微型汽车发动机的活塞组

编辑：何子严　时间：11.10.14　来源：本站原创　标签：微型汽车发动机活塞组　

一、活塞

活塞顶直接接触燃气，气体燃烧最高温度可达2000°C以上。活塞顶承受的气体压力大14700N（1500kgf）左右。活塞平均速度达12m/s。在高温高压的作用下，活塞与活塞环的工作条件是十分恶劣的，润滑条件差、散热困难。所以活塞和缸垫的摩擦和磨损都很严重。此外，活塞和活塞环还受到燃烧产物的腐蚀。所以活塞设计的合理与否，直接影响发动机的工作可靠性与寿命。

1.材料

462Q发动机活塞的材料为EL109-GB1175-74，系共晶硅铝合金铸造。此种材料特点是膨胀系数小、比重小、耐磨性好。特别是工作温度下的硬度、刚度和疲劳强度好和铸造工艺性好。但其缺点是热传导性差，塑性小，工艺切削性差。化学成分如表4-3.

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铸造的胚件应进行热处理。其抗拉强度不少于196MPa（20kg/mm²）。同一活塞硬度差不超过15HB单位。

2.活塞的结构尺寸及特点

活塞的结构请参看图4-2.

活塞总高度为57.5mm，活塞顶部直径为61.6h10mm，压缩高度（活塞销中心至活塞顶）为27.5mm，第一环槽距活塞顶为5mm，当活塞在上止点时，第一环槽超过水腔顶部1mm。在组合刮油环槽内，铣有宽度为1.2±0.07mm的槽，以便刮下的机油能顺利地回到曲轴箱内。

（1）为了缩短连杆长度，以降低发动机的高度，活塞下部局部裙部削去，仅留宽度为20mm的部分裙部，以保持支撑与贴合。这样虽然增加了裙部的单位面积压力，加剧了磨损，但从实际使用情况看，发动机长期考核下来，裙部磨损并不严重，削去部分裙部，减少了活塞的质量，因而减少了往复惯性力，有利于发动机平衡。

（2）该活塞的裙部为椭圆形，长轴微型汽车发动机的活塞组 mm（在活塞销中心处，与活塞销垂直），短轴直径比长轴小0.29~0.32mm。从第三环槽向下至活塞底部的42mm全长上为圆锥形，其直径差为0.02~0.03mm，大端在下。第三环槽以上至活塞顶部为61.6h10mm的圆柱面。该活塞设计为上述的椭圆形，实际使用证明，在发动机运转中贴合是很好的。

（3）为了降低活塞在发动机运转过程中缸壁的侧向压力，活塞销中心线偏离活塞中心线1±0.05mm。这样，可以明显的减少活塞裙部与缸壁的磨损，因而提高了发动机的寿命。

3.活塞的主要结构参数（表4-4）

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二、活塞环

活塞环的功用主要是密封燃气和机油，同时经活塞环，将活塞顶接受的大部分热量传给气缸壁而散入冷却液中。

对活塞环的结构与材料的要求：

（1）采用数量较少的活塞环，达到良好的密封效果，以便减少活塞的高度和减少摩擦功。

（2）在高温、高压和高速下，活塞环应有良好的强度、弹性和耐磨性。

（3）对气缸孔变形和活塞运行时的角摆动，适应能力强，并具有良好的磨合性。

（4）制造工艺性好。

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462Q发动机活塞上装用两根气环和一根组合刮油环。显然就密封机油来说，主要是由刮油环来完成，由图4-3可以看出，第一环第二环完成密封气体的主要任务。气体压力到第三环，因环背上的压力很小，故装用了组合刮油环。

从图4-3可以看出，气缸内的压力为p。在第一环背上压力p1有76%p；第二环背上压力p2只有20%，而第三环背的压力p3只有7.6%p。

采用三根环即可达到密封的目的。

1.活塞环的材料与结构

（1）第一气环（如图4-4所示）

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第一活塞环所用材料为球墨铸铁QT60-2GB1348-78。其弹性系数和抗弯强度之比不大于200.当环的开口对面断面上所受到的压力达245MPa（25kgf.mm²）时，永久变形不大于10%。硬度HRB100~107。金相组织，球化级别，石墨大小，珠光体含量均不低于2级。表面进行松孔镀铬，铬层厚度为0.1~0.15mm，松孔深度0.04~0.06mm。活塞环外圆为圆锥截面，在2°的锥角下保留0.5mm宽的圆柱面。狭窄的圆柱面，使活塞环对气缸孔的单位压力大大提高，有利于气缸的密封。在安装时，必须将锥形小端向上，以便利用楔形的压力，在活塞环下行时，紧贴气缸孔而达到良好的密封。

第一环当开口为0.15~0.35mm时，弹力Q=12.4~15.4N（1.27~1.57kgf）。自由开口为7.2~8mm。第一环的厚度较小为1.49 微型汽车发动机的活塞组 mm。采用如此薄的环优点有：使活塞的高度缩短。对缸孔的适应能力强，对环槽的冲击小，环与缸孔的摩擦损失小等。但薄环在制造和装配、使用中容易发生翘曲变形。