一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種內(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)。本實用新型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)領域】
[0001] 本實用新型涉及內(nèi)燃機【技術(shù)領域】，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、高熱負荷來實現(xiàn)高排放標準?；钊M件的工作環(huán)境相當苛刻，高壓、高速、高溫、 高變頻率。大型商用內(nèi)燃機達16_21Mpa ;每秒線速達8-16m/s ;平均溫度300°C、瞬間達 1000°C ;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力與熱負荷變化。
[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?；钊饕獮殇X合金制造，當達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)設冷油道冷卻。然而，活塞頭部，特別是外圓沿周， 是最大熱負荷摩擦區(qū)域，在循環(huán)行程中，特別是壓縮與爆發(fā)行程工況下，達不到充分的潤 滑、冷卻，導致活塞與缸壁形成半干摩擦，增加摩擦阻力，也因達不到充分的潤滑、冷卻，缸 壁預留較大的間隙，造成燃燒的死區(qū)，排污增加。以下以具體實例予以說明：
[0006] 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2. 20_，第二環(huán)岸與缸壁間隙為0. 60_，裙部與缸壁間隙達0. 015_。其 活塞頭部第一環(huán)岸有12_高X2. 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，造成可燃氣體下竄，破壞潤滑油膜，活塞下行時，機油上 竄，造成機油消耗增加?；钊h(huán)閉口間隙平均第一道環(huán)達〇. 50mm，第二道環(huán)達0. 90mm，第三 道環(huán)達0. 375_，該預留較大的縫隙造成可燃氣體的泄露，影響燃燒效率。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型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。
[0008] 為達成上述目的，本實用新型的解決方案為：
[0009] -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)。
[0010] 進一步，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)岸上設置第一 道環(huán)，在第二環(huán)岸上設置第二道環(huán)，在第三環(huán)岸上設置第三道環(huán)；在第二環(huán)岸下沿設置第一 油槽，而在第三環(huán)岸中部設置第二油槽。
[0011] 進一步，所述第一油槽深度為1. 50-3. 77mm，高度為1. 50-3. 50 mm。
[0012] 進一步，所述第一油槽設置為L型，與設置在第二環(huán)岸上的第二道環(huán)匹配形成U型 油庫。
[0013] 進一步，所述第二油槽深度為2· 50-4. 50mm，高度為L 00-2. 50 mm。
[0014] 進一步，所述第二油槽設置為單堤矩形，上沿設置為上密封唇，下沿設置為下密封 唇。
[0015] 進一步，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 〇· 80-1. 60mm，高為 1. 0 - 2. 5mm。
[0016] 進一步，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. 55mm〇
[0017] 進一步，活塞裙部與缸壁間隙為0· 05 - 0· 10mm。
[0018] 進一步，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· 37謹-0· 53謹；第三道環(huán)的閉口間隙為0· 12謹-0· 28謹。
[0019] 進一步，在第三環(huán)岸下方活塞上設置環(huán)形集油槽。
[0020] 進一步，活塞裙部型面設置為C型。
[0021] 采用上述方案后，本實用新型在活塞頭部至少設置兩個油槽，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 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。
[0022] 同時，所述兩個油槽設置結(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】
[0023] 圖1是本實用新型的側(cè)視圖(局部剖視）；
[0024] 圖1A是圖1的局部放大圖；
[0025] 圖2是本實用新型活塞與缸套配合示意圖；
[0026] 圖3是本實用新型活塞裙部型面與缸壁配合示意圖。
[0027] 標號說明
[0028] 活塞1 頭部11
[0029] 第一環(huán)岸111 第二環(huán)岸112
[0030] 第三環(huán)岸113 裙部12
[0031] 上裙部121 下裙部122
[0032] 第一油槽13 第二油槽14
[0033] 上密封唇141 下密封唇142
[0034] 環(huán)形集油槽15 第一道環(huán)21
[0035] 第二道環(huán)22 第三道環(huán)23
[0036] 缸壁 3。

【具體實施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細描述。
[0038] 參閱圖1至圖3所示，本實用新型揭示的一種內(nèi)燃機活塞結(jié)構(gòu)，包括活塞1，活塞1 由頭部11及裙部12組成；在活塞1頭部11至少設置兩個油槽，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)。
[0039] 如圖1及圖2所示，在活塞1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設置第一道環(huán)21，在第二環(huán)岸112上設置第二道環(huán)22， 在第三環(huán)岸113上設置第三道環(huán)23 ;在第二環(huán)岸112下沿設置第一油槽13,而在第三環(huán)岸 113中部設置第二油槽14。
[0040] 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 設置為L型，與設置在第二環(huán)岸112上的第二道環(huán)22匹配形成U型油庫，如圖2所示。
[0041] 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1往復行 程，起到布油并循環(huán)潤滑油的作用，進而充分地潤滑、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。
[0042] 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 設置為單堤矩形，使得刮油、布油效果較好，上沿設置為上密封唇141，下沿設置為下密封唇 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1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1下行時，潤滑油能充分儲存 在第二油槽14。如此活塞1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1頭部11與缸壁3的摩擦面。
[0043] 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?裙部12與缸壁3間隙為0. 05 - 0. 10_。
[0044] 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· 37臟-0· 53臟；第三道環(huán)23的閉口間隙為0· 12臟-0· 28臟。
[0045] 在第三道環(huán)23下方活塞1上設置環(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1頭部11。
[0046] 如圖3所示，活塞1裙部12型面設置為C型，由上裙部121及下裙部122組成，隨 著活塞1的往復運動、工況轉(zhuǎn)換、曲柄旋轉(zhuǎn)，飛濺上來的潤滑油通過活塞1裙部12的推擠至 環(huán)形集油槽15,以供應上面第一油槽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。
[0047] 本實施例中，第二油槽14上、下沿分別設立上密封唇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1頭部2及活塞環(huán)。下密封唇142高為1. 5_，與缸壁3的間隙為 1. 2mm，使得活塞1下行時，潤滑油能充分儲存在第二油槽14。如此活塞1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1頭部11與缸壁3的摩擦 面。
[0048] 活塞組件的充分潤滑與冷卻后，進一步把活塞1的配缸間隙減小，具體為，活塞1 第一環(huán)岸111與缸壁3間隙為1. 2mm ;活塞1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。
[0049] 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)標準縮小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、換向造 成的側(cè)壓力及振動減少。
[0050] 同時，第一油槽13及第二油槽14的設立，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。以下為本實用新型的實驗數(shù)據(jù)與效 果對比：
[0051] YC 6G 7. 8 升內(nèi)燃機、機型：YC-6G-240-30、內(nèi)燃機編號：G60QA600388
[0052]

【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)岸上設置第一道環(huán)，在第二環(huán)岸上設置第二道環(huán)，在第三環(huán) 岸上設置第三道環(huán)；在第二環(huán)岸下沿設置第一油槽，而在第三環(huán)岸中部設置第二油槽。
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：所述第一油槽設置為L 型，與設置在第二環(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 ;所述第二油槽設置為單堤矩形，上沿設置為上密封唇， 下沿設置為下密封唇。
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. 10mm η
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 置環(huán)形集油槽。
【文檔編號】F02F3/00GK204060960SQ201420470563
【公開日】2014年12月31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