一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，包括活塞，活塞由頭部及裙部組成；在活塞頭部至少設(shè)置兩個油槽，該兩個油槽與活塞環(huán)及缸套匹配形成兩油庫，工作狀態(tài)下，潤滑油在兩油庫之間相互循環(huán)。本發(fā)明可以使活塞組件潤滑與冷卻充分，同時縮小裝配間隙，增強燃燒室的密封，提升燃燒效率。
【專利說明】一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]活塞組件包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷及缸套，是內(nèi)燃機的核心運動件，是能源消耗、污染排放產(chǎn)生源頭，對動力性能及可靠性起主導(dǎo)作用。
[0003]隨著環(huán)境保護及能源危機問題的尖銳，對活塞組件的品質(zhì)要求不斷提高，通過高爆發(fā)力、高熱負(fù)荷來實現(xiàn)高排放標(biāo)準(zhǔn)?；钊M件的工作環(huán)境相當(dāng)苛刻，高壓、高速、高溫、高變頻率。大型商用內(nèi)燃機達(dá)16-21Mpa ;每秒線速達(dá)8-16m/s ;平均溫度300°C、瞬間達(dá)1000C ；因壓縮爆炸，承載動力轉(zhuǎn)換，使活塞組件承受周期性的機械應(yīng)力與熱負(fù)荷變化。
[0004]所述苛刻工作環(huán)境，對活塞組件的充分潤滑、冷卻尤為重要，直接影響內(nèi)燃機的性能與可靠性。活塞主要為鋁合金制造，當(dāng)達(dá)300°C，機械強度會急劇下降50%。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻、潤滑活塞組件，可以借助水循環(huán)，間接帶走部分熱量；也可以直接冷卻、潤滑，借助激濺潤滑油及活塞內(nèi)設(shè)冷油道冷卻。然而，活塞頭部，特別是外圓沿周，是最大熱負(fù)荷摩擦區(qū)域，在循環(huán)行程中，特別是壓縮與爆發(fā)行程工況下，達(dá)不到充分的潤滑、冷卻，導(dǎo)致活塞與缸壁形成半干摩擦，增加摩擦阻力，也因達(dá)不到充分的潤滑、冷卻，缸壁預(yù)留較大的間隙，造成燃燒的死區(qū)，排污增加。以下以具體實例予以說明:
例YC-6K系列商用柴油機，活塞組件的匹配間隙如下:活塞頭部第一環(huán)岸(火力岸)與缸壁間隙達(dá)2.20_，第二環(huán)岸與缸壁間隙為0.60_，裙部與缸壁間隙達(dá)0.015_。其活塞頭部第一環(huán)岸有12_高X 2.20_的間隙，此間隙會造成缺氧燃燒，形成燃燒死區(qū)；第二環(huán)岸13_高X0.60_的間隙，造成可燃?xì)怏w下竄，破壞潤滑油膜，活塞下行時，機油上竄，造成機油消耗增加。活塞環(huán)閉口間隙平均第一道環(huán)達(dá)0.50mm，第二道環(huán)達(dá)0.90mm，第三道環(huán)達(dá)0.375mm,該預(yù)留較大的縫隙造成可燃?xì)怏w的泄露，影響燃燒效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，以使活塞組件潤滑與冷卻充分，同時縮小裝配間隙，增強燃燒室的密封，提升燃燒效率。
[0007]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，包括活塞，活塞由頭部及裙部組成；在活塞頭部至少設(shè)置兩個油槽，該兩個油槽與活塞環(huán)及缸套匹配形成兩油庫，工作狀態(tài)下，潤滑油在兩油庫之間相互循環(huán)。
[0008]進(jìn)一步，在活塞頭部形成第一環(huán)岸、第二環(huán)岸及第三環(huán)岸，在第一環(huán)岸上設(shè)置第一道環(huán)，在第二環(huán)岸上設(shè)置第二道環(huán)，在第三環(huán)岸上設(shè)置第三道環(huán)；在第二環(huán)岸下沿設(shè)置第一油槽，而在第三環(huán)岸中部設(shè)置第二油槽。
[0009]進(jìn)一步,所述第一油槽深度為1.50-3.77mm,高度為1.50-3.50 mm。
[0010]進(jìn)一步，所述第一油槽設(shè)置為L型，與設(shè)置在第二環(huán)岸上的第二道環(huán)匹配形成U型油庫。
[0011]進(jìn)一步，所述第二油槽深度為1.50-4.50mm，高度為L 00-2.50 mm。
[0012]進(jìn)一步，所述第二油槽設(shè)置為單堤矩形，上沿設(shè)置為上密封唇，下沿設(shè)置為下密封唇。
[0013]進(jìn)一步，上密封唇與缸壁間隙為0.25-0.70mm，高為1.2 - 2.2mm。下密封唇與缸壁間隙為 0.80-1.60mm，高為 1.0-2.5mm。
[0014]進(jìn)一步，第一環(huán)岸與缸壁間隙為0.60 - 1.2mm ;第二環(huán)岸與缸壁間隙為0.20 -
0.55mm0
[0015]進(jìn)一步，活塞裙部與缸壁間隙為0.05 - 0.10mm。
[0016]進(jìn)一步，第一道環(huán)的閉口間隙為0.17mm-0.33mm;第二道環(huán)的閉口間隙為
0.37mm-0.53謹(jǐn)；第三道環(huán)的閉口間隙為0.12mm-0.28謹(jǐn)。
[0017]進(jìn)一步，在第三環(huán)岸下方活塞上設(shè)置環(huán)形集油槽。
[0018]進(jìn)一步，活塞裙部型面設(shè)置為C型。
[0019]采用上述方案后，本發(fā)明在活塞頭部至少設(shè)置兩個油槽，該兩個油槽相互連通，隨著活塞上下行程，所述兩個油槽起到邊工作、邊儲油、布油、循環(huán)潤滑油作用，從而達(dá)到充分的潤滑與冷卻，使得活塞頭部冷卻充分，降低活塞機械強度的弱化。
[0020]同時，所述兩個油槽設(shè)置結(jié)構(gòu)，使得活塞環(huán)第一道環(huán)、第二道環(huán)及第三道環(huán)的閉口間隙縮小，以及活塞的配缸間隙同步縮小，使得燃燒室密封效果更好，提升燃燒效率，從而使得內(nèi)燃機綜合效率提升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的側(cè)視圖(局部剖視);
圖1A是圖1的局部放大圖；
圖2是本發(fā)明活塞與缸套配合示意圖；
圖3是本發(fā)明活塞裙部型面與缸壁配合示意圖。
[0022]標(biāo)號說明
活塞I頭部11
第一環(huán)岸111第二環(huán)岸112
第三環(huán)岸113裙部12
上裙部121下裙部122
第一油槽13第二油槽14
上密封唇141下密封唇142
環(huán)形集油槽15第一道環(huán)21
第二道環(huán)22第三道環(huán)23
缸壁3。

【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0024]參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明揭示的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，包括活塞1，活塞I由頭部11及裙部12組成；在活塞I頭部11至少設(shè)置兩個油槽，該兩個油槽與活塞環(huán)及缸套匹配形成兩油庫，工作狀態(tài)下，潤滑油在兩油庫之間相互循環(huán)。
[0025]如圖1及圖2所示，在活塞I頭部11形成第一環(huán)岸111、第二環(huán)岸112及第三環(huán)岸113，如圖2所示，在第一環(huán)岸上111設(shè)置第一道環(huán)21，在第二環(huán)岸112上設(shè)置第二道環(huán)22，在第三環(huán)岸113上設(shè)置第三道環(huán)23 ;在第二環(huán)岸112下沿設(shè)置第一油槽13，而在第三環(huán)岸113中部設(shè)置第二油槽14。
[0026]所述第一油槽13深度為1.50-3.77mm,高度為1.50-3.50 mm。所述第一油槽13設(shè)置為L型，與設(shè)置在第二環(huán)岸112上的第二道環(huán)22匹配形成U型油庫，如圖2所示。
[0027]第一油槽13與第二道環(huán)22共同形成了儲油功能的U型油庫，隨著活塞I往復(fù)行程，起到布油并循環(huán)潤滑油的作用，進(jìn)而充分地潤滑、冷卻活塞第一環(huán)岸111、第二環(huán)岸112以及活塞環(huán)第一道環(huán)21、第二道環(huán)22。
[0028]所述第二油槽14深度為2.50-4.50mm,高度為1.00-2.50 mm。所述第二油槽14設(shè)置為單堤矩形，使得刮油、布油效果較好，上沿設(shè)置為上密封唇141，下沿設(shè)置為下密封唇142。上密封唇141與缸壁3間隙為0.25-0.70mm,高為1.2 - 2.2mm,使得第二油槽14的潤滑油適量、均勻上升至第一油槽13中，起到潤滑、冷卻活塞I頭部2及活塞環(huán)。下密封唇142與缸壁3間隙為0.80-1.60mm,高為1.0 - 2.5mm,使得活塞I下行時，潤滑油能充分儲存在第二油槽14。如此活塞I在上下不同的行程中起到儲油、布油、循環(huán)，有效地潤滑、冷卻活塞環(huán)及整個活塞I頭部11與缸壁3的摩擦面。
[0029]第一環(huán)岸11 a與缸壁3間隙為0.60-1.2mm;第二環(huán)岸112與缸壁3間隙為0.20 - 0.55_?；钊鸌裙部12與缸壁3間隙為0.05 - 0.10_。
[0030]第一道環(huán)21的閉口間隙為0.17mm-0.33mm ;第二道環(huán)22的閉口間隙為
0.37mm-0.53mm ;第三道環(huán) 23 的閉口 間隙為 0.12mm-0.28mm。
[0031]在第三道環(huán)23下方活塞I上設(shè)置環(huán)形集油槽15，環(huán)形集油槽15結(jié)合缸壁3與裙部12在上行程時推擠潤滑油至活塞I頭部11。
[0032]如圖3所示，活塞I裙部12型面設(shè)置為C型，由上裙部121及下裙部122組成，隨著活塞I的往復(fù)運動、工況轉(zhuǎn)換、曲柄旋轉(zhuǎn)，飛濺上來的潤滑油通過活塞I裙部12的推擠至環(huán)形集油槽15，以供應(yīng)上面第一油槽13及第二油槽14，同時潤滑裙部12本身，從而使活塞組件的整體，至上而下得到充分潤滑、冷卻。
[0033]本實施例中，第二油槽14上、下沿分別設(shè)立上密封唇141及下密封唇142，與缸壁3—起起到儲油、布油、循環(huán)功能。具體到本實施例中，第二油槽14上密封唇141高為
1.6mm,與缸壁3的間隙為0.65mm,使得第二油槽14的潤滑油適量、均勻上升至第一油槽13中，起到潤滑、冷卻活塞I頭部2及活塞環(huán)。下密封唇142高為1.5mm,與缸壁3的間隙為
1.2mm，使得活塞I下行時，潤滑油能充分儲存在第二油槽14。如此活塞I在上下不同的行程中起到儲油、布油、循環(huán)，有效地潤滑、冷卻活塞環(huán)及整個活塞I頭部11與缸壁3的摩擦面。
[0034]活塞組件的充分潤滑與冷卻后，進(jìn)一步把活塞I的配缸間隙減小，具體為，活塞I第一環(huán)岸111與缸壁3間隙為1.2mm ;活塞I第二環(huán)岸112與缸壁3間隙為0.30mm ;而裙部12與缸壁3間隙縮小至0.07-0.09mm。
[0035]同時，把活塞環(huán)的閉口間隙同步縮小，以下為環(huán)閉口間隙的平均數(shù):第一道環(huán)21縮小0.25mm，第二道環(huán)22縮小0.45mm，第三道環(huán)23縮小0.20mm。以上所述活塞1、活塞環(huán)主要的密封運動件與缸壁3間隙與常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)縮小30-60%，促使燃燒室的真空吸力增加，即壓縮壓力提高，燃燒效率提升。因小間隙，機油上竄幾率大大下降，活塞組件的往復(fù)、換向造成的側(cè)壓力及振動減少。
[0036]同時，第一油槽13及第二油槽14的設(shè)立，在零件之間有效、可靠均勻地建立了油膜，減少了零件的摩擦損失，可靠性得到了有效地提升。以下為本發(fā)明的實驗數(shù)據(jù)與效果對比:
YC 6G 7.8 升內(nèi)燃機、機型:YC-6G-240-30、內(nèi)燃機編號:G60QA600388
11ISmm1.活塞與1缸_10.126 - d m0.03 - M5
WWDB0.20-0.65010-820
rpm 一左丨后丨右I車廂—-左I后丨右車廂 ~5% 74 m74:3..5751 dB78 4 tlB722 ?Β^^7.3..2..574 2dB 75JdB
曝音____—____:ΙΟβΟ S3 I dB S3c* 83 5 ? 16? I SttJdB S0/4B 30.94B 717?
隱——Im—".............mTm—'—...1iilF —ST5......■ —......αΓ"。.....1sl......? 一".....mim^η.....5......"m—
_—平琢一 __
尾氣 ZJJRb0.sab
I—*S—~3 尸 C(表 y6^C <1111)85 0C (表)/ 63 0.C mm^
^ISeC灘|±65X
iJ ~mIi7C'Ie7F'
轚___
下78* C75 iC
iiJMtt#i%Π%
___通道_油電.I,沖調(diào)減
SGS機油變質(zhì)分析
IIfiiMIt Itftmail ?~|每公靈平丨每公里平|對比結(jié)巢^
0H
S ' ?S50317721 55 20 0/10/15 SM O 0321 ?4 '
-------.0j02?3%
機 Y剛9 1I3PQ.2 2013?0/15 7.20 O QSSim
改 Y5765 19695 2 301^10/10 060 O 00305%?34%
10J3565%
Y5809 imzm 20?110/0 040 0.0_!%
執(zhí)__I__I_
注:機油較結(jié)，即變質(zhì)，提升92.34%，證明機油消耗率會明顯的降低。
[0037]排氣煙度檢測結(jié)果



L
?%s -26 mmm'hw-取
P?
%zi os*66 6ε'i οτβπ 優(yōu)善 εο? 鐵.m? 欒獸 ?δ'ο sossa ^
-----------■
%8 OS '66 6C*I OL 'CSI 解.TOO 齡 OO-OBZ.0 SMSA
-00*99 CC.T OG 'TZl 語導(dǎo) SI?'Cl 驚導(dǎo) SI 'I m IZ'P IZlGk nn
_________-β.±__T1-OS *88 6S1 Ot 'AOT 懲饜 》'(? 爾#.Cl? O 營善 81*? Z6ZLI
阿I?08%06%001
!rt mwmm 鱗................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................鐘逢 f
--霧《_戀i ?
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括活塞，活塞由頭部及裙部組成；在活塞頭部至少設(shè)置兩個油槽，該兩個油槽與活塞環(huán)及缸套匹配形成兩油庫，工作狀態(tài)下，潤滑油在兩油庫之間相互循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:在活塞頭部形成第一環(huán)岸、第二環(huán)岸及第三環(huán)岸，在第一環(huán)岸上設(shè)置第一道環(huán)，在第二環(huán)岸上設(shè)置第二道環(huán)，在第三環(huán)岸上設(shè)置第三道環(huán)；在第二環(huán)岸下沿設(shè)置第一油槽，而在第三環(huán)岸中部設(shè)置第二油槽。
3.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:活塞裙部型面設(shè)置為C型。
4.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一油槽深度為1.50-3.77mm,高度為 1.50-3.50 mm。
5.如權(quán)利要求2或4所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一油槽設(shè)置為L型，與設(shè)置在第二環(huán)岸上的第二道環(huán)匹配形成U型油庫。
6.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二油槽深度為2.50-4.50mm,高度為1.00-2.50 mm ;所述第二油槽設(shè)置為單堤矩形，上沿設(shè)置為上密封唇，下沿設(shè)置為下密封唇。
7.如權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:上密封唇與缸壁間隙為0.25-0.70mm,高為 1.2-2.2mm ;下密封唇與缸壁間隙為 0.80-1.60mm,高為 1.0-2.5mm。
8.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:第一環(huán)岸與缸壁間隙為0.60 - 1.2mm ;第二環(huán)岸與缸壁間隙為0.20 - 0.55mm ;活塞裙部與缸壁間隙為0.05 -0.10mnin
9.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:第一道環(huán)的閉口間隙為0.17mm-0.33mm ;第二道環(huán)的閉口間隙為0.37mm-0.53mm ;第三道環(huán)的閉口間隙為0.12mm-Q.28mm。
10.如權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:在第三環(huán)岸下方活塞上設(shè)置環(huán)形集油槽。
【文檔編號】F02F3/00GK104153908SQ201410410851
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】周繼斌 申請人:周繼斌