一种绝热活塞的制作方法
【专利摘要】本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种绝热活塞，包括活塞本体和加强板，所述活塞本体的顶面上设有凹槽，所述加强板与所述活塞本体的顶面连接，且所述加强板与所述凹槽共同限定出一个密闭的腔体。腔体内存储有空气，空气热导率较低，从而使活塞的热导率减小，比热容减小，蓄热能力也减小，可以实现活塞表面温度随燃气温度的波动性变化，减少热量通过活塞的传递，从而降低热损失，提高发动机的热效率。
【专利说明】
一种绝热活塞
技术领域
[0001]本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种绝热活塞。
【背景技术】
[0002]为了改变活塞的传热性能，常常通过改变活塞材料或者是在活塞表面喷射涂层等技术来实现。陶瓷材料的导热率较低，常被用来制成活塞、缸套及缸盖底板等燃烧室零件，对燃烧室进行隔热。美国Cummins公司曾试验顶部喷陶瓷材料的绝热活塞，既在陶瓷顶和铝合金体中间用一块表面粗糙的薄型金属盘隔开，然后把三者用螺栓拧在一起，这种绝热活塞顶，可以使燃烧过程中的热损失大为减少，从而可大大提高发动机的热效率，前苏联认为采用等离子喷涂陶瓷如二氧化锆或三氧化铝等绝热层最有效。另外还有等离子喷涂陶瓷技术及俄罗斯发明的微弧陶瓷化处理技术，都可以应用于活塞顶部陶瓷化处理。总之，随着发动机功率的不断提高，特别是柴油机铝活塞，越来越重视陶瓷化处理技术，其原因是采用陶瓷化处理后，允许的工作温度可显著提高，从而提高热效率，降低排放。
[0003]上述活塞虽然热导率低，减少了热量损失，但是由于上述活塞的蓄热能力强，使得活塞顶部的温度长时间维持在高温状态，导致进气被加热，进而会恶化燃烧和排放。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有的活塞容易蓄热导致进气被加热，进而会恶化燃烧和排放的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种绝热活塞，包括活塞本体和加强板，所述活塞本体的顶面上设有凹槽，所述加强板与所述活塞本体的顶面连接，且所述加强板与所述凹槽共同限定出一个密闭的腔体。
[0008]其中，所述腔体内设有支撑柱，所述支撑柱用于支撑所述加强板。
[0009]其中，所述支撑柱为设于所述加强板的下表面上的凸起，所述凸起的下端与所述凹槽的底部接触。
[0010]其中，所述凸起的数量为多个，多个所述凸起均匀分布于所述加强板的下表面上。
[0011]其中，所述活塞本体由铝合金制成，所述加强板由耐高温的合金钢制成。
[0012]其中，所述加强板由42CrMo4制成。
[0013]其中，所述加强板与所述活塞本体的顶面采用摩擦焊的方式连接。
[0014]其中，所述加强板的厚度为3mm?7mm。
[0015]其中，所述凹槽的深度为0.003mm?0.007mm。
[0016]其中，所述加强板的形状为圆形，且所述加强板的直径与所述活塞本体的顶面的直径相等。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供的一种绝热活塞，包括活塞本体和加强板，活塞本体的顶面上设有凹槽，加强板与活塞本体的顶面连接，且加强板与凹槽共同限定出一个密闭的腔体，腔体内存储有空气，空气热导率较低，从而使活塞的热导率减小，比热容减小，蓄热能力也减小，可以实现活塞表面温度随燃气温度的波动性变化，减少热量通过活塞的传递，从而降低热损失，提高发动机的热效率。
[0019]除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例一提供的绝热活塞的主视图；
[0021 ]图2是本发明实施例一提供的活塞本体的俯视图；
[0022]图3是本发明实施例一提供的绝热活塞的剖视图。
[0023]图中:1:活塞本体;2:加强板;101:凹槽;201:凸起。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026]此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
[0027]实施例一
[0028]如图1至图3所示，本实施例提供的一种绝热活塞，包括活塞本体I和加强板2，活塞本体I的顶面上设有凹槽101，加强板2与活塞本体I的顶面连接，且加强板2与凹槽101共同限定出一个密闭的腔体。腔体内存储有空气，空气热导率较低，从而使活塞的热导率减小，比热容减小，蓄热能力也减小，可以实现活塞表面温度随燃气温度的波动性变化，减少热量通过活塞的传递，降低热损失，从而提高发动机的热效率。
[0029]进一步地，腔体内设有支撑柱，支撑柱用于支撑加强板2ο避免了加强板2在爆发压力的作用下被压塌。
[0030]进一步地，支撑柱包括设于加强板2的下表面上的凸起201，凸起201的下端与凹槽101的底部接触。凸起201的数量为多个，多个凸起201均匀分布于加强板2的下表面上。凸起201与加强板101—体成型，对加强板2起到支撑作用，避免了加强板2在爆发压力的作用下被压塌，凸起201的设计增强了整个活塞结构的刚性，同时又可传递少部分热量，防止加强板2温度过高而使活塞失效。
[0031]进一步地，活塞本体I由铝合金制成，加强板2由耐高温的合金钢制成。在本实施例中，加强板2由42CrMo4制成。
[0032]进一步地，加强板2与活塞本体I的顶面采用摩擦焊的方式连接，具体的，在压力作用下，在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用加强板2下表面和活塞本体I的上表面之间的相对运动在摩擦面及其附件区域产生摩擦热和塑性变形热，使其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现加强板2下表面和活塞本体I的上表面的固态焊接。
[0033]进一步地，为保证加强板2的强度，加强板2的厚度设计为3mm?7mm，在本实施例中，加强板2的厚度选用5_。
[0034]进一步地，凹槽101的深度为0.003mm?0.007mm，在本实施例中，凹槽101的深度设置为0.005mm。
[0035]进一步地，加强板2的形状为圆形，且加强板2的直径与活塞本体I的顶面的直径相等。
[0036]在生产时，首先通过锻造的方式生产出下表设有凸起201的加强板2，再通过铸造的方式生产出活塞本体I，然后将加强板2和活塞本体I通过摩擦焊的方式连接在一起，成为一个完整的绝热活塞。
[0037]实施例二
[0038]本实施例与实施例一相似，其相同之处不再赘述，二者的区别在于:本实施例中加强板的厚度选择3mm，凹槽的深度选择0.003mm。
[0039]实施例三
[0040]本实施例与实施例一及实施例二相似，其不同之处不再赘述，不同之处在于:本实施例中加强板的厚度选择7mm，凹槽的深度选择0.007mm。
[0041]综上所述，本发明提供的一种绝热活塞，包括活塞本体和加强板，活塞本体的顶面设有凹槽，加强板与活塞本体的顶面连接，且加强板与凹槽共同限定出一个密闭的腔体，腔体内的空气的热导率较低，从而减少了热量通过活塞的传递，进而降低热损失，提高发动机的热效率。
[0042]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种绝热活塞，其特征在于:包括活塞本体和加强板，所述活塞本体的顶面上设有凹槽，所述加强板与所述活塞本体的顶面连接，且所述加强板与所述凹槽共同限定出一个密闭的腔体。2.根据权利要求1所述的绝热活塞，其特征在于:所述腔体内设有支撑柱，所述支撑柱用于支撑所述加强板。3.根据权利要求2所述的绝热活塞，其特征在于:所述支撑柱为设于所述加强板的下表面上的凸起，所述凸起的下端与所述凹槽的底部接触。4.根据权利要求3所述的绝热活塞，其特征在于:所述凸起的数量为多个，多个所述凸起均匀分布于所述加强板的下表面上。5.根据权利要求1所述的绝热活塞，其特征在于:所述活塞本体由铝合金制成，所述加强板由耐高温的合金钢制成。6.根据权利要求5所述的绝热活塞，其特征在于:所述加强板由42CrMo4制成。7.根据权利要求1所述的绝热活塞，其特征在于:所述加强板与所述活塞本体的顶面采用摩擦焊的方式连接。8.根据权利要求1所述的绝热活塞，其特征在于:所述加强板的厚度为3mm?7mm。9.根据权利要求1所述的绝热活塞，其特征在于:所述凹槽的深度为0.003mm?0.007mmo10.根据权利要求1-9任一项所述的绝热活塞，其特征在于:所述加强板的形状为圆形，且所述加强板的直径与所述活塞本体的顶面的直径相等。
【文档编号】F02F3/12GK106014674SQ201610543781
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】李勤, 李明, 陈秀明, 李继超, 齐少豹
【申请人】潍柴动力股份有限公司