[发明专利]无隙过盈动配合内燃机活塞

说明书

本发明涉及一种内燃机活塞。

众所周知，现有的活塞式内燃机的活塞与气缸均是采用间隙配合，这是因为用来制造活塞的材料在高温情况下的膨胀量比气缸套材料的高温膨胀量大。常温情况下，间隙配合可以补偿高温情况下膨胀量的不一致性，以避免“咬缸”，另外采用间隙配合是摩擦付的润滑所必需的。世界发达国家的内燃机活塞与汽缸配合的最小间隙一般为0.02-0.04mm，我国的内燃机活塞与汽缸配合的最小间隙一般为0.03-0.06mm，国内外的内燃机活塞的气环数一般是二道。由于活塞与气缸套之间存在着间隙，并且气环数较多，从而造成密封性能差，漏气严重，甚至容易发生敲缸。另外由于磨损，活塞与气缸的配合间隙会进一步加大，使发动机寿命受到了限制。由于存在间隙，活塞除作往复运动之外还产生了一个附加的摇摆运动，从而消耗发动机的功率，增大噪音，降低了与活塞共同起密封作用的活塞环的密封性能。追求活塞式内燃机活塞与气缸小间隙配合是内燃机界的共同奋斗目标。虽然内燃机界经过不断努力，采用了各种减小活塞气缸装配间隙的措施，如在活塞裙部镶嵌各种形式的钢片等，但最终也不能做到完全消除活塞与气缸的装配间隙。无隙动配合成为内燃机界渴望做到的而又难以做到的尖端课题。

本发明的目的是提供一种无隙过盈动配合的内燃机活塞。

本发明的目的是通过下列途径来实现的：

本发明包括起承压作用的头部、起导向作用的裙部和起传力作用的销座，本发明的特征在于活塞裙部与气缸的配合是无隙过盈动配合。为了避免拉缸，本发明对活塞进行了特殊的热处理，使其工作表层含有能与机油牢固结合的特种物质，并形成减摩抗磨性能极好的金属有机化合物。

由于本发明采用无隙过盈动配合，消除了活塞与气缸套之间的间隙，活塞的密封性能极好，因而活塞的气环数可以减少为一道。

本发明经特殊热处理后，尺寸的热稳定性好，同时活塞工作时对热膨胀变形不敏感，故活塞销座部位不需要镶嵌牵制变形的钢片，使活塞制作工艺简单，成本降低。

经中国科学技术情报研究所通过国际联机检索美国Dialog系统和中情所中文数据库中的国内外专利文献和非专利文献检索证明，本发明为内燃机活塞领域的开拓性发明。

本发明的优点有：

①提高了活塞的密封性能，漏气减少，提高了压缩终点的压力和温度，改善了燃烧过程，故发动机的动力性提高了，同时燃油消耗降低，排气污染减少。

②上窜机油减少，机油消耗降低，同时由于间隙的存在而引起的撞击、振动和噪音也大大减少。

③活塞工作表层含有特种物质与机油结合形成的金属有机化合物，减摩抗磨性好，故活塞的使用寿命延长。

④活塞的尺寸减小，重量减轻，工艺简单，成本降低。

下面结合附图对本发明的实施例作具体的描述。

图1为活塞的主视图;

图2为活塞的左视图;

图3为活塞的仰视图;

图4为活塞的B-B剖面图。

本实施例是用于东风EQ140汽车Q6100发动机的使用无隙过盈动配合的活塞，其中活塞包括头部，裙部1和销座2三个部分，头部包括顶部3和环槽区，头部与活塞环一起起密封燃烧室作用，环槽区有二道气环槽4和一道油环槽5等。油环槽5内开有隔热槽6。活塞裙部1与对应的气缸套的配合有0.05mm的过盈量，活塞的总高度为80mm，裙壁7厚为1.6mm。

本实施例经装机试用，行驶2万公里情况良好，效果显著，台架试验比油耗为313克/千瓦小时，与原机的比油耗320克/千瓦小时比较，每马力小时节约燃油7克，燃油消耗降低2.2%（平均可降低5%左右），功率和扭矩提高10%以上，机油消耗降低50%，排气污染平均CO为0.44%，HC为667PPm，使用寿命延长1倍以上。