一种带环形槽的柴油机活塞的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种柴油机活塞，包括活塞本体和燃烧室，其特征在于：在活塞顶端设置环形槽部，所述环形槽部以气缸中心线为中心对称。本发明通过活塞顶部环形槽部扩大气缸盖底面的受热面积，从而减小缸盖底面的局部热负荷，提高柴油机运行的可靠性。同时可以提高柴油机燃烧室内顶隙部分的空气利用率，提高柴油机性能。
【专利说明】一种带环形槽的柴油机活塞
【技术领域】
[0001]本发明属于内燃机活塞【技术领域】，具体涉及一种适合大功率柴油机的活塞。
【背景技术】
[0002]柴油机具有热效率高、经济性好等优点，在各领域获得了广泛应用。
[0003]活塞是发动机最重要也是最容易产生故障的零件之一。柴油机强化程度的日益提高使铝活塞顶部燃烧室喉口烧蚀、开裂失效等现象较以前有所增加，特别是为适应极高的爆发压力，活塞采用异形销孔结构后较采用圆柱形销孔结构时的失效几率大增。喉口开裂主要是由发动机全载运转和空载运转交替过程中产生的较大的循环热应力、蠕变变形和塑性变形等因素综合导致。为防止喉口疲劳开裂，采用强化冷却以降低喉口区温度梯度、燃烧室部位采取镶嵌陶瓷纤维、附加保护层或采用铰接式活塞、整体锻钢活塞等提高承载能力，成本大幅度上升。
[0004]活塞顶部的形状有平顶、凸顶、凹顶之分，早期的二冲程发动机的活塞顶部多采用凸形球面的凸形活塞，以适应扫气过程的需要，但凸顶活塞顶部与燃烧室的接触面积较大，因而吸热量多，导致活塞的热膨胀量大；四冲程发动机的活塞顶部多用平顶，其工艺简单，吸热面积小，但四冲程发动机为适应燃烧室的要求，减少燃烧室容积，也用凸顶或凹顶活塞。目前直喷式柴油机活塞通常采用直口或缩口 ω型燃烧室，有利于改善混合气形成质量，具有经济性好、排放性能优等特点。
[0005]柴油机特别是大功率柴油机的活塞顶部的燃烧室内的混合气在燃烧时，会在燃烧室内形成较大的燃烧压力和很高的燃烧温度，使柴油机气缸盖的底面承受很大的热负荷；附图1和附图2是现有技术的活塞，活塞顶部加工有避阀坑，防止活塞运动到上止点时，活塞与进排气门相撞，但是避阀坑使得活塞顶部凸台及棱角较多，容易造成活塞烧蚀。
【发明内容】
[0006]本发明针对活塞顶部凸台及棱角较多，容易造成活塞烧蚀以及缸盖底面热负荷过大的技术问题，提供了一种可以减小柴油机燃烧室内活塞顶部和缸盖底面热应力的带环形槽的活塞。
[0007]本发明的技术方案:
[0008]一种柴油机活塞，包括活塞本体和燃烧室，其特征在于:在活塞顶端设置环形槽部，所述环形槽部以气缸中心线为中心对称。
[0009]优选环形槽部的外边缘超出进排气阀门的边缘，环形槽部的最小深度大于进排气阀门的深度。
[0010]优选环形槽部的底部倾斜设置，倾斜角度为5° -15°，其中环形槽部靠近燃烧室中心的部分厚度大于远离燃烧室中心的部分。
[0011]本发明的有益效果:通过活塞顶部环形槽部扩大气缸盖底面的受热面积，从而减小缸盖底面的局部热负荷，提高柴油机运行的可靠性。同时可以提高柴油机燃烧室内顶隙部分的空气利用率，提高柴油机性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是现有技术活塞剖视图
[0013]图2是现有技术活塞俯视图
[0014]图3是带环形槽部的活塞剖视图
[0015]图4是带环形槽部的活塞俯视图
[0016]图5是环形槽部底部内向倾斜设置的活塞剖视图
[0017]图6是环形槽部底部外向倾斜设置的活塞剖视图
【具体实施方式】
[0018]实施例1:附图3为带环形槽的柴油机活塞，在活塞顶面加工一个以气缸中心线为中心的环形槽部，避免由于活塞顶部加工气门避阀坑而造成活塞顶面局部应力集中的缺陷，也有利于提高燃烧室顶隙的空气利用率，优化柴油机性能。可以通过调整环形槽部的深度来控制环形槽部的体积，保证环形槽部的容积占整个燃烧室总容积的5%，以保证燃烧室的压缩比基本不变。
[0019]实施例2:附图5是环形槽部底部倾斜设置的活塞，环形槽部的底部倾斜设置，倾斜角度为5° -15°，其中环形槽部靠近燃烧室中心的部分厚度大于远离燃烧室中心的部分。
[0020]实施例3:附图6是另一种形式的环形槽部底部倾斜设置的活塞，环形槽部的底部倾斜设置，倾斜角度为5° -15°，其中环形槽部靠近燃烧室中心的部分厚度小于远离燃烧室中心的部分。
[0021]优选环形槽部的底部的倾斜角为10°。
【权利要求】
1.一种柴油机活塞，包括活塞本体和燃烧室，其特征在于:在活塞顶端设置环形槽部，所述环形槽部以气缸中心线为中心对称。
2.根据权利要求1所述的柴油机活塞，其特征在于:环形槽部的外边缘超出进排气阀门的边缘，环形槽部的最小深度大于进排气阀门的深度。
3.根据权利要求1所述的柴油机活塞，其特征在于:环形槽部的容积占整个燃烧室总容积的5%。
4.根据权利要求1所述的柴油机活塞，其特征在于:环形槽部的底部倾斜设置，倾斜角度为5。-15°，其中环形槽部靠近燃烧室中心的部分厚度大于远离燃烧室中心的部分。
5.根据权利要求1所述的柴油机活塞，其特征在于:环形槽部的底部倾斜设置，倾斜角度为5。-15°，其中环形槽部靠近燃烧室中心的部分厚度小于远离燃烧室中心的部分。
6.根据权利要求4或5所述的柴油机活塞，其特征在于:环形槽部的底部的倾斜角为10。。
【文档编号】F02F3/02GK103437898SQ201310435951
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】檀丽宏, 樊巨廷, 李耀宗, 于波, 李晓娟, 李云广, 张锡瑞, 王雷, 张晓琴 申请人:中国北方发动机研究所(天津)