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0 前言

沿滑动方向的活塞裙部形状通常以单曲率型线为特征，如图1所示的中凸型型线。设计成这种形状的目的是，当沿润滑表面滑动时，活塞裙部会产生能够平衡外部侧向作用力的流体动压力[1-2]。

图1 冷态条件下推力侧中心裙部横截面型线实例

一些研究已经证实了活塞裙部型线对发动机性能的影响。与柴油机研究结果一致，通过改变标准中凸型型线的曲率，即改变活塞裙底部或顶部的间隙，利于改善活塞的摩擦平均有效压力(FMEP)[3]。此外，在采用相同活塞型线的条件下，也证明了安装间隙会对摩擦损失产生影响。对汽油机的研究已经表明，通过增大安装间隙，发动机摩擦损失会减少[4]。

这些结论中没有对多曲率型线的影响进行研究。从研究性质来说，提出的型线是标准中凸型型线，但是在裙部的底端和顶端添加了两个特征，旨在改善裙部与润滑油之间的接触，以及外部作用力的作用方式。

如图2所示，这两个特征的主要作用是通过收集和引导较小间隙区域的机油流向裙部中心从而产生较大的流体动压力。顶端特征在向下行程中发挥作用，而底端特征在向上行程中发挥作用。

图2 特征的功能示意图

这两个特征还有助于减小裙部与缸套之间的相互应力。在相同的标称直径条件下，热态条件下基准型型线产生的间隙比优化活塞在工作温度下的间隙稍大(图3)。间隙稍大会导致活塞的水平位移增大，这样会防止活塞同时从裙部的两端与缸套接触。……