一種活塞及發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種活塞，包括活塞頂部、活塞裙部、活塞銷孔和活塞銷座，所述的活塞頂部設(shè)置有碗形的凹入部，所述凹入部的側(cè)邊包含有多個(gè)斜錐面，所述斜錐面與所述活塞的橫斷面呈預(yù)設(shè)傾角，且所述斜錐面與氣缸蓋的下底面配合形成擠流區(qū)。將活塞頂部設(shè)計(jì)成碗形的凹入部有效地增加了活塞頂部面積，其吸熱面積也相應(yīng)增加，能加速活塞的熱量排放，有利于減小活塞單位面積熱負(fù)荷，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。本實(shí)用新型還公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)。
【專利說明】一種活塞及發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種活塞及發(fā)動(dòng)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，活塞的頂部與缸蓋、氣缸共同組成燃燒室，因此，活塞的形狀與燃燒室的形狀和壓縮比有著直接的關(guān)系，其直接影響燃燒室內(nèi)渦流、滾流和燃燒的形成和強(qiáng)度。
[0003]現(xiàn)有的小排量汽油機(jī)，大都采用平頂活塞，雖然平頂活塞具有制造工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于平頂活塞吸熱面積小、壓縮比偏小、缸內(nèi)無法形成較強(qiáng)流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)等缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了燃燒時(shí)間、降低了燃燒的定容度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率偏低。
[0004]另外，活塞的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力，并將此壓力通過活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。但是，活塞銷總的承壓面積有限，所以，活塞銷與銷座之間的表面壓強(qiáng)很高，加之活塞銷與銷座之間的相對(duì)速度很低，液體潤(rùn)滑油膜不易形成，容易造成銷孔的拉傷，活塞與活塞銷工作時(shí)彎曲變形互不協(xié)調(diào)，可能造成銷孔變形甚至銷座開裂，而活塞使用壽命通常是發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命的瓶頸。
[0005]因此，如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型的第一個(gè)目的在于提供一種活塞，以實(shí)現(xiàn)降低活塞和前端蓋的更改技術(shù)難度的目的；本實(shí)用新型的第二個(gè)目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種活塞，包括活塞頂部、活塞裙部、活塞銷孔和活塞銷座，所述的活塞頂部設(shè)置有碗形的凹入部，所述凹入部的側(cè)邊包含有多個(gè)斜錐面，所述斜錐面與所述活塞的橫斷面呈預(yù)設(shè)傾角，且所述斜錐面與氣缸蓋的下底面配合形成擠流區(qū)。
[0009]優(yōu)選地，上述活塞中，所述預(yù)設(shè)傾角的角度范圍為14° -17°。
[0010]優(yōu)選地,上述活塞中，所述斜錐面為四個(gè),并且高出氣缸體的上端面0.5mm-2.0mm。
[0011]優(yōu)選地，上述活塞中，所述凹入部的深度為3.0mm-5.0mm。
[0012]優(yōu)選地，上述活塞中，所述凹入部與所述斜錐面由半徑為25.0mm半徑的圓弧過渡。
[0013]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞頂部還設(shè)置有四個(gè)氣門避讓坑。
[0014]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞裙部設(shè)置有潤(rùn)滑涂層。
[0015]優(yōu)選地，上述活塞中，所述潤(rùn)滑涂層為石墨涂層。
[0016]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞裙部留有未設(shè)置潤(rùn)滑涂層的小窗口。
[0017]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞銷孔內(nèi)側(cè)上表面為喇叭口形狀。
[0018]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞銷座內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)為斜切曲面。
[0019]優(yōu)選地，上述活塞中，所述活塞銷座的底部設(shè)置機(jī)加工區(qū)域，用于底部尺寸的精加工。
[0020]從上述技術(shù)方案中可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例中的所述活塞包括活塞頂部、活塞裙部、活塞銷孔和活塞銷座，所述的活塞頂部設(shè)置有碗形的凹入部，所述凹入部的側(cè)邊包含有多個(gè)斜錐面，所述斜錐面與所述活塞的橫斷面呈預(yù)設(shè)傾角，且所述斜錐面與氣缸蓋的下底面配合形成擠流區(qū)。將活塞頂部設(shè)計(jì)成碗形的凹入部有效地增加了活塞頂部面積，其吸熱面積也相應(yīng)增加，能加速活塞的熱量排放，有利于減小活塞單位面積熱負(fù)荷，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本實(shí)用新型還公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體、缸蓋和活塞，所述活塞的頂部與所述缸蓋和所述氣缸共同組成燃燒室，所述活塞為上述任一技術(shù)方案中所述的活塞。由于上述活塞具有上述效果，具有上述活塞結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)也具有相應(yīng)的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種活塞的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種活塞的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種活塞的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種活塞的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種活塞的活塞裙部的潤(rùn)滑涂層示意圖。
[0028]圖1至圖5中:
[0029]I為活塞頂部、2為活塞裙部、3為活塞銷孔、4為活塞銷座、5為凹入部、6為斜錐面、7為活塞銷孔內(nèi)側(cè)、8為避讓坑、9為機(jī)加工區(qū)域、10為潤(rùn)滑涂層。

【具體實(shí)施方式】
[0030]本實(shí)用新型的核心就是公開一種活塞，以實(shí)現(xiàn)降低活塞和前端蓋的更改技術(shù)難度的目的。以下，參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。此外，下面所示的實(shí)施例不對(duì)權(quán)利要求所記載的實(shí)用新型內(nèi)容起任何限定作用。另外，下面實(shí)施例所表示的構(gòu)成的全部?jī)?nèi)容不限于作為權(quán)利要求所記載的實(shí)用新型的解決方案所必需的。
[0031]如圖1至圖5所不，該活塞包括活塞頂部1、活塞裙部2、活塞銷孔3和活塞銷座4，的活塞頂部I設(shè)置有碗形的凹入部5，凹入部5的側(cè)邊包含有多個(gè)斜錐面6，斜錐面6與活塞的橫斷面呈預(yù)設(shè)傾角，且斜錐面6與氣缸蓋的下底面配合形成擠流區(qū)。
[0032]將活塞頂部I設(shè)計(jì)成碗形的凹入部5有效地增加了活塞頂部I面積，其吸熱面積也相應(yīng)增加，能加速活塞的熱量排放，有利于減小活塞單位面積熱負(fù)荷，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0033]活塞頂部I設(shè)置有碗形結(jié)構(gòu)的凹入部5，該凹入部5的尺寸不做具體限定，只要為碗狀結(jié)構(gòu)均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0034]為優(yōu)化上述技術(shù)方案，碗狀結(jié)構(gòu)的凹入部5高出氣缸體的上端面0.5mm-2.0mm。
[0035]在進(jìn)一步的方案中，碗狀結(jié)構(gòu)的凹入部5的深度h為3.0mm-5.0mm，如此設(shè)計(jì)有效地增加了活塞頂部I面積，其吸熱面積也相應(yīng)增加，能加速活塞的熱量排放，有利于減小活塞單位面積熱負(fù)荷，避免了高壓縮比帶來的爆震現(xiàn)象。
[0036]其中，斜錐面6的數(shù)量也不做具體限定，只要設(shè)置有斜錐面6均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。如圖2所示的活塞頂部1，該活塞頂部I設(shè)置有四個(gè)斜錐面6，該斜錐面6通過圓弧面連接凹入部5的底部，其中，圓弧面的半徑值不做具體限定。本實(shí)用新型實(shí)施例中該圓弧面的半徑為25.0mm。
[0037]此處需要說明的是圓弧面的半徑為由于在該實(shí)施例中圓弧面由一個(gè)圓弧圍繞活塞的軸線旋轉(zhuǎn)而成，故該圓弧的半徑即為圓弧面的半徑。另外，斜錐面6與水平線預(yù)設(shè)傾角的角度范圍為14° -17°。凹入部5的底部與斜錐面6之間采用鑄造圓角過渡，該設(shè)計(jì)有利于混合氣在缸內(nèi)形成強(qiáng)烈擠壓流動(dòng)，進(jìn)而加速缸內(nèi)可燃混合氣的燃燒速度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。
[0038]活塞頭部為避讓氣門，避免活塞與氣門相撞，在進(jìn)排氣側(cè)設(shè)置有四個(gè)氣門避讓坑8，四個(gè)氣門避讓坑8均采用開放式設(shè)計(jì)，即其直接連通活塞頭部的外沿。由于進(jìn)氣門直徑較大，所以避讓坑8的直徑也應(yīng)相應(yīng)設(shè)置大些，從而導(dǎo)致進(jìn)氣側(cè)避讓坑8與火力岸外壁之間的厚度變小，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，由于壁薄，工作溫度高，工況惡劣，此處會(huì)產(chǎn)生活塞材料燒蝕，避讓坑8開放式設(shè)計(jì)，取消此處活塞材料，避免出現(xiàn)活塞材料燒蝕。
[0039]活塞上下工作時(shí)，由于受到非常大的應(yīng)力，活塞與活塞銷工作時(shí)彎曲變形互不協(xié)調(diào)，會(huì)在活塞銷孔內(nèi)側(cè)7引起嚴(yán)重的邊緣負(fù)荷，可能造成銷孔永久變形甚至使銷座裂開，為此，在活塞銷孔內(nèi)側(cè)7采用喇叭口工藝設(shè)計(jì)，可有效降低活塞銷孔3內(nèi)上側(cè)邊緣負(fù)荷，避免活塞銷孔內(nèi)側(cè)變形和活塞銷座4出現(xiàn)裂紋。
[0040]為了在一定程度上減輕活塞重量，活塞銷座內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)成斜切曲面，活塞銷座4設(shè)計(jì)為上大下小倒立的橢形或者梯形，該設(shè)計(jì)可充分利用活塞銷座4的有效承壓面積，同時(shí)降低活塞質(zhì)量，減小慣性造成的沖力。
[0041]活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞銷座4底部與曲軸平衡塊距離最短，因?yàn)榛钊N孔3底部是由鑄造產(chǎn)生，尺寸公差比較大，而曲軸平衡塊同樣為鑄造生成，尺寸公差較大，兩個(gè)鑄造公差累積，公差會(huì)更大，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，存在活塞銷座4與曲軸平衡塊發(fā)生干涉風(fēng)險(xiǎn)。為了對(duì)活塞銷座4底部采用機(jī)器細(xì)加工，在活塞銷座4底部設(shè)置機(jī)加工區(qū)域9，從而有效保證活塞銷座4底部尺寸，避免活塞銷座4與曲軸平衡塊干涉失效模式的出現(xiàn)。
[0042]發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑系統(tǒng)還沒有正常工作，活塞與缸孔之間還不能形成有效的潤(rùn)滑油膜，活塞與缸壁之間很容易出現(xiàn)拉缸問題，為避免該狀況的出現(xiàn)，在活塞裙部2采用潤(rùn)滑涂層10，優(yōu)選為石墨涂層，同時(shí)，為摒棄潤(rùn)滑涂層10厚度對(duì)于測(cè)量活塞裙部2DN直徑的影響，在活塞裙部2留一個(gè)小窗未涂潤(rùn)滑涂層10，可直接測(cè)量活塞直徑。
[0043]本實(shí)用新型還公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體、缸蓋和活塞，活塞的頂部與缸蓋和氣缸共同組成燃燒室，活塞為上述任一技術(shù)方案中的活塞。由于上述活塞具有上述效果，具有上述活塞結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)也具有相應(yīng)的效果，此處不再贅述。
[0044]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞，包括活塞頂部、活塞裙部、活塞銷孔和活塞銷座，其特征在于，所述的活塞頂部設(shè)置有碗形的凹入部，所述凹入部的側(cè)邊包含有多個(gè)斜錐面，所述斜錐面與所述活塞的橫斷面呈預(yù)設(shè)傾角，且所述斜錐面與氣缸蓋的下底面配合形成擠流區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述預(yù)設(shè)傾角的角度范圍為14°-17°。
3.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述斜錐面為四個(gè)，并且高出氣缸體的上端面 0.5mm-2.0mnin
4.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹入部的深度為3.0mm-5.0mm。
5.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹入部與所述斜錐面由半徑為25.0mm半徑的圓弧過渡。
6.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞頂部還設(shè)置有四個(gè)氣門避讓坑。
7.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙部設(shè)置有潤(rùn)滑涂層。
8.如權(quán)利要求7所述的活塞，其特征在于，所述潤(rùn)滑涂層為石墨涂層。
9.如權(quán)利要求7或8所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙部留有未設(shè)置潤(rùn)滑涂層的小窗P。
10.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞銷孔內(nèi)側(cè)上表面為喇叭口形狀。
11.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞銷座內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)為斜切曲面。
12.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞銷座的底部設(shè)置機(jī)加工區(qū)域，用于底部尺寸的精加工。
13.—種發(fā)動(dòng)機(jī),包括氣缸體、缸蓋和活塞,所述活塞的頂部與所述缸蓋和所述氣缸共同組成燃燒室，其特征在于，所述活塞為權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的活塞。
【文檔編號(hào)】F02F3/00GK204175444SQ201420246915
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】占偉國(guó), 田陽波 申請(qǐng)人:力帆實(shí)業(yè)(集團(tuán))股份有限公司