专利名称：内燃机活塞及内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机技术，尤其涉及一种内燃机活塞及内燃机。
背景技术：
内燃机活塞的侧面通常开设有多个环槽，每个环槽中设置有活塞环，通过活塞、活塞环和气缸套匹配来密封内燃机燃气、传递能量。内燃机工作过程中，活塞上、下往复运动， 空气中的污染物和柴油燃烧后的积碳等硬质磨料夹杂在活塞环和环槽端面之间，对环槽端面造成磨损。环槽端面磨损后又会产生硬度较强的磨粒，这些磨粒会进一步加速环槽端面的磨损。环槽的耐磨生是决定活塞使用寿命的重要因素，因此，选择适当的环槽形状是提高环槽耐磨性的有效途径之一。现有的内燃机活塞中，环槽可以呈图IA所示的矩形、图IB所示的梯形或图IC所示的等腰梯形，并且，环槽的表面经过如激光淬火、高频淬火或淡化处理等强化处理。然而，在某些气候条件恶劣，如风沙较大的地区，由于空气中具有大量的浮沙，会加速环槽端面的磨损，因此，活塞环槽的使用寿命通常要低于正常的使用寿命，甚至仅为正常使用寿命的1/3-1/2，这严重影响了内燃机的安全可靠运行。
发明内容
本发明提供一种内燃机活塞及内燃机，用以提高内燃机活塞的使用寿命。本发明提供了一种内燃机活塞，包括环槽，所述环槽具有相对的上端面和下端面，其特征在于，所述上端面和/或下端面开设有一个以上凹槽。如上所述的内燃机活塞，所述上端面和/或下端面开设有一个以上矩形凹槽。如上所述的内燃机活塞，所述上端面开设一个矩形凹槽，所述下端面开设一个或两个矩形凹槽。如上所述的内燃机活塞，所述矩形凹槽的高度为0. Imm 0. 2mm ；所述矩形凹槽的宽度为1，10% L < 1 < 30% L，所述上端面和所述下端面的宽度相同，所述L为所述上端面和所述下端面的宽度。如上所述的内燃机活塞，所述上端面和/或下端面开设有一个以上锯齿形凹槽。如上所述的内燃机活塞，所述上端面开设有一个锯齿形凹槽，所述下端面开1个或两个锯齿形凹槽。如上所述的内燃机活塞，所述锯齿形凹槽的高度为0. Imm 0. 2mm ；所述锯齿形凹槽的宽度为1，10% L < 1 < 30% L，所述上端面和所述下端面的宽度相同，所述L为所述上端面和所述下端面的宽度；0.h，所述h为所述锯齿形凹槽的高度，所述t为锯齿的高度；I = 0. 5mm士0. 1mm，所述I为所述锯齿的宽度。本发明还提供一种内燃机，包括本发明提供的内燃机活塞。本发明提供的内燃机活塞及内燃机，通过在环槽的上端面和/或下端面开设凹槽，使夹杂在环槽端面和活塞环之间的硬质污染物聚集到凹槽内，局部形成保护膜保护环槽，降低活塞环对环槽端面磨损，增加了环槽端面的耐磨性，从而提高活塞的使用寿命。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图IA为现有技术一种内燃机活塞环槽的局部侧视图；图IB为现有技术又一种内燃机活塞环槽的局部侧视图；图IC为现有技术另一种内燃机活塞环槽的局部侧视图；图2为本发明一个实施例提供的内燃机活塞环槽的局部侧视图；图3为本发明又一个实施例提供的内燃机活塞环槽的局部侧视图；图4为图2提供的实施例环槽上端面和下端面各开设一个矩形凹槽的环槽局部侧视图；图5为图3提供的实施例环槽上端面和下端面各开设一个锯齿形凹槽的环槽局部侧视图；图6为图2提供的实施例环槽上端面开设一个矩形凹槽、下端面开设两个矩形凹槽的环槽局部侧视图；图7为图3提供的实施例环槽上端面开设一个锯齿形凹槽、下端面开设两个锯齿形凹槽的环槽局部侧视图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一个内燃机活塞实施例，该内燃机活塞包括环槽1，环槽1具有相对的上端面和下端面，上端面和/或下端面开设有一个以上凹槽2。本发明提供的内燃机活塞可适用于多种型号的内燃机。其中，环槽1的形状可以呈图IA所示的矩形、图IB所示的梯形或图IC所示的等腰梯形等形状。当内燃机工作时，活塞在汽缸内进行上、下往复运动，在活塞的运动过程中，设置在活塞侧面的环槽1亦随着活塞进行上、下往复运动，由于环槽1内设置有活塞环，而空气中的浮沙等污染物，柴油燃烧后的积碳夹杂在活塞环和环槽1端面之间，对环槽1的端面造成磨损。而环槽1的端面磨损后产生的磨粒又会进一步加速环槽1端面的磨损。为了降低环槽1端面的磨损，可以在环槽1的上端面或下端面上设置一个以上凹槽2 ；或者在环槽1的上端面和下端面均设置一个以上凹槽2。这样，环槽1的端面与活塞环之间的污染物，在活塞运动过程中聚集到凹槽2内，局部形成保护膜保护环槽1，从而降低了对环槽1端面的磨损，提高了环槽1的耐磨性。其中，凹槽2的形状和尺寸，以及上端面和下端面上设置的凹槽2的个数可根据内燃机的型号和具体使用情况进行设置。当在环槽1的上端面和下端面各设置一个凹槽2 时，可以将两个凹槽2的位置对应设置，即两个凹槽2在水平面上的投影重合，如果两个的凹槽2的形状和大小完全一致，则两个凹槽2在水平面上的投影完全重合；或者，可以使上端面和下端面上的凹槽2的一部分位置对应，即两个凹槽2在水平面上的投影部分重合。以上均是可行的实施方式，但不以此作为对本发明的限制，即上端面和下端面的凹槽2在水平面的投影可以完全重叠(或称重合)，也可以有部分重叠，或者完全不重合。 需要说明的是，将凹槽2的尺寸设置的相对大一些，或者凹槽2的个数设置的相对多一些， 能够更有效的聚集磨损环槽1端面的污染物，但是如果凹槽2的尺寸设置的过大，或者凹槽 2个数设置的过多，将会影响活塞环的强度和环槽1密封支撑面积。因此，可以根据内燃机的型号和具体使用情况设置合适的凹槽2的尺寸和个数，以便使环槽1达到良好耐磨效果的同时，不影响活塞的正常工作。本实施例提供的内燃机活塞，通过在环槽的上端面和/或下端面开设凹槽，使夹杂在环槽端面和活塞环之间、磨损环槽端面的污染物聚集到凹槽内，局部形成保护膜保护环槽，降低了活塞环对环槽端面磨损，增加了环槽端面的耐磨性，从而提高活塞的使用寿命。在前一实施例的基础上，作为优选的实施方式，凹槽2的形状可以为矩形，例如图 2所示，可以在环槽1的上端面和下端面各开设一个矩形凹槽，图2所示的为上端面和下端面开设的矩形凹槽宽度大小相等，并且位置相对设置的情况，实际上，上端面和下端面设置的矩形凹槽宽度的大小可以不同，并且，二者可以部分对应设置，即上端面上矩形凹槽中的一部分与下端面上矩形凹槽的一部分相对；或者，上端面和下端面上设置的矩形凹槽的位置可以相互错开。或者，还可以如图3所示，在环槽1的上端面和下端面各开设有一个锯齿形凹槽。矩形凹槽或锯齿形凹槽的个数、形状和大小可以根据内燃机的具体型号及实际使用情况进行设置。根据内燃机活塞环槽1在实际工作中的磨损程度来看，优选的，参见图4，开设的矩形凹槽的高度为0. Imm 0. 2mm ；矩形凹槽的宽度为1，10% L彡1彡30% L，上端面和下端面的宽度相同，L为上端面和下端面的宽度。参见图5，开设的锯齿形凹槽的高度为0. Imm 0.2mm;锯齿形凹槽的宽度为1，10% LS 1 < 30% L，上端面和下端面的宽度相同，L为上端面和下端面的宽度； 0. 3h ^ t ^ h, h为锯齿形凹槽的高度，t为锯齿的高度；I = 0. 5mm士0. lmm, I为锯齿的宽度。作为另一种较佳的实施方式，参照图6所示，可以在环槽1上端面的中间位置开设一个矩形凹槽，该矩形凹槽的宽度为1 ；在下端面开设两个矩形凹槽，这两个矩形凹槽的宽度分别为1/2，二者之间的距离可以为1/2-1。即当下端面上设置的矩形凹槽个数多于上端面设置的矩形凹槽个数时，下端面上设置的矩形凹槽的宽度可以小于上端面上的矩形凹槽的宽度。另外，下端面上设置的两个矩形凹槽中均可以有部分与上端面设置的矩形凹槽位置重合，或者还可以是，下端面上设置的两个矩形凹槽的位置分别对应上端面设置的矩形凹槽的两侧，与上端面设置的矩形凹槽位置完全错开。另外一种较佳的实施方式，参见图7所示，可以在上端面开设有一个锯齿形凹槽，该锯齿形凹槽的宽度为1 ；在下端面开两个锯齿形凹槽，这两个锯齿形凹槽的宽度分别为 1/2，二者之间的距离可以为1/2-1。同样的，当下端面上设置的锯齿形凹槽个数多于上端面设置的锯齿形凹槽个数时，下端面上设置的锯齿形凹槽的宽度可以小于上端面上的锯齿形凹槽的宽度。本发明还提供一种内燃机，包括本发明提供的内燃机活塞。本发明提供的内燃机，通过在环槽的上端面和下端面开设凹槽，使夹杂在环槽端面和活塞环之间、磨损环槽端面的污染物聚集到凹槽内，局部形成保护膜保护环槽，降低了活塞环对环槽端面磨损，增加了环槽端面的耐磨性，从而提高活塞的使用寿命。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种内燃机活塞，包括环槽，所述环槽具有相对的上端面和下端面，其特征在于， 所述上端面和/或下端面开设有一个以上凹槽。
2.根据权利要求1所述的内燃机活塞，其特征在于，所述上端面和/或下端面开设有一个以上矩形凹槽。
3.根据权利要求2所述的内燃机活塞，其特征在于，所述上端面开设一个矩形凹槽，所述下端面开设一个或两个矩形凹槽。
4.根据权利要求3所述的内燃机活塞，其特征在于，所述矩形凹槽的高度为0.Imm 0. 2mm ；所述矩形凹槽的宽度为1，10% L < 1 < 30% L，所述上端面和所述下端面的宽度相同，所述L为所述上端面和所述下端面的宽度。
5.根据权利要求1所述的内燃机活塞，其特征在于，所述上端面和/或下端面开设有一个以上锯齿形凹槽。
6.根据权利要求5所述的内燃机活塞，其特征在于，所述上端面开设有一个锯齿形凹槽，所述下端面开1个或两个锯齿形凹槽。
7.根据权利要求6所述的内燃机活塞，其特征在于，所述锯齿形凹槽的高度为0.Imm 0. 2mm ；所述锯齿形凹槽的宽度为1，10% L < 1 < 30% L，所述上端面和所述下端面的宽度相同，所述L为所述上端面和所述下端面的宽度；0. h，所述h为所述锯齿形凹槽的高度，所述t为锯齿的高度；I = 0. 5mm士0. 1mm，所述I为所述锯齿的宽度。
8.一种内燃机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的内燃机活塞。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机活塞及内燃机，内燃机活塞包括环槽，所述环槽具有相对的上端面和下端面，所述上端面和/或下端面开设有一个以上凹槽。本发明提供的内燃机活塞及内燃机，通过在环槽的上端面和/或下端面开设凹槽，收纳夹杂在环槽端面和活塞环之间的硬质污染颗粒，局部形成保护膜保护环槽，降低活塞环对环槽端面磨损，增加了环槽端面的耐磨性，从而提高活塞的使用寿命。
文档编号F02F3/00GK102477919SQ20101055730
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者孙宇, 杨英, 王龙华 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司