CN107989712B - 柴油机活塞结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机活塞结构，其包括活塞本体，活塞本体包括燃烧室、活塞内腔、开档部以及销孔。燃烧室位于活塞本体的顶部；活塞内腔位于燃烧室的下面，并处于活塞本体的内部，活塞内腔为锥穹顶结构；开档部位于活塞内腔的中下部，开档部为楔台结构，楔台结构的两层楔形面之间由斜平面与活塞本体中心轴线方向呈一定角度过渡连接；销孔分布在活塞内腔的两侧。本发明的柴油机活塞结构具有在保证可靠性的情况下提高缸内最高爆压，使发动机达到更高性能需求以及使活塞结构紧凑，材料单一，并能降低工艺要求及成本的优点。

Description

柴油机活塞结构
技术领域
本发明涉及发动机制造领域，特别涉及一种柴油机活塞结构。
背景技术
国家法规对柴油机尾气排放要求的不断提高，这对燃烧系统的活塞要求也不断提高。这要求活塞在保证可靠性和耐久性的前提下，要根据柴油机运行工况的特点合理组织缸内气流运动，使燃油雾化蒸发形成的燃油蒸汽在活塞顶上合理分布，从而达到充分利用燃料及空气、降低缸内未燃产物、提高柴油机经济性的目的。
我国环保部已发布了车用柴油机排气污染物国六限值标准。为了满足下阶段的要求，必须对柴油机的活塞进行改进。随着对柴油机性能提升的要求,活塞结构需对缸内燃烧所产生不断提高的高温高压工况环境提高适应性，这就要求活塞本体需要根据应力特点合理设计活塞内腔结构，避免高温高压燃气作用下销孔部位开裂,严重时导致活塞破碎，发动机无法正常工作。当性能开发需要和活塞可靠性无法满足形状需求矛盾不可调和时，相应型号柴油机开发将无法达到设计目标，影响开发进度。柴油机安全性和可靠性是开发第一要务，当性能开发对爆压要求无法在活塞结构设计时得到满足时，必须保证活塞可靠性和耐久性，保证柴油机安全运行要求，此时只能牺牲一定性能指标，本质上无法提高性能。如何能够在提高发动机动力性能的情况下，又能保证发动机的耐久性和可靠性即成为本领域亟待解决的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机活塞结构，从而克服现有技术中，随着对柴油机性能要求的不断提升，在高温高压燃气作用下销孔部位容易开裂，导致活塞发生破碎，致使发动机无法正常工作的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种柴油机活塞结构，其包括活塞本体，活塞本体包括燃烧室、活塞内腔、开档部以及销孔。燃烧室位于活塞本体的顶部；活塞内腔位于燃烧室的下面，并处于活塞本体的内部，活塞内腔为锥穹顶结构；开档部位于活塞内腔的中下部，开档部为楔台结构，楔台结构的两层楔形面之间由斜平面与活塞本体中心轴线方向呈一定角度过渡连接；销孔分布在活塞内腔的两侧。
优选地，上述技术方案中，燃烧室的位置与活塞本体顶部的中心同心或偏心。
优选地，上述技术方案中，燃烧室的截面呈现ω形。
优选地，上述技术方案中，燃烧室底部中心有凸台。
优选地，上述技术方案中，活塞内腔的锥穹顶结构为圆台结构或球顶结构。
优选地，上述技术方案中，锥穹顶结构的锥度介于10°～45°之间。
优选地，上述技术方案中，楔台结构的两层楔形面之间的斜平面与活塞本体中心轴线方向所夹角度介于15°～75°之间。
与现有技术相比，本发明的柴油机活塞结构具有在保证可靠性的情况下提高缸内最高爆压，使发动机达到更高性能的需求以及使活塞结构紧凑，材料单一，并降低工艺要求及成本的有益效果。
附图说明
图1是根据本发明的柴油机活塞结构的剖视图。
图2是根据本发明的柴油机活塞结构的半剖视图。
主要附图标记说明：
1-活塞本体，2-活塞顶面，3-活塞本体中心轴线，4-凸台，5-活塞内腔，6-开裆部，7-燃烧室，8-销孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种柴油机活塞结构，其包括活塞本体1，活塞本体1包括燃烧室7、活塞内腔5、开档部6以及销孔8。燃烧室7位于活塞本体1的顶部，燃烧室7的位置与活塞本体1顶部的中心的附近，与活塞本体1中心轴线3同心或偏心，燃烧室7的截面呈现ω形的开口收缩设计，且在燃烧室7底部中心有凸台4。活塞内腔5位于燃烧室7的下面，并处于活塞本体1的内部，活塞内腔5为锥穹顶结构，活塞内腔5的锥穹顶结构为圆台结构或球顶结构，锥穹顶结构具有锥度D介于10°～45°之间。开档部6位于活塞内腔5的中下部，开档部6为楔台结构，楔台结构的两层楔形面之间由斜平面与活塞本体1中心轴线3方向呈一定角度过渡连接，楔台结构的两层楔形面之间的斜平面与活塞本体1中心轴线3方向所夹角度K介于15°～75°之间。销孔8分布在活塞内腔5的两侧，由于销孔7是开设于活塞内腔5的锥穹顶结构两侧的开档部6处，使得销孔7上部的长度大于下部的长度，这样正好符合销孔7上部主要承受来自活塞的大部门压力。而且燃烧室7所有转折采用圆角过渡，燃烧室7转折过渡圆角介于R2～R8之间，这样能够减少应力的出现。
综上所述，本发明的柴油机活塞结构在实际的工作中，活塞顶面承受高温高压燃气，通过活塞本体应力向下传递，活塞内腔锥穹顶结构疏解了应力分布，将其主要承载作用传导到销孔上，楔台结构的开裆部使活塞销孔承载面积最大化与活塞销接触，进而将受力传导给活塞销，该实施结构有效改善了排放提高后爆压提升导致的活塞内应力分布，强化了活塞整体结构。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种柴油机活塞结构，其特征在于，包括：
活塞本体，其包括；
燃烧室，其位于所述活塞本体的顶部；
活塞内腔，其位于所述燃烧室的下面，并处于所述活塞本体的内部，所述活塞内腔为锥穹顶结构；
开档部，其位于所述活塞内腔的中下部，所述开档部为楔台结构，所述楔台结构的两层楔形面之间由斜平面与所述活塞本体中心轴线方向呈一定角度过渡连接；以及
销孔，其分布在所述活塞内腔的两侧，所述销孔上部的长度大于下部的长度；
其中，所述活塞内腔的所述锥穹顶结构为圆台结构或球顶结构；所述锥穹顶结构的锥度介于10°～45°之间；所述楔台结构的两层楔形面之间的斜平面与所述活塞本体中心轴线方向所夹角度介于15°～75°之间；
其中所述燃烧室所有转折采用圆角过渡，所述燃烧室的转折过渡圆角介于R2～R8之间。
2.根据权利要求1所述的柴油机活塞结构，其特征在于，所述燃烧室的位置与所述活塞本体顶部的中心同心或偏心。
3.根据权利要求1所述的柴油机活塞结构，其特征在于，所述燃烧室的截面呈现ω形。
4.根据权利要求1所述的柴油机活塞结构，其特征在于，所述燃烧室底部中心有凸台。
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