CN106801647A - 一种封闭冷却腔活塞 - Google Patents

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sealing cooling
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姚海
杜光波
杜晓
刘庆文
王汝来
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Shandong evolutional New Material Co., Ltd.
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RIZHAO KINKONG PISTON Co Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/18—Pistons  having cooling means the means being a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in piston

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Abstract

本发明公开了一种封闭冷却腔活塞，包括活塞裙部、活塞头部和活塞顶部，所述活塞裙部、活塞头部和活塞顶部为一体式结构；活塞头部位于活塞裙部上方，活塞顶部位于活塞头部顶端；活塞顶部内设有活塞燃烧室；活塞头部左右两端均设有密封冷却腔，密封冷却腔通过钎焊、摩擦焊、激光焊接、等离子焊接和铸造成型，密封冷却腔底部开设有填充口，在密封冷却腔内填充完毕后将填充口用螺塞密封。本发明设计合理，使冷却腔的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，散热效果良好，可以改善因顶部温度过高造成的发动机可靠性问题。

Description

一种封闭冷却腔活塞
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体是一种封闭冷却腔活塞。
背景技术
随着发动机排放要求越来越严格，爆发压力不断提升，造成活塞顶部承受的热负荷以及机械负荷不断升高，特别是重型柴油机活塞，采用原来的铝合金材料设计，经常出现顶部开裂以及熔顶等故障，严重影响发动机的可靠性。
伴随着钢结构活塞和球铁结构的不断出现，钢活塞和球铁活塞目前呈现高速发展的势头，但是面对国五、国六的高排放法规要求，发动机爆压、升功率越来越高，活塞顶部的温度也随之越来越高，为了降低活塞顶部的热负荷，在活塞头部加工或铸造冷却腔，使用机油来冷却活塞顶部。由于活塞顶部温度超过400℃，内冷油腔的温度超过360度。致使冷却机油降解和氧化结焦，长时间的结焦积累，就会降低冷却效率，且容易堵塞内冷油道，造成活塞因为冷却失效而顶部温度升高，超过活塞材料的疲劳极限，会造成头部开裂现象，危害发动机乃至整车的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种封闭冷却腔活塞，可确保活塞在活塞头部温度高于目前极限值360℃的情况下仍能安全运行，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种封闭冷却腔活塞，包括活塞裙部、活塞头部和活塞顶部，所述活塞裙部、活塞头部和活塞顶部为一体式结构；活塞头部位于活塞裙部上方，活塞顶部位于活塞头部顶端；活塞顶部内设有活塞燃烧室；活塞头部左右两端均设有密封冷却腔，密封冷却腔通过钎焊、摩擦焊、激光焊接、等离子焊接和铸造成型，密封冷却腔底部开设有填充口，在密封冷却腔内填充完毕后将填充口用螺塞密封。
作为本发明进一步的方案：所述密封冷却腔的端面为波浪形。
作为本发明再进一步的方案：所述密封冷却腔的端面为锯齿形。
作为本发明再进一步的方案：所述密封冷却腔内填充有金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体。
作为本发明再进一步的方案：所述密封冷却腔填充的金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体的体积为密封冷却腔容积的40-60％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计合理，使冷却腔的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，散热效果良好，可以改善因顶部温度过高造成的发动机可靠性问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-活塞裙部，2-螺塞，3-活塞头部，4-活塞顶部，5-活塞燃烧室，6-密封冷却腔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种封闭冷却腔活塞，包括活塞裙部1、活塞头部3和活塞顶部4，所述活塞裙部1、活塞头部3和活塞顶部4为一体式结构；活塞头部3位于活塞裙部1上方，活塞顶部4位于活塞头部3顶端；活塞顶部4内设有活塞燃烧室5；活塞头部3左右两端均设有密封冷却腔6，密封冷却腔6通过钎焊、摩擦焊、激光焊接、等离子焊接和铸造成型，密封冷却腔6底部开设有填充口，在密封冷却腔6内填充完毕后将填充口用螺塞2密封。
进一步的，本发明所述密封冷却腔6的端面为波浪形，增加散热面积。
进一步的，本发明所述密封冷却腔6的端面为锯齿形。
进一步的，本发明所述密封冷却腔6内填充有金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体，吸收和传递活塞头部温度。
进一步的，本发明所述密封冷却腔6填充的金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体的体积为密封冷却腔6容积的40-60％，保证充分震荡。
本发明适用于钎焊活塞、摩擦焊接活塞、激光焊接活塞、等离子焊接活塞、球墨铸铁活塞的头部冷却和降温。通过设置封闭式密封冷却腔6，使冷却腔的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，经批量验证，效果良好。
本发明中的活塞冷却腔是密封的，不是传统意义上开放式冷却腔，冷却腔内的金属钠、钾钠合金或耐高温油的含量在活塞寿命周期内是不变的，不是传统意义上需要一个喷嘴将冷却油喷入活塞头部冷却腔进行冷却。可以改善因顶部温度过高造成的发动机可靠性问题。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种封闭冷却腔活塞，包括活塞裙部(1)、活塞头部(3)和活塞顶部(4)，所述活塞裙部(1)、活塞头部(3)和活塞顶部(4)为一体式结构；活塞头部(3)位于活塞裙部(1)上方，活塞顶部(4)位于活塞头部(3)顶端；活塞顶部(4)内设有活塞燃烧室(5)；其特征在于，活塞头部(3)左右两端均设有密封冷却腔(6)，密封冷却腔(6)通过钎焊、摩擦焊、激光焊接、等离子焊接和铸造成型，密封冷却腔(6)底部开设有填充口，在密封冷却腔(6)内填充完毕后将填充口用螺塞(2)密封。
2.根据权利要求1所述的封闭冷却腔活塞，其特征在于，所述密封冷却腔(6)的端面为波浪形。
3.根据权利要求1所述的封闭冷却腔活塞，其特征在于，所述密封冷却腔(6)的端面为锯齿形。
4.根据权利要求1所述的封闭冷却腔活塞，其特征在于，所述密封冷却腔(6)内填充有金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体。
5.根据权利要求1所述的封闭冷却腔活塞，其特征在于，所述密封冷却腔(6)填充的金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体的体积为密封冷却腔(6)容积的40-60％。
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