CN106337754B - 一种水平式活塞及水平对置发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平式活塞及水平对置发动机。水平式活塞包括活塞头部和活塞裙部，所述活塞头部设有内冷却油腔，所述内冷却油腔内设有多个隔油板，所述多个隔油板将所述内冷却油腔分隔为分油区、排油区和振荡冷却区，所述分油区位于内冷却油腔顶端，所述排油区位于内冷却油腔底端，所述振荡冷却区分设于分油区两侧，并自分油区连通至排油区。水平对置发动机包括缸套，所述缸套内装设有上述的水平式活塞。该水平式活塞及水平对置发动机具有结构简单、振荡冷却效果好、冷却均衡性好、使用寿命长、性能稳定的优点。

Description

一种水平式活塞及水平对置发动机

技术领域

本发明涉及发动机活塞及发动机，尤其涉及一种水平式活塞及水平对置发动机。

背景技术

水平对置发动机是一种高效、紧凑的发动机引擎，相比传统的发动机具有体积小、重量轻，燃油经济性好、功率密度大，运行平稳、噪声小等显著特点，更低的重心和均衡的分配也为车辆带来了更好的操控性，增强汽车的行驶稳定性。

水平式活塞与传统结构活塞基本相同，水平式活塞分布在曲轴两侧或一侧，在水平方向做往复直线运动，随着内燃机的排放升级，水平式活塞在头部布置有内冷油道，并采用钢结构提高活塞承受高热负荷和机械负荷。

钢结构活塞的内冷油道的成型，一是铸造成型，二是锻造制坯、活塞上部和下部再通过摩擦焊接成型。围绕内冷却油腔的成型和水平活塞油道回油，国内外有多种解决方案，如公开号为CN101466938A的中国专利文献公开的内燃机活塞及其制造方法；公开号为CN103032197A的中国专利文献公开的一种水平对置活塞二冲程内燃机的活塞回油结构；公告号为CN203441621U的中国专利文献公开的水平式内燃机及水平式活塞。

活塞在往复直线运动时活塞表面和缸套表面存在润滑油膜，而润滑油膜的形成必须存在一定量的润滑油。活塞水平放置，活塞与缸套之间的润滑油受重力影响会分布不均，润滑油因为重力的作用更容易流向底部，活塞外圆上侧面与缸套表面润滑效果较差，导致活塞的失效。公开号为CN203441621U的水平式内燃机及水平式活塞，提供了一种向活塞上侧面供油的方法，但该水平式活塞的直通式内冷油道结构，冷却润滑油在重力的作用下更容易下坠式的向靠近活塞下侧面的内冷油道流动，内冷油道不易形成完整的振荡冷却，同时，活塞上侧面的回油通道位置较高，冷却润滑油在没有压力的情况下难以到达活塞裙部的上侧面，活塞上侧面得不到充分的润滑，靠近活塞头部上侧油道及顶部的热量难以被充分带走，也会导致活塞的失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、振荡冷却效果好、冷却均衡性好、使用寿命长、性能稳定的水平式活塞及水平对置发动机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种水平式活塞，包括活塞头部和活塞裙部，所述活塞头部设有内冷却油腔，所述内冷却油腔内设有多个隔油板，所述多个隔油板将所述内冷却油腔分隔为分油区、排油区和振荡冷却区，所述分油区位于内冷却油腔顶端，所述排油区位于内冷却油腔底端，所述振荡冷却区分设于分油区两侧，并自分油区连通至排油区。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述振荡冷却区设有多个，多个所述振荡冷却区沿活塞周向均匀分布。

所述隔油板包括前隔板段和后隔板段，所述前隔板段与后隔板段相对设置，且所述前隔板段与后隔板段之间设有过油间隙。

所述内冷却油腔和隔油板由消失模铸造一体成型。

所述活塞头部设有机械加工成型的U形冷却沟道，所述U形冷却沟道开口焊接有盖板，所述盖板与U形冷却沟道围成所述内冷却油腔，所述前隔板段设于盖板上，所述后隔板段设于U形冷却沟道内。

所述前隔板段或所述后隔板段设有引导冷却油自上向下流动的导向斜面。

所述活塞的上侧外圆周面设有连通至振荡冷却区的通孔。

所述通孔设有三个，并于活塞的上侧外圆周面上沿周向均匀分布，且位于中间的通孔连通至位于分油区两侧的两个振荡冷却区。

一种水平对置发动机，包括缸套，所述缸套内装设有上述的水平式活塞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的水平式活塞，通过多个隔油板将内冷却油腔分隔为分油区、排油区和振荡冷却区，可延长冷却油在内冷却油腔的停留时间，增强活塞头部的振荡冷却效果；分油区位于内冷却油腔顶端，排油区位于内冷却油腔底端，便于进入内冷却油腔的冷却油均匀的分配到活塞两侧，实现活塞头部的均衡冷却。活塞的上侧外圆周面设有连通至振荡冷却区的通孔，活塞从上止点向下减速运行后，振荡冷却区聚积了大量的冷却油，这部分冷却油由于活塞减速运行具有很大的势能，活塞运行到下止点时油环将缸套与活塞裙部上侧面冷却油刮走，活塞裙部上侧面冷却油膜相对稀薄，特别是活塞从下止点加速向上止点运行时，通孔靠近活塞裙部上侧面一端易形成负压，冷却油在通孔内加速向活塞裙部的上侧面流动，利于冷却油均匀的布置在活塞的上侧面，有效的解决了活塞裙部上侧面冷却效果差的问题；通孔设有三个，并于活塞的上侧外圆周面上沿周向均匀分布，且位于中间的通孔连通至位于分油区两侧的两个振荡冷却区，可避免位于中间的通孔直接排出刚进入分油区的冷却油，提高冷却效率。本发明的水平对置发动机，缸套内装设有上述的水平式活塞，因此具备相应的技术效果，且使用寿命长、性能更加稳定。

附图说明

图1是本发明第一种活塞实施例的主剖视图。

图2是本发明第一种活塞实施例的俯视图。

图3是本发明第一种活塞实施例的左视图。

图4是图1的A-A剖视图。

图5是本发明第一种活塞实施例中内冷却油腔的展开剖面放大视图。

图6是本发明第二种活塞实施例的主剖视图。

图7是本发明第二种活塞实施例的俯视图。

图8是图6的B-B剖视图。

图中各标号表示：

1、活塞头部；11、内冷却油腔；111、分油区；112、排油区；113、振荡冷却区；12、U形冷却沟道；13、盖板；2、活塞裙部；3、隔油板；31、前隔板段；32、后隔板段；33、过油间隙；34、导向斜面；4、上侧外圆周面；5、通孔。

具体实施方式

图1至图5示出了本发明的第一种水平式活塞实施例，该水平式活塞包括活塞头部1和活塞裙部2，活塞头部1设有内冷却油腔11，内冷却油腔11内设有多个隔油板3，多个隔油板3将内冷却油腔11分隔为分油区111、排油区112和振荡冷却区113，分油区111位于内冷却油腔11顶端，排油区112位于内冷却油腔11底端，振荡冷却区113分设于分油区111两侧，并自分油区111连通至排油区112。本发明的水平式活塞，通过多个隔油板3将内冷却油腔11分隔为分油区111、排油区112和振荡冷却区113，可延长冷却油在内冷却油腔11的停留时间，增强活塞头部1的振荡冷却效果；分油区111位于内冷却油腔11顶端，排油区112位于内冷却油腔11底端，便于进入内冷却油腔11的冷却油均匀的分配到活塞两侧，实现活塞头部1的均衡冷却。

本实施例中，振荡冷却区113设有多个，多个振荡冷却区113沿活塞周向均匀分布，进一步提高冷却油分配的均匀性。

本实施例中，隔油板3包括前隔板段31和后隔板段32，前隔板段31与后隔板段32相对设置，且前隔板段31与后隔板段32之间设有过油间隙33，隔油板3分为前后两段，在内冷却油腔11前后两端分别形成一个储油区，可进一步提高振荡冷却效果。

本实施例中，内冷却油腔11和隔油板3由消失模铸造一体成型，解决了钢活塞内冷却油腔11加工难度大，加工时间长，加工成本高的问题。

本实施例中，前隔板段31或后隔板段32设有引导冷却油自上向下流动的导向斜面34，导向斜面34通过对冷却油的引导可避免已经吸收了热量的冷却油过久的停留，进而提高整体冷却效率。

本实施例中，活塞的上侧外圆周面4设有连通至振荡冷却区113的通孔5，活塞从上止点向下减速运行后，振荡冷却区113聚积了大量的冷却油，这部分冷却油由于活塞减速运行具有很大的势能，活塞运行到下止点时油环将缸套与活塞裙部2上侧面冷却油刮走，活塞裙部2上侧面冷却油膜相对稀薄（特别是活塞从下止点加速向上止点运行时），通孔5靠近活塞裙部2上侧面一端易形成负压，冷却油在通孔5内加速向活塞裙部2的上侧面流动，利于冷却油均匀的布置在活塞的上侧面，有效的解决了活塞裙部2上侧面冷却效果差的问题；通孔5设有三个，并于活塞的上侧外圆周面4上沿周向均匀分布，且位于中间的通孔5连通至位于分油区111两侧的两个振荡冷却区113，可避免位于中间的通孔5直接排出刚进入分油区111的冷却油，提高冷却效率。

图6至图8示出了本发明的第二种水平式活塞实施例，本实施例与上一实施例基本相同，区别仅在于：活塞头部1设有机械加工成型的U形冷却沟道12，U形冷却沟道12开口焊接有盖板13，盖板13与U形冷却沟道12围成内冷却油腔11，前隔板段31设于盖板13上，后隔板段32设于U形冷却沟道12内。内冷却油腔11采用U形冷却沟道12与盖板13焊接而成，U形冷却沟道12与盖板13在焊前独立加工，工艺简单，完全可以满足内冷却油腔11成形要求，解决了钢活塞内冷却油腔11加工难度大，加工时间长，加工成本高的问题。

本发明的水平对置发动机实施例，该水平对置发动机包括缸套，缸套内装设有上述第一种水平式活塞实施例的水平式活塞，且水平式活塞相对设置。该水平对置发动机使用寿命长、性能更加稳定。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种水平式活塞，包括活塞头部（1）和活塞裙部（2），所述活塞头部（1）设有内冷却油腔（11），其特征在于：所述内冷却油腔（11）内设有多个隔油板（3），所述多个隔油板（3）将所述内冷却油腔（11）分隔为分油区（111）、排油区（112）和振荡冷却区（113），所述分油区（111）位于内冷却油腔（11）顶端，所述排油区（112）位于内冷却油腔（11）底端，所述振荡冷却区（113）分设于分油区（111）两侧，并自分油区（111）连通至排油区（112），所述活塞的上侧外圆周面（4）设有连通至振荡冷却区（113）的通孔（5）。

2.根据权利要求1所述的水平式活塞，其特征在于：所述振荡冷却区（113）设有多个，多个所述振荡冷却区（113）沿活塞周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的水平式活塞，其特征在于：所述隔油板（3）包括前隔板段（31）和后隔板段（32），所述前隔板段（31）与后隔板段（32）相对设置，且所述前隔板段（31）与后隔板段（32）之间设有过油间隙（33）。

4.根据权利要求3所述的水平式活塞，其特征在于：所述内冷却油腔（11）和隔油板（3）由消失模铸造一体成型。

5.根据权利要求3所述的水平式活塞，其特征在于：所述活塞头部（1）设有机械加工成型的U形冷却沟道（12），所述U形冷却沟道（12）开口焊接有盖板（13），所述盖板（13）与U形冷却沟道（12）围成所述内冷却油腔（11），所述前隔板段（31）设于盖板（13）上，所述后隔板段（32）设于U形冷却沟道（12）内。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的水平式活塞，其特征在于：所述前隔板段（31）或所述后隔板段（32）设有引导冷却油自上向下流动的导向斜面（34）。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的水平式活塞，其特征在于：所述通孔（5）设有三个，并于活塞的上侧外圆周面（4）上沿周向均匀分布，且位于中间的通孔（5）连通至位于分油区（111）两侧的两个振荡冷却区（113）。

8.一种水平对置发动机，包括缸套，其特征在于：所述缸套内装设有如权利要求1至7中任一项所述的水平式活塞。