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      一種柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法

      文檔序號(hào):5196948閱讀:267來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),屬于機(jī)械制造領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      隨著柴油機(jī)不斷向高增壓、高功率密度、高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展,活塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)主要受熱零件之一,對(duì)其性能、可靠性和壽命也提出了越來(lái)越高的要求?;钊^部直接與高溫燃?xì)饨佑|,具有受熱面積大而散熱條件差的特點(diǎn),導(dǎo)致了它在工作時(shí)需承受相當(dāng)大的熱負(fù)荷。然而熱負(fù)荷過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致活塞強(qiáng)度下降,局部高溫還容易造成活塞頂部熱裂,活塞環(huán)膠結(jié)、卡死等后果。目前,我國(guó)國(guó)產(chǎn)活塞產(chǎn)品檔次較低,中高端產(chǎn)品基本依靠進(jìn)口。如何提升活塞的耐高溫、耐磨和耐蝕等綜合性能,已成為業(yè)界共同的命題。為了滿足活塞承受較高熱負(fù)荷的要求,需在活塞上采取一些冷卻措施,以此來(lái)提高活塞的使用壽命。通?;钊^部冷卻有內(nèi)腔頂噴油、蛇形管、內(nèi)冷油道等冷卻形式。內(nèi)冷油道較內(nèi)腔頂噴油冷卻有著非常明顯的冷卻效果,相同環(huán)境下采用內(nèi)冷油道的活塞頂面比內(nèi)腔頂噴油冷卻活塞頂面能夠降低10°c,熱量散發(fā)的方式也有較大改變。內(nèi)冷油道的國(guó)內(nèi)大多采用鹽芯鑄造方法,鹽芯的放置、定位困難,稍不小心鹽芯就會(huì)斷裂或出現(xiàn)位置偏差問題;部分企業(yè)則采用紫銅管作內(nèi)冷油道,但成本高、生產(chǎn)效率低、腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的廢水廢氣污染環(huán)境。
      發(fā)明內(nèi)容為了克服上述技術(shù)缺陷,本實(shí)用新型提供了一種能有效降低柴油機(jī)活塞熱負(fù)荷的冷卻結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下在鑄造活塞時(shí),用不銹鋼條作支架,把薄壁不銹鋼管與耐磨鑲?cè)附釉谝黄?,形成一個(gè)整體,在澆鑄活塞時(shí),將它們一同滲鋁,一同鑄入活塞頭部,使活塞頭部形成一環(huán)狀管道,即內(nèi)冷油道,其中內(nèi)冷油道的中心位于活塞的中心,內(nèi)冷油道的一端與內(nèi)冷油道進(jìn)油口連通,進(jìn)油口下方設(shè)置了與柴油機(jī)機(jī)體主油道連通的噴嘴,噴嘴的進(jìn)油口與柴油機(jī)機(jī)體主油道相通,噴嘴的出油口正對(duì)進(jìn)油口,內(nèi)冷油道的另一端與內(nèi)冷油道出油口連通,其中進(jìn)油口與出油口呈對(duì)稱布置,并且在內(nèi)冷油道上設(shè)有泄油口,這樣發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),氣缸磨擦和燃燒室爆燃所產(chǎn)生的巨大熱量,就可以通過(guò)活塞內(nèi)腔油環(huán)中運(yùn)動(dòng)的冷卻潤(rùn)滑油液帶走,從而改善因熱負(fù)荷造成的活塞性能下降的問題,同時(shí)減少因高溫造成活塞環(huán)密封性能下降而泄露的廢氣量,以達(dá)到提高活塞使用壽命和降低排放的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是薄壁鋼管不易變形,且不銹鋼無(wú)污染,成本較低,也不像鹽芯一樣易斷裂,使得生產(chǎn)效率大為提高。由于薄壁不銹鋼管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)活塞冷卻起著至關(guān)重要的作用,因此本方案對(duì)其截面形狀和位置做了詳盡的優(yōu)化,確保其能有效的降低活塞燃燒室及第一環(huán)槽底部位的溫度,有效防止環(huán)槽的粘著,同時(shí)使第一環(huán)槽采用密封性更理想的矩形環(huán)成為可能,改善了活塞環(huán)的工作條件,降低發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗及排放,使發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能顯著提高。

      圖I是活塞冷卻結(jié)構(gòu)的俯視圖;圖2是活塞冷卻結(jié)構(gòu)的仰視圖;圖3. I是圖I中活塞冷卻結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖;圖3. 2是圖3. I中活塞冷卻結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖的局部放大圖;圖4是圖I中活塞冷卻結(jié)構(gòu)的B-B剖視圖;圖5是圖2中活塞冷卻結(jié)構(gòu)的C-C剖視圖; 圖6是圖2中活塞冷卻結(jié)構(gòu)的D-D剖視圖;圖7是活塞冷卻結(jié)構(gòu)與耐磨鑲?cè)Φ暮附邮疽鈭D;圖8是活塞冷卻結(jié)構(gòu)的薄壁不銹鋼管截面圖;圖中I為活塞內(nèi)冷油道進(jìn)油口,2為活塞內(nèi)冷油道,3為活塞內(nèi)冷油道出油口,4為活塞,5為活塞內(nèi)冷油道泄油口,6為薄壁不銹鋼管,7為不銹鋼條,8為耐磨鑲?cè)Α?br> 具體實(shí)施方式
      圖1-6示出了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),由于發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí),燃油在燃燒室燃燒溫度很高,活塞頂部承受氣壓力很大,燃燒產(chǎn)生的熱量由活塞頂部吸入,造成了活塞頭部和活塞環(huán)具有較高的熱負(fù)荷,因此需在活塞頂部設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包括薄壁不銹鋼管內(nèi)冷油道2,設(shè)置在活塞4的內(nèi)部并與內(nèi)冷油道2相通的進(jìn)油口 I和出油口 3以及快速泄油口
      5。內(nèi)冷油道2的中心位于活塞4中心并且進(jìn)油口 I與出油口 3呈對(duì)稱布置。活塞的冷卻主要靠機(jī)油在油道內(nèi)流動(dòng)吸收燃油燃燒的熱量來(lái)對(duì)活塞冷卻,因此在內(nèi)冷油道2的進(jìn)油口 I下方設(shè)置了與機(jī)體主油道連通的噴嘴,噴嘴進(jìn)油口與機(jī)體主油道相通,噴嘴出油口正對(duì)油道的進(jìn)油孔1,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),機(jī)油經(jīng)主油道經(jīng)過(guò)噴嘴噴射到油道進(jìn)油口 I中并且流入內(nèi)冷油道2,從出油口 3中流出,最終流回油底殼,這樣活塞頂部的熱量就通過(guò)流動(dòng)的機(jī)油而被吸收帶走。除此之外,還在活塞4底部設(shè)置了與內(nèi)冷油道2連通的斜孔,即泄油孔5,斜孔能快速的將內(nèi)冷油道中的機(jī)油排出,降低活塞頭部溫度,減少活塞頭部及活塞環(huán)槽燒結(jié)現(xiàn)象,提高活塞綜合使用性能。如圖7所示,在鑄造活塞時(shí),用不銹鋼條7作支架,把薄壁不銹鋼管6與耐磨鑲?cè)?焊接在一起,形成一個(gè)整體。內(nèi)冷油道的位置以及其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)活塞冷卻效果影響很大,因此需對(duì)其進(jìn)行詳盡優(yōu)化。如圖8所示,不銹鋼管的截面為不規(guī)則橢圓形,其主要參數(shù)為 a = 12 18mm, Rb = 2 6mm, Re = 4 8mm, Rd = 4 8mm, Re = 2 4mm。這樣機(jī)油在內(nèi)冷油道2中運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠較好地形成紊流,從而帶走更多熱量。同時(shí)活塞直徑為110 130mm時(shí),薄壁不銹鋼管6的頂部距活塞4頂部20 30mm,薄壁不銹鋼管6的內(nèi)徑取75 80mm,薄壁不銹鋼管6的壁厚為O. 5 I. Omm,將薄壁不銹鋼管合理的布置在燃燒室與環(huán)槽之間,使得活塞第一環(huán)槽、燃燒室候口、燃燒室底部均得到良好的冷卻,同時(shí)能保證活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。
      權(quán)利要求1.一種柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,包括內(nèi)冷油道(2),所述內(nèi)冷油道(2)形成在活塞⑷的內(nèi)部,所述內(nèi)冷油道⑵的中心位于活塞⑷的中心,所述內(nèi)冷油道⑵的一端與內(nèi)冷油道進(jìn)油口(I)連通,所述內(nèi)冷油道進(jìn)油口(I)下方設(shè)置了與柴油機(jī)機(jī)體主油道連通的噴嘴,所述噴嘴的進(jìn)油口與柴油機(jī)機(jī)體主油道相通,所述噴嘴的出油口正對(duì)所述內(nèi)冷油道進(jìn)油口(1),所述內(nèi)冷油道(2)的另一端與內(nèi)冷油道出油口(3)連通,其中所述內(nèi)冷油道進(jìn)油口(I)與所述內(nèi)冷油道出油口(3)呈對(duì)稱布置,并且在所述內(nèi)冷油道(2)上設(shè)有泄油口(5)。
      2.如權(quán)利要求I所述的柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述內(nèi)冷油道(2)是由薄壁不銹鋼管(6)通過(guò)不銹鋼條(7)與耐磨鑲?cè)?8)焊接在一起形成在活塞頭部的環(huán)狀管道。
      3.如權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,活塞直徑為110 130mm時(shí),所述薄壁不銹鋼管(6)的內(nèi)徑為75 80mm,壁厚為O. 5 I. Omm,所述薄壁不銹鋼管(6)的頂部距所述活塞(4)頂部的距離為20 30mm。
      4.如權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)活塞冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于,所述薄壁不銹鋼管的截面為不規(guī)則捕圓形,其主要參數(shù)為a = 12 18mm, Rb = 2 6臟,Re = 4 8mm, Rd = 4 8mm,Re = 2 4mm。
      專利摘要本實(shí)用新型提供了一種柴油機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu),在鑄造活塞時(shí),薄壁不銹鋼管作內(nèi)冷通道,再用不銹鋼條作支架,把不銹鋼管與耐磨鑲?cè)附釉谝黄穑纬梢粋€(gè)整體,在澆鑄活塞時(shí),將它們一同滲鋁,鑄入活塞頭部,使活塞頭部形成一環(huán)狀管道,這樣發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于氣缸磨擦和燃燒室內(nèi)燃油燃燒所產(chǎn)生的巨大熱量,就可以通過(guò)活塞內(nèi)腔油環(huán)中運(yùn)動(dòng)的冷卻潤(rùn)滑油液帶走,從而解決熱負(fù)荷較高造成的活塞性能下降的問題,同時(shí)減少因高溫造成活塞環(huán)密封性能下降從而進(jìn)入曲軸箱內(nèi)的廢氣,改善柴油機(jī)排放性能,解決了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)冷油道成型工藝的缺陷以及冷卻效率低的問題,以達(dá)到提高活塞使用壽命和降低排放的目的。
      文檔編號(hào)F02F3/22GK202493354SQ20112055939
      公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
      發(fā)明者章高偉, 顧榮偉 申請(qǐng)人:安徽省恒泰動(dòng)力科技有限公司
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