[發(fā)明專利]一種組合隔熱活塞獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710681713.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107642430B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許春光;王延榮;張曉靜;劉玉婷;張利敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所（天津）
• 主分類號(hào): F02F3/00
• 分類號(hào): F02F3/00
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 馬倩倩

本發(fā)明提供了一種組合隔熱活塞獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)，包括活塞鋼頂和活塞體，所述活塞鋼頂與所述活塞體的接觸面之間設(shè)置金屬隔熱墊，所述活塞鋼頂、所述金屬隔熱墊和所述活塞體設(shè)置有用于螺栓緊固的螺栓孔，所述活塞鋼頂、所述金屬隔熱墊和所述活塞體通過(guò)螺母和所述螺栓緊固在一起，獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體經(jīng)機(jī)械加工后安裝于所述活塞體頂部，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體頂部通過(guò)所述金屬隔熱墊壓緊。本發(fā)明所述的一種組合隔熱活塞獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)，獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體在機(jī)加工后安裝，活塞環(huán)支撐體定位精度高，可滿足活塞體鑄造和鍛造的需求；獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體與活塞體結(jié)合面不易開(kāi)裂；活塞環(huán)槽溫度易于控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種組合隔熱活塞獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前四沖程柴油機(jī)多采用鑄鋁活塞以實(shí)現(xiàn)減小活塞質(zhì)量，降低活塞往復(fù)慣性力的目的，但鑄鋁活塞所能承受的極限溫度較低，約為420℃，隨著發(fā)動(dòng)燃燒壓力不斷升高，活塞承受的溫度不斷升高，極易導(dǎo)致活塞頂部燒蝕。為解決上述問(wèn)題，一種方法是在活塞頂面設(shè)置隔熱涂層，以減小燃燒室到活塞的熱傳遞，降低活塞表面溫度，然而隔熱涂層在活塞熱變形的影響下極易發(fā)生開(kāi)裂、脫落等問(wèn)題，其可靠性問(wèn)題極難以解決，不建議采用；另一種方法是采用鋼頂鋁裙的組合活塞，鋼頂可承受較高的溫度，不易發(fā)生活塞燒蝕，但鋼頂傳導(dǎo)至鋁體的溫度仍然較高，必須采用內(nèi)冷油道進(jìn)行冷卻，增加了設(shè)計(jì)、加工難度。

活塞的熱量很大一部分通過(guò)活塞環(huán)槽傳遞給活塞環(huán)，再通過(guò)與活塞環(huán)接觸的缸套傳遞給缸套外側(cè)冷卻水，來(lái)達(dá)到冷卻活塞的目的，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，活塞環(huán)在活塞環(huán)槽內(nèi)隨氣體壓力的變化上下運(yùn)動(dòng)，特別是第一道氣環(huán)直接承受高壓燃?xì)獾臎_擊作用，環(huán)槽與環(huán)接觸部位沖擊力較大，易磨損，因此目前一般鋁合金活塞的第一道環(huán)槽大多采用鑄鐵鑲?cè)Y(jié)構(gòu)，在活塞鑄造時(shí)先把鑲?cè)潭ㄔ阼T造模具內(nèi)，在注入鋁液冷卻后可與活塞鑄鋁形式一體。這種方法的缺點(diǎn)是：一，鑲?cè)ξ恢谜`差(包括沿活塞軸向尺寸誤差、徑向尺寸誤差)較大，鑲?cè)υ阼T造時(shí)的放置及鑄造過(guò)程中鋁液對(duì)鑲?cè)Φ臎_刷會(huì)給鑲?cè)?lái)較大的位置誤差；二，鑲?cè)εc鋁體鑄造為一體，其結(jié)合面結(jié)合強(qiáng)度很重要，如果結(jié)合強(qiáng)度不足，造成鑲?cè)εc鋁體之間開(kāi)裂，極易造成活塞鋁體與鑲?cè)Φ牧鸭y源，造成活塞或鑲?cè)嗔眩蝗h(huán)槽雖然是活塞散熱的重要通道，但環(huán)槽溫度過(guò)高，會(huì)造成機(jī)油結(jié)焦、活塞環(huán)卡死，因此也應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)槽的溫度，一般活塞第一道環(huán)槽溫度應(yīng)控制在260℃以內(nèi)，活塞鑲?cè)εc鋁體鑄造成一體，只能通過(guò)內(nèi)冷油道的設(shè)計(jì)來(lái)控制第一環(huán)槽的溫度，這對(duì)活塞的設(shè)計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中冷卻液的供給要求很高；四，為了進(jìn)一步提高活塞鋁合金的強(qiáng)度，目前可采用鍛造成型法制造活塞鋁體，目前整體式活塞環(huán)支撐體無(wú)法適用于鍛造成型活塞。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種可以承受頂面更高溫度的組合隔熱活塞，且活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)合強(qiáng)度好、環(huán)槽溫度易調(diào)控、活塞體采用鑄造或鍛造工藝皆適用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種組合隔熱活塞獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體結(jié)構(gòu)，包括活塞鋼頂、金屬隔熱墊、獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體和活塞體，所述活塞鋼頂與所述活塞體的接觸面之間設(shè)置所述金屬隔熱墊，所述活塞鋼頂、所述金屬隔熱墊和所述活塞體設(shè)置有用于螺栓緊固的螺栓孔，所述活塞鋼頂、所述金屬隔熱墊和所述活塞體通過(guò)螺母和所述螺栓緊固在一起，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體經(jīng)機(jī)械加工后安裝于所述活塞體頂部，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體頂部通過(guò)所述金屬隔熱墊壓緊。

進(jìn)一步的，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體為獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，經(jīng)機(jī)械加工后安裝到所述活塞體上。

進(jìn)一步的，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體上設(shè)有若干環(huán)槽。

進(jìn)一步的，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體與所述活塞體、所述金屬隔熱墊的過(guò)盈量及接觸表面粗糙度可進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到所述環(huán)槽溫度的需求。

進(jìn)一步的，所述獨(dú)立式活塞環(huán)支撐體為圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述活塞體可經(jīng)鑄造或鍛造工藝成型。