[发明专利]一种轻型发动机用的顶部加强活塞

说明书

本发明公开了一种顶部加强结构的铝合金活塞，该活塞包含内外两部分，其中外部主体为铝合金，在燃烧室下部嵌有钛合金或者铸铁加强结构,现代发动机为了达到更高的热效率，趋势是使用越来越大的压缩比，更大的压缩比会带来更大的爆发压力，会使活塞顶承受更高的机械负荷和热负荷,铝合金材料为了承受越来越高的机械负荷，活塞顶需要采用越来越厚的厚度,在活塞里面内嵌钛合金或铸铁加强结构可增强活塞顶的整体刚度和强度，减小活塞在极限工况时活塞顶的最大应力，减小活塞顶材料的厚度，减小活塞变形。

【技术领域】

本发明涉及一种轻型发动机用的顶部加强活塞，其涉及发动机活塞技术领域。

【背景技术】

为了达到更高的热效率和更低的油耗指标，新研发的发动机趋向于采用越来越高的压缩比，更高的压缩比给汽油发动机带来更高热效率的同时，也给活塞带来了更大的气体爆发压力，这会让活塞承受更高的机械负荷和热变形。目前轻型发动机活塞采用的都是铝合金材料，为了适应越来越高的负荷，只能通过加厚材料的方式来提高活塞顶的强度和刚度。

铝合金材料具有密度小、质量轻、传热性好等优点，但是铝合金材料的力学性能在更高的机械负荷下略显不足，尤其是抗拉强度和抗压强度。因此，在铝合金材料里面加入钛合金或者铸铁等高强度材料，可以在不增加活塞顶厚度的情况下，增强活塞的材料强度和整体刚度。

【发明内容】

本发明提供一种轻型发动机用的顶部加强结构铝合金活塞，该活塞外部主体采用铝合金铸造，内部嵌有钛合金或者铸铁的加强结构，钛合金或铸铁材料力学性能比铝合金要好，嵌入活塞顶后会增强其强度和刚度，可以减小活塞顶的材料厚度。

为实现上述目的，本发明提供一种轻型发动机用的顶部加强活塞，包括：活塞结构外部主体，所述活塞结构外部主体为铝合金，所述活塞结构外部主体内部嵌有钛合金或铸铁加强结构，所述活塞结构外部主体位于活塞燃烧室下方、浇注时首先将加强结构加热后置于模具中、外部浇筑铝合金材料、冷却后实现两种材料的结合。

作为上述技术方案的改进，所述加强块顶部的形状和活塞燃烧室的形状相匹配。

作为上述技术方案的改进，所述活塞燃烧室的形状为平顶、凹坑、凸顶三种，所述加强块顶部的形状对应设计可为平顶、凹顶和凸顶三种。

本发明的有益效果：

本发明所述轻型发动机用的顶部加强结构铝合金活塞是通过在铸造时添加内部加强结构的方法，来增强活塞燃烧室的强度和刚度，可在不大幅增加活塞燃烧室材料厚度的情况下，来满足越来越高的压缩比设计要求。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1为本发明提供的轻型发动机用的顶部加强活塞纵结面剖视图；

图2为本发明提供的轻型发动机用的顶部加强活塞横结面剖视图；

图3为本发明提供的轻型发动机用的顶部加强活塞横结面剖视图；

图4为本发明提供的加强结构示意图；

图5为本发明提供的活塞顶内部加强结构示意图。

【具体实施方式】

参阅图1所示：图1是本发明所述一种轻型发动机用的顶部加强活塞，包括：活塞结构外部主体10，活塞结构外部主体10为铝合金，活塞结构外部主体10内部嵌有钛合金或铸铁加强结构20，活塞结构外部主体10位于活塞燃烧室下方、浇注时首先将加强结构20加热后置于模具中、外部浇筑铝合金材料、冷却后实现两种材料的结合。

进一步改进地，加强结构20顶部形状和活塞燃烧室的形状相匹配；活塞燃烧室的形状为平顶、凹坑、凸顶三种，加强结构20的顶部形状对应设计可为平顶、凹顶和凸顶三种。