CN108412630A - 三缸发动机活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三缸发动机活塞，包括相连接的活塞头部和活塞裙部，活塞头部上设有第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽，第一活塞环槽内具有第一上内壁面和第一下内壁面，第二活塞环槽内具有第二上内壁面和第二下内壁面，第三活塞环槽内具有第三上内壁面和第三下内壁面，所述第一上内壁面和所述第一下内壁面之间具有夹角，所述第二上内壁面和所述第二下内壁面之间具有夹角，所述第三上内壁面和所述第三下内壁面之间具有夹角。本发明的三缸发动机活塞，所有的活塞环槽都设置成具有一定的角度，这样可以有效的抑制活塞在上下运动时候的泵油作用，减少整机的机油消耗，可以防止机油窜入燃烧室后燃烧导致过多积碳。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体地说，本发明涉及一种三缸发动机活塞。
背景技术
发动机的机油消耗一直是发动机一大难以克服的困难，现有发动机的机油消耗大部分都是由于润滑活塞和活塞环的机油通过活塞的泵油作用泵到燃烧室中燃烧导致的，这样还会导致过多积碳。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种三缸发动机活塞，目的是减少机油消耗。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：三缸发动机活塞，包括相连接的活塞头部和活塞裙部，活塞头部上设有第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽，第一活塞环槽内具有相对布置的第一上内壁面和第一下内壁面，第二活塞环槽内具有相对布置的第二上内壁面和第二下内壁面，第三活塞环槽内具有相对布置的第三上内壁面和第三下内壁面，所述第一上内壁面和所述第一下内壁面之间具有夹角，所述第二上内壁面和所述第二下内壁面之间具有夹角，所述第三上内壁面和所述第三下内壁面之间具有夹角。
所述第一上内壁面、所述第二上内壁面和所述第三上内壁面相平行，所述第一下内壁面、所述第二下内壁面和所述第三下内壁面相平行。
所述第一上内壁面和所述第一下内壁面之间的夹角为0°30′。
所述第二上内壁面和所述第二下内壁面之间的夹角为0°30′。
所述第三上内壁面和所述第三下内壁面之间的夹角为0°30′。
所述第一上内壁面与所述第二上内壁面之间的距离大于所述第二上内壁面与所述第三上内壁面之间的距离。
所述活塞裙部包括主推力侧裙壁、次推力侧裙壁、与主推力侧裙壁和所述活塞头部连接的第一加强筋以及与次推力侧裙壁和活塞头部连接的第二加强筋，主推力侧裙壁和次推力侧裙壁为相对布置且主推力侧裙壁的壁厚大于次推力侧裙壁的壁厚。
所述第一加强筋设置两个，所述第二加强筋设置两个，两个第一加强筋之间的距离小于两个第二加强筋之间的距离。
所述活塞裙部还包括连接所述主推力侧裙壁和所述次推力侧裙壁的面窗以及设置于面窗上的销座，销座具有销孔，面窗上设有减重槽和内凹结构，减重槽的深度为所述活塞头部的高度的0.4～0.6倍，减重槽内设置有第三加强筋，第三加强筋与面窗和活塞头部连接。
所述内凹结构位于主推力侧裙壁和所述次推力侧裙壁的两侧。
本发明的三缸发动机活塞，所有的活塞环槽都设置成具有一定的角度，这样可以有效的抑制活塞在上下运动时候的泵油作用，减少整机的机油消耗，可以防止机油窜入燃烧室后燃烧导致过多积碳。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明三缸发动机活塞的剖视图；
图2是图1中A处放大图；
图3是本发明三缸发动机活塞的结构示意图；
图4是销孔处的放大图；
图5是销孔的结构示意图；
图6是活塞裙部处的结构示意图；
图中标记为：1、第一上内壁面；2、第一下内壁面；3、第二上内壁面；4、第二下内壁面；5、第三上内壁面；6、第三下内壁面；7、面窗；8、销座；9、主推力侧裙壁；10、次推力侧裙壁；11、第一内圆面；12、第二内圆面；13、第三内圆面；14、第一加强筋；15、第二加强筋；16、第三加强筋；17、减重槽；18、内凹结构；19、长轴；20、短轴；21、销孔。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图4所示，本发明提供了一种三缸发动机活塞，包括相连接的活塞头部和活塞裙部，活塞头部上设有第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽，第一活塞环槽内具有相对布置的第一上内壁面1和第一下内壁面2，第二活塞环槽内具有相对布置的第二上内壁面3和第二下内壁面4，第三活塞环槽内具有相对布置的第三上内壁面5和第三下内壁面6，第一上内壁面1和第一下内壁面2之间具有夹角，第二上内壁面3和第二下内壁面4之间具有夹角，第三上内壁面5和第三下内壁面6之间具有夹角。
具体地说，如图1和图2所示，第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽为在活塞头部的外圆面上沿整个周向延伸的环形凹槽，第一活塞环槽和第二活塞环槽中用于安装气环，主要起到密封以及传热的作用，第三活塞环槽中用于安装油环，第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽在活塞头部上为沿活塞头部的轴向依次设置，第一活塞环槽的位置靠近活塞顶部，第三活塞环槽的位置靠近活塞裙部。
如图1和图2所示，第一上内壁面1、第二上内壁面3和第三上内壁面5相平行，第一下内壁面2、第二下内壁面4和第三下内壁面6相平行。第一上内壁面1、第二上内壁面3、第三上内壁面5、第一下内壁面2、第二下内壁面4和第三下内壁均为锥度较小的圆锥面，第一上内壁面1、第二上内壁面3、第三上内壁面5、第一下内壁面2、第二下内壁面4和第三下内壁为同轴设置且与活塞头部同轴。第一活塞环槽还具有第一内圆面11，第一上内壁面1和第一下内壁面2的中心处均具有一个中心孔，第一上内壁面1和第一下内壁面2的中心孔的孔径大小相同且同轴，第一内圆面11位于第一上内壁面1和第一下内壁面2的中心孔中，第一内圆面11为圆环面且其母线为具有一定弧度的圆弧线，第一内圆面11的上边缘与第一上内壁面1的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第一内圆面11的下边缘与第一下内壁面2的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第一上内壁面1和第一下内壁面2的外边缘(直径最大处的边缘)与活塞头部的外圆面连接。第二活塞环槽还具有第二内圆面12，第二上内壁面3和第二下内壁面4的中心处均具有一个中心孔，第二上内壁面3和第二下内壁面4的中心孔的孔径大小相同且同轴，第二内圆面12位于第二上内壁面3和第二下内壁面4的中心孔中，第二内圆面12为圆环面且其母线为具有一定弧度的圆弧线，第二内圆面12的上边缘与第二上内壁面3的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第二内圆面12的下边缘与第二下内壁面4的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第二上内壁面3和第二下内壁面4的外边缘(直径最大处的边缘)与活塞头部的外圆面连接。第三活塞环槽还具有第三内圆面13，第三上内壁面5和第三下内壁面6的中心处均具有一个中心孔，第三上内壁面5和第三下内壁面6的中心孔的孔径大小相同且同轴，第三内圆面13位于第三上内壁面5和第三下内壁面6的中心孔中，第三内圆面13为圆环面且其母线为具有一定弧度的圆弧线，第三内圆面13的上边缘与第三上内壁面5的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第三内圆面13的下边缘与第三下内壁面6的内边缘(直径最小处的边缘)连接，第三上内壁面5和第三下内壁面6的外边缘(直径最大处的边缘)与活塞头部的外圆面连接。
如图1和图2所示，作为优选的，第一上内壁面1和第一下内壁面2之间的夹角为0°30′(即0.5°)，第一上内壁面1和第一下内壁面2之间的垂直距离为从靠近活塞头部的轴线位置处开始沿活塞头部的径向朝向远离活塞头部的轴线位置处逐渐减小的，即第一上内壁面1的内边缘和第一下内壁面2的内边缘之间的垂直距离大于第一上内壁面1的外边缘和第一下内壁面2的外边缘之间的垂直距离，而且第一上内壁面1的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离大于第一上内壁面1的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，第一下内壁面2的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离小于第一下内壁面2的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，安装在第一活塞环槽中的活塞环的厚度(该厚度是指活塞环的上表面和下表面之间的垂直距离)小于第一上内壁面1和第一下内壁面2之间的垂直距离，从而在活塞上向移动过程中，活塞环的下表面与第一下内壁面2之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，同样在活塞向下移动过程中，活塞环的上表面与第一上内壁面1之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧。也即，在活塞上下运动过程中，第一活塞环槽能够与活塞环之间形成容纳机油的储油空间，可以有效的抑制活塞在上下运动时候的泵油作用，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，从而减少了机油的消耗，而且第一上内壁面1和第一下内壁面2之间的夹角设置成0.5°，效果最佳。
如图1和图2所示，作为优选的，第二上内壁面3和第二下内壁面4之间的也夹角为0°30′(即0.5°)，第二上内壁面3和第二下内壁面4之间的垂直距离为从靠近活塞头部的轴线位置处开始沿活塞头部的径向朝向远离活塞头部的轴线位置处逐渐减小的，即第二上内壁面3的内边缘和第二下内壁面4的内边缘之间的垂直距离大于第二上内壁面3的外边缘和第二下内壁面4的外边缘之间的垂直距离，而且第二上内壁面3的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离大于第二上内壁面3的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，第二下内壁面4的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离小于第二下内壁面4的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，安装在第二活塞环槽中的活塞环的厚度(该厚度是指活塞环的上表面和下表面之间的垂直距离)小于第二上内壁面3和第二下内壁面4之间的垂直距离，从而在活塞上向移动过程中，活塞环的下表面与第二下内壁面4之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，同样在活塞向下移动过程中，活塞环的上表面与第二上内壁面3之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧。也即，在活塞上下运动过程中，第二活塞环槽能够与活塞环之间形成容纳机油的储油空间，可以有效的抑制活塞在上下运动时候的泵油作用，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，从而减少了机油的消耗，而且第二上内壁面3和第二下内壁面4之间的夹角设置成0.5°，效果最佳。
如图1和图2所示，作为优选的，第三上内壁面5和第三下内壁面6之间的也夹角为0°30′(即0.5°)，第三上内壁面5和第三下内壁面6之间的垂直距离为从靠近活塞头部的轴线位置处开始沿活塞头部的径向朝向远离活塞头部的轴线位置处逐渐减小的，即第三上内壁面5的内边缘和第三下内壁面6的内边缘之间的垂直距离大于第三上内壁面5的外边缘和第三下内壁面6的外边缘之间的垂直距离，而且第三上内壁面5的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离大于第三上内壁面5的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，第三下内壁面6的外边缘与活塞顶面之间的垂直距离小于第三下内壁面6的内边缘与活塞顶面之间的垂直距离，安装在第三活塞环槽中的活塞环的厚度(该厚度是指活塞环的上表面和下表面之间的垂直距离)小于第三上内壁面5和第三下内壁面6之间的垂直距离，从而在活塞上向移动过程中，活塞环的下表面与第三下内壁面6之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，同样在活塞向下移动过程中，活塞环的上表面与第三上内壁面5之间具有间隙，该间隙形成容纳机油的储油空间，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧。也即，在活塞上下运动过程中，第三活塞环槽能够与活塞环之间形成容纳机油的储油空间，可以有效的抑制活塞在上下运动时候的泵油作用，避免机油被挤入燃烧室中而燃烧，从而减少了机油的消耗，而且第三上内壁面5和第三下内壁面6之间的夹角设置成0.5°，效果最佳。
如图1和图2所示，第一上内壁面1与第二上内壁面3之间的距离大于第二上内壁面3与第三上内壁面5之间的距离。
如图1、图3和图6所示，活塞裙部包括主推力侧裙壁9、次推力侧裙壁10、与主推力侧裙壁9和活塞头部连接的第一加强筋14以及与次推力侧裙壁10和活塞头部连接的第二加强筋15，主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10为相对布置且主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10处于与活塞头部的轴线(也即活塞整体的轴线)相垂直的同一直线上，主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10均为圆弧形结构，主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10与活塞头部固定连接且朝向活塞头部的下方延伸。
主推力侧裙壁9的面积小于次推力侧裙壁10的面积，使主推力侧裙壁9吸收载荷后通过面窗7分解到次推力侧裙壁10，同时，使主推力侧裙壁9的变形小。作为优选的，主推力侧裙壁9的壁厚大于次推力侧裙壁10的壁厚，主推力侧裙壁9的壁厚优选为2.35mm，次推力侧裙壁10的厚度优选为2mm，次推力侧裙壁10壁厚减薄，这样在确保活塞裙部强度的同时，可以减轻活塞整体质量，大大减少了曲机系统的往复惯性力和相对应的往复惯性力矩，减少发动机的振动，提升发动机NVH水平。
如图6所示，在本实施例中，第一加强筋14设置两个，第二加强筋15设置两个，第一加强筋14和第二加强筋15的设置，保证了活塞裙部的结构强度。两个第一加强筋14位于主推力侧裙壁9的内侧且第一加强筋14与主推力侧裙壁9的内壁面连接，两个第一加强筋14并为沿主推力侧裙壁9的周向依次布置，两个第二加强筋15位于次推力侧裙壁10的内侧且第二加强筋15与次推力侧裙壁10的内壁面连接，两个第二加强筋15并为沿次推力侧裙壁10的周向依次布置，两个第一加强筋14之间的距离小于两个第二加强筋15之间的距离，由于主推力侧裙壁9处应力较大，两个第一加强筋14设置的较近，有助于确保活塞裙部的结构强度以及与活塞头部的连接强度。
如图1和图3所示，活塞裙部还包括连接主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10的面窗7以及设置于面窗7上的销座8，销座8具有一个让活塞销插入的销孔，面窗7上设有减重槽17和内凹结构18。减重槽17为在面窗7上设置的凹槽，减重槽17的深度为活塞头部的高度的0.4～0.6倍，减重槽17内设置有第三加强筋16，第三加强筋16与面窗7和活塞头部连接，面窗7设置两个且两个面窗7位于主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10之间。第三加强筋16设置为焊接在减重槽17内，第三加强筋16并延伸至面窗7上，第三加强筋16位于面窗7的外侧，第三加强筋16与面窗7的外壁面连接，第三加强筋16为具有折弯的加强筋条，这样的结构增加了活塞裙部的结构强度以及与活塞头部的连接强度。
如图1和图3所示，与各个面窗7连接的第三加强筋16至少设置有个，与同一个面窗7连接的所有第三加强筋16分别在销孔的两侧，提高活塞销安装位置的强度，提高了使用寿命。
如图1和图3所示，内凹结构18位于主推力侧裙壁9和次推力侧裙壁10的两侧，主推力侧裙壁9的两侧分别设置一个内凹结构18，次推力侧裙壁10的两侧分别设置一个内凹结构18，各个减重槽17分别位于两个内凹结构18之间，各个第三加强筋16位于减重槽17和一个内凹结构18之间。内凹结构18为在面窗7上设置的凹槽，内凹结构18的设置，进一步减轻了活塞整体质量，大大减少了曲机系统的往复惯性力和相对应的往复惯性力矩，减少发动机的振动，提升发动机NVH水平。
如图1、图4和图5所示，销座8设置两个，两个销座8分别与一个面窗7固定连接，各个销座8上分别设置一个销孔，活塞销的两端分别插入一个销孔中。作为优选的，销孔为椭圆形孔，销孔的横截面(该横截面是指与活塞的轴线相平行且与销孔的轴线相垂直的截面)为椭圆形，销孔的短轴尺寸(销轴的短轴与活塞的轴线在空间上相垂直)保持恒定，销孔的长轴尺寸(销轴的长轴与活塞的轴线相平行)为逐渐增大。在销孔的轴向上，各个位置处的短轴尺寸大小相同，各个位置处的长轴尺寸为从远离活塞轴线的一端开始至另一端逐渐增大的，而活塞销为圆柱销，这样在发动机工作时，活塞销轴能够在销孔的范围内上下变动，从而对销孔起到保护作用，顺应了活塞在受到最大爆发压力时候活塞销的形变量，使活塞销孔壁的载荷均匀分布，防止销孔处发生断裂。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.三缸发动机活塞，包括相连接的活塞头部和活塞裙部，活塞头部上设有第一活塞环槽、第二活塞环槽和第三活塞环槽，第一活塞环槽内具有相对布置的第一上内壁面和第一下内壁面，第二活塞环槽内具有相对布置的第二上内壁面和第二下内壁面，第三活塞环槽内具有相对布置的第三上内壁面和第三下内壁面，其特征在于：所述第一上内壁面和所述第一下内壁面之间具有夹角，所述第二上内壁面和所述第二下内壁面之间具有夹角，所述第三上内壁面和所述第三下内壁面之间具有夹角。
2.根据权利要求1所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第一上内壁面、所述第二上内壁面和所述第三上内壁面相平行，所述第一下内壁面、所述第二下内壁面和所述第三下内壁面相平行。
3.根据权利要求1或2所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第一上内壁面和所述第一下内壁面之间的夹角为0°30′。
4.根据权利要求1至3任一所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第二上内壁面和所述第二下内壁面之间的夹角为0°30′。
5.根据权利要求1至4任一所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第三上内壁面和所述第三下内壁面之间的夹角为0°30′。
6.根据权利要求1至5任一所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第一上内壁面与所述第二上内壁面之间的距离大于所述第二上内壁面与所述第三上内壁面之间的距离。
7.根据权利要求1至6任一所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述活塞裙部包括主推力侧裙壁、次推力侧裙壁、与主推力侧裙壁和所述活塞头部连接的第一加强筋以及与次推力侧裙壁和活塞头部连接的第二加强筋，主推力侧裙壁和次推力侧裙壁为相对布置且主推力侧裙壁的壁厚大于次推力侧裙壁的壁厚。
8.根据权利要求7所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述第一加强筋设置两个，所述第二加强筋设置两个，两个第一加强筋之间的距离小于两个第二加强筋之间的距离。
9.根据权利要求7或8所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述活塞裙部还包括连接所述主推力侧裙壁和所述次推力侧裙壁的面窗以及设置于面窗上的销座，销座具有销孔，面窗上设有减重槽和内凹结构，减重槽的深度为所述活塞头部的高度的0.4～0.6倍，减重槽内设置有第三加强筋，第三加强筋与面窗和活塞头部连接。
10.根据权利要求9所述的三缸发动机活塞，其特征在于：所述内凹结构位于主推力侧裙壁和所述次推力侧裙壁的两侧。
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