一种活塞和一种发动机的制作方法

文档序号:11586346阅读:197来源:国知局

本实用新型涉及机械工业技术领域,更具体地说,涉及一种活塞,还涉及一种应用上述活塞的发动机。



背景技术:

活塞是发动机中必不可少的部件。

请参阅图1,现有的活塞包括头部和裙部;头部的端面凹陷形成燃烧室,燃烧室的中部设有圆锥凸起;头部的外周面设有用于卡装活塞环的环槽,活塞环用于密封活塞头部与发动机的缸套之间的间隙;裙部上相对的两侧分别设有销钉孔,用于设置销钉,销钉与发动机的曲柄相连;裙部为椭圆状,上述两销钉孔位于裙部上宽度尺寸小的两侧。

活塞工作时会沿缸套往复滑动,造成活塞环受拉扯,易导致缸套内的燃气泄漏的情况,影响燃气做功。

综上,如何使活塞与缸套之间的间隙可靠密封是本领域技术人员亟待解决的技术问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型提供一种活塞,其第一环槽和第二环槽之间设有用于与发动机的缸套形成减压腔的槽,利于增加活塞环两侧的压差,从而使活塞环可靠地贴在环槽内,防止发生燃气泄漏的问题。本实用新型还提供一种发动机,其应用了上述活塞,能够避免燃气泄漏的问题。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

一种活塞,用于发动机,包括头部和与所述头部的一端固定连接的裙部,所述头部的外周面设有多个环槽,所述环槽中第一环槽靠近所述头部的自由端、第二环槽与所述第一环槽紧邻;所述第一环槽和所述第二环槽之间设有沿所述头部的周向设置的槽,所述槽用于与所述发动机的缸套围成减压腔。

优选的,上述活塞中,所述头部的自由端端面处的圆锥凸起的母线与第一平面的夹角为25°-27°;所述第一平面与所述圆锥凸起的高垂直。

优选的,上述活塞中,所述裙部为圆筒状裙部;所述裙部上相对的第一侧和第二侧分别设有销钉孔。

优选的,上述活塞中,所述第一侧的外壁面的半径分别小于所述裙部第三侧和所述裙部第四侧的外壁面半径;所述第二侧的外壁面的半径分别小于所述裙部第三侧和所述裙部第四侧的外壁面半径。

优选的,上述活塞中,所述裙部中,所述第一侧的外壁面的半径与所述第二侧的外壁面的半径相同、所述第三侧的外壁面半径与所述第四侧的外壁面半径相同。

优选的,上述活塞中,所述裙部沿其轴向的中间部分的外径大,沿其轴向的两端部分的外径小。

优选的,上述活塞中,所述销钉孔在所述裙部的内壁面的开口为喇叭口。

优选的,上述活塞中,所述头部和所述裙部为一体式结构;所述活塞为铝合金活塞。

一种发动机,包括缸套和设置在所述缸套内的活塞,所述活塞为上述技术方案中任意一项所述的活塞。

优选的,上述发动机中,所述头部与所述缸套的内壁之间的间隙尺寸同所述缸套内径尺寸的比值范围为1.5%-1.6%。

本实用新型提供一种活塞,用于发动机,包括头部和与头部的一端固定连接的裙部,头部的外周面设有多个环槽,环槽中第一环槽靠近头部的自由端、第二环槽与第一环槽紧邻,第一环槽和第二环槽之间设有沿头部的周向设置的槽,该槽用于与发动机的缸套围成减压腔。

应用上述活塞时,第一环槽和第二环槽之间的槽能够与发动机的缸套围成减压腔,该减压腔使该处气压降低,能够加大第一环槽内活塞环两侧的压力差,确保在活塞于缸套内往复运动时,上述第一环槽内的活塞环紧贴第一环槽的下沿,使头部与缸套之间的间隙始终可靠密封,防止燃烧室内的燃气泄漏,提高燃气的做功效率。

另外,上述燃烧室内的燃气无法经由头部与缸套之间间隙泄漏至曲轴箱内利于降低曲轴箱的压力。同时,上述槽与缸套围成减压腔还能够防止曲轴箱内润滑油窜入燃烧室内。

本实用新型还提供一种发动机,其应用了上述活塞,能够避免燃气泄漏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的活塞的结构示意图;

图2为图1所示活塞的侧视结构示意图;

图3为图1所示活塞的俯视结构示意图;

图4为本实用新型实施例提供的活塞的剖面图;

图5为图4中A部分的放大图;

其中,图1-图5中:

头部101;第一环槽111;第二环槽112;槽113;燃烧室114;圆锥凸起1141;裙部102;销钉孔121。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种活塞,其第一环槽111和第二环槽之间设有用于与发动机的缸套形成减压腔的槽,利于增加活塞环两侧的压差,从而使活塞环可靠地贴在环槽内,防止发生燃气泄漏的问题。本实用新型实施例还公开了一种发动机,其应用了上述活塞,能够避免燃气泄漏的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图5,本实用新型实施例提供一种活塞,用于发动机,包括头部101和与头部101的一端固定连接的裙部102,头部101的外周面设有多个环槽,环槽中第一环槽111靠近头部101的自由端、第二环槽112与第一环槽111紧邻,第一环槽111和第二环槽112之间设有沿头部101的周向设置的槽,该槽用于与发动机的缸套围成减压腔。

应用上述活塞时,第一环槽111和第二环槽112之间的槽能够与发动机的缸套围成减压腔,该减压腔使该处气压降低,能够加大第一环槽111内活塞环两侧的压力差,确保在活塞于缸套内往复运动时,上述第一环槽111内的活塞环始终紧贴第一环槽111的下沿,使头部101与缸套之间的间隙始终可靠密封,防止燃烧室114内的燃气泄漏,提高燃气的做功效率。

另外,上述燃烧室114内的燃气无法经由头部101与缸套之间间隙泄漏至曲轴箱内利于降低曲轴箱的压力。同时,上述槽与缸套围成减压腔还能够防止曲轴箱内润滑油窜入燃烧室114内。

上述活塞中,头部101为圆柱状,其自由端的端面处设有凹槽形成燃烧室114,该凹槽的中部设有圆锥凸起1141,该圆锥凸起1141的母线与第一平面的夹角的范围为25°-27°,上述第一平面与圆锥凸起1141的高垂直,圆锥的高与头部的轴线重合或平行。相比于现有技术中圆锥凸起1141的母线与第一平面的夹角为33°-35°的方案,本实施例提供的活塞更匹配发动机的喷油角度,能够有效降低NOx和PM的排放,使发动机能够以低排放燃烧模式工作。

不同于现有技术中截面为椭圆状的裙部102,上述实施例提供的活塞中裙部102设置为圆筒状裙部(即该裙部102的截面为圆状)。为了安装用于连接曲柄的销钉,裙部102上相对的第一侧和第二侧分别设有销钉孔121,两销钉孔121优选设置为同轴。

本实施例提供的活塞中裙部102为圆筒状,能够降低加工难度,节省加工时间,且利于降低加工成本。

为了避免长时间使用后裙部102因销钉拉扯造成上述第一侧和第二侧膨胀而拉扯缸套,上述活塞中,第一侧的外壁面的半径设置为分别小于裙部102第三侧的外壁面半径和裙部102第四侧的外壁面半径、第二侧的外壁面的半径设置为分别小于裙部102第三侧的外壁面半径和裙部102第四侧的外壁面半径。上述第一侧、第三侧、第二侧和第四侧四者依次连接组成上述裙部102。

本实施例提供的活塞中,第一侧和第二侧分别相对于第三侧和第四侧凹陷,该凹陷结构利于润滑油快速回油,且能够减轻活塞的重量。

具体的,上述裙部102中,第一侧的外壁面的半径与第二侧的外壁面的半径相同、第三侧的外壁面半径与第四侧的外壁面半径相同。加工时可先将裙部102各处外壁半径加工成第一预设尺寸(该第一预设尺寸为上述第三侧的外壁面半径尺寸),然后分别于裙部102的第一侧和第二侧处继续加工直至达第二预设尺寸(第二预设尺寸为上述第一侧的外壁面半径尺寸且,第二预设尺寸小于第一预设尺寸)即可。

以上裙部102的外壁可设置为沿轴向各处半径尺寸一致,但优选设置为沿轴向的中间部分的外径大,沿轴向的两端部分的外径小,即整个裙部102呈鼓形,以避免活塞在缸套内往复滑动时裙部102产生拉缸问题。

上述活塞中,销钉孔121在裙部102的内壁面上的开口为喇叭口,以减轻销钉孔121的开口处应力集中问题,有效提高活塞的可靠性。

具体的,上述喇叭口设置为5段过渡结构,如图5所示,其中最外段的孔径最大,并且其孔径相对于中间段的孔径增加了0.006mm-0.007mm。

为了便于生产制造,并提高头部101和裙部102连接的可靠性,头部101和裙部102设置为一体式结构。优选的,上述活塞设置为为铝合金活塞,其在高温(360℃)条件下抗拉强度不低于75MPa,硬度范围为110HB-140HB。本实施例提供的活塞的高温抗拉强度使之能承受更高爆发压力冲击,其硬度可减小活塞变形,进而减小机油窜入燃烧室114,并利于PM排放降低,有条件增加内燃机功率。

上述活塞的压缩比范围设置为14.0:1至17.3:1,显然该活塞的压缩比现有技术中压缩比范围为13.9:1至15.0:1的活塞有所提高,能够提高燃烧效率,降低燃油消耗,为排放改进提供条件。

本实用新型实施例还提供一种发动机,其包括缸套和设置在缸套内的活塞,其中,活塞为上述实施例提供的活塞。

上述发动机中,活塞的头部101与缸套壁之间的间隙尺寸与缸套内径尺寸的比值范围为1.5%-1.6%,该比值相比于现有技术中0.9%-1.1%有所提高,可减小由于高温、高压而造成的拉缸(活塞头部101膨胀与缸套擦刮)故障几率;另一方面,通过试验确认该间隙增加对减少排放无负面作用。

本实用新型实施例提供的发动机应用了上述实施例提供的活塞,能够避免燃气泄漏的问题。当然,本实施例提供的发动机还具有上述实施例提供的有关活塞的其它效果,在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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