專(zhuān)利名稱(chēng)：用于內(nèi)燃機(jī)的活塞裙部油保持件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃才幾，該內(nèi)燃才幾具有限定氣缸孔的至少一個(gè)氣缸孔壁，至少一個(gè)活塞可在該氣缸孔內(nèi)移動(dòng)以便該至少一個(gè) 活塞的一君部部分接合該至少一個(gè)氣缸孔壁。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃4幾的運(yùn)行期間，由于氣缸孔壁的疏油特征(也就 是在油滴與氣缸孔壁之間的大接觸角)，在氣缸套的至少一個(gè)氣缸孔 壁上形成的油滴不穩(wěn)定，使得該油滴或從氣缸孔壁掉下，或由于該至 少一個(gè)S君部部分的親油特征(也就是在油滴與該至少一個(gè)一君部部分之 間的小接觸角)油滴接觸該至少一個(gè)^t部部分并附在其上。這樣，當(dāng)活塞在該至少 一 個(gè)氣缸孔內(nèi)平移時(shí)提供油以潤(rùn)滑活塞，同時(shí)減少潤(rùn)濕 或附在該氣缸套的至少一個(gè)氣缸孔壁上的油數(shù)量。
圖2是以虛線圈2描繪的

圖1內(nèi)燃才幾一部分的放大局部 橫截面圖，示出了用于活塞的裙部部分和限定內(nèi)燃機(jī)氣缸孔的氣缸孔壁的油滴幾^r形狀。
具體實(shí)施方式
為了使用活塞20作為產(chǎn)生動(dòng)力的手段，該活塞20設(shè)置 有活塞銷(xiāo)孔54,它由大體圓周的銷(xiāo)孔表面55限定并軸向延伸通過(guò)銷(xiāo)凸 臺(tái)部分38。該活塞銷(xiāo)孔54定尺寸為接收活塞銷(xiāo)56。該活塞銷(xiāo)56通過(guò) 連桿58將活塞20與曲軸62的偏心曲拐60連接。這樣，活塞20在氣 缸孔13內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得曲軸62旋轉(zhuǎn)。該曲軸62旋轉(zhuǎn)的方向由圖1 中的箭頭63示出。隨著曲軸62的旋轉(zhuǎn)該連桿58相對(duì)于氣缸孔13的 角度位置變化以便以軸向方向施加于活塞20上的力部分地分解為側(cè)向 推力分量，其以相反方向橫向交替地施加于活塞20上，引起在第一裙 部部分32和第二裙部部分34與氣缸孔壁14之間的推力。因?yàn)榛钊?的大部分是由燃燒室22內(nèi)的氣體壓力產(chǎn)生，所以施加于活塞20上的 推力隨著此氣體壓力而變化。因此，最大推力施加于活塞20—個(gè)側(cè)面 上(稱(chēng)為主推力側(cè)面67),其由燃燒氣體壓力產(chǎn)生。該活塞20的相對(duì) 側(cè)面(稱(chēng)為次推力側(cè)面69)具有主要由燃燒室22內(nèi)壓縮壓力產(chǎn)生的較 低推力，該壓縮壓力在大小上比燃燒氣體壓力更低。
在四沖程內(nèi)燃才幾中，曲軸在每個(gè)燃燒循環(huán)中必須旋轉(zhuǎn)兩 個(gè)完整周，也就是720° 。前180°的旋轉(zhuǎn)是膨脹沖程或動(dòng)力沖程。在 該動(dòng)力沖程期間，迅速膨脹的燃燒氣體施加力于活塞上，促使活塞從 該沖程的上止點(diǎn)(TDC)位置或頂端向該沖程的下止點(diǎn)(BDC)位置或底 端移動(dòng)。在該動(dòng)力沖程期間，燃料-空氣進(jìn)料混合物的化學(xué)能被轉(zhuǎn)換為 機(jī)械能。180°到360°的旋轉(zhuǎn)是排氣沖程。在該排氣沖程期間，活塞 從BDC位置移動(dòng)至TDC位置，促使燃燒后氣體或燃燒產(chǎn)物從氣缸排出。 360。到540。的旋轉(zhuǎn)是進(jìn)氣沖程，在此隨著活塞從TDC位置移動(dòng)至BDC 位置空氣-燃料混合物被引入氣缸。540°到720。的旋轉(zhuǎn)是壓縮沖程。 在該壓縮沖程期間，隨著活塞從BDC位置移動(dòng)至TDC位置空氣-燃料混合物被壓縮，在這個(gè)時(shí)間后該循環(huán)將重復(fù)進(jìn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)所屬領(lǐng)域 技術(shù)人員能理解，曲軸在兩沖程內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)燃燒循環(huán)中必須僅旋轉(zhuǎn)一個(gè)完整周，也就是360° 。
現(xiàn)參考圖2并繼續(xù)參考圖1,圖2示出了以圖1的虛線圈 2描繪的內(nèi)燃機(jī)10的一部分的放大橫截面圖。盡管圖2僅示出了第一 裙部部分32,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，以下列出的類(lèi)似結(jié)構(gòu)和特性完 全適用于第二裙部部分34。圖示的該活塞20第一裙部部分32的表面 65示出為大體桶狀輪廓或外型66;也就是，隨著第一裙部部分32的 表面65從如圖1所示的環(huán)形帶部分36延伸至在第一裙部部分32中心 位置的某點(diǎn)時(shí)，該表面65朝氣缸孔壁14會(huì)聚然后從氣缸孔壁14分散， 這樣實(shí)現(xiàn)了大體凸起的形狀。需要理解的是，該第二裙部部分34具有 與第一裙部部分32類(lèi)似的桶狀外型。油64的油膜68在第一裙部部分 32與氣缸孔壁14鄰接的點(diǎn)處形成且可搡作減少第一裙部部分32和第 二S君部部分34與氣缸孔壁14之間的摩4察。0016該內(nèi)燃機(jī)10的特征在于第一裙部部分32和第二裙部部 分34具有比氣缸孔壁14更高的油64可潤(rùn)濕性。換句話說(shuō)，在第一裙 部部分32上形成的油滴70的接觸角6比在氣缸套12的氣缸孔壁M 上形成的油滴72的接觸角c))更小。優(yōu)選地，該第一裙部部分32的表 面65形成為使得其特征在于親油或超親油，而該氣缸孔壁l4形成為 使得其特征在于疏油或超疏油。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，親油指具有 對(duì)油的強(qiáng)親和性特性，而疏油指具有對(duì)油降低的或無(wú)親和性特性。接 觸角6和c()由Young公式定出，其中Ysv是固-汽界面能，Ysl是固-液界面能，Y"是液-汽界面能 (也就是表面張力)。該第一裙部部分32的親油特性和該氣缸孔壁M >的疏油特性可通過(guò)表面處理提供，如表面涂層和/或機(jī)加工策略將以微 米和納米尺度產(chǎn)生紋理以改變氣缸孔壁l4與第一裙部部分32和第二裙部部分34的油可潤(rùn)濕性和附著性特性。示范的親油表面涂層是鎳/ 硅碳化物基體或鋅氧化物，而示范的疏油表面涂層由含氟聚合物(如 聚四氟乙烯)或PTFE形成。[0017在內(nèi)燃才幾10的運(yùn)行期間，在氣缸套12的氣缸孔壁14上 形成的油滴72不穩(wěn)定，這是由于大接觸角(M吏得油滴72或從氣缸孔 壁掉下14或接觸到該第一裙部部分32并附在其上。這樣，當(dāng)活塞在 該至少一個(gè)氣缸孔13內(nèi)平移時(shí)提供油以潤(rùn)滑活塞20,同時(shí)減少潤(rùn)濕該 氣缸套12的氣缸孔壁14上的油64數(shù)量。通過(guò)減少氣缸孔壁14的潤(rùn) 濕，允許穿過(guò)油控制環(huán)50和第二壓縮環(huán)48與第一壓縮環(huán)46的油64 數(shù)量減少。這繼而減少了由于內(nèi)燃機(jī)10燃燒室22內(nèi)的油64燃燒引起 的碳?xì)浠衔锏呐欧?，同時(shí)在上升沖程(也就是活塞在BDC位置和TDC 位置之間移動(dòng))期間維持足夠量的油64以維持油膜68,以便確保在靠 近TDC處有足夠的潤(rùn)滑，從而減少由于第一裙部部分32與氣缸孔壁l4 之間的接觸引起的摩擦和噪聲而引發(fā)的損失。[0018雖然已經(jīng)詳細(xì)描述用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是本 發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于實(shí)施本發(fā)明的在所附權(quán)利要求書(shū) 范圍內(nèi)的各種可替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，包括具有至少一個(gè)氣缸孔壁的氣缸套，所述至少一個(gè)氣缸孔壁限定至少一個(gè)氣缸孔；可在所述至少一個(gè)氣缸孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)活塞；其中所述至少一個(gè)活塞包括至少一個(gè)裙部部分；和其中所述氣缸孔壁具有疏油特征。
2. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述疏油特征是由涂層和才幾加 工所述至少一個(gè)氣缸孔壁中的至少一種產(chǎn)生。
3. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述至少一個(gè)裙部部分具有親 油特征。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述親油特征是由涂層和才幾加 工所述至少一個(gè)^君部部分中的至少一種產(chǎn)生。
5. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述至少一個(gè)裙部部分大體呈 桶狀。
6. —種內(nèi)燃沖幾，包括具有至少一個(gè)氣缸孔壁的氣缸套，所述至少一個(gè)氣缸孔壁限定至少 一個(gè)氣缸孔；可在所述至少一個(gè)氣缸孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)活塞； 其中所述至少一個(gè)活塞包括至少一個(gè)裙部部分； 其中所述氣缸孔壁承受各與所述氣缸孔壁形成接觸角的第 一多個(gè) 油滴；其中所述至少一個(gè)裙部部分承受各與所述至少一個(gè)裙部部分形成 接觸角的第二多個(gè)油滴；并且其中在每個(gè)所述第一多個(gè)油滴與所述至少一個(gè)氣缸孔壁之間形成 的所述接觸角比在每個(gè)所述第二多個(gè)油滴與所述至少一個(gè)裙部部分之 間形成的所述接觸角更大，使得所述第 一多個(gè)油滴不穩(wěn)定以降低所述 至少 一個(gè)氣缸孔壁的潤(rùn)濕。
7. —種內(nèi)燃才幾，包4舌具有至少一個(gè)氣缸孔壁的氣缸套，所述至少一個(gè)氣缸孔壁限定至少 一個(gè)氣缸孔；可在所述至少一個(gè)氣缸孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)活塞； 其中所述至少一個(gè)活塞包括第一裙部部分和第二裙部部分； 其中所述第 一裙部部分和第二裙部部分是大體桶狀外型； 其中所述氣缸孔壁承受各與所述氣缸孔壁形成接觸角的第一多個(gè) 油滴；其中所述第一裙部部分和第二裙部部分中的至少一個(gè)承受各與所 述第一裙部部分和第二裙部部分中的所述至少一個(gè)形成接觸角的第二 多個(gè)油滴；并且其中在每個(gè)所述第一多個(gè)油滴與所述至少一個(gè)氣缸孔壁之間形成的所述接觸角比在每個(gè)所述第二多個(gè)油滴與所述第一裙部部分和第二 裙部部分中的所述至少一個(gè)之間形成的所述接觸角更大，使得所述笫一多個(gè)油滴較不穩(wěn)定以降低所述至少 一 個(gè)氣缸孔壁的潤(rùn)濕并增加所述 第 一裙部部分和第二一君部部分中的所述至少 一個(gè)的潤(rùn)濕。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的活塞裙部油保持件，具體而言提供具有一個(gè)氣缸套的內(nèi)燃機(jī)，所述氣缸套具有限定至少一個(gè)氣缸孔的至少一個(gè)氣缸孔壁。至少一個(gè)活塞可在該至少一個(gè)氣缸孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該至少一個(gè)活塞包括優(yōu)選地呈桶狀輪廓的至少一個(gè)裙部部分。該氣缸孔壁具有疏油特征，而該至少一個(gè)裙部部分具有親油特征。該疏油特征和親油特征分別由涂層和機(jī)加工該至少一個(gè)氣缸孔壁和該至少一個(gè)裙部部分中的至少一種產(chǎn)生。
文檔編號(hào)F02F1/18GK101403347SQ20081016196
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者F·施, Y·T·程 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司