具有非光滑頂部的活塞制造技術

本發明專利技術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。

【技術實現步驟摘要】
具有非光滑頂部的活塞
本專利技術涉及活塞，具體而言涉及用于發動機的具有非光滑頂部的活塞。
技術介紹
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，本專利技術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。
技術實現思路
本專利技術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。本專利技術的通過以下技術方案得以實現：本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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：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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。根據本專利技術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。【附圖說明】參照附圖，本專利技術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專利技術的技術方案，而并非意在對本專利技術的保護范圍構成限制。圖中：圖1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是根據本專利技術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1活塞基體2、20、30、40、50、60活塞頂部2a、20a、30a、40a、50a、60a活塞頂部基面2b、20b、30b活塞頂部突起40b、50b、60b活塞頂部凹坑A圓錐角度D活塞頂部突起或凹坑與活塞頂部基面的最大接觸寬度h活塞頂部突起的高度、活塞頂部凹坑的深度R半球形活塞頂部突起或者凹坑的半徑S兩相鄰活塞頂部突起或者凹坑之間的左右間距W兩相鄰活塞頂部突起或者凹坑之間的前后間距【具體實施方式】圖1-6和以下說明描述了本專利技術的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現本專利技術。為了教導本專利技術技術方案，已簡化或省略了一些常規方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將落在本專利技術的保護范圍內。本領域技術人員應該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本專利技術的多個變型。由此，本專利技術并不局限于下述可選實施方式，而僅由權利要求和它們的等同物限定。如圖1-6所示，發動機活塞包括活塞基體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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。

【技術特征摘要】
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，具有非光滑頂部的活塞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，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，其中，活塞頂部基面為平坦形、凹陷形、凸出形中的一種，并且其中，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。2.如權利要求1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：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。3.如權利要求1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：0.18...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張國耕，曹波，裴梅香，金雪，
申請(專利權)人：上海通用汽車有限公司，泛亞汽車技術中心有限公司，
類型：發明
國別省市：