[发明专利]一种低散热组合结构活塞

说明书

本发明提供了一种低散热组合结构活塞，包括活塞钢顶，隔热垫，独立环座，定位环，铝体，衬套，螺栓，垫片组和锁紧螺母；所述活塞钢顶、隔热垫和铝体通过螺栓依次连接；活塞的第一环座采用独立环座结构，安装至铝体的顶端，通过活塞钢顶和隔热垫压紧；所述活塞钢顶中部的凹型结构与铝体之间形成空气密封隔热腔，所述活塞钢顶凹型结构外延处的外侧设有止口，止口位置处的隔热垫与铝体之间设置所述定位环。本发明有效隔离活塞顶向铝体传热，通过空气隔热、低散热金属垫物理隔热和组合结构接触热阻三种形式进行隔热，使得铝体温度控制在合理范围内，其力学性能不发生大幅退化。

技术领域

本发明属于发动机活塞技术领域，尤其是涉及一种低散热组合结构活塞。

背景技术

目前四冲程柴油机多采用铸铝活塞以实现减小活塞质量，降低活塞往复惯性力的目的，但铸铝活塞所能承受的极限温度较低，约为420度，随着发动机燃烧压力不断升高，活塞承受的温度不断升高，铸铝活塞已难以承受如此高的温度，极易导致活塞烧蚀。

为解决上述问题，一般有三种途径：

一是采用钢顶铝裙的组合活塞，活塞顶与铝体之间设置冷却油道，工作过程中通过机油冷却降低活塞顶及铝体的温度，此类结构需要更充足的机油流量来控制第一环槽底温度在合适范围；

二是采用钢顶铝裙隔热结构，该结构在活塞顶与铝体之间增加金属隔热垫，活塞顶采用耐热钢，通过金属隔热垫减小活塞顶向铝体的部分传热，从而降低铝体温度，同时省去了冷却油道结构，此类结构活塞顶虽可承受较高的温度，但金属隔热垫隔热能力有限且整体质量较大；

三是在整体铝活塞的基础上，在其顶面喷涂隔热涂层，以减小燃烧室到活塞的热传递，降低活塞表面温度，然而隔热涂层在活塞热变形的影响下极易发生开裂、脱落等问题，其可靠性问题仍难以解决。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低散热组合结构活塞，有效隔离活塞顶向铝体传热。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低散热组合结构活塞，包括活塞钢顶，隔热垫，独立环座，定位环，铝体，衬套，螺栓，垫片组和锁紧螺母；

所述活塞钢顶、隔热垫和铝体通过螺栓依次连接，所述活塞钢顶与螺栓头部过盈连接后形成一个整体，螺栓头部切削加工至与活塞钢顶燃烧室形状一致；

活塞的第一环座采用独立环座结构，安装至铝体的顶端，通过活塞钢顶和隔热垫压紧；

所述活塞钢顶中部的凹型结构与铝体之间形成空气密封隔热腔，所述活塞钢顶凹型结构外延处的外侧设有止口，止口位置处的隔热垫与铝体之间设置所述定位环，所述止口、定位环、隔热垫与铝体共同组成活塞中心空气密封隔热腔的密封结构；

活塞钢顶靠近外侧的凹槽结构与隔热垫之间共同组成外侧周向空气密封隔热腔；

螺栓的底端位于活塞销座底侧，通过锁紧螺母固定，所述锁紧螺母与铝体之间安装密封垫片组；所述铝体的销孔内安装有衬套，衬套与铝体近活塞底部位置设置有进油孔。

进一步的，隔热垫与独立环座配合面外侧设置有平切口。

进一步的，活塞钢顶中部止口与定位环和铝体均设置有小间隙。

进一步的，所述隔热垫采用低热导率的耐热钢基材，表面喷涂0.3-0.4mm隔热涂层。

进一步的，所述螺栓采用变径弹性螺栓。

进一步的，所述球密封垫片组分为上垫片和下垫片，上垫片和下垫片之间安装有密封圈，下垫片与锁紧螺母之间的接触面为弧形接触面。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：