CN105332816A - 一种内燃机活塞 - Google Patents

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张新国
谭勇敢
肖静岚
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Changzhou CRRC Diesel Engine Parts Co Ltd
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Changzhou CSR Diesel Engine Parts Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种内燃机活塞，包括活塞基体和含氧化合物涂层；所述含氧化合物涂层通过复合表面处理工艺沉积在活塞基体的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面；所述含氧化合物涂层在温度高于300℃以上发生分解反应，并释放出氧气，在温度低于300℃以下，能与空气中氧化合形成含氧化合物。本发明能够提高燃油燃气燃烧效率5～10％，节约能源5％以上，减少污染物排放5％以上。

Description

一种内燃机活塞
技术领域
本发明涉及一种内燃机活塞。
背景技术
内燃发动机的基本结构是活塞式连杆机构，燃料在汽缸套、活塞、缸头组成的燃烧室内燃烧。产生高温高压气体，从而推动活塞往下运动，活塞通过连杆把力传给曲轴，使曲轴旋转而对外作功。随着发动机向高功率、低油耗、低噪音和低排放的不断发展，对发动机关键零件活塞的质量要求也越来越高。特别是活塞顶部的性能严重影响发动机功率、油耗与排放。国际上为提高活塞顶部性能，活塞顶部一般采用表面处理提高其耐燃气冲击性能，如钢铁活塞顶一般采用镀铬处理，铝活塞顶一般采用阳极氧化处理。活塞顶部进行镀铬与阳极氧化处理，使活塞的耐热冲击性、耐磨性等得到提高，延长了活塞的使用寿命，但对发动机提高功率、节能环保等问题没有帮助。活塞长期制约着发动机综合性能的提高，发动机的关键性能问题依然没有得到解决。
本发明的申请人根据用户反馈及本公司活塞售后服务，发现活塞顶部及顶部周围积碳严重，考虑到燃烧室内有燃油燃气与润滑油燃烧，而在有冷却腔的活塞顶部产生不完全燃烧，燃烧产物与油中其它杂质生成积碳粘附在活塞顶部，影响活塞的导热性、燃气流动性，从而影响发动机功率发挥、浪费燃油、产生积碳颗粒物排放影响环境。根据燃烧化学反应机理，燃油或燃气中主要元素碳、氢与氧通过充分燃烧生成二氧化碳与水，并放出热量；当氧气供应不足时产生燃油燃气不完全燃烧生成一氧化碳、碳，浪费了能源，减少了热量产生，导致气体受热膨胀做功不足，降低了发动机功率，生成的一氧化碳和碳颗粒也造成了环境污染；为了从活塞上解决发动机功率下降、能源浪费、污染排放的问题，就需要保证燃烧室内燃油燃气的充分燃烧。本发明的发明人设想如果活塞顶部与燃烧室其它部分的燃烧保持一致，就不会产生不完全燃烧。燃油燃气在燃烧室中部燃烧时燃气周围均有空气包围，而活塞顶部阻碍了空气流动，从而使燃气周围空气不足产生不完全燃烧。如果活塞顶部能提供燃烧必须氧气，则不完全燃烧的问题就得到解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种顶部涂覆有助燃涂层的内燃机活塞，在燃烧室内燃气燃烧时，该助燃涂层能够分解释放出氧气助燃，改善活塞顶部燃烧状况。
实现本发明目的的技术方案是：一种内燃机活塞，包括活塞基体和含氧化合物涂层；所述含氧化合物涂层通过复合表面处理工艺沉积在活塞基体的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面；所述含氧化合物涂层在温度高于300℃以上发生分解反应，并释放出氧气，在温度低于300℃以下，能与空气中氧化合形成含氧化合物。
所述活塞基体为铁活塞或者铝活塞。
所述活塞基体的直径为50～1000mm。
所述含氧化合物涂层为过渡元素含氧化合物。
所述含氧化合物涂层的厚度为0.005～0.3mm。
所述含氧化合物涂层通过电镀、阳极氧化、化学镀、热喷涂之一的工艺沉积在活塞基体的第一道环槽以上部位的外表面。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明在燃油燃气燃烧时，燃烧室内温度高于300℃以上，含氧化合物涂层中的含氧化合物进行分解释放出氧气；当内燃机处于进气行程时，外界空气进入燃烧室，燃烧室内温度低于300℃以下，空气中的氧与含氧化合物涂层表面的分解残留物化合成含氧化合物，恢复其原有性能。通过这个过程，燃油燃气燃烧效率提高5～10％，节约能源5％以上，减少污染物排放5％以上。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
附图中的标号为：
活塞基体1、含氧化合物涂层2。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的内燃机活塞，包括活塞基体1和含氧化合物涂层2。
活塞基体1为铁活塞或者铝活塞。活塞基体1的直径为50～1000mm。活塞基体1的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面通过铬复合电镀工艺沉积一层厚度为0.01～0.3mm的含氧化合物涂层2。含氧化合物涂层2为过渡元素含氧化合物。含氧化合物涂层2在温度高于300℃以上发生分解反应，并释放出氧气，在温度低于300℃以下，能与空气中氧化合形成含氧化合物。
在燃油燃气燃烧时，燃烧室内温度高于300℃以上，含氧化合物涂层2中的含氧化合物进行分解释放出氧气；当内燃机处于进气行程时，外界空气进入燃烧室，燃烧室内温度低于300℃以下，空气中的氧与含氧化合物涂层2表面的分解残留物化合成含氧化合物，恢复其原有性能。通过这个过程，燃油燃气燃烧效率提高5～10％，节约能源5％以上，减少污染物排放5％以上。
(实施例2)
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：活塞基体1为铝活塞。活塞基体1的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面通过阳极氧化+氧化合物封孔的工艺沉积一层厚度为0.005～0.05mm的含氧化合物涂层2。
(实施例3)
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：活塞基体1的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面通过复合化学镀镍基氧化合物涂层的工艺沉积一层厚度为0.01～0.03mm的含氧化合物涂层2。
(实施例4)
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：活塞基体1的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面通过复合热喷涂的工艺沉积一层厚度为0.005～0.05mm的含氧化合物涂层2。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内燃机活塞，其特征在于：包括活塞基体(1)和含氧化合物涂层(2)；所述含氧化合物涂层(2)通过复合表面处理工艺沉积在活塞基体(1)的顶部及顶部至第一道环槽位置的外表面；所述含氧化合物涂层(2)在温度高于300℃以上发生分解反应，并释放出氧气，在温度低于300℃以下，能与空气中氧化合形成含氧化合物。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞，其特征在于：所述活塞基体(1)为铁活塞或者铝活塞。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞，其特征在于：所述活塞基体(1)的直径为50～1000mm。
4.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞，其特征在于：所述含氧化合物涂层(2)为过渡元素含氧化合物。
5.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞，其特征在于：所述含氧化合物涂层(2)的厚度为0.005～0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种内燃机活塞，其特征在于：所述含氧化合物涂层(2)通过电镀、阳极氧化、化学镀、热喷涂之一的工艺沉积在活塞基体(1)的第一道环槽以上部位的外表面。
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