CN211448838U - 球铁活塞及内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球铁活塞及内燃机，涉及内燃机技术领域，本实用新型提供的球铁活塞，球铁活塞设有内腔，内腔底部具有活塞开口，内腔的侧壁设有侧沿部，侧沿部用于增大内腔侧壁的面积；侧沿部包括多个间隔设置的凹槽，且多个凹槽均与内腔连通。本实用新型提供的球铁活塞增大了内腔侧壁的面积，缓解了现有技术中球铁活塞散热性能差的技术问题，进而有利于提高活塞散热效率。

Description

球铁活塞及内燃机

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，尤其是涉及一种球铁活塞及内燃机。

背景技术

活塞作为内燃机的主要组成部件，在工作时活塞承受高温和高压作用，并产生高速往复运动。活塞重量过大将不利于内燃机的工作稳定性。铝合金活塞凭借其密度较低的优势，虽然能够降低活塞重量，但是在压力大于20MPa的条件下，铝活塞难以满足活塞的强度要求。此外，由于活塞受热膨胀，从而导致膨胀的活塞沿气缸运动容易出现卡滞，由此如何对活塞进行散热成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种球铁活塞及内燃机，以缓解现有技术中活塞散热性能差的技术问题。

第一方面，本实用新型提供的球铁活塞，所述球铁活塞设有内腔；所述内腔的侧壁设有侧沿部，所述侧沿部用于增大所述内腔侧壁的面积。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述侧沿部包括多个间隔设置的凹槽，且多个所述凹槽均与所述内腔连通。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，自靠近所述球铁活塞的底部一端至靠近所述球铁活塞的顶部一端多个所述凹槽间隔设置；靠近所述球铁活塞顶部的任一所述凹槽的开口面积小于靠近所述球铁活塞底部的任一所述凹槽的开口面积。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述内腔包括连杆腔和冷却油腔，所述冷却油腔与所述连杆腔流体连通；所述球铁活塞包括头部和连接所述头部的裙部；所述裙部围设形成所述连杆腔；所述冷却油腔设置在所述头部。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，自连通所述连杆腔的一端至背离所述连杆腔的一端，所述冷却油腔靠近所述球铁活塞轴线的侧壁向背离所述球铁活塞轴线的方向倾斜。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述冷却油腔沿所述头部的周向延伸；所述冷却油腔设有通油口，所述通油口与所述连杆腔流体连通。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述通油口连接挡油件，所述挡油件用于盖合所述通油口以减小所述通油口的开度。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述通油口内连接有卡固件，所述卡固件抵接在所述挡油件背离所述冷却油腔的一侧。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述通油口包括：第一通油口和第二通油口；所述第一通油口和所述第二通油口沿所述头部的周向间隔设置，且所述第一通油口和所述第二通油口分别与所述连杆腔流体连通。

第二方面，本实用新型提供的内燃机，包括：气缸和第一方面提供的球铁活塞，所述球铁活塞插设于所述气缸内。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：采用球铁活塞设有内腔，内腔底部具有活塞开口，内腔的侧壁设有侧沿部的方式，侧沿部用于增大内腔侧壁的面积，通过活塞开口使油液进入内腔，并通过侧沿部增大了内腔侧壁的面积，从而增大了球铁活塞与油液的接触面积，进而有利于提高球铁活塞散热效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的球铁活塞的剖视图；

图2为本实用新型实施例提供的球铁活塞的主视图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的球铁活塞的仰视图；

图5为本实用新型实施例提供的球铁活塞的示意图。

图标：001-头部；010-内腔；101-连杆腔；102-冷却油腔；1021-第一通油口；1022-第二通油口；011-燃烧室凹槽；012-凹陷部；013-环形槽；014-边槽；020-侧沿部；021-销孔；002-裙部；003-挡油件；031-第一挡油碟片；032-第二挡油碟片；004-卡固件；041-第一弹性挡圈；042-第二弹性挡圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例提供的球铁活塞设有内腔010；内腔010的侧壁设有侧沿部020，侧沿部020用于增大内腔010侧壁的面积。

具体地，内腔010底部具有活塞开口，活塞开口用于套设连杆，从而将连杆小头端枢接于内腔010中。当球铁活塞沿气缸往复运动时，内燃机中的油液在曲柄连杆的搅动作用下流经活塞开口进入内腔010中，油液与内腔010的侧壁接触，从而通过球铁活塞与油液之间的热交换实现对球铁活塞的散热；或者，当球铁活塞运动至下止点时，通过喷油嘴将油液通过活塞开口喷射至内腔010中，通过油液接触内腔010的侧壁，从而吸收球铁活塞的热量。

一些实施例中，侧沿部020包括向内腔010内部凸起的多个凸块，且多个凸块间隔设置，多个凸块与球铁活塞采用铸造工艺一体成型，通过凸块增大了内腔010侧壁的表面积，进而增大了油液与球铁活塞的接触面积，从而有利于提高球铁活塞的散热效率。

在本实用新型实施例中，侧沿部020包括多个间隔设置的凹槽，且多个凹槽均与内腔010连通。其中，凹槽包括截面为圆形或椭圆形的凹坑，凹坑与内腔010连通；或者，凹槽包括多个沿球铁活塞周向延伸的环槽，且环槽与内腔010连通。通过凹槽增大内腔010侧壁的表面积，进入内腔010中的油液飞溅流入凹坑中，从而使油液与球铁活塞具有较大的热交换面积，进而有利于提高球铁活塞散热效率。并且，通过凹槽增大了内腔010的容积，从而使内腔010能够容纳更多的油液，进一步有利于球铁活塞散热。此外，内腔010的侧壁设置凹槽从而降低了内腔010的壁厚，进而有利于减轻球铁活塞重量。

进一步的，球铁活塞采用球墨铸铁铸造而成，耐磨性能优于锻钢球铁活塞；并且，球墨铸铁强度高于铝合金，从而使得球铁活塞能够应用在压力大于20MPa的内燃机中。

如图1、图2和图3所示，自靠近球铁活塞的底部一端至靠近球铁活塞的顶部一端多个凹槽间隔设置；靠近球铁活塞顶部的任一凹槽的开口面积小于靠近球铁活塞底部的任一凹槽的开口面积。

具体的，凹槽配置为凹坑，靠近球铁活塞顶部任一凹坑的径向尺寸小于靠近球铁活塞底部任一凹坑的径向尺寸。球铁活塞顶部与气缸之间形成燃烧室，由此球铁活塞顶部所需结构强度较高，为此靠近球铁活塞顶部的凹坑径向尺寸较小，从而避免球铁活塞结构强度不足。此外，球铁活塞采用铸造加工，球铁活塞顶部凹坑的径向尺寸小于靠近球铁活塞底部的凹坑径向尺寸，从而便于开模时模具自活塞开口拔出。

进一步的，内腔010包括连杆腔101和冷却油腔102，冷却油腔102与连杆腔101流体连通；球铁活塞包括头部001和连接头部001的裙部002；裙部002围设形成连杆腔101；冷却油腔102设置在头部001。其中，侧沿部020设置在冷却油腔102的侧壁，裙部002设有销孔021，连杆小头端插设于连杆腔101，球铁活塞销穿过销孔021和连杆，从而将连杆枢接于连杆腔101中。当球铁活塞沿气缸轴向往复运动时，连杆绕球铁活塞销往复摆动，连杆对油液产生搅动，从而使油液自连杆腔101流入冷却油腔102中；或者，当球铁活塞运动至下止点时，通过喷油嘴将油液通过活塞开口喷射至冷却油腔102中。

进一步的，自连通连杆腔101的一端至背离连杆腔101的一端，冷却油腔102靠近球铁活塞轴线的侧壁向背离球铁活塞轴线的方向倾斜。

具体的，冷却油腔102靠近球铁活塞轴线的侧壁倾斜，从而使冷却油腔102的宽度尺寸自靠近球铁活塞底部一端至靠近球铁活塞顶部的一端递减，从而便于开模时模具从冷却油腔102中拔出。此外，球铁活塞顶部设有燃烧室凹槽011，自靠近球铁活塞底部一端至靠近球铁活塞顶部一端冷却油腔102靠近球铁活塞轴线的侧壁向背离燃烧室凹槽011的方向倾斜，从而使冷却油腔102与燃烧室凹槽011之间的壁厚均匀，避免因壁厚不均导致热胀冷缩程度不均问题。即，燃烧室与冷却油腔102之间的壁厚均匀，从而有利于燃烧室中的热量均匀传递至冷却油腔102内的油液中。

进一步的，头部001朝向连杆腔101的一侧设有凹陷部012，燃烧室凹槽011沿球铁活塞的周向环绕凹陷部012，从而增大了球铁活塞顶部的面积，并由凹陷部012向球铁活塞顶部凹陷使球铁活塞顶部的壁厚趋近于均匀分布。

如图5所示，头部001的顶端设有连通燃烧室凹槽011的边槽014，边槽014设有多个，且多个边槽014沿球铁活塞周向间隔设置。边槽014一端延伸并连通于燃烧室凹槽011，边槽014贯穿于球铁活塞的侧壁，从而进一步降低球铁活塞顶部的壁厚，且增大了球铁活塞顶部的表面积。通过边槽014和燃烧室凹槽011形成避让气门的空间，从而避免气门开启时挺杆撞击球铁活塞。

如图1、图3和图4所示，冷却油腔102沿头部001的周向延伸；冷却油腔102设有通油口，通油口与连杆腔101流体连通。

具体的，冷却油腔102的横截面形状为环形，即冷却油腔102环绕燃烧室凹槽011，进入冷却油腔102中的油液可沿球铁活塞周向流动，从而实现对球铁活塞周向各个位置进行冷却。内燃机在压缩冲程中，球铁活塞向远离曲轴方向运动，冷却油腔102中的油液在惯性作用下流经通油口和连杆腔101，并通过活塞开口排出；内燃机在做功冲程中，球铁活塞向靠近曲轴方向运动，曲轴转动搅动油液流经活塞开口、连杆腔101和通油口进入冷却油腔102中；或者，当球铁活塞运动至下止点时，通过喷油嘴将油液通过活塞开口喷射至冷却油腔102中。球铁活塞顶部在燃油燃烧过程中受热，进入冷却油腔102中的油液温度低于球铁活塞顶部温度，从而使球铁活塞热量能够传递至冷却油腔102中的油液中，从而实现对球铁活塞的冷却作用。

进一步的，通油口连接挡油件003，挡油件003用于盖合通油口以减小通油口的开度。其中，挡油件003配置为挡板或挡块，挡油件003通过焊接或卡扣连接至通油口，从而通过挡油件003从而实现对通油口的部分遮挡，进而减小通油口的开口面积，由此减缓冷却油腔102中油液的流出速度，进而延长油液与球铁活塞的热交换时间。

进一步的，通油口内连接有卡固件004，卡固件004抵接在挡油件003背离冷却油腔102的一侧。

具体的，球铁活塞设有卡槽，卡固件004连接在卡槽内，且卡固件004抵接在挡油件003背离冷却油腔102的一侧，从而通过卡固件004实现对挡油件003的固定。例如：卡固件004配置为弹性挡圈，卡槽设置在通油口的侧壁上。当弹性挡圈插设于卡槽时，弹性挡圈抵接挡油件003背离冷却油腔102的端面，从而可以避免挡油件003脱落。此外，挡油件003的面积小于通油口的开口面积，进而使得挡油件003仅能部分遮挡通油口，以便油液能够流经通油口的非遮蔽区域进出冷却油腔102。

进一步的，通油口包括：第一通油口1021和第二通油口1022；第一通油口1021和第二通油口1022沿头部001的周向间隔设置，且第一通油口1021和第二通油口1022分别与连杆腔101流体连通。

具体的，第一通油口1021和第二通油口1022相对于球铁活塞的轴线中心对称，换言之，第一通油口1021和第二通油口1022相对于销孔021轴线对称设置，从而使球铁活塞的重量相对于销孔021轴线对称分布，进而在球铁活塞往复运动过程中，球铁活塞质心、球铁活塞移动方向线和销孔021轴线均位于同一平面内，从而可以避免球铁活塞因质心偏斜而增大对气缸内壁偏摩擦，有利于提高内燃机工作稳定性。

进一步的，挡油件003包括第一挡油碟片031和第二挡油碟片032，卡固件004包括第一弹性挡圈041和第二弹性挡圈042。第一挡油碟片031盖合于第一通油口1021，第一弹性挡圈041连接在第一通油口1021内，且第一弹性挡圈041抵接在第一挡油碟片031背离冷却油腔102的端面；第二挡油碟片032盖合于第二通油口1022，第二弹性挡圈042连接在第二通油口1022内，且第二弹性挡圈042抵接在第二挡油碟片032背离冷却油腔102的端面。第一挡油碟片031将第一通油口1021部分遮挡，并在第一挡油碟片031和第一通油口1021之间形成第一油液开口；第二挡油碟片032将第二通油口1022部分遮挡，并在第二挡油碟片032和第二通油口1022之间形成第二油液开口。第一油液开口和第二油液开口相对于球铁活塞的轴线中心对称，沿球铁活塞周向第一油液开口和第二油液开口之间圆弧对应的圆心角为180度，从而平衡销孔021轴线两侧的球铁活塞重量。

如图2所示，头部001外侧壁设有环形槽013，环形槽013沿球铁活塞周向延伸。环形槽013设有多个，且多个环形槽013沿球铁活塞轴向间隔设置。环形槽013内可配合连接油环或气环，从而提高球铁活塞与气缸壁之间的密封性。

实施例二

如图1所示，本实用新型实施例提供的内燃机，包括：气缸和实施例一提供的球铁活塞，球铁活塞插设于气缸内。具体地，内燃机在工作时，燃油燃烧的热量传递至球铁活塞的头部001，曲柄连杆对内燃机曲轴腔的油液具有搅动作用，并使油液流入冷却油腔102中；或者，当球铁活塞运动至下止点时，通过喷油嘴将油液通过活塞开口喷射至冷却油腔102中。在侧沿部020的作用下，增大了油液与冷却油腔102内壁的接触面积，从而提高了球铁活塞的散热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种球铁活塞，其特征在于，所述球铁活塞设有内腔(010)；

所述内腔(010)的侧壁设有侧沿部(020)，所述侧沿部(020)用于增大所述内腔(010)侧壁的面积。

2.根据权利要求1所述的球铁活塞，其特征在于，所述侧沿部(020)包括多个间隔设置的凹槽，且多个所述凹槽均与所述内腔(010)连通。

3.根据权利要求2所述的球铁活塞，其特征在于，自靠近所述球铁活塞的底部一端至靠近所述球铁活塞的顶部一端多个所述凹槽间隔设置；

靠近所述球铁活塞顶部的任一所述凹槽的开口面积小于靠近所述球铁活塞底部的任一所述凹槽的开口面积。

4.根据权利要求1所述的球铁活塞，其特征在于，所述内腔(010)包括连杆腔(101)和冷却油腔(102)，所述冷却油腔(102)与所述连杆腔(101)流体连通；

所述球铁活塞包括头部(001)和连接所述头部(001)的裙部(002)；

所述裙部(002)围设形成所述连杆腔(101)；

所述冷却油腔(102)设置在所述头部(001)。

5.根据权利要求4所述的球铁活塞，其特征在于，自连通所述连杆腔(101)的一端至背离所述连杆腔(101)的一端，所述冷却油腔(102)靠近所述球铁活塞轴线的侧壁向背离所述球铁活塞轴线的方向倾斜。

6.根据权利要求4所述的球铁活塞，其特征在于，所述冷却油腔(102)沿所述头部(001)的周向延伸；

所述冷却油腔(102)设有通油口，所述通油口与所述连杆腔(101)流体连通。

7.根据权利要求6所述的球铁活塞，其特征在于，所述通油口连接挡油件(003)，所述挡油件(003)用于盖合所述通油口以减小所述通油口的开度。

8.根据权利要求7所述的球铁活塞，其特征在于，所述通油口内连接有卡固件(004)，所述卡固件(004)抵接在所述挡油件(003)背离所述冷却油腔(102)的一侧。

9.根据权利要求6所述的球铁活塞，其特征在于，所述通油口包括：第一通油口(1021)和第二通油口(1022)；

所述第一通油口(1021)和所述第二通油口(1022)沿所述头部(001)的周向间隔设置，且所述第一通油口(1021)和所述第二通油口(1022)分别与所述连杆腔(101)流体连通。

10.一种内燃机，其特征在于，包括：气缸和权利要求1-9任一项所述的球铁活塞，所述球铁活塞插设于所述气缸内。

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