石小明，刘维娟，姜殿昌

1.滨州渤海活塞有限公司，山东滨州 256602；2.山东省发动机活塞摩擦副重点实验室，山东滨州 256602

0 引言

近年来，随着国家第五阶段、第六阶段排放标准的严格要求以及竞争日益激烈的市场环境，商用车除要求发动机具有更高的功率和扭矩外，还需要拥有更小的体积和排量，这就意味着发动机需要提升功率密度和效率；同时发动机整体结构布置更加紧凑，零部件单位负荷进一步增加[1-3]；用户对于燃油经济性的要求提高，迫使生产企业在进行结构强度设计时，对发动机整机效率进行优化和改进。这就要求活塞结构设计更加紧凑，体积越来越小，活塞整体承受的热负荷和机械负荷更高[4-6]。在做好强度校核的同时，需要对活塞摩擦磨损进行优化，降低活塞的摩擦功，提高发动机的燃油经济性[7-10]。

为适应市场发展需要，开发一款高负荷商用车发动机活塞。活塞采用整体铸铝结构，销孔镶衬套，活塞第一环槽镶有奥氏体铸铁镶圈，从而提高第一环槽的耐磨性。整个活塞裙部为中凸椭圆结构设计，同时为提高发动机的冷启动性能和低摩擦磨损性能，活塞裙部进行印刷石墨处理。

1 设计指标

某涡轮增压、直喷式发动机，发动机整体采用四气门结构，排放要求达到国五排放标准，具体的设计要求：发动机整车B10寿命达到80万km，活塞B10寿命相应达到80万km，活塞目标质量为1.8 kg，整机漏气量小于200 L/min。发动机基本参数如表1所示。

2 活塞设计

2.1 活塞整体结构

根据发动机参数和设计要求，结合设计标准和手册，活塞选取整体铸铝结构，第一环槽镶奥氏体铸铁镶圈以加强第一环槽的耐磨性。……