CN215213703U - 低压缩高、双导向面活塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压缩高、双导向面活塞结构，包括活塞头部、活塞体部，活塞头部包括活塞环槽、活塞环岸、冷却油道和燃烧室，活塞体部包括活塞裙部、活塞销孔，所述活塞环岸包括活塞第二环岸，活塞销孔中心线到活塞顶面的距离为活塞压缩高，所述活塞压缩高与活塞最大直径的比值在45％‑55％之间，活塞在往复运行过程中依靠活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向。本实用新型的活塞压缩高与缸径的比值为45％‑55％之间，活塞重量降低30％，活塞磨损寿命提高10％，解决了活塞压缩高长存在的压缩高增加会导致活塞变形增大，活塞摩擦磨损增大，内燃机机械损失增加的问题，以及仅靠活塞裙部进行导向出现的活塞偏摆严重、活塞磨损寿命短的问题。

Description

低压缩高、双导向面活塞

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，具体涉及一种低压缩高、双导向面活塞。

背景技术

高强、轻质、高效是国际内燃机活塞发展的趋势，随着内燃机的排放法规日益严格和强化程度不断提高，发动机爆发压力和升功率持续增加，对内燃机活塞提出了更加严苛的要求，传统活塞技术难以满足21MPa以上发动机高强化设计要求。

活塞强度与活塞的壁厚和温度直接相关，提升爆压后，为满足强度要求，需增加活塞壁厚，为降低活塞温度，需增大冷却油腔体积，这些都导致压缩高增加。压缩高指销孔中心线到活塞顶面的距离，压缩高增加会导致活塞变形增大，活塞摩擦磨损增大，内燃机机械损失增加。但减小压缩高会导致活塞偏摆严重，活塞侧向力增加，活塞二阶运动不平稳。同时减小压缩高后，活塞头部空间不足，活塞内冷油腔的布置及成型困难。另一方面压缩高区域重量占活塞总重的80％左右，因此压缩高增加还会导致活塞重量增加。活塞压缩高和重量增加后，造成活塞惯性力增加，活塞机械损失增加，限制了内燃机效率的提升，同提高热效率的目标发生矛盾。同时压缩高增加后会导致发动机机体高度增加，发动机体积增大。现有活塞结构难以满足上述要求。

另外，根据经验或者在原有机型上进行改造设计出的活塞压缩高长，活塞偏摆严重，难以实现轻量化要求；压缩高增加会导致活塞变形增大，活塞摩擦磨损增大，内燃机机械损失增加。且现有设计方法和结构，活塞上下运行过程中，仅靠活塞裙部进行导向，活塞偏摆严重，活塞磨损寿命短。

实用新型内容

本实用新型就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种低压缩高、双导向面活塞。本实用新型基于对活塞二阶运动的长期探索研究，本实用新型实用新型了一种低压缩高、双导向面结构活塞，普通活塞压缩高与缸径的比值在65％左右，本实用新型的低压缩高活塞，压缩高与缸径的比值在50％左右。解决活塞压缩高长，活塞重量重的问题。实用新型双导向面活塞结构，通过活塞二环岸和活塞裙部进行导向，解决活塞导向不足，活塞偏摆严重的问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种低压缩高、双导向面活塞结构，包括活塞头部、活塞体部，活塞头部包括活塞环槽、活塞环岸、冷却油道和燃烧室，活塞体部包括活塞裙部、活塞销孔，所述活塞环岸包括活塞第二环岸，活塞销孔中心线到活塞顶面的距离为活塞压缩高，所述活塞压缩高与活塞最大直径的比值在45％-55％之间，活塞在往复运行过程中依靠活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向。

所述活塞裙部的导向型面采用活塞裙部桶形型面。

所述活塞第二环岸的导向型面采用第二环岸桶形型面。

所述活塞第二环岸最大直径与缸套直径的差值范围为0.25-0.45mm。

所述活塞裙部最大直径与缸套的差值范围为0.02-0.12mm。

所述第二环岸桶形型面和活塞裙部桶形型面为根据光滑、无拐点的样条曲线拟合完成得到的曲面。

本实用新型的有益效果是：

1.与现有技术的活塞相比，本实用新型的活塞压缩高与缸径的比值由原来的65％降低为45％-55％之间，活塞重量降低30％，活塞磨损寿命提高10％，解决了活塞压缩高长存在的压缩高增加会导致活塞变形增大，活塞摩擦磨损增大，内燃机机械损失增加的问题，以及活塞重量重带来的问题。本实用新型还解决了现有技术结构在活塞上下运行过程中，仅靠活塞裙部进行导向出现的活塞偏摆严重，活塞磨损寿命短的问题。

2.本实用新型采用活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向，而且所述活塞裙部的导向型面采用活塞裙部桶形型面，所述活塞第二环岸的导向型面采用第二环岸桶形型面。通过采用活塞二环岸和活塞裙部进行导向的双导向面活塞结构，导向更精确，解决了由于减小压缩高会导致活塞偏摆严重，活塞侧向力增加，活塞二阶运动不平稳存在的活塞导向不足、活塞偏摆严重的问题，以及减小压缩高后存在的活塞头部空间不足、活塞内冷油腔的布置及成型困难的问题，。

3.解决了由于压缩高区域重量占活塞总重的80％左右，压缩高增加会导致活塞重量增加，而活塞压缩高和重量增加后造成活塞惯性力增加、活塞机械损失增加、限制了内燃机效率的提升，同提高热效率的目标发生矛盾的问题，同时解决了压缩高增加后导致的发动机机体高度增加，发动机体积增大的问题。

4.另外，本实用新型通过采用小的活塞压缩高长，能够减少活塞偏摆，容易实现和满足活塞的轻量化要求。

附图说明

图1为本实用新型中实施例的活塞结构示意图；

图2活塞双导向面示意图。

图中，CH：活塞压缩高；DN：活塞最大直径；1：活塞第二环岸；2：活塞裙部；β：活塞摆角；d1：第二环岸与缸套的间隙；d2：活塞裙部与缸套的间隙；3：第二环岸桶形型面；4：活塞裙部桶形型面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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。

如图1-2所示，一种低压缩高、双导向面活塞结构，包括活塞头部、活塞体部，活塞头部包括活塞环槽、活塞环岸、冷却油道和燃烧室，活塞体部包括活塞裙部2、活塞销孔，所述活塞环岸包括活塞第二环岸1，活塞销孔中心线到活塞顶面的距离为活塞压缩高CH，所述活塞压缩高CH与活塞最大直径DN的比值在45％-55％之间，活塞在往复运行过程中依靠活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向。

所述活塞裙部的导向型面采用活塞裙部桶形型面4。

所述活塞第二环岸的导向型面采用第二环岸桶形型面3。

通过采用活塞裙部和活塞第二环岸的双导向桶形型面结构，能够实现更好的完成导向。

所述活塞第二环岸最大直径与缸套直径的差值d1范围为0.25-0.45mm之间。实现更好的完成导向。

所述活塞裙部最大直径与缸套的差值d2范围为0.02-0.12mm之间。

所述第二环岸桶形型面3和活塞裙部桶形型面4为根据光滑、无拐点的样条曲线拟合完成得到的曲面。

为实现上述目的，本实用新型采用以下步骤得到：

根据发动机参数、缸径、燃烧室尺寸、活塞环尺寸、活塞销尺寸计算得到活塞可允许的最小压缩高尺寸。通过调整活塞第二环岸最大直径与缸套直径的差值d1以及活塞裙部最大直径与缸套的差值d2、活塞第二环岸桶形型面3以及活塞裙部桶形型面4，控制活塞摆角β小于活塞允许的最大摆角。完成轻量化数学模型。根据二环岸和活塞裙部型面形状加工出活塞桶型型面。

本实用新型与现有技术的活塞相比，首先活塞压缩高与缸径的比值由原来的65％降低为45％-55％之间，活塞重量降低30％，活塞磨损寿命提高10％，解决了活塞压缩高长存在的压缩高增加会导致活塞变形增大，活塞摩擦磨损增大，内燃机机械损失增加的问题，以及活塞重量重带来的问题。本实用新型还解决了现有技术结构在活塞上下运行过程中，仅靠活塞裙部进行导向出现的活塞偏摆严重，活塞磨损寿命短的问题。

然后，本实用新型采用活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向，而且所述活塞裙部的导向型面采用活塞裙部桶形型面，所述活塞第二环岸的导向型面采用第二环岸桶形型面。通过采用活塞二环岸和活塞裙部进行导向的双导向面活塞结构，导向更精确，解决了由于减小压缩高会导致活塞偏摆严重，活塞侧向力增加，活塞二阶运动不平稳存在的活塞导向不足、活塞偏摆严重的问题，以及减小压缩高后存在的活塞头部空间不足、活塞内冷油腔的布置及成型困难的问题，。

其次，本实用新型解决了由于压缩高区域重量占活塞总重的80％左右，压缩高增加会导致活塞重量增加，而活塞压缩高和重量增加后造成活塞惯性力增加、活塞机械损失增加、限制了内燃机效率的提升，同提高热效率的目标发生矛盾的问题，同时解决了压缩高增加后导致的发动机机体高度增加，发动机体积增大的问题。

最后，本实用新型通过采用小的活塞压缩高长，能够减少活塞偏摆，容易实现和满足活塞的轻量化要求。

本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”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，仅是为了描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述为本实用新型的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本实用新型的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本实用新型原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种低压缩高、双导向面活塞结构，包括活塞头部、活塞体部，活塞头部包括活塞环槽、活塞环岸、冷却油道和燃烧室，活塞体部包括活塞裙部、活塞销孔，其特征是，所述活塞环岸包括活塞第二环岸，活塞销孔中心线到活塞顶面的距离为活塞压缩高，所述活塞压缩高与活塞最大直径的比值在45％-55％之间，活塞在往复运行过程中依靠活塞裙部的导向型面和活塞第二环岸的导向型面进行导向。

2.如权利要求1所述的低压缩高、双导向面活塞结构，其特征是，所述活塞裙部的导向型面采用活塞裙部桶形型面。

3.如权利要求2所述的低压缩高、双导向面活塞结构，其特征是，所述活塞第二环岸的导向型面采用第二环岸桶形型面。

4.如权利要求3所述的低压缩高、双导向面活塞结构，其特征是，所述第二环岸桶形型面和活塞裙部桶形型面为根据光滑、无拐点的样条曲线拟合完成得到的曲面。

5.如权利要求1所述的低压缩高、双导向面活塞结构，其特征是，所述活塞第二环岸最大直径与缸套直径的差值范围为0.25-0.45mm。

6.如权利要求5所述的低压缩高、双导向面活塞结构，其特征是，所述活塞裙部最大直径与缸套的差值范围为0.02-0.12mm。

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