专利名称：一种叉车液化石油气发动机用活塞及气缸盖的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发动机活塞技术领域，具体涉及燃烧液化石油气的叉车发动机的 活塞及气缸盖。
背景技术：
随着国内环境保护意识的提高以及清洁能源(天然气、液化石油气)的推广，天然 气和液化石油气汽车的发展走上了发展的快车道，天然气和液化石油气汽车在道路机动车 领域正在得到广泛的普及。但在非道路车辆方面，目前清洁能源还并未普及，由于非道路车 辆工作环境的特殊性，其工作环境常为公司企业内部货场、工厂车间、仓库等小范围较密闭 空间，内燃气特别是柴油机的尾气排放对相关工作人员造成的危害尤为突出，并且随着油 价上涨导致的燃料成本也急剧上升。现有的490BPG系列叉车用柴油机是根据柴油喷射时的雾化特性和燃烧特性，其 活塞采用的是压燃式、高压缩比、ω型燃烧室偏置不在活塞轴线上；与之相配合的喷油器 也偏置斜向安装在气缸盖上，喷油器不在气缸盖上活塞位置的中央，即喷油器喷油口没有 在活塞轴线上。而液化石油气发动机的特性是点燃式、较低压缩比；因此若要将现其有的 490BPG系列叉车用柴油机改成低排放的液化气发动机，由于现有该活塞压缩比大、ω形状 的燃烧室以及燃烧室及气缸盖偏置的位置构造等方面的原因，不能适用于燃烧液化石油气 的燃烧，不可能正常工作。也就是说，现有压燃式的柴油机的活塞不适用于点燃式的燃烧液 化石油气的工况。
实用新型内容本实用新型的目的是对现490BPG系列叉车用柴油机的活塞及其气缸盖进行改 进，提供一种燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞及气缸盖，以克服现有技术的上述缺陷。本实用新型燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，其公称外径为90 毫米，包括由整体铸造而成的高度为15毫米的圆柱形活塞头部(1)和高度为22毫米的槽 部(2)、并由槽部(2)平滑过渡到高度为61毫米的裙部(3)，活塞头部的顶面(9)上有内凹 形成燃烧室(5)，在活塞顶面(9)以下15毫米和24. 5毫米处的槽部(2)外圆上分别开有 两道宽度同为2. 5毫米、内直径同为81毫米的气环槽(6)，在活塞顶面(9)以下32毫米处 的槽部(2)外圆上开有宽度为5毫米、内直径为80毫米的油环槽(7)；在活塞顶面(9)以 下53. 5毫米处的裙部(3)位置上开有正对并垂直于活塞中轴线的用于联接曲轴的公称内 径为29毫米的销孔(10)，以上均与490BPG系列柴油发动机活塞相同；其特征在于所述燃 烧室(5)位于活塞顶面(9)的中央，采取燃烧室的深度为17 20毫米、直径为60 73毫 米的直口圆桶形；该燃烧室底面⑶和活塞内腔(11)之间的隔层(25)的厚度为8 13. 5 毫米。所述燃烧室底面(8)可为平面或与活塞内腔上部曲率相同的球面。所述燃烧室(5)的内壁上部与活塞顶面(9)相接处以及内壁下部与燃烧室底面(8)的边缘相接处可分别成半径1 3毫米的上部圆角(13)和半径1 6毫米的底部圆角 (14)。本实用新型的与490BPG系列燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞相匹配使用的 气缸盖(16)，其特征在于以火花塞(20)取代原490BPG系列柴油叉车发动机气缸盖上偏置 斜向安装的柴油喷油器，且将该火花塞(20)安装在气缸盖(16)上与活塞相对应位置的正 中央。由于本实用新型活塞采用了直口圆桶型的燃烧室，提高了液化气在燃烧室内燃烧 时的湍流能，使气缸内湍流运动增强，湍流火焰传播速率增大，使燃烧加快，从而发掘出发 动机的功率潜能；由于本实用新型活塞采用位于活塞顶面正中央的燃烧室，使火花塞到整 个燃烧室范围内距离均衡，从而可使液化气完全燃烧的时间缩短；由于本实用新型活塞采 取燃烧室的深度为17 20毫米、直径为60 73毫米的直口圆桶形，且可采取内壁下部与 燃烧室底面(8)的边缘相接处成半径1 6毫米的底部圆角(14)可使燃烧室的容积达到 48 92立方厘米、使之符合根据液化石油气性质而设置合适压缩比的要求；由于本实用新 型活塞采用活塞燃烧室底面(8)和活塞内腔(11)之间的隔层(25)的厚度为8 13. 5毫 米，从而保证了活塞在燃烧液化气时有足够的机械强度；同时用火花塞(20)取代原490BPG 系列柴油叉车发动机气缸盖上偏置斜向安装的柴油喷油器，将火花塞(20)安装在气缸盖 上活塞位置的的正中央。通过对现有490BPG系列叉车用柴油机的活塞及其气缸盖进行上 述改进，使本实用新型活塞及气缸盖成为可适用于燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞及 气紅盖。
附图1为本实用新型490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机活塞结构的主 视示意图；附图2为本实用新型490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机活塞的安装位 置结构和气缸盖的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 本实用新型提供的是针对490BPG系列叉车用柴油发动机的活塞基础上进行改 造、改进的基于490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞及其与之配合使用的 气缸盖。图1给出了本实施例490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机活塞结构的主 视示意图。本实施例燃烧液化石油气的基于490BPG系列叉车发动机的活塞，其公称外径为 90毫米，包括由整体铸造而成的高度为15毫米的圆柱形活塞头部(1)和高度为22毫米的 槽部(2)、并由槽部(2)平滑过渡到高度为61毫米的裙部(3)，活塞顶面(9)向内凹形成燃 烧室(5)，在距活塞顶面(9)以下15毫米和24. 5毫米处的槽部(2)外圆上分别开有两道宽 度同为2. 5毫米、内直径同为81毫米的气环槽(6)，在距活塞顶面(9)以下32毫米处的槽部 (2)外圆上开有宽度为5毫米、内直径为80毫米的油环槽(7)；在距活塞顶面(9)以下53. 5 毫米处的裙部(3)位置上开有正对并垂直于活塞中轴线的用于联接曲轴的公称内径为29毫米的销孔(10)，以上均与490BPG系列柴油发动机活塞相同；本实用新型针对490BPG系 列叉车用柴油发动机的活塞基础上进行改造之处在于该活塞头部顶面的燃烧室(5)位于 活塞顶面(9)的中央，采取深度为17 20毫米、直径为60 73毫米的直口圆桶形；本实 施例中活塞的燃烧室底面(8)为平面，该燃烧室底面(8)和活塞内腔(11)之间的隔层(25) 的厚度最小处为8毫米，最大处为13. 5毫米。附图2为本实用新型490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机活塞的安装位 置结构和与之相配合的气缸套环境的结构示意图。为了与本实用新型490BPG系列燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞的使用相匹 配，必须将原490BPG系列柴油叉车发动机气缸盖上偏置斜向安装的柴油喷油器改变为安 装在与本实用新型490BPG系列燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞相对应位置的气缸盖 上正中央的火花塞(20)。本实施例中以现有原490BPG系列柴油叉车发动机气缸盖为基础， 将其原偏置不在活塞轴线上的斜向安装的柴油喷油器改为置于气缸盖活塞位置正中央的 的火花塞(20)。然后将本实用新型提供的改造后的基于490BPG系列的燃烧液化石油气的 叉车发动机的活塞(4)安装到原490BPG系列柴油叉车发动机机体的气缸盖(16)上。本实用新型490BPG系列的燃烧液化石油气的叉车发动机活塞的工作过程如下 在进气冲程时，进气阀门(21)打开，空气与液化石油气组成的混合气由进气道(22)进入气 缸内位于活塞顶面(9)中央的燃烧室(5)中；在压缩冲程开始时，位于气缸盖正中央的火花 塞(20)点燃液化石油气与空气的混合气；在做功冲程时，混合气燃烧推动活塞运动，从而 对外输出扭矩；在排气冲程时，活塞向气缸盖(16)方向运动从而压缩燃烧后的废气，排气 阀门(18)打开，将废气从排气道(19)排出。由于本实用新型采用了直口圆柱型的燃烧室，因而提高了液化气在燃烧室内燃烧 时的湍流能，使气缸内湍流运动增强，湍流火焰传播速率增大，使燃烧加快；由于本实用新 型采用了底面(8)为平面的燃烧室，不但易于进行机械加工，还可以保证足够的机械强度； 由于原柴油机活塞的燃烧室根据原气缸盖上喷油器位置偏置的影响并未在活塞的顶面的 中央，改用燃烧液化石油气的发动机活塞后，改进的气缸盖上火花塞位于气缸盖活塞位置 的中央，因此由于本实用新型采用了位于活塞顶面的正中央的燃烧室，使火花塞到整个燃 烧室范围内距离均衡，保证了火焰传播距离尽可能短，完全燃烧的时间缩短，使液化石油气 气在做功冲程释放最大的爆发能力，输出的动力强劲；由于本实用新型采用了燃烧室(5) 的深度为17 20毫米、直径为60 73毫米，从而使其容积为48 84立方厘米、符合了 根据液化石油气性质设计合适的压缩比、减少发动机工作时爆震的发生；由于本实用新型 采用了活塞的底部为平面，因此其燃烧室底面(8)和活塞内腔(11)之间的隔层(25)的厚 度最小处为8毫米，最大处为13. 5毫米，保证液化气燃烧到峰值，使气缸内压力达到最大状 态时有足够的机械强度。最后排气阀门(18)打开，燃烧完后的气体经排气道(19)排出。实施例2 为保证合适的压缩比以利于液化石油气的燃烧，在保证活塞机械强度的前提下， 改造现有原490BPG系列柴油叉车发动机活塞的燃烧室的内底形状和尺寸，从而充分利用 来扩大燃烧室空间。由于现有原490BPG系列柴油叉车发动机活塞的内腔上部(24)为球面形状，故可将活塞燃烧室底面(8)的平面改变为与活塞的内腔上部(24)曲率相同的球面(13)，即向活 塞顶面(9)方向凸起。本实施例中活塞燃烧室底面(8)采取与活塞内腔上部(24)曲率相同的球面，且 在燃烧室底面边缘部位还有可往下挖掘拓展燃烧室空间的利用潜力；在保证活塞燃烧室底 面(8)与活塞内腔(11)之间的隔层(25)厚度不少于8毫米以确保活塞内腔机械强度的基 础上，可采取燃烧室(5)的内壁上部与活塞顶面(9)相接处成半径1 3毫米的上部圆角 (13)，以及燃烧室(5)的内壁下部与燃烧室底面(8)的边缘相接处成半径半径1 6毫米 的底部圆角(14)；这样在保证活塞燃烧室底面(8)与活塞内腔(11)之间均勻厚度以保证 其具有足够机械强度的同时，使燃烧室(5)的容积达到48 92立方厘米，增大了燃烧室的 容积，从而可以合理设置压缩比，提高燃烧充分性。通过对现有490BPG系列叉车用柴油机的活塞进行上述改进，使本实用新型活塞 成为可适用于燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞。经测试，本实用新型活塞可使该液化 石油气发动机的功率和扭矩达到原柴油机的出厂标准或超过原柴油机的5%，此方案还具 有发动机再造成本低、使用经济性好的优点。
权利要求1.一种燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，其公称外径为90毫米，包括 由整体铸造而成的高度为15毫米的圆柱形活塞头部(1)和高度为22毫米的槽部(2)、并由 槽部(2)平滑过渡到高度为61毫米的裙部(3)，活塞头部的顶面(9)上有向内凹形成燃烧 室(5)，在活塞顶面(9)以下15毫米和24. 5毫米处的槽部(2)外圆上分别开有两道宽度同 为2. 5毫米、内直径同为81毫米的气环槽(6)，在活塞顶面(9)以下32毫米处的槽部(2) 外圆上开有宽度为5毫米、内直径为80毫米的油环槽(7)；在活塞顶面(9)以下53. 5毫米 处的裙部(3)位置上开有正对并垂直于活塞中轴线的用于联接曲轴的公称内径为29毫米 的销孔(10)；其特征在于所述燃烧室(5)位于活塞顶面(9)的中央，采取燃烧室的深度为 17 20毫米、直径为60 73毫米的直口圆桶形；该燃烧室底面(8)和活塞内腔(11)之 间的隔层(25)的厚度为8 13. 5毫米。
2.根据权利要求1所述的燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，特征在于 所述燃烧室底面(8)为平面。
3.根据权利要求1所述的燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，特征在于 所述燃烧室底面(8)为与活塞内腔上部曲率相同的球面。
4.根据权利要求1所述的燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，特征在于 所述燃烧室(5)的内壁上部与活塞顶面(9)相接处成半径1 3毫米的上部圆角(13)。
5.根据权利要求1所述的燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞，特征在于 所述燃烧室(5)的内壁下部与燃烧室底面(8)的边缘相接处成半径1 6毫米的底部圆角 (14)。
6.一种与权利要求1所述燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞相匹配使 用的气缸盖(16)，其特征在于该气缸盖(16)上与活塞相对应位置的正中央安装有火花塞 (20)。
专利摘要本实用新型公开了一种燃烧液化石油气的490BPG系列叉车发动机的活塞及气缸盖，特征是采取深度为17～20毫米、直径为60～73毫米的直口圆桶形燃烧室位于活塞顶面的中央；燃烧室底面为平面或与活塞内腔上部曲率相同的球面；该燃烧室底面和活塞内腔之间的隔层的厚度为8～13.5毫米；与该活塞相匹配使用的气缸盖的正中央安装有火花塞(20)。通过对现有490BPG系列叉车用柴油机的活塞及气缸盖进行上述改造后，使本实用新型活塞成为适用于燃烧液化石油气的叉车发动机的活塞，可使该液化石油气发动机的功率和扭矩达到或超过原柴油机出厂标准5％，具有再造成本低、使用经济性好的优点。
文档编号F02F3/26GK201778910SQ20102053204
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者徐飞, 谭光辉 申请人:合肥信朗动力科技有限公司