CN108678869A - 发动机、活塞及活塞的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞，包括铝制的活塞基体，活塞基体中设有燃烧室和冷却油道，活塞基体中还设有导热件，导热件的导热系数大于活塞基体的导热系数，导热件由冷却油道朝向燃烧室延伸。采用导热系数大于活塞基体的导热件在冷却油道与燃烧室之间进行导热，冷却油通过导热件直接对燃烧室进行导热，能够大幅度提高对燃烧室的冷却效果，从而延长活塞的使用寿命。本发明还公开了一种包括上述活塞的发动机，其内的活塞使用寿命较长。本发明还公开了一种活塞的制造方法，该活塞的使用寿命较长。
Description
技术领域
本发明涉及活塞技术领域，特别涉及一种活塞。另外，本发明还涉及一种包括上述活塞的发动机。此外，本发明还涉及一种上述活塞的制造方法。
背景技术
目前，带冷却油道的活塞均采用铝基体直接成型油道，活塞在缸套上行时，冷却油主要聚集在活塞冷却油道下表面，即冷却油道靠近活塞内腔的一侧，同时，铝合金的导热系数有限，油道下表面温度比上表面温度低较多，对靠近油道上表面的燃烧室的冷却效果不尽人意，燃烧室容易因高温产生疲劳裂纹，影响活塞的使用寿命。
因此，如何延长活塞的使用寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种活塞，其使用寿命较长。本发明的另一目的是提供一种包括上述活塞的发动机，其内的活塞使用寿命较长。本发明的目的是提供一种活塞的制造方法，该活塞的使用寿命较长。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种活塞，包括铝制的活塞基体，所述活塞基体中设有燃烧室和冷却油道，所述活塞基体中还设有导热件，所述导热件的导热系数大于所述活塞基体的导热系数，所述导热件由所述冷却油道朝向所述燃烧室延伸。
优选地，所述导热件的轴向截面为J字形，所述导热件的钩状部与所述冷却油道靠近活塞内腔的一侧表面相贴合，且所述导热件的杆状部由所述冷却油道中远离所述活塞基体的外周面的一侧向所述燃烧室延伸。
优选地，所述杆状部由所述冷却油道延伸至靠近所述燃烧室的喉口的位置。
优选地，所述冷却油道与所述导热件呈环状，且所述导热件的中心轴与所述冷却油道的中心轴平行或共线。
优选地，所述导热件为铜制件。
优选地，所述导热件各处厚度一致。
优选地，所述导热件通过旋压成型。
一种发动机，包括如上述任意一项所述的活塞。
一种活塞的制造方法，包括：
将导热件与盐芯固定在一起后放入模具中；
向所述模具中浇入铝液以形成活塞基体，其中，所述活塞基体中设有燃烧室和冷却油道，所述导热件的导热系数大于所述活塞基体的导热系数，所述导热件由所述冷却油道朝向所述燃烧室延伸。
优选地，所述导热件的轴向截面为J字形，所述盐芯与所述导热件的钩状部的内侧面相贴合固定。
本发明提供的活塞中，包括铝制的活塞基体，活塞基体中设有燃烧室和冷却油道，活塞基体中还设有导热件，导热件的导热系数大于活塞基体的导热系数，导热件由冷却油道朝向燃烧室延伸。
采用导热系数大于活塞基体的导热件在冷却油道与燃烧室之间进行导热，冷却油通过导热件直接对燃烧室进行导热，能够大幅度提高对燃烧室的冷却效果，降低活塞头部高温区的温度场，降低燃烧室因高温产生疲劳裂纹的几率，活塞工作时更加可靠，从而可以延长活塞的使用寿命。另外，导热件的设置提高了活塞基体上靠近燃烧室的部分的换热能力，可以降低活塞基体上的一环槽因高温结焦导致活塞环卡死的风险。
本发明提供的包括上述活塞的发动机，其内的活塞使用寿命较长。
本发明提供的活塞的制造方法，该活塞的使用寿命较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供活塞的局部轴向剖面图。
图1中，1-活塞基体，2-燃烧室，3-冷却油道，4-导热件，41-杆状部，42-钩状部，5-活塞内腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种活塞，其使用寿命较长。本发明的另一核心是提供一种包括上述活塞的发动机，其内的活塞使用寿命较长。本发明的核心是提供一种活塞的制造方法，该活塞的使用寿命较长。
本发明所提供活塞的一种具体实施例中，请参考图1，包括铝制的活塞基体1。在该活塞基体1中设有燃烧室2和冷却油道3，发动机运行时，往冷却油道3喷入冷却油，带走热量以降低活塞头部温度。同时，该活塞基体1中还设有导热件4，导热件4的导热系数大于活塞基体1的导热系数，导热件4由冷却油道3朝向燃烧室2延伸。
该实施例中，采用导热系数大于活塞基体1的导热件4在冷却油道3与燃烧室2之间进行导热，冷却油通过导热件4直接对燃烧室2进行换热，能够大幅度提高对燃烧室2的冷却效果，降低活塞头部高温区的温度场，降低燃烧室2因高温产生疲劳裂纹的几率，活塞工作时更加可靠，从而延长活塞的使用寿命，
进一步地，导热件4的轴向截面可以为J字形，且导热件4的钩状部42与冷却油道3靠近活塞内腔5的一侧表面相贴合，且导热件4的杆状部41由冷却油道3中远离活塞基体1的外周面的一侧向燃烧室2延伸。其中，活塞基体1中，沿轴向依次为燃烧室2、冷却油道3以及活塞内腔5，而在径向上，杆状部41大致位于冷却油道3与燃烧室2之间，从而可以缩短导热件4在冷却油道3与燃烧室2之间的长度，提高燃烧室2与冷却油道3之间的换热效率。同时，钩状部42与冷却油道3靠近活塞内腔5的一侧相贴合，相应地，杆状部41上与钩状部42相交接的部分贴合于冷却油道3或与冷却油道3距离非常近，能够使活塞整个油道表面温度均匀分布，冷却油能够保持和冷却油道3表面持续换热，大幅提高冷却效果，降低活塞头部高温区的温度场，活塞工作时更加可靠。另外，钩状部42与内腔较近，导热件4能够向活塞内腔5低温区辐射传输大量热量，降低活塞整体温度场，使活塞油道表面不会因为温度过高而结焦，可以提高活塞的耐久性。
进一步地，杆状部41可以由冷却油道3延伸至靠近燃烧室2的喉口的位置。对于燃烧室2，燃烧室2喉口通常为最容易因高温产生疲劳裂纹的部分，由导热件4直接对燃烧室2的喉口部分进行换热，能够进一步提高换热效果。
在上述任一实施例的基础上，冷却油道3呈环状，相应地，导热件4也可以呈环状，且导热件4的中心轴与冷却油道3的中心轴平行或共线设置。在活塞基体1中，冷却油道3呈环状，导热件4设置为相应的环形结构，能够保证在冷却油道3周向上的每一处均能够由导热件4辅助换热，有利于进一步提高燃烧室2换热的均匀性。
在上述任一实施例的基础上，导热件4具体可以为铜制件，导热效果较好。由于铜的导热系数约是铝合金的3-4倍，活塞工作时，冷却油道3靠近活塞内腔5的一侧表面为油道下表面，导热件4可以快速将高温区域热量传到油道下表面，活塞工作时冷却油和油道表面能够持续保持较好的换热作用。另外，当导热件4为铜制件且为环状结构时，相当于该活塞采用了镶铜环的冷却油道3，使铜环接近燃烧室2喉口区域，则可保证活塞工作时整个油道表面温度较均匀，保持冷却油与整个油道表面的持续换热，从而达到更好的冷却效果，大幅降低活塞高温区的温度场，降低活塞失效风险。
在上述任一实施例的基础上，导热件4可以各处厚度一致，以保证导热均匀。可选地，导热件4可以通过旋压成型，能够有效确保铜环厚度一致和铜环的钩状部42的成型，从而能够在制作过程中使铜环的钩状部42与盐芯贴合。
除了上述活塞，本发明还提供一种发动机，该发动机包括活塞，且该活塞可以为以上任一实施例中提供的活塞，有益效果可以相应参考以上各实施例。该发动机的其他结构可以相应参考现有技术，本文不再赘述。
另外，本发明还提供一种活塞的制造方法，以相应制造以上各个实施例中提供的活塞，有益效果可以相应参考以上各个实施例。
该活塞的制造方法具体包括以下步骤：
将导热件4与盐芯固定在一起后放入模具中；
向模具中浇入铝液以形成活塞基体1，其中，活塞基体1中设有燃烧室2和冷却油道3，导热件4的导热系数大于活塞基体1的导热系数，导热件4由冷却油道3朝向燃烧室2延伸。
进一步地，导热件4的轴向截面可以为J字形，盐芯与导热件4的钩状部42的内侧面相贴合固定。
其中，对于该导热件4，钩状部42为导热件4的下表面，相应地，冷却油道3靠近活塞内腔5一侧的表面为活塞油道下表面。导热件4的下表面须保证与盐芯贴合，导热件4具体可以通过盐芯支撑钉与盐芯固定在一起，并且通过活塞浇注过程与盐芯同时嵌入活塞内部，导热件4可以从燃烧室2喉口以下部位延伸到活塞油道下表面，由于导热件4的导热系数大于活塞基体1，因此，活塞工作时，导热件4可以快速将活塞燃烧室2高温区域的热量传到活塞油道下表面，使活塞整个油道表面温度均匀分布，冷却油可以持续的和油道表面进行热交换，从而达到更好的冷却效果，降低活塞头部高温区的温度场，特别是喉口区域和活塞一环槽的温度，从而降低燃烧室2喉口因高温产生疲劳裂纹以及活塞一环槽因高温变形和结焦导致活塞环卡死的风险。其次，导热件4下表面与内腔较近，导热件4能够向活塞内腔5低温区辐射传输大量热量，可以降低活塞整体温度场，使活塞油道表面不会因为温度过高而结焦，提高活塞的耐久性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的发动机、活塞及活塞的制造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种活塞，包括铝制的活塞基体(1)，所述活塞基体(1)中设有燃烧室(2)和冷却油道(3)，其特征在于，所述活塞基体(1)中还设有导热件(4)，所述导热件(4)的导热系数大于所述活塞基体(1)的导热系数，所述导热件(4)由所述冷却油道(3)朝向所述燃烧室(2)延伸。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导热件(4)的轴向截面为J字形，所述导热件(4)的钩状部(42)与所述冷却油道(3)靠近活塞内腔(5)的一侧表面相贴合，且所述导热件(4)的杆状部(41)由所述冷却油道(3)中远离所述活塞基体(1)的外周面的一侧向所述燃烧室(2)延伸。
3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述杆状部(41)由所述冷却油道(3)延伸至靠近所述燃烧室(2)的喉口的位置。
4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述冷却油道(3)与所述导热件(4)呈环状，且所述导热件(4)的中心轴与所述冷却油道(3)的中心轴平行或共线。
5.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述导热件(4)为铜制件。
6.根据权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述导热件(4)各处厚度一致。
7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于，所述导热件(4)通过旋压成型。
8.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的活塞。
9.一种活塞的制造方法，其特征在于，包括：
将导热件(4)与盐芯固定在一起后放入模具中；
向所述模具中浇入铝液以形成活塞基体(1)，其中，所述活塞基体(1)中设有燃烧室(2)和冷却油道(3)，所述导热件(4)的导热系数大于所述活塞基体(1)的导热系数，所述导热件(4)由所述冷却油道(3)朝向所述燃烧室(2)延伸。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述导热件(4)的轴向截面为J字形，所述盐芯与所述导热件(4)的钩状部(42)的内侧面相贴合固定。
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