CN210977701U - 活塞 - Google Patents
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Abstract
一种活塞，采用铝合金制造成型，包括活塞裙部、活塞顶部和活塞头部，活塞顶部位于活塞头部顶端，活塞顶部设有活塞燃烧室，活塞头部位于活塞裙部上方，活塞头部的外壁上设有多个用于安装活塞气环的环形凹槽，活塞内设有密封冷却腔，该密封冷却腔包括第一冷却腔及第二冷却腔，第一冷却腔及第二冷却腔内填充有可以是液体或固体的冷却介质。本实用新型的活塞通过设置封闭式密封冷却腔，使冷却腔的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，经批量验证，效果良好；并且通过在其内部设置从上到下贯穿的第一冷却腔及第二冷却腔，具有较大的冷却及散热面积，冷却及散热效果较好。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，具体为一种活塞。
背景技术
近年来，随着发动机技术的不断进步和排放水平的不断升级，发动机一直朝着高功率、高爆发压力的方向发展，发动机的工作温度不断提高。活塞作为发动机的核心部件，其承受的热负荷越来越高。而热负荷是导致活塞失效的最主要因素之一。降低活塞工作热负荷已成为近年来发动机行业研发人员重点关注的问题。现有技术的活塞内部散热面积较小，致使活塞难以承受更高的热负荷，不能满足发动机高功率、高爆发压力的要求。如何提高活塞的散热性能，是本领域亟待解决的重要问题之一。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种活塞。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种活塞，采用铝合金制造成型，包括活塞裙部、活塞顶部和活塞头部，活塞顶部位于活塞头部顶端，活塞顶部设有活塞燃烧室，活塞头部位于活塞裙部上方，活塞头部的外壁上设有多个用于安装活塞气环的环形凹槽，活塞内设有密封冷却腔，该密封冷却腔包括第一冷却腔及第二冷却腔，第一冷却腔及第二冷却腔内填充有可以是液体或固体的冷却介质，第一冷却腔、第二冷却腔均从活塞顶部靠近活塞燃烧室处从上向下延伸到活塞裙部底端，第二冷却腔位于第一冷却腔外围，第一冷却腔靠近活塞内壁设置，第二冷却腔靠近活塞外壁设置，第一冷却腔、第二冷却腔均包括位于活塞顶部和活塞头部处的第一冷却段及位于活塞裙部处的第二冷却段，第一冷却段的横截面积大于第二冷却段的横截面积，第一冷却腔的第一冷却段的横截面积从上到下逐渐减小，第二冷却腔的第一冷却段的横截面积沿着从活塞中心到外围的方向逐渐减小。
本实用新型的活塞通过设置封闭式密封冷却腔，使冷却腔的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，经批量验证，效果良好；并且通过在其内部设置从上到下贯穿的第一冷却腔及第二冷却腔，具有较大的冷却及散热面积，冷却及散热效果较好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的优选实施例的活塞的结构示意图；
图2是图1中活塞的剖视图；
图中：1、活塞裙部；11、销孔；2、活塞顶部；21、活塞燃烧室；22、凹陷部；23、凸起部；3、活塞头部；31、凹槽；4、冷却腔；4a、第一冷却腔；4b、第二冷却腔；41、第一冷却段；42、第二冷却段；43、冷却介质；5、活塞内壁；6、活塞外壁。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1、图2所示，本实用新型一优选实施方式的活塞，采用铝合金制造成型，包括活塞裙部1、活塞顶部2和活塞头部3。所述活塞裙部1、活塞顶部2和活塞头部3为一体式结构。
所述活塞裙部1的外壁呈弧形结构。所述活塞裙部1上设有具有锥度的销孔11，销孔11水平贯穿在活塞裙部1上。活塞顶部2位于活塞头部3顶端。活塞顶部2设有活塞燃烧室21及位于活塞燃烧室21外围的四个凹陷部22。活塞燃烧室21中央处向上凸出形成一凸起部23。活塞头部3位于活塞裙部1上方，活塞头部3的外壁上设有多个用于安装活塞气环的环形凹槽31。活塞裙部1及活塞顶部2外表面均设置一层磷化层，磷化层则可以使活塞外表面产生一层磷化膜，起到防锈作用的同时也可提高耐磨性。
活塞内设有密封冷却腔4。密封冷却腔4通过钎焊、摩擦焊、激光焊接、等离子焊接和铸造成型。该密封冷却腔4包括第一冷却腔4a及第二冷却腔4b。第一冷却腔4a、第二冷却腔4b均关于活塞的中心轴对称。第一冷却腔4a、第二冷却腔4b均从活塞顶部2靠近活塞燃烧室21处从上向下延伸到活塞裙部1底端。第二冷却腔4b位于第一冷却腔4a外围，第一冷却腔4a靠近活塞内壁5设置，第二冷却腔4b靠近活塞外壁6设置。具体地，第一冷却腔4a呈倒U型，从靠近活塞燃烧室21正中心处从上向下延伸到活塞裙部1底端；第二冷却腔4b从靠近活塞燃烧室21外围处从上向下延伸到活塞裙部1底端。第一冷却腔4a、第二冷却腔4b均包括位于活塞顶部2和活塞头部3处的第一冷却段41及位于活塞裙部1处的第二冷却段42。第一冷却段41的横截面积大于第二冷却段42的横截面积。第一冷却腔4a的第一冷却段41的横截面积从上到下逐渐减小；第二冷却腔4b的第一冷却段41的横截面积沿着从活塞中心到外围的方向逐渐减小。
第一冷却腔4a及第二冷却腔4b内填充有可以是液体或固体的冷却介质43。冷却介质43在室温下是油或液体冷却剂，例如，钠钾合金。冷却介质43在室温下可以是固体，比如由铜形成的管。冷却介质43也可以是低温易熔金属，或者在室温下是固体但是在60℃到200℃液化的金属，例如，钠。冷却介质43也可以是具有近似70℃的熔点的铋、铅、锡和镉的合金。在室温下是固体但是在更高温度下变成液体的材料通常是理想的并且对排放有好处。在操作期间，活塞快速地变热，从而导致冷却介质43液化并且开始冷却。
冷却介质43通常沿着活塞最热部分的内表面泼溅，并且把热量向下传递到活塞温度较低的部分。所吸收和释放的热量与赋予到冷却介质43的动能成正比。
进一步的，本实用新型所述密封冷却腔4内填充的金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体等冷却介质43的体积为密封冷却腔4容积的40-60％，保证充分震荡。
本实用新型的活塞通过设置封闭式密封冷却腔4，使冷却腔4的冷却效率始终保在一个合理范围之内，解决活塞疲劳开裂的问题，经批量验证，效果良好；并且通过在其内部设置从上到下贯穿的第一冷却腔4a及第二冷却腔4b，具有较大的冷却及散热面积，冷却及散热效果较好。
本实用新型中的活塞冷却腔4是密封的，不是传统意义上开放式冷却腔，冷却腔4内的金属钠、钾钠合金或耐高温油的含量在活塞寿命周期内是不变的，不是传统意义上需要一个喷嘴将冷却油喷入活塞头部冷却腔进行冷却。可以改善因顶部温度过高造成的发动机可靠性问题。
以上本实用新型的具体实施方式中凡未涉及到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。
以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (7)
1.一种活塞，采用铝合金制造成型，其特征在于：包括活塞裙部、活塞顶部和活塞头部，活塞顶部位于活塞头部顶端，活塞顶部设有活塞燃烧室，活塞头部位于活塞裙部上方，活塞头部的外壁上设有多个用于安装活塞气环的环形凹槽，活塞内设有密封冷却腔，该密封冷却腔包括第一冷却腔及第二冷却腔，第一冷却腔及第二冷却腔内填充有可以是液体或固体的冷却介质，第一冷却腔、第二冷却腔均从活塞顶部靠近活塞燃烧室处从上向下延伸到活塞裙部底端，第二冷却腔位于第一冷却腔外围，第一冷却腔靠近活塞内壁设置，第二冷却腔靠近活塞外壁设置，第一冷却腔、第二冷却腔均包括位于活塞顶部和活塞头部处的第一冷却段及位于活塞裙部处的第二冷却段，第一冷却段的横截面积大于第二冷却段的横截面积，第一冷却腔的第一冷却段的横截面积从上到下逐渐减小，第二冷却腔的第一冷却段的横截面积沿着从活塞中心到外围的方向逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞裙部上设有销孔，销孔水平贯穿在活塞裙部上。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞顶部还设有位于活塞燃烧室外围的四个凹陷部，活塞燃烧室中央处向上凸出形成一凸起部。
4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞裙部及活塞顶部外表面均设置一层磷化层。
5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述第一冷却腔呈倒U型，从靠近活塞燃烧室正中心处从上向下延伸到活塞裙部底端；第二冷却腔从靠近活塞燃烧室外围处从上向下延伸到活塞裙部底端。
6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述密封冷却腔内填充的冷却介质为金属钠、钾钠合金或耐高温冷却油和惰性气体。
7.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述冷却介质的体积为密封冷却腔容积的40-60％。
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