专利名称：一种发动机活塞的制作方法
技术领域：
一种发动机活塞
技术领域：
本实用新型涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种发动机活塞。
背景技术：
活塞是发动机的关键部件之一，它的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室，因此活塞形状设计与燃烧室形状和压缩比有着直接的关系，其直接影响燃烧室内涡流、滚流和燃烧的形成和强度。现有的小排量汽油机，大都采用平顶活塞，制造工艺简单，但存在吸热面积小、压缩比偏小、缸内无法形成较强流场运动等缺点，延长了燃烧时间、降低了燃烧的定容度，使得发动机的热效率偏低。活塞预所承受的气压力通过活塞销和活塞销座传给连杆，但活塞销总的承压面积有限，所以，活塞销与销座之间的表面压强很高，加之活塞销与销座之间的相对速度很低， 液体润滑油膜不易形成，容易造成销孔的拉伤，活塞与活塞销工作时弯曲变形互不协调，可能造成销孔变形甚至销座开裂，活塞润滑工艺需要不断地探索与改进。发动机活塞使用寿命通常是发动机使用寿命的瓶颈，如何设计一款高效率并且持久耐用的发动机活塞，进而提高内燃机效率与性能是发动机领域的一大课题。
实用新型内容为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种发动机活塞，所述活塞包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔，活塞销座，所述的活塞顶部为碗形凹陷，其顶部深度为 2. Omm至4. 0mm，并且该顶部周围包括至少一个气门避让坑与至少一个斜锥面，所述斜锥面与活塞横断面呈一倾角并与气缸盖下底面配合，形成挤流区。作为本实用新型的实施例，该气门避让坑为四个，分别设置在与汽缸气门对应的位置，该斜锥面为四个，并且高出汽缸体上表面0. 6mm 3. Omm并且该斜锥面与碗形顶部通过圆弧连接，并且圆弧的半径为4. Omm 至10.0mm。所述裙部具有润滑涂层，在本新型中采用的是石墨涂层，为了方便检测，该石墨涂层留有空白窗口，便于对活塞尺寸的检测与控制。作为本实用新型的进一步改进，本新型活塞的活塞销座内侧设计为斜切曲面，在活塞销孔内侧上表面设置为喇叭口形状。作为本实用新型的进一步改进，所述的活塞销座的底面设置机加工区域，用于机加工控制活塞尺寸，防止活塞销座与曲轴平衡块发生干涉。本实用新型的有益效果是在提高发动机压缩比的同时，有效避免爆震的出现，提高燃烧室混合气形成和燃烧效率，提高热效率和发动机功率，防止活塞裙部拉伤，避免活塞销孔的变形和拉伤。
[0010]图1是本实用新型提供的发动机活塞顶部的结构图；图2是本实用新型提供的发动机活塞图1的竖直方向剖面图；图3是本实用新型提供的活塞图1的水平方向剖面图；图4是本实用新型提供的发动机活塞的仰视图；图5是本实用新型提供的发动机活塞裙部的润滑涂层示意图。
具体实施方式下 面结合附图说明及具体实施方式
对本实用新型进一步说明。如图1所示为本实用新型提供的发动机活塞顶部的结构图图中部位3为该活塞顶部的碗形设计，1、2、4、8部位为斜锥面；5、6部位为碗形底部连接斜锥面的弧形设计；部位7为气门避让坑。活塞顶部采用碗形设计，碗形深度h为2. Omm 4. 0mm，该设计有效地增加了活塞顶部面积，其吸热面积也相应增加，能加速活塞的热量排放，有利于减小活塞单位面积热负荷，避免了高压缩比带来的爆震现象。斜锥面1、2、4、8设置在活塞顶部，该斜锥面通过弧面连接活塞顶部的碗底，圆弧半径为4. Omm 10. 0mm，斜锥面与气缸盖下底面配合，共同组成挤流区，斜锥面与水平线呈 12° 20°，碗形底部与斜锥面之间采用铸造圆角过渡，该设计有利于混合气在缸内形成强烈挤压流动，进而加速缸内可燃混合气的燃烧速度，提高发动机热效率。活塞头部为避让气门，避免活塞与气门相撞，在进排气侧设置有四个气门避让坑， 部位7所示的气门避让坑采用开放式设计，即其直接连通活塞头部的外沿，其他三个气门避让坑没有采用开放式设计。由于进气门直径较大，所以避让坑的直径也应相应设置大些， 从而导致进气侧避让坑与火力岸外壁之间的厚度变小，在发动机运行过程中，由于壁薄，工作温度高，工况恶劣，此处会产生活塞材料烧蚀，故部位7的避让坑开放式设计，取消此处活塞材料，避免出现活塞材料烧蚀。如图2，为本实用新型提供的发动机活塞的图1的竖直方向剖面图。图2中的部位6，2，5，4分别与图1中的标示部位一致，在此不再赘述。部位9为活塞销孔内侧，部位10为斜切的销座，h标示活塞顶部碗形设计的深度，该深度为2. Omm 4. Omm0活塞上下工作时，由于受到非常大的应力，活塞与活塞销工作时弯曲变形互不协调，会在销座孔内上侧引起严重的边缘负荷，可能造成销孔永久变形甚至使销座裂开，为此，在销孔内侧采用喇叭口 9工艺设计，可有效降低销孔内上侧边缘负荷，避免销孔变形和销座出现裂纹。为了在一定程度上减轻活塞重量，活塞底座采用部位10的斜切设计，活塞销座设计为上大下小倒立的椭形或者梯形，该设计可充分利用活塞销座的有效承压面积， 同时降低活塞质量，减小惯性造成的冲力。如图3为本实用新型提供的活塞图1的水平方向剖面图部位3为该活塞顶部的碗形设计的碗底；部位14为销孔。在该视图上，由于各个设计要点在图1，图2中已有相应的描述，在此不再赘述。如图4为本实用新型提供的发动机活塞的仰视图。图中部位11为机加工区域。活塞位于下止点时，活塞销座底部与曲轴平衡块距离最短，因为活塞销孔底部是由铸造产生，尺寸公差比较大，而曲轴平衡块同样为铸造生成， 尺寸公差较大，两个铸造公差累积，公差会更大，在发动机运行过程中，存在活塞销座与曲轴平衡块发生干涉风险。为了对活塞销座底部采用机器细加工，在活塞销座底部设置机加工区域11，从而有效保证活塞销座底部尺寸，避免活塞销座与曲轴平衡块干涉失效模式的出现。如图5为是本实用新型提供的发动机活塞裙部的润滑涂层示意图。图中部位12为石墨涂层，部位13为预留的小窗口。
发动机刚启动时，润滑系统还没有正常工作，活塞与缸孔之间还不能形成有效的润滑油膜，活塞与缸壁之间很容易出现拉缸问题，为避免该状况的出现，在活塞裙部采用石墨涂层12，同时，为摒弃石墨涂层厚度对于测量活塞裙部DN直径的影响，在裙部留一个小窗口 13不涂石墨，可直接测量活塞直径以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种发动机的活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔，活塞销座，其特征在于所述的活塞顶部为碗形的凹入部，该凹入部的侧边包含有至少一个斜锥面，所述斜锥面与活塞横断面呈一倾角并与气缸盖下底面配合，形成挤流区。
2.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述倾角设置为12° 20°。
3.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述斜锥面为四个，并且高出汽紅体上表面0. 6mm 3. 0mm。
4.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述活塞顶部还设置有四个气门避让坑。
5.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述裙部设置有润滑涂层。
6.根据权利要求5所述的发动机的活塞，其特征在于所述润滑涂层为石墨涂层。
7.根据权利要求5或6所述的发动机的活塞，其特征在于所述活塞裙部留有没有润滑涂层的小窗口。
8.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述活塞销孔内侧上表面为喇叭口形状。
9.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述活塞销座内侧设计为斜切曲面。
10.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述活塞销座的底部设置机加工区域，用于底部尺寸的精加工。
11.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述碗形活塞顶部深度为 2. Omm 至 4. 0mm。
12.根据权利要求1所述的发动机的活塞，其特征在于所述碗形活塞底部与所述的斜锥面采用半径为4. Omm至10. Omm半径的圆弧过渡。
专利摘要本实用新型提供了一种发动机活塞，所述活塞包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔，活塞销座，所述的活塞顶部为碗形，并且该顶部周围包括至少一个气门避让坑与至少一个斜锥面，并且该斜锥面与碗形顶部通过圆弧连接，所述裙部设置石墨涂层，为了方便检测，该石墨涂层留有空白窗口，便于对活塞尺寸的检测与控制。本实用新型的有益效果是在提高发动机压缩比的同时，有效地避免爆震的出现，增大发动机功率，提高热效率和发动机经济性，提高燃烧室混合气形成和燃烧效率，防止活塞裙部拉伤，避免活塞销孔的变形和拉伤。
文档编号F02F3/26GK202001132SQ20102069659
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者王磊, 罗珒, 黄鹏华 申请人:上汽通用五菱汽车股份有限公司