[发明专利]一种组合式高强隔热结构活塞

说明书

本发明提供了一种组合式高强隔热结构活塞，包括活塞钢顶，金属隔热垫，陶瓷纤维隔热垫，活塞铝体，支撑架和螺母盘；所述支撑架位于在活塞钢顶与活塞铝体之间，所述支撑架的外沿铸入活塞铝体，所述活塞钢顶的中部底面设有凸出部，凸出部穿过所述支撑架中部的通孔与螺母盘螺纹连接；所述活塞钢顶的底部设有环形凸起，所述环形凸起内侧、活塞钢顶的底部与支撑架顶部之间形成空气隔热腔；所述活塞钢顶与活塞铝体之间位于所述环形凸起的外周处设有隔热垫；所述活塞铝体上部侧面设有若干环槽。本发明将环槽置于铝体，通过金属隔热垫、陶瓷纤维隔热垫、空气腔构成的组合隔热结构，有效降低环槽温度，支撑架增加了活塞体的强度，减轻了组合活塞总质量。

技术领域

本发明属于组合活塞结构技术领域，尤其是涉及一种组合式高强隔热结构活塞。

背景技术

目前四冲程发动机多采用铸铝活塞，它的优点是质量轻，往复惯性力小，但随着高功率密度柴油机的发展，爆发压力不断增大，活塞顶部承受的温度不断升高，基本已经到达传统铸铝活塞的极限，极易发生活塞烧蚀故障，而且活塞一环槽温度的升高，也给活塞环的使用带来巨大挑战，由高温导致活塞环失效的故障频繁发生。

另一种传统的钢顶铝裙结构的组合活塞，虽然提高了活塞顶部的耐热温度，但是环槽结构位于钢顶之中，环槽的温度较高。同时组合活塞重量很大，无法满足高功率密度柴油机的使用需求。若减轻活塞重量容易产生变形，也不能满足活塞的刚度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种组合式高强隔热结构活塞，以解决温度及质量问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种组合式高强隔热结构活塞，包括活塞钢顶，金属隔热垫，陶瓷纤维隔热垫，活塞铝体，支撑架和螺母盘；所述支撑架位于在活塞钢顶与活塞铝体之间，且所述支撑架的外沿铸入活塞铝体，所述活塞钢顶的中部底面设有凸出部，所述凸出部穿过所述支撑架中部的通孔与螺母盘螺纹连接；同时，所述活塞钢顶的底部设有环形凸起，所述环形凸起内侧、活塞钢顶的底部与支撑架顶部之间形成空气隔热腔；所述活塞钢顶与活塞铝体之间位于所述环形凸起的外周处设有隔热垫；所述活塞铝体上部侧面设有若干环槽。

进一步的，所述活塞钢顶与活塞铝体之间从外到内依次设置金属隔热垫和陶瓷纤维隔热垫，所述陶瓷纤维隔热垫一端与金属隔热垫内侧接触，另一端通过所述环形凸起的底部与活塞铝体的顶部压紧固定；且所述活塞钢顶与所述陶瓷纤维隔热垫之间设有空腔。

进一步的，所述活塞钢顶的顶部依照燃烧室形状采用随型设计，且布置有空腔结构。

进一步的，所述金属隔热垫的内侧嵌入所述活塞钢顶底部的环形凹槽内。

进一步的，所述支撑架呈帽子形状，顶部设有通孔，帽檐处设有若干通孔。

进一步的，所述活塞钢顶采用耐热材质钢顶。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明将环槽结构置于铝体，通过金属隔热垫、陶瓷纤维隔热垫、空气腔构成的组合隔热结构，有效降低环槽温度，保证活塞环正常工作环境，减轻活塞环组工作载荷。

(2)本发明在活塞铝体内铸入钢制的支撑架，有效抑制了活塞铝体的变形，增加了活塞体的强度，有效提升了活塞体的整体刚强度。

(3)与传统钢顶铝裙相比，本结构的活塞钢顶依照燃烧室形状，采用随型设计，且布置有一定的空腔结构，达到隔热目的；环槽布置在铝体上，并对支撑架进行了减重设计，减轻了组合活塞总质量。

(4)本发明采用耐热钢顶，与传统铝合金活塞顶部温度承受极限约为420℃相比，可大幅提升活塞顶部所承受的温度，通过活塞顶材料的选取，可承受超过600℃以上的温度，降低了通过活塞的散热量。