内燃机用活塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种内燃机用活塞，活塞顶部具有“U”形凸台，该“U”形凸台所围成的区域形成凹坑，“U”形凸台开口端的前方设有两个进气门避让坑，“U”形凸台封闭端的后侧设有两个排气门避让坑，在“U”形凸台的外围设置环形槽，该环形槽与进气门避让坑及排气门避让坑连通。本发明通过该结构在有效地避免爆震出现的同时，能达到理想的压缩比；在不改变进气系统的情况下提高了滚流比；改变了活塞燃烧室与火花塞间距离，把更多的混合气引至火花塞附近，实现了火花塞位置最佳混合气；凹坑增加了气门与活塞间隙，为改变气门升程预留空间，使VVT运行范围更广；本发明能有效提高热效率和发动机经济性，避免活塞销孔的变形和拉伤。
【专利说明】
内燃机用活塞
技术领域
[0001]本发明属于内燃机技术领域，具体地说，特别涉及一种内燃机用活塞。
【背景技术】
[0002]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，并将此压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。
[0003]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。良好的燃烧室设计能充分利用压缩比及改变混合气滚流比提高发动机燃烧效率，从而改善发动机的性能。
[0004]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。
[0005]内燃机用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内燃机用活塞，进而提高内燃机效率与性能是发动机领域的一大课题。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种内燃机用活塞。
[0007]本发明技术方案如下:一种内燃机用活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销座和活塞销孔，其特征在于:所述活塞顶部具有“U”形凸台，该“U”形凸台所围成的区域形成凹坑，凹坑的底面为斜面，凹坑的内侧壁为斜锥面，且凹坑的底面与内侧壁之间通过圆角过渡，在所述“U”形凸台开口端的前方设有两个左右对称的进气门避让坑，“U”形凸台封闭端的后侧设有两个左右对称的排气门避让坑，在所述“U”形凸台的外围设置环形槽，该环形槽与进气门避让坑及排气门避让坑连通，所述活塞顶部位于环形槽外围的区域由进气门避让坑和排气门避让坑分隔成四个平面，分别为第一平面、第二平面、第三平面和第四平面。
[0008]采用以上技术方案，活塞顶部设置凹坑，凹坑的底面为斜面，凹坑的内侧壁为斜锥面，且凹坑的底面与内侧壁之间通过圆角过渡，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。“U”形凸台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，减低了高压缩比带来爆震现象。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，四个气门避让坑均采用开放式设计，即其直接连通活塞头部的外沿。由于进气门直径较大，所以进气门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，故气门避让坑开放式设计，取消此处活塞材料，避免出现活塞材料烧蚀。
[0009]作为优选，所述凹坑底面的倾角为8°-10°，凹坑的深度为2.5mm-7.0mm。
[0010 ] 作为优选，所述“U”形凸台高出气缸体上表面0.5mm-2.0mm。
[0011 ]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，会在活塞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，活塞销孔外侧上表面为喇叭口工艺设计，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。
[0012]为了在一定程度上减轻活塞重量，所述活塞销座的内侧为斜切曲面，整个活塞销座为上大下小的梯形，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。
[0013]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，尺寸公差也较大，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，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。
[0014]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，在所述活塞裙部的外壁上设有石墨涂层。
[0015]有益效果:本发明通过该结构在有效地避免爆震出现的同时，能达到理想的压缩比；在不改变进气系统的情况下提高了滚流比；改变了活塞燃烧室与火花塞间距离，把更多的混合气引至火花塞附近，实现了火花塞位置最佳混合气；凹坑增加了气门与活塞间隙，为改变气门升程预留空间，使VVT运行范围更广;本发明能有效提高热效率和发动机经济性，避免活塞销孔的变形和拉伤。
【附图说明】
[0016]图1是本发明提供的内燃机用活塞顶部的结构图；
[0017]图2是图1的竖直方向剖面图；
[0018]图3是图1的另一竖直方向剖面图；
[0019]图4是本发明提供的内燃机用活塞的仰视图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0021]如图1、图2、图3、图4所示，内燃机用活塞包括活塞顶部、活塞裙部12、活塞销座9和活塞销孔11，在活塞裙部12的外壁上设有石墨涂层。活塞顶部具有“U”形凸台5，该“U”形凸台5高出气缸体上表面0.5mm-2.0mm。“U”形凸台5所围成的区域形成凹坑3，凹坑3的底面为斜面，凹坑3底面的倾角为8°-10°。凹坑3的深度从前往后逐渐增大，数值为2.5mm-7.0mm。凹坑3的内侧壁为斜锥面，且凹坑3的底面与内侧壁之间通过圆角过渡。
[0022]如图1、图3所示，在“U”形凸台5开口端的前方设有两个左右对称的进气门避让坑6，“U”形凸台5封闭端的后侧设有两个左右对称的排气门避让坑6’，进气门避让坑6大于排气门避让坑6’。在“U”形凸台5的外围设置环形槽13，该环形槽13与进气门避让坑6及排气门避让坑6’连通，活塞顶部位于环形槽13外围的区域由进气门避让坑6和排气门避让坑6’分隔成四个平面，分别为第一平面1、第二平面2、第三平面4和第四平面7，这四个平面在同一高度上，并且这四个平面与环形槽13之间通过圆弧过渡。
[0023]如图2、图4所示，活塞销孔11外侧上表面为喇叭口8。活塞销座的内侧为斜切曲面，整个活塞销座为上大下小的梯形，在活塞销座的底部设置有机加工区域10。
[0024]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种内燃机用活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销座和活塞销孔，其特征在于:所述活塞顶部具有“U”形凸台(5)，该“U”形凸台(5)所围成的区域形成凹坑(3)，凹坑(3)的底面为斜面，凹坑(3)的内侧壁为斜锥面，且凹坑(3)的底面与内侧壁之间通过圆角过渡，在所述“U”形凸台(5)开口端的前方设有两个左右对称的进气门避让坑(6)，“U”形凸台(5)封闭端的后侧设有两个左右对称的排气门避让坑(6’)，在所述“U”形凸台(5)的外围设置环形槽(13)，该环形槽(13)与进气门避让坑(6)及排气门避让坑(6’)连通，所述活塞顶部位于环形槽(13)外围的区域由进气门避让坑(6)和排气门避让坑(6’)分隔成四个平面，分别为第一平面(1)、第二平面(2)、第三平面(4)和第四平面(7)。2.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于:所述凹坑(3)底面的倾角为8°-10°，凹坑(3)的深度为2.5111111-7.01111]1。3.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于:所述“U”形凸台(5)高出气缸体上表面0.5mm-2.0mm04.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于:所述活塞销孔外侧上表面为喇叭口⑶。5.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于:所述活塞销座的内侧为斜切曲面，整个活塞销座为上大下小的梯形。6.如权利要求1或5所述的内燃机用活塞，其特征在于:所述活塞销座的底部设置有机加工区域(10)。7.如权利要求1所述的内燃机用活塞，其特征在于:在所述活塞裙部的外壁上设有石墨涂层。
【文档编号】F02F3/10GK106089480SQ201610681861
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月17日 公开号201610681861.X, CN 106089480 A, CN 106089480A, CN 201610681861, CN-A-106089480, CN106089480 A, CN106089480A, CN201610681861, CN201610681861.X
【发明人】蔡朋
【申请人】力帆实业(集团)股份有限公司