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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞，具體而言涉及用于發(fā)動機(jī)的具有非光滑頂部的活塞。
背景技術(shù)：
活塞是發(fā)動機(jī)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(shí)急劇膨脹產(chǎn)生的爆發(fā)力推動活塞運(yùn)行，通過連桿曲柄將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化。對于發(fā)動機(jī)而言，活塞缸內(nèi)空氣流動狀況影響著混合氣體的形成與燃燒過程，直接關(guān)系著發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放特性。組織良好的活塞缸內(nèi)空氣運(yùn)動，對汽油發(fā)動機(jī)而言，可以提高汽油發(fā)動機(jī)火焰?zhèn)鞑ニ俾?，降低燃燒循環(huán)變動；對柴油發(fā)動機(jī)而言，它可以促進(jìn)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(fā)動機(jī)中采用具有凹陷頂部基面的活塞，凹陷的大小可以用來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)壓縮比；二沖程汽油發(fā)動機(jī)汽油發(fā)動機(jī)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(gòu)造。公告號為CN201100183Y的中國專利中公開了一種發(fā)動機(jī)活塞，該活塞的頂部設(shè)置有凹陷室，凹陷室底部可設(shè)置多個(gè)突起點(diǎn)。例如為圓錐形、圓弧形等。在同等的發(fā)動機(jī)上、在同等的條件下，采用該活塞后使得燃料節(jié)約率可在30-50%之間。但是現(xiàn)有技術(shù)均未揭示設(shè)置何種尺寸范圍和排列的多個(gè)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(shí)引導(dǎo)混合氣體氣流合理流動，加速發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)滾流破裂、增加湍流強(qiáng)度和湍動能、提高火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c燃燒效率，從而提升發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放特性。受仿生非光滑表面在氣動減阻領(lǐng)域以及仿生非光滑表面在土壤力學(xué)減粘脫附作用的啟發(fā)，本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)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(guī)律與合適尺寸的多個(gè)突起，以形成具有非光滑頂部的活塞，從而解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)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(nèi)凹陷的多個(gè)規(guī)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(gè)數(shù)在20-200之間。根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當(dāng)活塞頂部突起為圓錐形時(shí)，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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當(dāng)活塞頂部突起為半球形時(shí)，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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當(dāng)活塞頂部突起為橢球形時(shí)，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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當(dāng)活塞頂部凹坑為圓錐形時(shí)，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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案提供具有非光滑頂部的活塞，其中當(dāng)活塞頂部凹坑為半球形時(shí)，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(jù)本發(fā)明上述技術(shù)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(fā)動機(jī)。根據(jù)本發(fā)明提供的具有非光滑頂部的活塞的優(yōu)點(diǎn)在于，非光滑頂部由從活塞頂部基面上向外突出或者向內(nèi)凹陷的多個(gè)規(guī)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(shí)引導(dǎo)混合氣體氣流合理流動，加速發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)滾流破裂、增加湍流強(qiáng)度和湍動能、提高火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c燃燒效率，從而提升發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放特性。

參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中圖I是圓錐形突起在平坦形發(fā)動機(jī)活塞頂部基面上的結(jié)構(gòu)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(fā)動機(jī)活塞頂部的結(jié)構(gòu)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(fā)動機(jī)活塞頂部基面上的結(jié)構(gòu)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(fā)動機(jī)活塞頂部基面上的結(jié)構(gòu)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(fā)動機(jī)活塞頂部基面上的結(jié)構(gòu)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(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的半球形凹坑在凹陷形發(fā)動機(jī)活塞頂部基面上的結(jié)構(gòu)與分布示意圖，其中(a)為局部剖視圖，(b)為俯視圖。部件及標(biāo)號列表

權(quán)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(nèi)凹陷的多個(gè)規(guī)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(gè)數(shù)在20-200之間。
2.如權(quán)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(quán)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(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，當(dāng)活塞頂部突起為圓錐形時(shí)，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(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，當(dāng)活塞頂部突起為半球形時(shí)，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(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，當(dāng)活塞頂部突起為橢球形時(shí)，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(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，當(dāng)活塞頂部凹坑為圓錐形時(shí)，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(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，當(dāng)活塞頂部凹坑為半球形時(shí)，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(fā)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(nèi)凹陷的多個(gè)規(guī)則排列的活塞頂部突起或凹坑。這種活塞的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，當(dāng)其與發(fā)動機(jī)缸組成燃燒室時(shí)，能夠合理組織氣流、加速活塞缸內(nèi)滾流破裂、增加湍流強(qiáng)度和湍動能，從而使混合氣在發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒充分，進(jìn)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(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)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(shù)中心有限公司