[发明专利]一种带微织构绝热涂层的活塞及其制作方法

说明书

本发明提供一种带微织构绝热涂层的活塞，包括活塞本体；形成于所述活塞本体的顶部的具有一定厚度的硬质阳极氧化层；从所述硬质阳极氧化层的顶面沿活塞本体的轴向贯穿至所述活塞本体内部且沿所述活塞本体的径向平行排列的多个孔隙结构；以及形成于所述硬质阳极氧化层的顶面且用于对所述孔隙结构进行封孔的封孔层。本发明还提供一种带微织构绝热涂层的活塞的制作方法，包括如下步骤：制作活塞本体；在所述活塞本体的顶部形成具有一定厚度的硬质阳极氧化层；形成多个沿所述活塞本体的径向平行排列且从所述硬质阳极氧化层的顶面沿活塞本体的轴向贯穿至所述活塞本体内部的孔隙结构；在所述硬质阳极氧化层的顶面形成封孔层。

技术领域

本发明涉及活塞领域，特别是涉及一种带微织构绝热涂层的活塞及其制作方法。

背景技术

近年来，为应对能源危机及气候变化，各国发布了更严苛的油耗排放法规。作为车用动力源，汽油机仍将存在相当长时间，汽车厂商需不断提升整车燃油经济性。根据国家2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，乘用车新车平均油耗将分别达到2020年5.0L/100Km，2025年4.0L/100Km，2030年3.2L/100Km。乘用车汽油机2020年热效率将达到40％，2025年热效率将达到44％，2030年热效率将达到48％。对于发动机热效率的提升，绝热技术是提高途径之一。若使绝热技术与稀燃技术结合使用，可在提高排气温度的同时大幅度降低NOx的排放，以满足国家对NOx排放的限值要求。

然而，传统燃烧室的绝热涂层是由陶瓷制成，陶瓷具有低热导率、高热容量和脆性大的特点。在传统燃烧室工作过程中，在活塞处于压缩冲程时，活塞顶面温度升高，而在活塞处于进气冲程和排气冲程时，由于陶瓷的热容量高且热导率低，活塞顶面温度仍旧较高，而气缸吸入的空气是处于常温的温度较低的空气，这样在进气冲程时会出现充气效率恶化的情况。另外，如果活塞顶面温度一直较高也易造成爆震的情况，活塞的使用寿命也会降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低热容、低热导的，在进气冲程中，可以使活塞顶部温度随着进气温度降低而降低，从而不改变进气冲程充气效率的带微织构绝热涂层的活塞。

本发明提供一种带微织构绝热涂层的活塞，包括活塞本体；

形成于所述活塞本体的顶部的具有一定厚度的硬质阳极氧化层；

从所述硬质阳极氧化层的顶面沿活塞本体的轴向贯穿至所述活塞本体内部且沿所述活塞本体的径向平行排列的多个孔隙结构；以及

形成于所述硬质阳极氧化层的顶面且用于对所述孔隙结构进行封孔的封孔层。

进一步地，所述硬质阳极氧化层的厚度为80μm-90μm，所述孔隙结构的深度为90μm-120μm，由所述硬质阳极氧化层、所述孔隙结构及所述封孔层形成的绝热涂层的厚度为95μm-125μm。

进一步地，所述孔隙结构未封孔前的孔隙率为50±5％，所述封孔层封孔后的封孔率为40±2％。

进一步地，所述封孔层为氧化硅封孔层。

进一步地，所述孔隙结构的在所述硬质阳极氧化层内的部分为长条状，所述孔隙结构的在所述活塞本体内的部分为球状。

本发明还提供一种带微织构绝热涂层的活塞的制作方法，包括如下步骤：

制作活塞本体；

在所述活塞本体的顶部形成具有一定厚度的硬质阳极氧化层；

形成多个沿所述活塞本体的径向平行排列且从所述硬质阳极氧化层的顶面沿活塞本体的轴向贯穿至所述活塞本体内部的孔隙结构；

在所述硬质阳极氧化层的顶面形成封孔层。