一種絕熱活塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種絕熱活塞，包括活塞本體和加強(qiáng)板，所述活塞本體的頂面上設(shè)有凹槽，所述加強(qiáng)板與所述活塞本體的頂面連接，且所述加強(qiáng)板與所述凹槽共同限定出一個(gè)密閉的腔體。腔體內(nèi)存儲有空氣，空氣熱導(dǎo)率較低，從而使活塞的熱導(dǎo)率減小，比熱容減小，蓄熱能力也減小，可以實(shí)現(xiàn)活塞表面溫度隨燃?xì)鉁囟鹊牟▌?dòng)性變化，減少熱量通過活塞的傳遞，從而降低熱損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
【專利說明】
一種絕熱活塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種絕熱活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]為了改變活塞的傳熱性能，常常通過改變活塞材料或者是在活塞表面噴射涂層等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。陶瓷材料的導(dǎo)熱率較低，常被用來制成活塞、缸套及缸蓋底板等燃燒室零件，對燃燒室進(jìn)行隔熱。美國Cummins公司曾試驗(yàn)頂部噴陶瓷材料的絕熱活塞，既在陶瓷頂和鋁合金體中間用一塊表面粗糙的薄型金屬盤隔開，然后把三者用螺栓擰在一起，這種絕熱活塞頂，可以使燃燒過程中的熱損失大為減少，從而可大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，前蘇聯(lián)認(rèn)為采用等離子噴涂陶瓷如二氧化鋯或三氧化鋁等絕熱層最有效。另外還有等離子噴涂陶瓷技術(shù)及俄羅斯發(fā)明的微弧陶瓷化處理技術(shù)，都可以應(yīng)用于活塞頂部陶瓷化處理?？傊?，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提高，特別是柴油機(jī)鋁活塞，越來越重視陶瓷化處理技術(shù)，其原因是采用陶瓷化處理后，允許的工作溫度可顯著提高，從而提高熱效率，降低排放。
[0003]上述活塞雖然熱導(dǎo)率低，減少了熱量損失，但是由于上述活塞的蓄熱能力強(qiáng)，使得活塞頂部的溫度長時(shí)間維持在高溫狀態(tài)，導(dǎo)致進(jìn)氣被加熱，進(jìn)而會惡化燃燒和排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的活塞容易蓄熱導(dǎo)致進(jìn)氣被加熱，進(jìn)而會惡化燃燒和排放的問題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種絕熱活塞，包括活塞本體和加強(qiáng)板，所述活塞本體的頂面上設(shè)有凹槽，所述加強(qiáng)板與所述活塞本體的頂面連接，且所述加強(qiáng)板與所述凹槽共同限定出一個(gè)密閉的腔體。
[0008]其中，所述腔體內(nèi)設(shè)有支撐柱，所述支撐柱用于支撐所述加強(qiáng)板。
[0009]其中，所述支撐柱為設(shè)于所述加強(qiáng)板的下表面上的凸起，所述凸起的下端與所述凹槽的底部接觸。
[0010]其中，所述凸起的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述凸起均勻分布于所述加強(qiáng)板的下表面上。
[0011]其中，所述活塞本體由鋁合金制成，所述加強(qiáng)板由耐高溫的合金鋼制成。
[0012]其中，所述加強(qiáng)板由42CrMo4制成。
[0013]其中，所述加強(qiáng)板與所述活塞本體的頂面采用摩擦焊的方式連接。
[0014]其中，所述加強(qiáng)板的厚度為3mm?7mm。
[0015]其中，所述凹槽的深度為0.003mm?0.007mm。
[0016]其中，所述加強(qiáng)板的形狀為圓形，且所述加強(qiáng)板的直徑與所述活塞本體的頂面的直徑相等。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的一種絕熱活塞，包括活塞本體和加強(qiáng)板，活塞本體的頂面上設(shè)有凹槽，加強(qiáng)板與活塞本體的頂面連接，且加強(qiáng)板與凹槽共同限定出一個(gè)密閉的腔體，腔體內(nèi)存儲有空氣，空氣熱導(dǎo)率較低，從而使活塞的熱導(dǎo)率減小，比熱容減小，蓄熱能力也減小，可以實(shí)現(xiàn)活塞表面溫度隨燃?xì)鉁囟鹊牟▌?dòng)性變化，減少熱量通過活塞的傳遞，從而降低熱損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0019]除了上面所描述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成的技術(shù)方案的技術(shù)特征以及有這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明的其他技術(shù)特征及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖作出進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的絕熱活塞的主視圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的活塞本體的俯視圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的絕熱活塞的剖視圖。
[0023]圖中:1:活塞本體;2:加強(qiáng)板;101:凹槽;201:凸起。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0026]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”、“多根”、“多組”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，“若干個(gè)”、“若干根”、“若干組”的含義是一個(gè)或一個(gè)以上。
[0027]實(shí)施例一
[0028]如圖1至圖3所示，本實(shí)施例提供的一種絕熱活塞，包括活塞本體I和加強(qiáng)板2，活塞本體I的頂面上設(shè)有凹槽101，加強(qiáng)板2與活塞本體I的頂面連接，且加強(qiáng)板2與凹槽101共同限定出一個(gè)密閉的腔體。腔體內(nèi)存儲有空氣，空氣熱導(dǎo)率較低，從而使活塞的熱導(dǎo)率減小，比熱容減小，蓄熱能力也減小，可以實(shí)現(xiàn)活塞表面溫度隨燃?xì)鉁囟鹊牟▌?dòng)性變化，減少熱量通過活塞的傳遞，降低熱損失，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0029]進(jìn)一步地，腔體內(nèi)設(shè)有支撐柱，支撐柱用于支撐加強(qiáng)板2ο避免了加強(qiáng)板2在爆發(fā)壓力的作用下被壓塌。
[0030]進(jìn)一步地，支撐柱包括設(shè)于加強(qiáng)板2的下表面上的凸起201，凸起201的下端與凹槽101的底部接觸。凸起201的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)凸起201均勻分布于加強(qiáng)板2的下表面上。凸起201與加強(qiáng)板101—體成型，對加強(qiáng)板2起到支撐作用，避免了加強(qiáng)板2在爆發(fā)壓力的作用下被壓塌，凸起201的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了整個(gè)活塞結(jié)構(gòu)的剛性，同時(shí)又可傳遞少部分熱量，防止加強(qiáng)板2溫度過高而使活塞失效。
[0031]進(jìn)一步地，活塞本體I由鋁合金制成，加強(qiáng)板2由耐高溫的合金鋼制成。在本實(shí)施例中，加強(qiáng)板2由42CrMo4制成。
[0032]進(jìn)一步地，加強(qiáng)板2與活塞本體I的頂面采用摩擦焊的方式連接，具體的，在壓力作用下，在恒定或遞增壓力以及扭矩的作用下，利用加強(qiáng)板2下表面和活塞本體I的上表面之間的相對運(yùn)動(dòng)在摩擦面及其附件區(qū)域產(chǎn)生摩擦熱和塑性變形熱，使其附近區(qū)域溫度上升到接近但一般低于熔點(diǎn)的溫度區(qū)間，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在頂鍛壓力的作用下，伴隨材料產(chǎn)生塑性變形及流動(dòng)，通過界面的分子擴(kuò)散和再結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)板2下表面和活塞本體I的上表面的固態(tài)焊接。
[0033]進(jìn)一步地，為保證加強(qiáng)板2的強(qiáng)度，加強(qiáng)板2的厚度設(shè)計(jì)為3mm?7mm，在本實(shí)施例中，加強(qiáng)板2的厚度選用5_。
[0034]進(jìn)一步地，凹槽101的深度為0.003mm?0.007mm，在本實(shí)施例中，凹槽101的深度設(shè)置為0.005mm。
[0035]進(jìn)一步地，加強(qiáng)板2的形狀為圓形，且加強(qiáng)板2的直徑與活塞本體I的頂面的直徑相等。
[0036]在生產(chǎn)時(shí)，首先通過鍛造的方式生產(chǎn)出下表設(shè)有凸起201的加強(qiáng)板2，再通過鑄造的方式生產(chǎn)出活塞本體I，然后將加強(qiáng)板2和活塞本體I通過摩擦焊的方式連接在一起，成為一個(gè)完整的絕熱活塞。
[0037]實(shí)施例二
[0038]本實(shí)施例與實(shí)施例一相似，其相同之處不再贅述，二者的區(qū)別在于:本實(shí)施例中加強(qiáng)板的厚度選擇3mm，凹槽的深度選擇0.003mm。
[0039]實(shí)施例三
[0040]本實(shí)施例與實(shí)施例一及實(shí)施例二相似，其不同之處不再贅述，不同之處在于:本實(shí)施例中加強(qiáng)板的厚度選擇7mm，凹槽的深度選擇0.007mm。
[0041]綜上所述，本發(fā)明提供的一種絕熱活塞，包括活塞本體和加強(qiáng)板，活塞本體的頂面設(shè)有凹槽，加強(qiáng)板與活塞本體的頂面連接，且加強(qiáng)板與凹槽共同限定出一個(gè)密閉的腔體，腔體內(nèi)的空氣的熱導(dǎo)率較低，從而減少了熱量通過活塞的傳遞，進(jìn)而降低熱損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0042]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種絕熱活塞，其特征在于:包括活塞本體和加強(qiáng)板，所述活塞本體的頂面上設(shè)有凹槽，所述加強(qiáng)板與所述活塞本體的頂面連接，且所述加強(qiáng)板與所述凹槽共同限定出一個(gè)密閉的腔體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱活塞，其特征在于:所述腔體內(nèi)設(shè)有支撐柱，所述支撐柱用于支撐所述加強(qiáng)板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕熱活塞，其特征在于:所述支撐柱為設(shè)于所述加強(qiáng)板的下表面上的凸起，所述凸起的下端與所述凹槽的底部接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕熱活塞，其特征在于:所述凸起的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述凸起均勻分布于所述加強(qiáng)板的下表面上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱活塞，其特征在于:所述活塞本體由鋁合金制成，所述加強(qiáng)板由耐高溫的合金鋼制成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的絕熱活塞，其特征在于:所述加強(qiáng)板由42CrMo4制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱活塞，其特征在于:所述加強(qiáng)板與所述活塞本體的頂面采用摩擦焊的方式連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱活塞，其特征在于:所述加強(qiáng)板的厚度為3mm?7mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱活塞，其特征在于:所述凹槽的深度為0.003mm?0.007mmo10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的絕熱活塞，其特征在于:所述加強(qiáng)板的形狀為圓形，且所述加強(qiáng)板的直徑與所述活塞本體的頂面的直徑相等。
【文檔編號】F02F3/12GK106014674SQ201610543781
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】李勤, 李明, 陳秀明, 李繼超, 齊少豹
【申請人】濰柴動(dòng)力股份有限公司