專利名稱：具有非光滑頂部的活塞的制作方法
具有非光滑頂部的活塞
技術領域：
本發明涉及活塞，具體而言涉及用于發動機的具有非光滑頂部的活塞。
背景技術：
活塞是發動機的重要部件，位于活塞缸中，活塞頂部與活塞缸的缸蓋之間形成有燃燒室，利用燃料燃燒時急劇膨脹產生的爆發力推動活塞運行，通過連桿曲柄將活塞的直線往復運動轉換成輸出軸的旋轉運動，實現內能與機械能之間的轉化。對于發動機而言，活塞缸內空氣流動狀況影響著混合氣體的形成與燃燒過程，直接關系著發動機的動力性、經濟性以及排放特性。組織良好的活塞缸內空氣運動，對汽油發動機而言，可以提高汽油發動機火焰傳播速率，降低燃燒循環變動；對柴油發動機而言，它可以促進燃燒過程中空氣與未燃燒燃料的混合，提高燃燒速率。
為了改善混合氣體的形成，提高燃燒效率，汽油發動機中采用具有凹陷頂部基面的活塞，凹陷的大小可以用來調節發動機壓縮比；二沖程汽油發動機汽油發動機常采用凸出頂部基面的活塞。而柴油活塞頂部基面則選用凹陷形、W形、碗形、盆形、花瓣形等構造。公告號為CN201100183Y的中國專利中公開了一種發動機活塞，該活塞的頂部設置有凹陷室，凹陷室底部可設置多個突起點。例如為圓錐形、圓弧形等。在同等的發動機上、在同等的條件下，采用該活塞后使得燃料節約率可在30-50%之間。但是現有技術均未揭示設置何種尺寸范圍和排列的多個突起會更有利于降低混合氣體氣流與活塞頂部的摩擦力，同時引導混合氣體氣流合理流動，加速發動機汽缸內滾流破裂、增加湍流強度和湍動能、提高火焰傳播速率與燃燒效率，從而提升發動機的動力性、經濟性以及排放特性。受仿生非光滑表面在氣動減阻領域以及仿生非光滑表面在土壤力學減粘脫附作用的啟發，本發明的目的是提供一種新型的活塞，其具有非光滑頂部特性，能夠解決現有技術的缺陷。
發明內容本發明的目的是提供一種新型活塞，其在活塞頂部基面上引入具有一定分布規律與合適尺寸的多個突起，以形成具有非光滑頂部的活塞，從而解決現有技術的缺陷。本發明的通過以下技術方案得以實現本發明的一個技術方案提供了一種具有非光滑頂部的活塞，包括活塞基體和活塞頂部，其中活塞頂部包括活塞頂部基面和從活塞頂部基面上向外突出或向內凹陷的多個規則排列的活塞頂部突起或凹坑，其中相鄰活塞頂部突起或活塞頂部凹坑之間的間距大于活塞頂部突起或活塞頂部凹坑與活塞頂部基面最大接觸寬度的大約2倍，活塞頂部突起或活塞頂部凹坑的個數在20-200之間。根據本發明上述技術方案提供的具有非光滑頂部的活塞，其中活塞頂部基面為平坦形、凹陷形、凸出形、碗形、盆形或者花瓣形中的一種。
根據本發明上述技術方案提供的具有非光滑頂部的活塞，其中活塞頂部突起為圓錐形、半球形與橢球形中的一種，活塞頂部凹坑為圓錐形與半球形中的一種。根據本發明上述技術方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當活塞頂部突起為圓錐形時，圓錐形活塞頂部突起的圓錐角度的范圍為15° -75。;圓錐形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;圓錐形活塞頂部突起與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;兩相鄰圓錐形活塞頂部突起之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。根據本發明上述技術方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當活塞頂部突起為半球形時，半球形活塞頂部突起的半徑的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;半球形活塞頂部突起與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;半球形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;兩相鄰半球形活塞頂部突起之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。根據本發明上述技術方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當活塞頂部突起為橢球形時，橢球形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;橢球形活塞頂部突起與活·塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 09mm-5. 4mm ;兩相鄰橢球形活塞頂部突起之間的間距的范圍為0. 18mm-10. 8mm。根據本發明上述技術方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當活塞頂部凹坑為圓錐形時，圓錐形活塞頂部凹坑的圓錐角度范圍為15° -75。;圓錐形活塞頂部凹坑深度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;圓錐形活塞頂部凹坑與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為O. 18mm-5. 4mm ;兩相鄰圓錐形活塞頂部凹坑之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。根據本發明上述技術方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當活塞頂部凹坑為半球形時，半球形活塞頂部凹坑的半徑的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;半球形活塞頂部凹坑與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;半球形活塞頂部凹坑的深度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;兩相鄰半球形活塞頂部凹坑之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。根據本發明上述技術方案提供的具有非光滑頂部的活塞，其中具有非光滑頂部的活塞能夠用于發動機。根據本發明提供的具有非光滑頂部的活塞的優點在于，非光滑頂部由從活塞頂部基面上向外突出或者向內凹陷的多個規則排列的活塞頂部突起或者凹坑形成，能夠降低混合氣體氣流與活塞頂部的摩擦力，同時引導混合氣體氣流合理流動，加速發動機汽缸內滾流破裂、增加湍流強度和湍動能、提高火焰傳播速率與燃燒效率，從而提升發動機的動力性、經濟性以及排放特性。
參照附圖，本發明的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是這些附圖僅僅用于舉例說明本發明的技術方案，而并非意在對本發明的保護范圍構成限制。圖中圖I是圓錐形突起在平坦形發動機活塞頂部基面上的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為局部俯視圖。圖2是半球形突起在平坦形發動機活塞頂部的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為局部俯視圖。圖3是橢球形突起在平坦形發動機活塞頂部基面上的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為局部俯視圖。圖4是圓錐形凹坑在平坦形發動機活塞頂部基面上的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為局部俯視圖。圖5是半球形凹坑在平坦形發動機活塞頂部基面上的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為局部俯視圖。圖6是根據本發明一個實例的半球形凹坑在凹陷形發動機活塞頂部基面上的結構與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為俯視圖。部件及標號列表
權利要求
1.一種具有非光滑頂部的活塞，包括活塞基體和活塞頂部，其特征在于，活塞頂部包括活塞頂部基面和從活塞頂部基面上向外突出或向內凹陷的多個規則排列的活塞頂部突起或凹坑，且相鄰活塞頂部突起或者活塞頂部凹坑之間的間距大于活塞頂部突起或者活塞頂部凹坑與活塞頂部基面最大接觸寬度的大約2倍，活塞頂部突起或者活塞頂部凹坑的個數在20-200之間。
2.如權利要求I所述的活塞，其特征在于，活塞頂部基面為平坦形、凹陷形、凸出形、碗形、盆形或者花瓣形中的一種。
3.如權利要求I所述的活塞，其特征在于，活塞頂部突起為圓錐形、半球形與橢球形中的一種，活塞頂部凹坑為圓錐形與半球形中的一種。
4.如權利要求3所述的活塞，其特征在于，當活塞頂部突起為圓錐形時，圓錐形活塞頂部突起的圓錐角度的范圍為15° -75。;圓錐形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;圓錐形活塞頂部突起與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為 O. 18mm-5. 4mm ;兩相鄰圓錐形活塞頂部突起之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。
5.如權利要求3所述的活塞，其特征在于，當活塞頂部突起為半球形時，半球形活塞頂部突起的半徑的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;半球形活塞頂部突起與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;半球形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;兩相鄰半球形活塞頂部突起之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。
6.如權利要求3所述的活塞，其特征在于，當活塞頂部突起為橢球形時，橢球形活塞頂部突起的高度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;橢球形活塞頂部突起與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 09mm-5. 4mm ;兩相鄰橢球形活塞頂部突起之間的間距的范圍為O. 18mm-10. 8mm η
7.如權利要求3所述的活塞，其特征在于，當活塞頂部凹坑為圓錐形時，圓錐形活塞頂部凹坑的圓錐角度范圍為15° -75。;圓錐形活塞頂部凹坑深度的范圍為0. 09mm-2. 7mm;圓錐形活塞頂部凹坑與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;兩相鄰圓錐形活塞頂部凹坑之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。
8.如權利要求3所述的活塞，其特征在于，當活塞頂部凹坑為半球形時，半球形活塞頂部凹坑的半徑的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;半球形活塞頂部凹坑與活塞頂部基面的最大接觸寬度的范圍為0. 18mm-5. 4mm ;半球形活塞頂部凹坑的深度的范圍為0. 09mm-2. 7mm ;兩相鄰半球形活塞頂部凹坑之間的間距的范圍為0. 36mm-10. 8mm。
全文摘要
本發明公開了一種具有非光滑頂部的活塞，其包括活塞基體和活塞頂部，其中活塞頂部包括活塞頂部基面和從活塞頂部基面上向外突出或向內凹陷的多個規則排列的活塞頂部突起或凹坑。這種活塞的優點是結構簡單、制造成本低，當其與發動機缸組成燃燒室時，能夠合理組織氣流、加速活塞缸內滾流破裂、增加湍流強度和湍動能，從而使混合氣在發動機缸內燃燒充分，進一步的提高燃燒效率、減少污染排放、提高燃料利用率。
文檔編號F02F3/00GK102953859SQ201110246809
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者張國耕, 曹波, 裴梅香, 金雪 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術中心有限公司