CN204175444U - 一种活塞及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔和活塞销座，所述的活塞顶部设置有碗形的凹入部，所述凹入部的侧边包含有多个斜锥面，所述斜锥面与所述活塞的横断面呈预设倾角，且所述斜锥面与气缸盖的下底面配合形成挤流区。将活塞顶部设计成碗形的凹入部有效地增加了活塞顶部面积，其吸热面积也相应增加，能加速活塞的热量排放，有利于减小活塞单位面积热负荷，从而提高发动机的热效率。本实用新型还公开了一种发动机。

Description

一种活塞及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种活塞及发动机。 

背景技术

活塞是发动机的关键部件之一，活塞的顶部与缸盖、气缸共同组成燃烧室，因此，活塞的形状与燃烧室的形状和压缩比有着直接的关系，其直接影响燃烧室内涡流、滚流和燃烧的形成和强度。 

现有的小排量汽油机，大都采用平顶活塞，虽然平顶活塞具有制造工艺简单的优点，但是，由于平顶活塞吸热面积小、压缩比偏小、缸内无法形成较强流场运动等缺点，延长了燃烧时间、降低了燃烧的定容度，使得发动机的热效率偏低。 

另外，活塞的主要作用是承受气缸中的气体压力，并将此压力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。但是，活塞销总的承压面积有限，所以，活塞销与销座之间的表面压强很高，加之活塞销与销座之间的相对速度很低，液体润滑油膜不易形成，容易造成销孔的拉伤，活塞与活塞销工作时弯曲变形互不协调，可能造成销孔变形甚至销座开裂，而活塞使用寿命通常是发动机使用寿命的瓶颈。 

因此，如何提高发动机的热效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种活塞，以实现降低活塞和前端盖的更改技术难度的目的；本实用新型的第二个目的在于提供一种发动机。 

为实现上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案： 

一种活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔和活塞销座，所述的活塞顶部设置有碗形的凹入部，所述凹入部的侧边包含有多个斜锥面，所述斜锥面与所述活塞的横断面呈预设倾角，且所述斜锥面与气缸盖的下底面配合形成挤流区。 

优选地，上述活塞中，所述预设倾角的角度范围为14°-17°。 

优选地，上述活塞中，所述斜锥面为四个，并且高出气缸体的上端面0.5mm-2.0mm。 

优选地，上述活塞中，所述凹入部的深度为3.0mm-5.0mm。 

优选地，上述活塞中，所述凹入部与所述斜锥面由半径为25.0mm半径的圆弧过渡。 

优选地，上述活塞中，所述活塞顶部还设置有四个气门避让坑。 

优选地，上述活塞中，所述活塞裙部设置有润滑涂层。 

优选地，上述活塞中，所述润滑涂层为石墨涂层。 

优选地，上述活塞中，所述活塞裙部留有未设置润滑涂层的小窗口。 

优选地，上述活塞中，所述活塞销孔内侧上表面为喇叭口形状。 

优选地，上述活塞中，所述活塞销座内侧设计为斜切曲面。 

优选地，上述活塞中，所述活塞销座的底部设置机加工区域，用于底部尺寸的精加工。 

从上述技术方案中可以看出，本实用新型实施例中的所述活塞包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔和活塞销座，所述的活塞顶部设置有碗形的凹入部，所述凹入部的侧边包含有多个斜锥面，所述斜锥面与所述活塞的横断面呈预设倾角，且所述斜锥面与气缸盖的下底面配合形成挤流区。将活塞顶部设计成碗形的凹入部有效地增加了活塞顶部面积，其吸热面积也相应增加，能加速活塞的热量排放，有利于减小活塞单位面积热负荷，从而提高发动机的热效率。 

为了实现上述第二个目的，本实用新型还公开了一种发动机，包括气缸体、缸盖和活塞，所述活塞的顶部与所述缸盖和所述气缸共同组成燃烧室，所述活塞为上述任一技术方案中所述的活塞。由于上述活塞具有上述效果，具有上述活塞结构的发动机也具有相应的效果。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型实施例所提供的一种活塞的主视结构示意图； 

图2为本实用新型实施例所提供的一种活塞的俯视结构示意图； 

图3为本实用新型实施例所提供的一种活塞的侧视结构示意图； 

图4为本实用新型实施例所提供的一种活塞的仰视结构示意图； 

图5为本实用新型实施例所提供的一种活塞的活塞裙部的润滑涂层示意图。 

图1至图5中： 

1为活塞顶部、2为活塞裙部、3为活塞销孔、4为活塞销座、5为凹入部、6为斜锥面、7为活塞销孔内侧、8为避让坑、9为机加工区域、10为润滑涂层。 

具体实施方式

本实用新型的核心就是公开一种活塞，以实现降低活塞和前端盖的更改技术难度的目的。以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。 

如图1至图5所示，该活塞包括活塞顶部1、活塞裙部2、活塞销孔3和活塞销座4，的活塞顶部1设置有碗形的凹入部5，凹入部5的侧边包含有多个斜锥面6，斜锥面6与活塞的横断面呈预设倾角，且斜锥面6与气缸盖的下底面配合形成挤流区。 

将活塞顶部1设计成碗形的凹入部5有效地增加了活塞顶部1面积，其吸热面积也相应增加，能加速活塞的热量排放，有利于减小活塞单位面积热负荷，从而提高发动机的热效率。 

活塞顶部1设置有碗形结构的凹入部5，该凹入部5的尺寸不做具体限定，只要为碗状结构均在本实用新型的保护范围内。 

为优化上述技术方案，碗状结构的凹入部5高出气缸体的上端面0.5mm-2.0mm。 

在进一步的方案中，碗状结构的凹入部5的深度h为3.0mm-5.0mm，如此设计有效地增加了活塞顶部1面积，其吸热面积也相应增加，能加速活塞的热量排放，有利于减小活塞单位面积热负荷，避免了高压缩比带来的爆震现象。 

其中，斜锥面6的数量也不做具体限定，只要设置有斜锥面6均在本实用新型的保护范围内。如图2所示的活塞顶部1，该活塞顶部1设置有四个斜锥面6，该斜锥面6通过圆弧面连接凹入部5的底部，其中，圆弧面的半径值不做具体限定。本实用新型实施例中该圆弧面的半径为25.0mm。 

此处需要说明的是圆弧面的半径为由于在该实施例中圆弧面由一个圆弧围绕活塞的轴线旋转而成，故该圆弧的半径即为圆弧面的半径。另外，斜锥 面6与水平线预设倾角的角度范围为14°-17°。凹入部5的底部与斜锥面6之间采用铸造圆角过渡，该设计有利于混合气在缸内形成强烈挤压流动，进而加速缸内可燃混合气的燃烧速度，提高发动机热效率。 

活塞头部为避让气门，避免活塞与气门相撞，在进排气侧设置有四个气门避让坑8，四个气门避让坑8均采用开放式设计，即其直接连通活塞头部的外沿。由于进气门直径较大，所以避让坑8的直径也应相应设置大些，从而导致进气侧避让坑8与火力岸外壁之间的厚度变小，在发动机运行过程中，由于壁薄，工作温度高，工况恶劣，此处会产生活塞材料烧蚀，避让坑8开放式设计，取消此处活塞材料，避免出现活塞材料烧蚀。 

活塞上下工作时，由于受到非常大的应力，活塞与活塞销工作时弯曲变形互不协调，会在活塞销孔内侧7引起严重的边缘负荷，可能造成销孔永久变形甚至使销座裂开，为此，在活塞销孔内侧7采用喇叭口工艺设计，可有效降低活塞销孔3内上侧边缘负荷，避免活塞销孔内侧变形和活塞销座4出现裂纹。 

为了在一定程度上减轻活塞重量，活塞销座内侧设计成斜切曲面，活塞销座4设计为上大下小倒立的椭形或者梯形，该设计可充分利用活塞销座4的有效承压面积，同时降低活塞质量，减小惯性造成的冲力。 

活塞位于下止点时，活塞销座4底部与曲轴平衡块距离最短，因为活塞销孔3底部是由铸造产生，尺寸公差比较大，而曲轴平衡块同样为铸造生成，尺寸公差较大，两个铸造公差累积，公差会更大，在发动机运行过程中，存在活塞销座4与曲轴平衡块发生干涉风险。为了对活塞销座4底部采用机器细加 工，在活塞销座4底部设置机加工区域9，从而有效保证活塞销座4底部尺寸，避免活塞销座4与曲轴平衡块干涉失效模式的出现。 

发动机刚启动时，润滑系统还没有正常工作，活塞与缸孔之间还不能形成有效的润滑油膜，活塞与缸壁之间很容易出现拉缸问题，为避免该状况的出现，在活塞裙部2采用润滑涂层10，优选为石墨涂层，同时，为摒弃润滑涂层10厚度对于测量活塞裙部2DN直径的影响，在活塞裙部2留一个小窗未涂润滑涂层10，可直接测量活塞直径。 

本实用新型还公开了一种发动机，包括气缸体、缸盖和活塞，活塞的顶部与缸盖和气缸共同组成燃烧室，活塞为上述任一技术方案中的活塞。由于上述活塞具有上述效果，具有上述活塞结构的发动机也具有相应的效果，此处不再赘述。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (13)

1.一种活塞，包括活塞顶部、活塞裙部、活塞销孔和活塞销座，其特征在于，所述的活塞顶部设置有碗形的凹入部，所述凹入部的侧边包含有多个斜锥面，所述斜锥面与所述活塞的横断面呈预设倾角，且所述斜锥面与气缸盖的下底面配合形成挤流区。

2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述预设倾角的角度范围为14°-17°。

3.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述斜锥面为四个，并且高出气缸体的上端面0.5mm-2.0mm。

4.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹入部的深度为3.0mm-5.0mm。

5.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹入部与所述斜锥面由半径为25.0mm半径的圆弧过渡。

6.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞顶部还设置有四个气门避让坑。

7.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙部设置有润滑涂层。

8.如权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述润滑涂层为石墨涂层。

9.如权利要求7或8所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙部留有未设置润滑涂层的小窗口。

10.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞销孔内侧上表面为喇叭口形状。

11.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞销座内侧设计为斜切曲面。

12.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞销座的底部设置机加工区域，用于底部尺寸的精加工。

13.一种发动机，包括气缸体、缸盖和活塞，所述活塞的顶部与所述缸盖和所述气缸共同组成燃烧室，其特征在于，所述活塞为权利要求1至12中任一项所述的活塞。