CN114576031A - 活塞及活塞头选型试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及活塞头选型的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种活塞及活塞头选型试验方法，其中，所述活塞包括：活塞头，所述活塞头设置有气门避让坑；活塞体，可拆卸连接于所述活塞头，所述活塞体设置有所述第一环槽；所述活塞头和所述活塞体的连接处位于所述第一环槽和所述气门避让坑的最低点之间。如此设置，一方面保证了活塞头顶面的完整性，另一方面保证了活塞环槽的完整性以及位于活塞环槽工作状态的一致性。在活塞头选型的试验中，在更换活塞头时仅需拆除现有的活塞头并安装待试验的活塞头，无需拆卸整个活塞，提高了试验效率，减少了零件的磨损，从而减少试验误差，保证对活塞头顶面的选型结果的准确性。

Description

活塞及活塞头选型试验方法

技术领域

本发明涉及活塞头选型的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种活塞及活塞头选型试验方法。

背景技术

现如今环保意识逐渐加强，为了实现节能减排的要求，汽油机在不断地提高自身的热效率，影响热效率重要参数之一便是压缩比，虽然压缩比越高，发动机的性能越好，但压缩比过高会导致混合气体很容易因为高压在火花塞还未点火时便发生自燃，此时活塞未到点火位置，燃烧产生的巨大冲击力和活塞的运动方向相反，引起发动机剧烈震动，产生爆震现象。而活塞头设置有活塞顶，活塞顶是燃烧室的重要组成部分，也是影响燃烧室容积以及压缩比的主要因素之一，因此在车辆的汽油机性能初期开发阶段，需要设计不同的活塞顶结构来调节燃烧室容积和压缩比，以此选出最优方案。

现有的活塞通常采用一体成型的方式加工，这导致在做活塞头选型试验中，在更换活塞时，需要将试验样机从台架拆除，对试验样机完全拆卸以取下活塞，然而频繁的拆装导致各个零件之间的装配面磨损程度增加，导致试验误差增加，对活塞头顶面的选型结果不准确。

因此，有必要提出一种活塞及活塞头选型试验方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提供了一种活塞。

本发明第二方面提供了一种活塞头选型试验方法。

有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出一种活塞，上述活塞包括：

活塞头，所述活塞头设置有气门避让坑；

活塞体，可拆卸连接于所述活塞头，所述活塞体设置有所述第一环槽；

所述活塞头和所述活塞体的连接处位于所述第一环槽和所述气门避让坑的最低点之间。

在一种可行的实施方式中，所述活塞还包括：

定位销，所述活塞头设置有第一销孔，所述活塞体设置有第二销孔，将一部分所述定位销插入所述第一销孔，另一部分所述定位销插入所述第二销孔，限制所述活塞头和所述活塞体的自由度。

在一种可行的实施方式中，所述活塞还包括：

螺钉，所述活塞头设置有第一螺纹孔，所述活塞体设置有第二螺纹孔，将所述螺钉依次旋拧入所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔，固定所述活塞头和所述活塞体。

在一种可行的实施方式中，所述螺钉为沉头螺钉；

所述第一螺纹孔为螺纹通孔，所述螺纹通孔远离所述活塞体的端面为锥面。

在一种可行的实施方式中，所述活塞还包括：

螺纹嵌件，所述活塞体开设有安装孔，所述螺纹嵌件设置在所述安装孔中，所述螺纹嵌件设置有所述第二螺纹孔。

在一种可行的实施方式中，所述第一销孔和所述螺纹通孔避开所述气门避让坑的位置设置。

在一种可行的实施方式中，所述活塞还包括：

垫片，所述垫片设置在所述活塞头和所述活塞体的连接处。

在一种可行的实施方式中，所述垫片的外径不超过所述活塞的火力岸外径，所述垫片对应所述第一销孔和所述螺纹通孔的位置开设有通孔。

根据本申请实施例的第二方面提出的一种活塞头选型试验方法，用于上述任一技术方案所述的活塞头的选型试验，所述活塞包括垫片，所述方法包括：

根据试验所需的压缩比和/或燃烧室容积选择所述活塞头和所述垫片；

组装所述活塞，对所述活塞进行热效率试验。

在一种可行的实施方式中，所述组装所述活塞，对所述活塞进行热效率试验的步骤包括：

将所述活塞连接于试验发动机；

将盖缸、链条、链壳、前端附件和进排气管路装配于所述试验发动机；

将所述试验发动机装配于所述台架。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的活塞设置有活塞头和活塞体，活塞头可拆卸连接于活塞体，其中活塞头设置有气门避让坑，以此来避让气门的位置，避免发生干涉，保证气门正常运作。活塞体设置有第一环槽，用于放置活塞环，通过活塞环刮除气缸上多余的机油。并且活塞头和活塞体的连接处位于第一环槽和气门避让坑的最低点之间，如此设置，一方面保证了活塞头顶面的完整性，另一方面保证了活塞环槽的完整性以及位于活塞环槽工作状态的一致性。在活塞头选型的试验中，在更换活塞头时仅需拆除现有的活塞头并安装待试验的活塞头，无需拆卸整个活塞，提高了试验效率，减少了零件的磨损，从而减少试验误差，保证对活塞头顶面的选型结果的准确性。

本发明的活塞及活塞头选型试验方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施提供的一种活塞的结构示意图；

图2为图1所述活塞的剖面示意图；

图3为图2所述活塞的另一个方向的剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的一种活塞头选型试验方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种拆除活塞头的示意图。

其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100活塞，110活塞头，111气门避让坑，112第一销孔，113第一螺纹孔，120活塞体，121第一环槽，122第二销孔，123第二螺纹孔，130定位销，140螺钉，150螺纹嵌件，200拆除工具。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在一些示例中，如图1和图2所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种活塞100，上述活塞100包括：活塞头110，上述活塞头110设置有气门避让坑111；活塞体120，可拆卸连接于上述活塞头110，上述活塞体120设置有上述第一环槽121；上述活塞头110和上述活塞体120的连接处位于上述第一环槽121和上述气门避让坑111的最低点之间。

可以理解的是，活塞头110设置有活塞顶，活塞顶是燃烧室的重要组成部分，通过活塞顶部形状引导喷油束方向，提高滚流比，由于压缩比越高，发动机的性能越好，活塞100在上止点的位置也越来越高，活塞顶和进排气门最大升程位置会形成干涉，因此在活塞顶对应进排气门伸出的位置设置气门避让坑111来避开气门，避免发生干涉，保证气门正常运作。

可以理解的是，虽然压缩比越高，发动机的性能越好，但压缩比过高会导致混合气体很容易因为高压在火花塞还未点火时便发生自燃，此时活塞100未到点火位置，燃烧产生的巨大冲击力和活塞100的运动方向相反，引起发动机剧烈震动，产生爆震现象。因此需要进行活塞头110选型试验，以根据活塞顶的不同结构样式，调整压缩比和燃烧室容积，以保证发动机具有较好性能的同时避免发生爆震现象。活塞100设置有活塞头110和活塞体120，且活塞头110可拆卸连接于活塞体120，使得在活塞头110选型的试验中，在更换活塞头110时仅需拆除现有的活塞头110并安装待试验的活塞头110，无需拆卸整个活塞100，提高了试验效率，减少了零件的磨损，从而减少试验误差，保证对活塞头110顶面的选型结果的准确性。并且避免了活塞100在生产制造的过程中，不同方案的活塞100存在的加工误差，导致活塞100的外圆尺寸，环槽的高度尺寸等存在偏差，难以保证和试验样机的适配的问题。

可以理解的是，活塞体120设置有第一环槽121，用于放置活塞100环，通过活塞100环刮除气缸上多余的机油。并且活塞头110和活塞体120的连接处位于第一环槽121和气门避让坑111的最低点之间，如此设置，一方面保证了活塞头110顶面的完整性，另一方面保证了活塞100环槽的完整性以及位于活塞100环槽工作状态的一致性。

在一些示例中，如图1和图2所示，上述活塞100还包括：定位销130，上述活塞头110设置有第一销孔112，上述活塞体120设置有第二销孔122，将一部分上述定位销130插入上述第一销孔112，另一部分上述定位销130插入上述第二销孔122，限制上述活塞头110和上述活塞体120的自由度。

可以理解的是，活塞100还设置有定位销130，活塞头110靠近活塞体120的一侧设置有第一销孔112，活塞体120靠近活塞头110的一侧设置有第二销孔122，第一销孔112和第二销孔122的尺寸相匹配，将一部分定位销130插入第一销孔112，另一部分定位销130插入第二销孔122，通过此方式来限制活塞头110和活塞头110间相对自由度，避免发生错位，提高稳定性。示例性的，第一销孔112和第二销孔122可均为盲孔。

在一些示例中，如图1和图3所示，上述活塞100还包括：螺钉140，上述活塞头110设置有第一螺纹孔113，上述活塞体120设置有第二螺纹孔123，将上述螺钉140依次旋拧入上述第一螺纹孔113和上述第二螺纹孔123，固定上述活塞头110和上述活塞体120。

可以理解的是，活塞100还设置有螺钉140，其中，活塞头110靠近活塞体120的一侧设置有第一螺纹孔113，活塞体120靠近活塞头110的一侧设置有第二螺纹孔123，第一螺纹孔113和第二螺纹孔123的尺寸相匹配，当通过定位销130限制活塞头110和活塞头110间相对自由度后，将螺钉140依次旋拧入第一螺纹孔113和第二螺纹孔123中，以此来固定活塞头110和活塞体120，方便安装和拆卸，提高更换活塞头110的效率，并保证活塞头110和活塞体120连接的可靠性。

在一些示例中，上述螺钉140为沉头螺钉；上述第一螺纹孔113为螺纹通孔，上述螺纹通孔远离上述活塞体120的端面为锥面。

可以理解的是，螺钉140可选用沉头螺钉，并且第一螺纹孔113可选为螺纹通孔，如此设置，一方面保证了活塞头110顶面型面的完整性，避免影响燃烧室的容积，保证试验的准确性，另一方面，将沉头螺钉沉入螺纹通孔内，避免在活塞头110选型试验过程中，活塞100产生的震动导致螺钉140脱落，导致活塞头110从活塞头110上脱落，造成试验事故的情况发生，保证试验的安全性。

可以理解的是，螺纹通孔远离活塞体120的端面为锥面，如此设置，便于沉头螺钉沿锥面旋拧入螺纹通孔中，方便安装和拆卸。

在一些示例中，如图3所示，上述活塞100还包括：螺纹嵌件150，上述活塞体120开设有安装孔，上述螺纹嵌件150设置在上述安装孔中，上述螺纹嵌件150设置有上述第二螺纹孔123。

可以理解的是，活塞100还设置有螺纹嵌件150，并且在活塞体120开设有安装孔，将螺纹嵌件150设置在安装孔中，螺纹嵌件150的内部设置有第二螺纹孔123。考虑到为了保证降低活塞100的重量，活塞100通常选用铝合金等轻质合金制成，然而此类合金的强度较低，在活塞体120上直接开设第二螺纹孔123会导致沉头螺钉旋拧入第二螺纹时发生滑丝现象，无法保证活塞头110和活塞体120连接紧固，容易在活塞头110选型试验过程中，受到冲击时，活塞头110从活塞头110上脱落，造成试验事故的情况发生。因此，选用合金钢等强度较高的材质制造螺纹嵌件150，将沉头螺钉旋拧入螺纹嵌件150中的第二螺纹孔123中，避免了滑丝，保证了活塞头110和活塞体120连接的紧固性，提高活塞100装配的可靠性。

可以理解的是，螺纹嵌件150通过过盈连接的方式紧固于活塞体120的安装孔中，避免在活塞头110选型试验过程中，活塞100运动时，螺纹嵌件150从安装孔中脱落，进一步地保证了活塞头110和活塞体120连接的紧固性。

在一些示例中，上述第一销孔112和上述螺纹通孔避开上述气门避让坑111的位置设置。

可以理解的是，为了保证，在活塞头110选型试验过程中，活塞100在行进至上止点时，活塞顶和进排气门最大升程位置不会形成干涉，在活塞顶对应进排气门伸出的位置设置气门避让坑111来避开气门，将第一销孔112和上述螺纹通孔避开上述气门避让坑111的位置设置，进一步确保了活塞顶和气门不会发生干涉，保证气门正常运作。

在一些示例中，上述活塞100还包括：垫片，上述垫片设置在上述活塞头110和上述活塞体120的连接处。

可以理解的是，活塞100还设置有垫片，具体地，垫片设置在活塞头110和活塞体120的连接处，在活塞头110选型试验的过程中，在对同一个活塞头110试验时，可通过调整垫片的数量来调整垫片的高度，从而调整活塞顶在燃烧室中的位置，以此来调整燃烧室的容积和压缩比。以便于选出最合适的方案。

示例性的，每个垫片的厚度均为0.02毫米，以做出对活塞顶高度的细微调整。

在一些示例中，上述垫片的外径不超过上述活塞100的火力岸外径，上述垫片对应上述第一销孔112和上述螺纹通孔的位置开设有通孔。

可以理解的是，垫片的外径不超过活塞100的火力岸外径，避免垫片伸出活塞100对活塞头110选型试验造成影响，保证试验的准确性。并且垫片对应第一销孔112和螺纹通孔的位置开设有通孔，以保证定位销130和沉头螺钉能够顺利的安装。

在一些示例中，如图4所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种活塞头110选型试验方法，用于上述任一技术方案上述的活塞头110的选型试验，上述活塞100包括垫片，上述方法包括：

S101：根据试验所需的压缩比和/或燃烧室容积选择上述活塞头110和上述垫片。可以理解的是虽然压缩比越高，发动机的性能越好，但压缩比过高会导致混合气体很容易因为高压在火花塞还未点火时便发生自燃，此时活塞100未到点火位置，燃烧产生的巨大冲击力和活塞100的运动方向相反，引起发动机剧烈震动，产生爆震现象。因此需要进行活塞头110选型试验，以根据活塞顶的不同结构样式，调整压缩比和燃烧室容积，以保证发动机具有较好性能的同时避免发生爆震现象。在试验过程中，可根据试验的需求的压缩比和燃烧室容积的选择来选择不同样式的活塞头110进行试验，以选出最适合的活塞头110样式，并且对于同一种活塞头110，可在活塞头110和活塞体120的连接处放置不同数量的垫片来调整活塞顶的高度，以选出最适合的活塞顶高度。

S102：组装上述活塞100，对上述活塞100进行热效率试验。可以理解的是，在选好垫片的数量和活塞头110的样式后，将活塞体120、垫片和活塞头110进行组装，对组装好的活塞100进行热效率试验，以对活塞头110进行选型。

在一些示例中，上述组装上述活塞100，对上述活塞100进行热效率试验的步骤包括：将上述活塞100连接于试验发动机；将盖缸、链条、链壳、前端附件和进排气管路装配于上述试验发动机；将上述试验发动机装配于上述台架。

可以理解的是，在组装完成活塞100后，将活塞100样机连接于试验发动机，并将盖缸、链条、链壳、前端附件和进排气管路装配于上述试验发动机，以保证试验发动机能够运行，并将试验发动机装配与台架上，通过台架为试验发动机提供运行所需的环境，通过发动机的运行，测试出每种型号的活塞头110顶面和选用垫片的数量对压缩比和燃烧室容积的影响，以选出最合适的活塞头110顶面。

可以理解的是，当需要更换活塞头110时，将盖缸、链条、链壳、前端附件和进排气管路从试验发动机上拆除，以露出活塞头110的顶面，拆除活塞头110的沉头螺钉，通过拆除工具200将活塞头110拔出，并取出垫片，按试验需求依次装配垫片和新的活塞头110，以完成对活塞头110的更换。其中，拆除工具200为钳子，如图5所示，通过将钳子伸入第一螺纹孔中将活塞头拔出。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，包括：

活塞头，所述活塞头设置有气门避让坑；

活塞体，可拆卸连接于所述活塞头，所述活塞体设置有所述第一环槽；

所述活塞头和所述活塞体的连接处位于所述第一环槽和所述气门避让坑的最低点之间。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，还包括：

定位销，所述活塞头设置有第一销孔，所述活塞体设置有第二销孔，将一部分所述定位销插入所述第一销孔，另一部分所述定位销插入所述第二销孔，限制所述活塞头和所述活塞体的自由度。

3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，还包括：

螺钉，所述活塞头设置有第一螺纹孔，所述活塞体设置有第二螺纹孔，将所述螺钉依次旋拧入所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔，固定所述活塞头和所述活塞体。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，

所述螺钉为沉头螺钉；

所述第一螺纹孔为螺纹通孔，所述螺纹通孔远离所述活塞体的端面为锥面。

5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，还包括：

螺纹嵌件，所述活塞体开设有安装孔，所述螺纹嵌件设置在所述安装孔中，所述螺纹嵌件设置有所述第二螺纹孔。

6.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，

所述第一销孔和所述螺纹通孔避开所述气门避让坑的位置设置。

7.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，还包括：

垫片，所述垫片设置在所述活塞头和所述活塞体的连接处。

8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，

所述垫片的外径不超过所述活塞的火力岸外径，所述垫片对应所述第一销孔和所述螺纹通孔的位置开设有通孔。

9.一种活塞头选型试验方法，其特征在于，用于如权利要求1至8中任一项所述活塞头的选型试验，所述活塞包括垫片，其特征在于，所述方法包括：

根据试验所需的压缩比和/或燃烧室容积选择所述活塞头和所述垫片；

组装所述活塞，对所述活塞进行热效率试验。

10.根据权利要求9所述的活塞头选型试验方法，其特征在于，所述组装所述活塞，对所述活塞进行热效率试验的步骤包括：

将所述活塞连接于试验发动机；

将盖缸、链条、链壳、前端附件和进排气管路装配于所述试验发动机；

将所述试验发动机装配于所述台架。

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