槽，环槽产生的二次动压润滑效应能够有效改善环形槽表面动压润滑油膜压力分布，明显改善了内燃机缸套活塞环摩擦副的摩擦学性能，改善了缸套与活塞环之间的润滑，有效防止了由于润滑不良而产生的拉缸现象，延长缸套使用寿命。由于本实用新型的缸套有效降低了缸套活塞环的摩擦功耗，进而降低发动机的燃油消耗。本实用新型无需改变缸套的其它结构，加工使用方便，适用与各种类型的内燃机缸套。
【附图说明】
[0007]图1用于说明内燃机缸套的一种示意性实施方式的剖视示意图。
[0008]图2是图1所示II的局部放大的展开剖视示意图。
[0009]图3是在内燃机不同曲轴转角下，在内燃机缸套的内表面开设环槽与开设普通半球形凹腔的最小油膜厚度对比结果曲线。
[0010]图4是在内燃机不同曲轴转角下，在内燃机缸套的内表面开设环槽开设普通半球形凹腔的无量纲摩擦功耗对比效果曲线。
[0011]标识说明
[0012]10缸套本体
[0013]12内表面
[0014]20 环槽
[0015]R环槽的内圆半径
[0016]W环槽的槽宽
[0017]H环槽的深度。
【具体实施方式】
[0018]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同或相似的部分。附图仅用于说明本实用新型，不代表本实用新型的实际结构和真实比例。
[0019]参见图1，图1用于说明内燃机缸套的剖视示意图，如图所示内燃机缸套包括一个缸套本体1，缸套本体1的内表面12均匀分布有环槽20。
[0020]环槽20的具体结构如图2所示。图2为图1中II所示局部放大的展开剖视示意图。如图所示，环槽20具有内圆半径R、槽宽W、和深度H。在内燃机缸套的一种示意性实施方式中，缸套本体的内径(直径)为105mm，缸套本体的厚度为2.5mm，环槽的内圆半径R为30μπι，槽宽W为60μπι，深度H为5μπι，环槽20与内表面12交界处形成的面积之和为内表面12的理论表面积的15%，每个环槽20与内表面12交界处形成的面积，是由环槽的槽宽所确定的圆环在内表面12上形成的投影面积。内表面12上的环槽20可以采用激光或其他微加工技术制作。
[0021 ]为达到良好润滑的效果，环槽20的内圆半径R可以是缸套本体10内径的0.02%到
0.08%，环槽20的槽宽W可以是缸套本体1内径的0.03%至0.1%，环槽20的深度H可以是缸套本体10厚度的0.05%至0.5%，环槽20与内表面12交界处形成的面积之和为内表面12的表面积的2%至30%。
[0022]例如，在内燃机缸套的示意性实施方式中，若缸套本体的内径为95至I1mm，缸套本体10的厚度为2至4mm，环槽的内圆半径R可以为30μηι至70μηι，槽宽W可以为40μηι至ΙΟΟμπι，深度H可以为2μπι至ΙΟμπι，环槽20与内表面12交界处形成的面积之和为内表面12的表面积的2%至30%。
[0023]采用本实用新型的内燃机缸套，缸套本体的内表面上均匀分布的环槽能产生二次动压润滑效应，有效改善了环槽表面动压润滑油膜压力分布，从而明显改善内燃机缸套活塞环摩擦副的摩擦学性能。
[0024]图3是在不同曲轴转角条件下，采用如图1所示的本实用新型内燃机缸套与开设普通半球形凹腔的缸套的最小油膜厚度对比结果曲线。用于对比试验的一个是本实用新型内燃机缸套，另一个是开设普通半球形凹腔的缸套。本实用新型的缸套本体10的内表面12开设环槽20，环槽12的内圆半径R为30μπι、槽宽W为60μπι、深度H为5μπι，环槽与内表面交界处形成的面积之和为内表面理论表面积的15%。在开设普通半球形凹腔的缸套中，半球形凹腔的半径为50μηι，半球形凹腔的最大深度为5μηι，半球形凹腔与内表面交界处形成的面积之和为内表面的理论表面积的15%。图4是在与图3相同的对比试验条件下，采用如图1所示的本实用新型内燃机缸套与开设普通半球形凹腔的缸套的无量纲摩擦功耗对比效果图。
[0025]图3和图4所示的表面最小油膜厚度和无量纲摩擦功耗均采用Matlab软件自编程完成。在仿真计算过程中，以某单缸柴油第一道活塞环为研究对象，其中柴油机的标定功率为181^，标定转速为230017/111；[11，计算工况为标定工况，缸径为1151]11]1，行程为12()1]11]1;燃烧室压力为实测缸压。
[0026]从图3可见，缸套本体10的内表面12具有环槽20时，内表面12的滑油膜厚度明显大于具有普通半球形凹腔的缸套。例如，当曲轴转角为-270度时，具有环槽20的内表面的最小油膜厚度比采用普通半球形凹腔时增加了约49%。从图4可见，缸套本体10的内表面12具有环槽20时，内表面的摩擦功耗有明显降低，平均摩擦功耗比采用普通半球形凹腔时降低了约30%。产生这种效果主要是因为环槽20产生的二次动压润滑效应使油膜压力分布范围较大且分布较均匀，油膜的压力梯度小，并且对于微凸体接触摩擦力也有较好的降低作用，有效的改善了缸套内表面与活塞环之间的润滑条件。
[0027]综上所述，本实用新型的内燃机缸套能够明显改善内燃机缸套活塞环摩擦副的摩擦学性能，有效防止由于润滑不良而产生的拉缸现象，延长缸套使用寿命;另外由于降低了发动机的摩擦功耗，进而降低发动机的燃油消耗。采用本实用新型的内燃机缸套无需改变缸套的其它结构，加工使用方便，适用与各种类型的内燃机缸套。
[0028]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0029]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.内燃机缸套，它包括一个缸套本体(10)，其特征在于:所述缸套本体(10)的内表面(12 )均匀分布有环槽(20 )，所述环槽(20)的内圆半径(R)为所述缸套本体(1 )内径的0.0 2%至Ij0.08%，所述环槽(20)的槽宽(W)为所述缸套本体(10)内径的0.03%至0.1%，所述环槽(20)的深度(H)为所述缸套本体(10)厚度的0.05%至0.5%，所述环槽(20)与所述内表面(12)交界处形成的面积之和为所述内表面(12)的理论表面积的2%至30%。2.根据权利要求1所述的内燃机缸套，其中，所述环槽(20)的内圆半径(R)为30μπι至70μm，所述环槽(20)的槽宽(W)为40μπι至ΙΟΟμπι，所述环槽(20)的深度(H)为2μπι至ΙΟμπι。
【专利摘要】内燃机缸套，包括一个缸套本体（10），缸套本体的内表面（12）上均匀分布有环槽（20），其中环槽的内圆半径（R）为缸套本体内径的0.02到0.08%，槽宽（W）是缸套本体内径的0.03至0.1%，深度（H）是缸套本体厚度的0.05至0.5%，环槽与内表面交界处形成的面积之和为内表面的理论表面积的2%至30%。本实用新型的内燃机缸套能改善缸套与活塞环摩擦副之间润滑条件，改善缸套内表面动压润滑油膜压力分布，进而提高使用寿命，降低能耗。
【IPC分类】F02F1/00
【公开号】CN205260149
【申请号】CN201520893824
【发明人】尹必峰, 俞升浩, 贾和坤, 董非, 孙建中, 何建光, 徐毅
【申请人】江苏大学, 常柴股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月11日