CN105041501B - 柴油机及活塞 - Google Patents

Abstract

本申请所提供的活塞,包括活塞环部和活塞本体，活塞本体包括位于上端的活塞环连接端和位于下端的燃烧室端，活塞环部的内壁与活塞环连接端外壁上位于内冷油道槽上方和下方的壁面均过盈配合，活塞环部底面与环状底部平台共面，活塞环部底面还设置有环状突出块活塞环部底面与环状底部平台用熔融金属连接。活塞环部与活塞环连接端过盈配合，且紧密抵靠在内冷油道槽上方和下方的壁面上，将活塞环连接端外壁中部的内冷油道槽完全密封，内冷油道槽与活塞环部的内壁共同构成内冷油道。活塞环部和活塞本体装配后倒置，然后在活塞环部底面与环状底部平台注入熔融金属，熔融金属被环状突出块挡住。本申请还提供了一种包括上述活塞的柴油机。

Description

柴油机及活塞

技术领域

本申请涉及内燃机设备技术领域，更具体地说，涉及一种活塞。本申请还涉及一种包括上述活塞的柴油机。

背景技术

柴油机强化程度不断提高，爆发压力超过25MPa,传统铝合金材料活塞最高只能承受18MPa爆发压力，因此铰接活塞、锻钢活塞取而代之，成为解决高负荷活塞的一种方法。

铰接活塞采用头部和裙部分开加工，然后以活塞销进行连接，组成分体式活塞。其中活塞头部采用铸铁或者锻钢材料，活塞裙部采用铝合金材料制造，这种活塞运行平稳性差，且活塞总体重量重。

锻钢活塞毛坯成型时，不能形成像铝合金活塞一样的活塞内冷中空油腔，只能通过加工得到，再由焊接、盖板密封等方式形成油腔，目前现有的方法有：

中国专利CN101265854A公开了一种制造锻钢活塞及其制造工艺，该活塞的活塞本体和活塞环部是独自锻造而成，预先加工好内冷油道，初加工后组合一起并用激光焊接而成。这种活塞油道加工成型操作简单，但激光焊接时焊缝区容易出现裂纹、偏析以及气孔等缺陷。

中国专利CN2851607Y公开了一种制造锻钢活塞，该活塞的活塞头部与裙部采用独自锻造而成，同样预先加工好内冷油道，初加工后组合一起并用摩擦焊接而成。同样，这种活塞油道加工成型操作简单，但摩擦焊接时在油道内会形成大的飞边，影响油道冷却液填充效果；且焊接精度低，同批次活塞重量波动大。

中国专利CN 1610601A公开了一种锻钢活塞的方法，该方法活塞毛坯整体成型，在头部和裙部之间加工有一条大的沟槽，沟槽的宽度大于油腔的深度，沟槽必需能容纳下加工油腔的勾形刀具，并且加工时不产生干涉，然后以两片钢片密封油腔形成冷却用内冷油道。这种活塞锻造成型简单，但加工油腔工艺复杂，不容易大批量生产。

因此，如何提供一种加工内冷油道工艺简单并且整体结构坚固、成型精度高的活塞，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种活塞，以实现提供一种加工内冷油道工艺简单并且整体结构坚固、成型精度高的活塞。本申请还提供了一种包括上述活塞的柴油机。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种活塞,包括活塞环部和活塞本体，活塞本体包括位于上端的活塞环连接端和位于下端的燃烧室端，活塞环连接端外壁为圆柱形，活塞环连接端底面设置有环状底部平台，活塞环连接端外壁中部设置有环状的内冷油道槽，活塞环部的内壁与活塞环连接端外壁上位于内冷油道槽上方和下方的壁面均过盈配合，活塞环部底面与环状底部平台共面，活塞环部底面还设置有环状突出块，环状突出块内径大于活塞环部的内径，活塞环部底面与环状底部平台用熔融金属连接。

可选的，燃烧室端以其上端的连接端头与环状底部平台的底面固接，连接端头为环形，其截面向内上方倾斜，连接端头最上端的外径小于环状底部平台的外径，且连接端头的最下端与环状突出块的底面之间设置有用于注入熔融金属的开口。

可选的，环状突出块的截面为矩形，其外径与活塞环部下端的外径一致。

可选的，注入活塞环部底面与环状底部平台位置的熔融金属为与活塞本体同材质的熔融金属。

可选的，连接端头的最下端的外径与活塞环部下端的外径一致。

可选的，燃烧室端位于连接端头下方位置的部分为圆筒形，其外径与连接端头的最下端的外径一致。

本申请还提供一种柴油机，包括柴油机本体和设置于其内的活塞，活塞为上述任一项的活塞。

本申请所提供的活塞,包括活塞环部和活塞本体，活塞本体包括位于上端的活塞环连接端和位于下端的燃烧室端，活塞环连接端外壁为圆柱形，活塞环连接端底面设置有环状底部平台，活塞环连接端外壁中部设置有环状的内冷油道槽，活塞环部的内壁与活塞环连接端外壁上位于内冷油道槽上方和下方的壁面均过盈配合，活塞环部底面与环状底部平台共面，活塞环部底面还设置有环状突出块，环状突出块，环状突出块内径大于活塞环部的内径，活塞环部底面与环状底部平台用熔融金属连接。活塞环部与活塞环连接端过盈配合，且紧密抵靠在内冷油道槽上方和下方的壁面上，将活塞环连接端外壁中部的内冷油道槽完全密封，内冷油道槽与活塞环部的内壁共同构成内冷油道。活塞环部和活塞本体装配后倒置，然后在活塞环部底面与环状底部平台注入熔融金属，将二者固定，并且熔融金属被环状突出块挡住，封闭在活塞环部底面与环状底部平台位置。该技术方案本质上是分体式结构，以便实现易于加工内冷油道槽，然后装配，通过过盈装配和熔融金属连接实现活塞环部和活塞本体的连接，这种连接方式坚固不易损坏。实现了提供一种加工内冷油道工艺简单并且整体结构坚固、成型精度高的活塞。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请所提供的活塞的结构示意图；

上图中：1为活塞环连接端、2为活塞环部、3为环状突出块、4为燃烧室端、5为内冷油道槽、6为金属环。

具体实施方式

本申请提供了一种活塞，实现了提供一种加工内冷油道工艺简单并且整体结构坚固、成型精度高的活塞。本申请还提供了一种包括上述活塞的柴油机。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请所提供的活塞的结构示意图。

本申请提供的活塞为分体式结构，主要包括活塞环部2和活塞本体，活塞环部2单独加工，活塞本体也单独加工，活塞本体上包括两部分结构，即位于上端的活塞环连接端1和位于下端的燃烧室端4，活塞环连接端1和燃烧室端4同轴，活塞环部2活塞环连接端1用于与活塞环装配，活塞环连接端1外壁为圆柱形，采用这种方案的优点是能够容易的加工内冷油道。该内冷油道由在外壁位置加工的环状的内冷油道槽5和装配上的活塞环部2的内壁围成。需要说明的是，内冷油道槽5一定要加工在活塞环连接端1外壁的中部，其上端和下端要分别留有一段壁面，在装配上活塞环部2时，这两段壁面与活塞环部2的内壁面过盈配合，将内冷油道槽5封死。

为了实现过盈配合，可以在加工时对活塞环部2加热，并对活塞本体冷却，让活塞环部2膨胀，活塞本体收缩，实现装配。

进一步的，在活塞环连接端1底面设置有环状底部平台，该环状底部平台与活塞环部底面共面，这两个面用熔融金属连接，熔融金属冷却后变成金属环6。

需要说明的是，为了让熔融金属能够良好的在环状底部平台与活塞环部底面位置冷却，需要设置环状突出块3，该环状突出块3将熔融金属围住，而由于环状底部平台下方还设置有燃烧室端4，燃烧室端4能够起到围住熔融金属内圈的作用，所以环状底部平台与活塞环部底面位置构成了一个槽状结构，当然，在注入熔融金属的时候，需要将装配体倒置。上述中，为了空出活塞环部底面用于接触熔融金属的位置，环状突出块3内径大于活塞环部2的内径，这样才能实现活塞环部底面与环状底部平台用熔融金属连接。

更具体的，燃烧室端4以其上端的连接端头与环状底部平台的底面固接，连接端头为环形，该连接端头的外壁面即为围住熔融金属内圈的壁面，该连接端头截面向内上方倾斜，连接端头最上端的外径小于环状底部平台的外径，用于空出环状底部平台用于接触熔融金属的位置，连接端头的最下端与环状突出块3的底面之间设置有用于注入熔融金属的开口。

综上所述，活塞环部2与活塞环连接端1过盈配合，且紧密抵靠在内冷油道槽5上方和下方的壁面上，将活塞环连接端1外壁中部的内冷油道槽5完全密封，内冷油道槽5与活塞环部2的内壁共同构成内冷油道。活塞环部2和活塞本体装配后倒置，然后在活塞环部底面与环状底部平台注入熔融金属，将二者固定，并且熔融金属被环状突出块3挡住，封闭在活塞环部底面与环状底部平台位置。该技术方案本质上是分体式结构，以便实现易于加工内冷油道槽5，然后装配，通过过盈装配和熔融金属连接实现活塞环部2和活塞本体的连接，这种连接方式坚固不易损坏。实现了提供一种加工内冷油道工艺简单并且整体结构坚固、成型精度高的活塞。

环状突出块3的作用是围住熔融金属，其形状可以有多种，其形状决定了最终熔融金属冷却后形成的金属环6的形状，优选的方案是将其截面设置为矩形，其外径与活塞环部2下端的外径一致。这样其内壁面形成竖直壁面，能够更好的围住熔融金属。而该注入活塞环部底面与环状底部平台位置的熔融金属为与活塞本体同材质的熔融金属，这样，用同材质金属做为连接的熔融金属，连接性能更好，不易开裂。

进一步的，连接端头的最下端的外径与活塞环部2下端的外径一致，且燃烧室端4位于连接端头下方位置的部分为圆筒形，其外径与连接端头的最下端的外径一致。保证了这两处外径一致，能够使装配后的装配体上下外径一致。另外，在设置内冷油道槽5的形状时，内冷油道槽5的截面由上向下的槽深逐渐变深。

在注入熔融金属的时候，先要预热装配件，并在压力状态下往半封闭环形沟槽里注入活塞同材质的液态金属，液态金属冷却后形成金属环6。金属环6起到连接活塞环部2和活塞本体的作用，金属环6顶部形状如燕尾槽，对活塞环部2起到一个轴向定位的作用，以固定活塞环部2不能上下移动；然后热处理调质处理活塞，并进一步加工活塞各环槽、外圆、燃烧室、销孔。

基于上述实施例中提供的活塞，本申请还提供了一种柴油机，包括柴油机本体和设置于其内的活塞，活塞为上述任一实施例的活塞。

由于该柴油机采用了上述实施例的活塞，所以该柴油机由该活塞带来的有益效果请参考上述实施例。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。

Claims (7)

1.一种活塞,包括活塞环部(2)和活塞本体，所述活塞本体包括位于上端的活塞环连接端(1)和位于下端的燃烧室端(4)，其特征在于，所述活塞环连接端(1)外壁为圆柱形，所述活塞环连接端(1)底面设置有环状底部平台，所述活塞环连接端(1)外壁中部设置有环状的内冷油道槽(5)，所述活塞环部(2)的内壁与所述活塞环连接端(1)外壁上位于所述内冷油道槽(5)上方和下方的壁面均过盈配合，所述活塞环部底面与所述环状底部平台共面，所述活塞环部底面还设置有环状突出块(3)，所述环状突出块(3)内径大于所述活塞环部(2)的内径，所述活塞环部底面与所述环状底部平台用熔融金属连接。

2.如权利要求1所述的活塞,其特征在于，所述燃烧室端(4)以其上端的连接端头与所述环状底部平台的底面固接，所述连接端头为环形，其截面向内上方倾斜，所述连接端头最上端的外径小于所述环状底部平台的外径，且所述连接端头的最下端与所述环状突出块(3)的底面之间设置有用于注入熔融金属的开口。

3.如权利要求2所述的活塞,其特征在于，所述环状突出块(3)的截面为矩形，其外径与所述活塞环部(2)下端的外径一致。

4.如权利要求3所述的活塞,其特征在于，注入所述活塞环部底面与所述环状底部平台位置的所述熔融金属为与所述活塞本体同材质的熔融金属。

5.如权利要求2所述的活塞,其特征在于，所述连接端头的最下端的外径与所述活塞环部(2)下端的外径一致。

6.如权利要求2所述的活塞,其特征在于，所述燃烧室端(4)位于所述连接端头下方位置的部分为圆筒形，其外径与所述连接端头的最下端的外径一致。

7.一种柴油机，包括柴油机本体和设置于其内的活塞，其特征在于，所述活塞为如权利要求1至6任一项所述的活塞。