CN212130627U - 一种导热活塞及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导热活塞及发动机，涉及发动机活塞领域，包括带有内冷油道的活塞本体，所述内冷油道横截面的形状由首尾依次相连的第一圆弧、第一线段、第二圆弧和第二线段构成，所述第一线段与第二线段相互平行，本实用新型结构简单，通过将现有技术中梯形的活塞内冷油道的横截面形状进行改进，能够将在内冷油道中机油上下移动的轨迹转化为圆周运动的轨迹，在一定程度上增加了机油运动时与内冷油道壁的接触率，使机油能够将活塞本体中的热量更加及时快速的散出。

Description

一种导热活塞及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机活塞领域，具体是一种导热活塞及发动机。

背景技术

汽车发动机的活塞是发动机中的主要配件之一，它与活塞环、活塞销等零件组成活塞组件运动副，与气缸盖等共同组成燃烧室，承受燃气作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃发动机的工作过程。由于活塞处于一个高速、高压和高温的恶劣工作环境，又要考虑到发动机的运行平稳及耐用，因此要求活塞也必须要有足够的强度和刚度，导热性好，耐热性高，膨胀系数小(尺寸及形状变化要小)，相对密度小(重量轻)，耐磨及耐腐蚀，还要成本低。

在汽车发动机运行过程中，活塞受到压力作用，其本身温度升高，若活塞的本身的热量不能及时散出，容易对活塞的使用寿命受到影响，因此为使活塞本身的热量及时散出，现有技术中提供了一种降低活塞温度的方法：如说明书附图2所示，在活塞内部开设内冷油道，使机油能够在内冷油道中流动，将活塞的热量导出，另外现有的内冷油道的横截面形状可以通过改进，更大程度的将活塞本身的热量传出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种导热活塞，通过改变活塞内冷油道的横截面形状，增加了机油在内冷油道中流动时与活塞的接触率，能够更大程度的将活塞本身的热量及时导出，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种导热活塞，包括带有内冷油道的活塞本体，所述内冷油道横截面的形状由首尾依次相连的第一圆弧、第一线段、第二圆弧和第二线段构成，所述第一线段与第二线段相互平行，所述内冷油道竖直方向上的高度为L1，所述第一线段和第二线段之间的距离为L2，所述两条线段与竖直方向的夹角为θ，所述L1的长度范围为：6-11mm，所述L2的长度范围为：4-7mm，所述第一线段与竖直方向的夹角θ的范围为：0-20度。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一圆弧和第二圆弧半径分别为R1和R2，所述第一圆弧和第二圆弧的半径相等，即：R1＝R2。

作为本实用新型进一步的方案：所述L1的长度范围为：8-9mm，所述L2的长度范围为：5-6mm，所述第一线段与竖直方向的夹角θ的范围为：9-11度。

一种发动机，包括上述任一所述的一种导热活塞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构新颖，将现有技术中梯形的活塞内冷油道的横截面形状进行改进，能够将在内冷油道中机油上下移动的轨迹转化为圆周运动的轨迹，在一定程度上增加了机油运动时与内冷油道壁的接触率，使机油能够将活塞本体中的热量更加及时快速的散出。

附图说明

图1为一种导热活塞的剖面结构示意图；

图2为一种导热活塞改进前后的剖面结构示意图；

图3为活塞内冷油道改进后横截面的结构示意图；

图4为活塞内冷油道改进前后活塞顶面温度的对比示意图；

图5为活塞内冷油道改进前后活塞TOP环槽温度的对比示意图；

图中：1-活塞本体、2-活塞销孔、3-活塞顶面槽、4-内冷油道、5-TOP环形槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种导热活塞，包括活塞顶面槽3、TOP环形槽5和内冷油道4，所述活塞顶面槽3开设在活塞本体1的上表面，所述TOP环形槽5开设在活塞本体的侧表面；一种发动机包括上述所述的一种导热活塞。

所述活塞内冷油道开设在活塞内部，与活塞轴向垂直且形状为环形，如图2所示，所述改进前的内冷油道的横截面形状为梯形，虽相较于无内冷油道的活塞，内冷油道改进前的活塞能够使机油在内冷油道中流动，从而能够将活塞本身的热量导出，使活塞本身的温度相应降低，通过CFD(计算流体动力学)测试后，工作人员发现机油在活塞内冷油道中的流动时，其流动轨迹仅为上下运动，机油与活塞内冷油道壁之间的接触不够充分，从理论上推导可以得知：活塞本身的热量不能够很好的通过内冷油道及时有效的散出。

改进后的所述内冷油道，其横截面形状为类椭圆形，如图3所示，所述类椭圆形由两条半圆弧和两段分别与两条半圆弧相连的线段组成，所述类椭圆形竖直方向上的高度为L1，所述两条线段之间的距离为L2，所述类椭圆形两端的半圆弧半径分别为R1和R2，所述两条线段与竖直方向的夹角为θ，通过CFD(计算流体动力学)测试，机油在活塞内冷油道中的流动轨迹为圆周运动，其中机油在内冷油道中做圆周运动的原理为：由于活塞上下运动，机油在内冷油道中随惯性力运动，内冷油道的尺寸设计能够使机油随惯性力的运动基本贴合内冷油道内壁做圆周运动，相较于现有技术，本实用新型通过改变活塞内冷油道的横截面形状，经过CFD实验测试能够得出，机油在内冷油道中流动时，本实用新型能够增大机油与内冷油道壁的接触率，从理论上能够推导得出：改进后活塞其本身的热量能够通过内冷油道更加及时快速的散出。

为验证上述推导得出的结论，工作人员先后测量改进前活塞和改进后活塞在相同外界环境下、使用相同时间后，其活塞顶面槽和TOP环形槽的温度，其中改进后活塞的对应参数设置为：L1为7mm、L2为5.5mm、R1＝R2以及θ＝10度，如图4所示，实验结果反映了内冷油道横截面形状改进前和改进后的活塞顶面槽的温度变化，能够直观的得知活塞内冷油道的横截面形状改进后，活塞顶面槽的表面温度下降。如图5所示，其中反映了内冷油道横截面形状改进前和改建后的活塞TOP环形槽的温度变化，能够直观的得知活塞内冷油道的横截面形状改进后，活塞TOP环形槽的表面温度下降，通过上述两组实验数据，能够对推导得出的理论进行验证，可以得知：活塞内冷油道的横截面形状改进后能够使活塞本身的热量更加及时快速的散出。

另外工作人员为使上述结论更加具有说服力，对改进后的活塞的各项参数调整后再进行多次实验，当第一圆弧和第二圆弧的半径相等时，即：R1＝R2，再通过调整改进后活塞的其他相应参数，得到如下相应实验数据：

对比例1：

	L1(毫米)	L2(毫米)	Θ(度)	接触率(％)
					实施例1	6	4	0	45％
实施例2	8	5	9	47.3％
					实施例3	8.5	5.5	10	55％
实施例4	9	6	11	62％
					实施例5	11	7	20	57％

另外当第一圆弧和第二圆弧的半径不相同时，即：R1≠R2，再通过调整改进后活塞的其他相应参数，得到如下相应实验数据：

对比例2：

	L1(毫米)	L2(毫米)	Θ(度)	接触率(％)
					实施例1	6	4	0	38％
实施例2	8	5	9	40％
					实施例3	8.5	5.5	10	43.8％
实施例4	9	6	11	48.1％
					实施例5	11	7	20	43％

通过上述两组对比例实验数据分析，能够得出：当R1＝R2时，活塞在使用过程中，机油与活塞内冷油道壁的接触率较高，在R1≠R2时，活塞在使用过程中，机油与活塞内冷油道壁的接触率相对较低，因此通过对比例的实验结果分析，本实用新型在实际使用的过程中，活塞内冷油道的横截面形状一般采用R1＝R2的形式。

本实用新型结构新颖，运行稳定，本实用新型将现有技术中梯形的活塞内冷油道的横截面形状进行改进，能够将在内冷油道中机油上下移动的轨迹转化为圆周运动的轨迹，在一定程度上增加了机油运动时与内冷油道壁的接触率，使机油能够将活塞本体中的热量更加及时快速的散出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种导热活塞，包括带有内冷油道(4)的活塞本体(1)，其特征在于，所述内冷油道横截面的形状由首尾依次相连的第一圆弧、第一线段、第二圆弧和第二线段构成，所述第一线段与第二线段相互平行，所述内冷油道竖直方向上的高度为L1，所述第一线段和第二线段之间的距离为L2，所述两条线段与竖直方向的夹角为θ，所述L1的长度范围为：6-11mm，所述L2的长度范围为：4-7mm，所述第一线段与竖直方向的夹角θ的范围为：0-20度。

2.根据权利要求1所述的一种导热活塞，其特征在于，所述第一圆弧和第二圆弧半径分别为R1和R2，所述第一圆弧和第二圆弧的半径相等，即：R1=R2。

3.根据权利要求1所述的一种导热活塞，其特征在于，所述L1的长度范围为：8-9mm，所述L2的长度范围为：5-6mm，所述第一线段与竖直方向的夹角θ的范围为：9-11度。

4.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的一种导热活塞。

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