專利名稱：280／285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞的制作方法
專利說明 本實用新型的發(fā)明涉及一種在280/285系列天然氣發(fā)動機上使用的鋼頂鋁裙活塞，屬于天然氣發(fā)動機活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。目前，280/285系列天然氣發(fā)動機正處于研究開發(fā)中，鑒于天然氣發(fā)動機與柴油發(fā)動機使用的燃料不同，因而與之相關(guān)的發(fā)動機的主要零部件之一的活塞，也因燃料、壓縮比、點燃方式的不同而必須重新研制。在已有技術(shù)中，“16V280(285)ZJ型柴油機用鋼頂鋁裙活塞”(見附


圖1)和專利號為02274796.6的“280/285系列機車柴油機用鋼頂鋁裙活塞的改進”均代表了當前柴油機用下穿式鋼頂鋁裙活塞的結(jié)構(gòu)特點。該鋼頂鋁裙活塞由活塞裙(1)、活塞頂(2)及其連接裝置組成。該連接裝置由雙頭螺栓(3)、彈性套(4)、螺母(5)和彈簧卡銷(6)構(gòu)成?；钊?1)和活塞頂(2)由4條雙頭螺栓(3)連接，雙頭螺栓(3)的一端擰入活塞頂(2)，另一端穿過活塞裙(1)和彈性套(4)用螺母(5)擰緊，螺母(5)通過彈簧卡銷(6)防松。雙頭螺栓(3)的螺紋為M14×1.5、螺栓長度L1為155mm；4條雙頭螺栓(3)在活塞裙(1)上呈正方形布置，其過孔中心線在活塞裙(1)上的位置L×S為60mm×60mm。16V280(285)ZJ型柴油機壓縮比為12.5∶1，壓縮高為225mm，燃燒室形狀為淺ω形，火力岸長度H1＝45mm，氣流組織也是專為柴油機壓燃式燃燒優(yōu)化設(shè)計，不適合壓縮比較小，點燃式燃燒的天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合我國能源情況，加速發(fā)展大功率天然氣發(fā)動機是國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。本實用新型發(fā)明的目的是借鑒機車柴油機用鋼頂鋁裙活塞的成熟技術(shù)，結(jié)合天然氣發(fā)動機工作特點，為280/285系列、壓縮比為6∶1∽11∶1的天然氣發(fā)動機提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、能適應(yīng)天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，以滿足天然氣發(fā)動機研究發(fā)展的需要。
為實現(xiàn)本實用新型的發(fā)明目的的技術(shù)方案是280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，該鋼頂鋁裙活塞為下穿式鋼頂鋁裙活塞，活塞由活塞裙、活塞頂及其連接裝置組成。該連接裝置由雙頭螺栓、彈性套或平墊圈和螺母構(gòu)成。其活塞裙和活塞頂由4條雙頭螺栓連接。在活塞頂上的燃燒室為碗形燃燒室，活塞壓縮高H為202mm∽217mm。所述的活塞頂上的碗形燃燒室，其結(jié)構(gòu)尺寸為碗形燃燒室碗底面過渡圓角半徑R＝25mm∽35mm；碗形燃燒室頂平面與碗底面過渡圓角(半徑R)圓心的距離h＝-5mm∽5mm；碗形燃燒室碗底面兩過渡圓角(半徑R)的中心距φ＝155mm∽165mm；碗形燃燒室側(cè)壁素線和過渡圓角(半徑R)相切且與活塞中心線的夾角α＝0°∽15°；活塞頂火力岸長度H1＝30mm∽35mm。
采用的雙頭螺栓的螺紋為公稱直徑12、14或16mm的細牙螺紋，螺栓長度L1＝135mm∽154mm；雙頭螺栓在活塞裙上呈矩形布置；雙頭螺栓過孔中心線，位于活塞裙上的位置L×S在(58∽63)mm×(56∽62)mm限定的范圍內(nèi)。
本實用新型發(fā)明的280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，是為壓縮比為6∶1∽11∶1的天然氣發(fā)動機而進行設(shè)計的，根據(jù)發(fā)動機用活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，首先選定了決定活塞結(jié)構(gòu)總尺寸的主要參數(shù)---活塞壓縮高(H)；而燃燒室形狀的選擇取決于發(fā)動機用燃料、壓縮比等基本條件，燃燒室的參數(shù)直接影響發(fā)動機燃燒質(zhì)量，而燃燒的好壞決定發(fā)動機的效率、功率、排放及其主要性能。據(jù)此，本實用新型發(fā)明鋼頂鋁裙活塞選用碗形燃燒室，為確保發(fā)動機性能要求，經(jīng)計算分析，選定了碗形燃燒室的各結(jié)構(gòu)參數(shù)R、h、φ、α、H1。同時根據(jù)天燃氣活塞結(jié)構(gòu)要求，合理選擇和布置了連接裝置中的雙頭螺栓，確?；钊?、裙的連接安全、可靠，使用壽命長。
本實用新型發(fā)明的280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，其有益的效果是為280/285系列、壓縮比為6∶1∽11∶1的天然氣發(fā)動機，提供了一種可適于實用、性能符合要求、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和具有較好環(huán)保參數(shù)要求的鋼頂鋁裙活塞。同時本活塞借鑒了柴油發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞的成熟技術(shù)，避免了新機型活塞設(shè)計走彎路，而又根據(jù)其燃料、點燃方式的不同特點，提出了適用的技術(shù)方案，從而確保280/285系列天然氣發(fā)動機工作的需要，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
圖1 16V280(285)ZJ型柴油機用鋼頂鋁裙活塞結(jié)構(gòu)示意圖圖2 280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞結(jié)構(gòu)示意圖圖3“280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞”實施例結(jié)構(gòu)示意圖附圖中1.活塞裙；2.活塞頂；3.雙頭螺栓；4.平墊圈；5.螺母；6.彈簧銷卡；7.平墊圈；8.碗形燃燒室；9.碗形燃燒室頂平面；10.碗形燃燒室碗底面。本實用新型發(fā)明的“280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞”的一個實施例如附圖2.3所示。該鋼頂鋁裙活塞為下穿式鋼頂鋁裙活塞，活塞由活塞裙(1)、活塞頂(2)及其連接裝置組成。本實施例的連接裝置采用雙頭螺栓(3)、平墊圈(7)和螺母(5)構(gòu)成?；钊?1)和活塞頂(2)由4條雙頭螺栓(3)連接。其活塞壓縮高H選定為212.2mm?；钊?2)的燃燒室為碗形燃燒室(8)，碗形燃燒室(8)其結(jié)構(gòu)尺寸選定為碗形燃燒室(8)的碗底面(10)過渡圓角半徑R＝30mm；碗形燃燒室(8)的頂平面(9)與碗底面(10)過渡圓角(半徑R)圓心的距離h＝0mm；碗形燃燒室(8)的碗底面(10)兩過渡圓角(半徑R)的中心距φ＝160mm；碗形燃燒室(8)側(cè)壁素線和過渡圓角(半徑R)相切且與活塞中心線的夾角α＝0°；活塞頂(2)的火力岸長度H1＝36mm。
本實施例中的雙頭螺栓(3)在活塞裙(1)上呈矩形布置；其雙頭螺栓(3)的螺紋為M14×1.5的細牙螺紋，螺栓長度L1為146mm；雙頭螺栓(3)過孔中心線，位于活塞裙(1)上的位置L×S選定為60mm×60mm。雙頭螺栓(3)的一端擰入活塞頂(2)另一端穿過活塞裙(1)和平墊圈(7)用螺母(5)擰緊。
本實施例適用于缸徑為280mm、行程為285mm、壓縮比為8∶1的天然氣發(fā)動機的鋼頂鋁裙活塞。
權(quán)利要求1.一種280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，該鋼頂鋁裙活塞為下穿式鋼頂鋁裙活塞，活塞由活塞裙(1)、活塞頂(2)及其連接裝置組成，該連接裝置由雙頭螺栓(3)、彈性套(4)或平墊圈(7)和螺母(5)構(gòu)成，活塞裙(1)和活塞頂(2)由4條雙頭螺栓(3)連接，其特征在于活塞頂(2)的燃燒室為碗形燃燒室(8)，活塞壓縮高H為202∽217mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，其特征在于所述的活塞頂(2)的碗形燃燒室(8)，其結(jié)構(gòu)尺寸為，碗形燃燒室(8)碗底面(10)過渡圓角半徑R＝25∽35mm，碗形燃燒室(8)頂平面(9)與碗底面(10)過渡圓角(半徑R)圓心的距離h＝-5∽5mm，碗形燃燒室(8)碗底面(10)兩過渡圓角(半徑R)的中心距φ＝155∽165mm，碗形燃燒室(8)側(cè)壁素線和過渡圓角(半徑R)相切且與活塞中心線的夾角α＝0°∽15°，活塞頂(2)的火力岸長度H1＝30∽40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，其特征在于所述的雙頭螺栓(3)在活塞裙(1)上呈矩形布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，其特征在于所述的雙頭螺栓(3)的螺紋為公稱直徑12、14或16mm的細牙螺紋，螺栓長度L1＝135∽154mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的280/285系列天然氣發(fā)動機用鋼頂鋁裙活塞，其特征在于所述的雙頭螺栓(3)過孔中心線，位于活塞裙(1)上的位置L×S在(58∽63)mm×(56∽62)mm限定的范圍內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種在280/285系列天然氣發(fā)動機上使用的鋼頂鋁裙活塞，屬于天然氣發(fā)動機活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域?；钊苫钊?、活塞頂及其連接裝置組成。該連接裝置由雙頭螺栓、彈性套或平墊圈和螺母構(gòu)成。其活塞裙和活塞頂由4條雙頭螺栓連接。在活塞頂上的燃燒室為碗形燃燒室，活塞壓縮高H為202～217mm?；钊敾鹆Π堕L度H
文檔編號F02F3/00GK2667182SQ20032010482
公開日2004年12月29日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者楊英, 康建明, 周湘曄, 唐秋華, 叢新春, 于秀俊 申請人:中國北車集團大連機車研究所