[發(fā)明專利]用于氣體發(fā)動機(jī)的節(jié)能型活塞

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210204345.X
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102797584A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王季明;劉獻(xiàn)豐;劉立明;魏情;郭正偉;付靜文
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊金剛內(nèi)燃機(jī)零部件集團(tuán)有限公司
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00;F02F3/10;F16J1/16
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標(biāo)事務(wù)所 13115
• 代理人: 王琪

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速中重型氣體發(fā)動機(jī)配裝零件，具體的說是一種用于T6114ZLQ型氣體發(fā)動機(jī)的節(jié)能型活塞，特別適用于工作汽缸直徑為114mm，汽缸數(shù)為6缸，排量為8L、9L的T6114ZLQ型氣體發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)

氣體發(fā)動機(jī)具有主要用于汽車、船舶、工程機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、發(fā)電機(jī)組等機(jī)械設(shè)備，活塞和活塞銷均是發(fā)動機(jī)中最為關(guān)鍵的零部件之一，是發(fā)動機(jī)中的“心臟”，它將燃?xì)馊紵a(chǎn)生的爆發(fā)壓力通過曲柄連桿傳遞給曲軸而做功，形成動力。

氣體發(fā)動機(jī)尤其CNG發(fā)動機(jī)優(yōu)越的排放性、經(jīng)濟(jì)性和較為適當(dāng)?shù)膭恿Γ龑?dǎo)其應(yīng)用越來越廣泛，尤其在城市公交上。然而目前氣體發(fā)動機(jī)廠家的活塞的設(shè)計(jì)往往在柴油機(jī)活塞的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒室等加工尺寸的改動，結(jié)構(gòu)上變動不大；活塞銷基本上是借鑒的柴油機(jī)設(shè)計(jì)。而氣體發(fā)動機(jī)與柴油機(jī)的工況條件相比，爆發(fā)壓力、負(fù)載等指標(biāo)差距較大，從價(jià)值工程角度看，這些運(yùn)動件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在著功能性過于富余，而這些多余的重量往往造成氣體發(fā)動機(jī)無效功率的比例過大，從而造成動力性、燃?xì)狻C(jī)油消耗指標(biāo)存在著較大的優(yōu)化設(shè)計(jì)空間，以達(dá)到氣體發(fā)動機(jī)具有良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。

活塞的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，活塞從結(jié)構(gòu)上由頭部、頂面、燃燒室、裙部組成，活塞頭部有活塞環(huán)槽，活塞裙部有連接和支撐活塞銷用的活塞銷座和銷孔。

現(xiàn)有技術(shù)中公開的T6114ZLQ型氣體發(fā)動機(jī)活塞的結(jié)構(gòu)參數(shù)總高為120mm，活塞收縮窗的基本形狀為Φ112mm的圓弧，在銷孔中心線的位置，活塞內(nèi)腔楔形銷座的間距一般為43.5-45.5?mm。這種結(jié)構(gòu)的活塞高度較高，銷孔壁厚，重量自然就會較大，導(dǎo)致工作運(yùn)動往復(fù)慣性力很大，摩擦損失功較多，有效功率降低，燃?xì)庀暮蜋C(jī)油消耗高，動力性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保性能都存在差距與不足。而由于活塞的結(jié)構(gòu)較小，要想既減輕活塞的重量，還要保證機(jī)械強(qiáng)度，所有的結(jié)構(gòu)尺寸還要非常匹配，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是非常難克服的，哪怕只有1mm的變動，都要考慮到所有結(jié)構(gòu)的改變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中活塞重量較大的技術(shù)難題，設(shè)計(jì)了一種新式的活塞，從各個結(jié)構(gòu)中采取輕量化設(shè)計(jì)，同時還要保證各個尺寸的匹配，最終達(dá)到減輕重量的目的。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，用于氣體發(fā)動機(jī)的節(jié)能型活塞，包括活塞頂面、活塞燃燒室、活塞頭部、活塞環(huán)槽、活塞裙部、在活塞內(nèi)腔中設(shè)置的楔形銷座、帶有卡環(huán)槽的活塞銷孔，以及活塞銷，關(guān)鍵是：所述的活塞的高度與外徑的比例為（1~1.035）：1，所述的活塞銷包括活塞銷外圓、活塞銷內(nèi)孔、活塞銷內(nèi)孔中設(shè)置的錐面，活塞銷的長度與活塞銷外圓的直徑比例為（1.96~2.05）：1。

所述的楔形銷座在活塞內(nèi)腔內(nèi)對稱設(shè)置，在活塞銷孔中心線位置楔形銷座的間距為43-49mm。

所述的卡環(huán)槽在活塞銷孔中對稱設(shè)置，間距為88-91mm。

所述的在活塞環(huán)槽的外表面上還設(shè)置有一層保護(hù)膜，保護(hù)膜的厚度為0.01-0.04mm。

所述的保護(hù)膜是經(jīng)鑲鑄工藝加工而成的耐磨鑲?cè)Γ蚴墙?jīng)等離子氧化技術(shù)沉積的陶瓷膜層。

所述的活塞還設(shè)置有收縮窗，收縮窗的形狀為向內(nèi)凹陷的輪轂狀。

在活塞頂面、活塞燃燒室和活塞頭部的表面均設(shè)置有一層陶瓷保護(hù)層。

所述的活塞的高度為114-118mm，活塞的直徑為113.87±0.007mm。

所述的活塞銷長度為88-91mm，活塞銷外圓的直徑為43-45mm，活塞銷內(nèi)孔的直徑為22-28mm，活塞銷兩端的端面處的壁厚為3-5mm。?

所述的錐面的傾斜角度為13-50°。

本發(fā)明的關(guān)鍵是對活塞中各個結(jié)構(gòu)的尺寸改進(jìn)，將活塞的整體高度設(shè)計(jì)為114-118mm，同時將在活塞銷孔中心線位置楔形銷座的間距為43-49mm，這樣既可以保證降低高度，同時考慮到活塞整體的剛性與承載能力，而且還增加了向內(nèi)凹陷的輪轂狀收縮窗，減去了對活塞功能和性能不起作用的多余壁厚的重量。保持了機(jī)械強(qiáng)度和工作的可靠性，又有效地降低了本體重量。柴油機(jī)的往復(fù)運(yùn)動慣性力降低15-40%，大大降低了主機(jī)工作時的慣性力的沖擊和有效功率的損失，提高了有效功率。