[发明专利]一种活塞

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，更具体的说，是涉及一种活塞。

背景技术

目前，用于汽车、工程机械、内燃机车及船用发动机都向低摩擦、高功率、低排放、高强化方向发展。活塞是柴油机的关键零件，长期在高温、高负荷和润滑不良的情况下工作，承受着周期交变的机械负荷与热负荷，是柴油机中故障发生最多的零部件之一。长期以来一直是重型柴油机设计研究关注的重点。活塞设计是否合理，直接影响到柴油机的动力性、经济性、可靠性和使用寿命。

在柴油机中的各项指标中，摩擦损失功率是制约其高功率的一个重要因素，指的是柴油机为克服各运动部件之间的摩擦而消耗的功率。摩擦损失功率N_mf约为指示功率N_i的10～15％，其中最大的一项是活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦损失，约占整个摩擦损失功率N_mf的55～65％。摩擦损失功率N_mf与摩擦面上的单位压力、表面线速度、材料、润滑油质量及粘度、表面加工精度及装配质量有关。在机械损失中，由于摩擦损失所占的比例很大，所以采取措施减少摩擦损失是提高柴油机有效指标的重要方向。

当前，大功率、高负荷的发动机活塞，采用钢顶铝裙结构活塞(活塞头部采用锻钢或铸钢，裙部采用锻铝或铸铝制造，通过螺栓链接成一体)、铰接摆体式活塞(活塞头部采用锻钢或铸钢，裙部采用锻铝或铸铝制造，通过活塞销链接成一体)、锻钢或铸钢整体(焊接)式活塞来设计，满足发动机的要求。但是以上几种结构的活塞都存在工艺复杂，成本过高(包括制造成本和材料成本)，活塞重量偏重、早期磨损等问题。

铸造铝活塞具有足够的强度、刚度和可靠性，同时有良好的工作性能、较轻的重量和较好的工艺性，目前依然是发动机活塞的首选。但是铝质活塞不能满足发动机高功率、高强化、低排放的要求的问题，所以，如何提供一种结构较简单，成本低廉，能广泛应用于发动机高功率、高强化、低排放、低摩擦的要求的活塞是当前本领域亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种活塞，以克服现有技术中由于活塞和气缸的摩擦损失功率N_mf过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种活塞，包括：

活塞本体，所述活塞本体裙部长轴两侧正压面设有楔形凹槽；

镶嵌所述楔形凹槽处的碳复合纤维块。

优选的，上述活塞中，所述活塞本体为整体铸造成型。

优选的，上述活塞中，所述楔形凹槽的楔形角度小于等于75°。

优选的，上述活塞中，所述碳复合纤维块为石墨纤维块。

经由上述的技术方案可知，本发明公开了一种活塞，其活塞裙部与气缸配合摩擦的接触面结构为碳复合纤维，其含碳量在90％以上，属于固体润滑剂，具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、且不易变形等特性。由于其具有自润滑功能，所以减小了活塞与气缸的摩擦阻力，进而降低了摩擦损失功率，提高了活塞功率，使其能够满足发动机高功率、高强化、低排放的要求。并由于该结构比整体为铝合金的结构重量轻(碳复合纤维含碳量在一般都在90％以上，其密度1.80低于的铝合金2.77)，进而往复运动惯性力就相应比其他铝合金结构小，摩擦损失功率相应减小，从而提高了发动机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的楔形碳复合纤维块结构示意图；

图2为本发明实施例公开的活塞本体剖面图；

图3为本发明实施例公开的活塞A-A截面图；

图4为本发明实施例公开的活塞整体结构剖面图；

图5为本发明实施例公开的活塞整体A-A截面图。

具体实施方式

本发明公开本一种活塞，其活塞裙部与气缸配合摩擦的接触面结构为碳复合纤维块，由于该碳复合纤维块具有自润滑功能，所以减小了活塞与气缸的摩擦阻力，进而降低了摩擦损失功率，提高了活塞功率，使其能够满足发动机高功率、高强化、低排放的要求。