一种内燃机活塞结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种内燃机活塞结构，包括活塞，活塞由头部及裙部组成；在活塞头部至少设置两个油槽，该两个油槽与活塞环及缸套匹配形成两油库，工作状态下，润滑油在两油库之间相互循环。本实用新型可以使活塞组件润滑与冷却充分，同时缩小装配间隙，增强燃烧室的密封，提升燃烧效率。
【专利说明】一种内燃机活塞结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及内燃机【技术领域】，尤其是指一种内燃机活塞结构。
【背景技术】
[0002] 活塞组件包括活塞、活塞环、活塞销及缸套，是内燃机的核心运动件，是能源消耗、 污染排放产生源头，对动力性能及可靠性起主导作用。
[0003] 随着环境保护及能源危机问题的尖锐，对活塞组件的品质要求不断提高，通过高 爆发力、高热负荷来实现高排放标准。活塞组件的工作环境相当苛刻，高压、高速、高温、 高变频率。大型商用内燃机达16_21Mpa ;每秒线速达8-16m/s ;平均温度300°C、瞬间达 1000°C ;因压缩爆炸，承载动力转换，使活塞组件承受周期性的机械应力与热负荷变化。
[0004] 所述苛刻工作环境，对活塞组件的充分润滑、冷却尤为重要，直接影响内燃机的性 能与可靠性。活塞主要为铝合金制造，当达300°C，机械强度会急剧下降50%。
[0005] 现有技术中，冷却、润滑活塞组件，可以借助水循环，间接带走部分热量；也可以直 接冷却、润滑，借助激溅润滑油及活塞内设冷油道冷却。然而，活塞头部，特别是外圆沿周， 是最大热负荷摩擦区域，在循环行程中，特别是压缩与爆发行程工况下，达不到充分的润 滑、冷却，导致活塞与缸壁形成半干摩擦，增加摩擦阻力，也因达不到充分的润滑、冷却，缸 壁预留较大的间隙，造成燃烧的死区，排污增加。以下以具体实例予以说明：
[0006] 例YC-6K系列商用柴油机，活塞组件的匹配间隙如下：活塞头部第一环岸(火力 岸)与缸壁间隙达2. 20_，第二环岸与缸壁间隙为0. 60_，裙部与缸壁间隙达0. 015_。其 活塞头部第一环岸有12_高X2. 20_的间隙，此间隙会造成缺氧燃烧，形成燃烧死区；第 二环岸13_高X0. 60_的间隙，造成可燃气体下窜，破坏润滑油膜，活塞下行时，机油上 窜，造成机油消耗增加。活塞环闭口间隙平均第一道环达〇. 50mm，第二道环达0. 90mm，第三 道环达0. 375_，该预留较大的缝隙造成可燃气体的泄露，影响燃烧效率。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种内燃机活塞结构，以使活塞组件润滑与冷却充 分，同时缩小装配间隙，增强燃烧室的密封，提升燃烧效率。
[0008] 为达成上述目的，本实用新型的解决方案为：
[0009] -种内燃机活塞结构，包括活塞，活塞由头部及裙部组成；在活塞头部至少设置两 个油槽，该两个油槽与活塞环及缸套匹配形成两油库，工作状态下，润滑油在两油库之间相 互循环。
[0010] 进一步，在活塞头部形成第一环岸、第二环岸及第三环岸，在第一环岸上设置第一 道环，在第二环岸上设置第二道环，在第三环岸上设置第三道环；在第二环岸下沿设置第一 油槽，而在第三环岸中部设置第二油槽。
[0011] 进一步，所述第一油槽深度为1. 50-3. 77mm，高度为1. 50-3. 50 mm。
[0012] 进一步，所述第一油槽设置为L型，与设置在第二环岸上的第二道环匹配形成U型 油库。
[0013] 进一步，所述第二油槽深度为2· 50-4. 50mm，高度为L 00-2. 50 mm。
[0014] 进一步，所述第二油槽设置为单堤矩形，上沿设置为上密封唇，下沿设置为下密封 唇。
[0015] 进一步，上密封唇与缸壁间隙为0. 25-0. 70mm，高为1. 2 - 2. 2mm。下密封唇与缸壁 间隙为 〇· 80-1. 60mm，高为 1. 0 - 2. 5mm。
[0016] 进一步，第一环岸与缸壁间隙为0. 60 - 1. 2mm ;第二环岸与缸壁间隙为0. 20 -0. 55mm〇
[0017] 进一步，活塞裙部与缸壁间隙为0· 05 - 0· 10mm。
[0018] 进一步，第一道环的闭口间隙为0. 17mm-0. 33mm;第二道环的闭口间隙为 0· 37謹-0· 53謹；第三道环的闭口间隙为0· 12謹-0· 28謹。
[0019] 进一步，在第三环岸下方活塞上设置环形集油槽。
[0020] 进一步，活塞裙部型面设置为C型。
[0021] 采用上述方案后，本实用新型在活塞头部至少设置两个油槽，该两个油槽相互连 通，随着活塞上下行程，所述两个油槽起到边工作、边储油、布油、循环润滑油作用，从而达 到充分的润滑与冷却，使得活塞头部冷却充分，降低活塞机械强度的弱化。
[0022] 同时，所述两个油槽设置结构，使得活塞环第一道环、第二道环及第三道环的闭口 间隙缩小，以及活塞的配缸间隙同步缩小，使得燃烧室密封效果更好，提升燃烧效率，从而 使得内燃机综合效率提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型的侧视图(局部剖视）；
[0024] 图1A是图1的局部放大图；
[0025] 图2是本实用新型活塞与缸套配合示意图；
[0026] 图3是本实用新型活塞裙部型面与缸壁配合示意图。
[0027] 标号说明
[0028] 活塞1 头部11
[0029] 第一环岸111 第二环岸112
[0030] 第三环岸113 裙部12
[0031] 上裙部121 下裙部122
[0032] 第一油槽13 第二油槽14
[0033] 上密封唇141 下密封唇142
[0034] 环形集油槽15 第一道环21
[0035] 第二道环22 第三道环23
[0036] 缸壁 3。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细描述。
[0038] 参阅图1至图3所示，本实用新型揭示的一种内燃机活塞结构，包括活塞1，活塞1 由头部11及裙部12组成；在活塞1头部11至少设置两个油槽，该两个油槽与活塞环及缸 套匹配形成两油库，工作状态下，润滑油在两油库之间相互循环。
[0039] 如图1及图2所示，在活塞1头部11形成第一环岸111、第二环岸112及第三环岸 113,如图2所示，在第一环岸上111设置第一道环21，在第二环岸112上设置第二道环22， 在第三环岸113上设置第三道环23 ;在第二环岸112下沿设置第一油槽13,而在第三环岸 113中部设置第二油槽14。
[0040] 所述第一油槽13深度为1. 50-3. 77mm，高度为1. 50-3. 50 mm。所述第一油槽13 设置为L型，与设置在第二环岸112上的第二道环22匹配形成U型油库，如图2所示。
[0041] 第一油槽13与第二道环22共同形成了储油功能的U型油库，随着活塞1往复行 程，起到布油并循环润滑油的作用，进而充分地润滑、冷却活塞第一环岸111、第二环岸112 以及活塞环第一道环21、第二道环22。
[0042] 所述第二油槽14深度为2. 50-4. 50mm，高度为1. 00-2. 50 mm。所述第二油槽14 设置为单堤矩形，使得刮油、布油效果较好，上沿设置为上密封唇141，下沿设置为下密封唇 142。上密封唇141与缸壁3间隙为0. 25-0. 70mm，高为1. 2 - 2. 2mm，使得第二油槽14的润 滑油适量、均匀上升至第一油槽13中，起到润滑、冷却活塞1头部2及活塞环。下密封唇 142与缸壁3间隙为0. 80-1. 60mm，高为1. 0 - 2. 5mm，使得活塞1下行时，润滑油能充分储存 在第二油槽14。如此活塞1在上下不同的行程中起到储油、布油、循环，有效地润滑、冷却活 塞环及整个活塞1头部11与缸壁3的摩擦面。
[0043] 第一环岸11 a与缸壁3间隙为0.60-1.2mm;第二环岸112与缸壁3间隙为 0. 20 - 0. 55_。活塞1裙部12与缸壁3间隙为0. 05 - 0. 10_。
[0044] 第一道环21的闭口间隙为0. 17mm-0. 33mm ;第二道环22的闭口间隙为 0· 37臟-0· 53臟；第三道环23的闭口间隙为0· 12臟-0· 28臟。
[0045] 在第三道环23下方活塞1上设置环形集油槽15,环形集油槽15结合缸壁3与裙 部12在上行程时推挤润滑油至活塞1头部11。
[0046] 如图3所示，活塞1裙部12型面设置为C型，由上裙部121及下裙部122组成，随 着活塞1的往复运动、工况转换、曲柄旋转，飞溅上来的润滑油通过活塞1裙部12的推挤至 环形集油槽15,以供应上面第一油槽13及第二油槽14,同时润滑裙部12本身，从而使活塞 组件的整体，至上而下得到充分润滑、冷却。
[0047] 本实施例中，第二油槽14上、下沿分别设立上密封唇141及下密封唇142,与缸 壁3-起起到储油、布油、循环功能。具体到本实施例中，第二油槽14上密封唇141高为 1. 6mm，与缸壁3的间隙为0. 65mm，使得第二油槽14的润滑油适量、均匀上升至第一油槽13 中，起到润滑、冷却活塞1头部2及活塞环。下密封唇142高为1. 5_，与缸壁3的间隙为 1. 2mm，使得活塞1下行时，润滑油能充分储存在第二油槽14。如此活塞1在上下不同的行 程中起到储油、布油、循环，有效地润滑、冷却活塞环及整个活塞1头部11与缸壁3的摩擦 面。
[0048] 活塞组件的充分润滑与冷却后，进一步把活塞1的配缸间隙减小，具体为，活塞1 第一环岸111与缸壁3间隙为1. 2mm ;活塞1第二环岸112与缸壁3间隙为0. 30mm ;而裙部 12与缸壁3间隙缩小至0. 07-0. 09mm。
[0049] 同时，把活塞环的闭口间隙同步缩小，以下为环闭口间隙的平均数：第一道环21 缩小0.25mm，第二道环22缩小0.45mm，第三道环23缩小0.20mm。以上所述活塞1、活塞环 主要的密封运动件与缸壁3间隙与常规标准缩小30-60%，促使燃烧室的真空吸力增加，即 压缩压力提高，燃烧效率提升。因小间隙，机油上窜几率大大下降，活塞组件的往复、换向造 成的侧压力及振动减少。
[0050] 同时，第一油槽13及第二油槽14的设立，在零件之间有效、可靠均匀地建立了油 膜，减少了零件的摩擦损失，可靠性得到了有效地提升。以下为本实用新型的实验数据与效 果对比：
[0051] YC 6G 7. 8 升内燃机、机型：YC-6G-240-30、内燃机编号：G60QA600388
[0052]
【权利要求】
1. 一种内燃机活塞结构，其特征在于：包括活塞，活塞由头部及裙部组成；在活塞头部 至少设置两个油槽，该两个油槽与活塞环及缸套匹配形成两油库，工作状态下，润滑油在两 油库之间相互循环。
2. 如权利要求1所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：在活塞头部形成第一环岸、 第二环岸及第三环岸，在第一环岸上设置第一道环，在第二环岸上设置第二道环，在第三环 岸上设置第三道环；在第二环岸下沿设置第一油槽，而在第三环岸中部设置第二油槽。
3. 如权利要求1所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：活塞裙部型面设置为C型。
4. 如权利要求2所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：所述第一油槽深度为 1. 50-3. 77mm，高度为 1. 50-3. 50 mm。
5. 如权利要求2或4所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：所述第一油槽设置为L 型，与设置在第二环岸上的第二道环匹配形成U型油库。
6. 如权利要求2所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：所述第二油槽深度为 2. 50-4. 50mm，高度为1. 00-2. 50 mm ;所述第二油槽设置为单堤矩形，上沿设置为上密封唇， 下沿设置为下密封唇。
7. 如权利要求6所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：上密封唇与缸壁间隙为 0· 25-0. 70mm，高为 1. 2 - 2. 2mm ;下密封唇与缸壁间隙为 0· 80-1. 60mm，高为 1. 0 - 2. 5mm。
8. 如权利要求2所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：第一环岸与缸壁间隙 为0· 60 - 1. 2mm ;第二环岸与缸壁间隙为0· 20 - 0· 55mm ;活塞裙部与缸壁间隙为0· 05 - 0. 10mm η
9. 如权利要求2所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：第一道环的闭口间隙 为0· 17mm-0. 33mm ;第二道环的闭口间隙为0· 37mm-0. 53mm ;第三道环的闭口间隙为 0.12mm-Q. 28mm。
10. 如权利要求2所述的一种内燃机活塞结构，其特征在于：在第三环岸下方活塞上设 置环形集油槽。
【文档编号】F02F3/00GK204060960SQ201420470563
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】周继斌 申请人:周继斌