一种活塞及发动机

技术领域

本发明涉及发动机的技术领域，尤其涉及一种活塞及发动机。

背景技术

活塞是发动机中的重要部件，活塞位于发动机的缸体内，燃烧室位于活塞的端部，通过不断燃烧燃料做功，推动活塞在发动机缸体内往复运动。活塞远离燃烧室的一端与发动机的机油腔连通，在发动机工作的过程中，机油起到对活塞润滑的作用，同时也能够对活塞进行冷却。

在实际使用过程中，活塞靠近燃烧室的一端温度较高，长时间使用后容易因高温而失效，尤其是活塞喉口和一环槽这两个部位。若不能对这两处进行及时冷却，长时间使用后，活塞容易在喉口和一环槽的位置出现损伤而失效，从而降低发动机的使用寿命。

在公告号为CN210139037U的实用新型专利中，介绍了一种活塞，在活塞中设置内冷油道，内冷油道的上腔体与活塞喉口的位置对齐，利用该技术中的盐芯形状成型活塞的内冷油道，成型后的内冷油道为与三角形结构相似的环形凸起。在使用过程中，从进油口向内冷油道内喷射机油，机油经过环形凸起的阻挡和导向，会改变流动方向，最终在内冷油道的上腔体内形成涡流，增大机油在内冷油道上腔体内的停留时间，从而提升对活塞喉口处的冷却效果。但针对于一环槽的冷却中，出油口处的机油会快速经过内冷油道的外环壁，对出油口处的一环槽进行冷却，由于内冷油道的上腔体位于一环槽上方，因此当机油在上腔体内形成涡流之后，流经与一环槽位置接近的内冷油道外环壁的机油量较小，因此对一环槽的冷却效果有限。

在公告号为CN212337476U的实用新型专利中，介绍了一种钢活塞，从该专利的附图中可知，活塞内也设置有内冷油道，内冷油道内设置有两道环形凸起，两道环形凸起分别位于内冷油道的两个侧壁，并且两道环形凸起交错设置，两道环形凸起的形状为“W”形。在活塞的结构设计中，该种结构设计主要起到的效果是提升机油喷射至内冷油道后的振荡溅射效果，使机油振荡溅射的范围更加广泛，以提升机油覆盖内冷油道的面积。具体过程为：从进油口向内冷油道内斜喷机油，将机油直接喷射至下环形凸起的外表面，由于下环形凸起的特定形状，能够增大机油的溅射效果，溅射后的部分机油会继续溅射至上环形凸起，同样，经过上环形凸起溅射后的部分机油会继续溅射至下环形凸起，以此往复，在内冷油道内形成振荡效果，提升机油在内冷油道内的覆盖面，最终从内冷油道的出油口流出。该种内冷油道的设置方式，既不能在内冷油道内形成涡流，也不能形成环流，更加倾向于提升机油在内冷油道内的振荡效果，而不能集中对活塞的喉口和一环槽进行冷却，对喉口和一环槽的降温作用有限。

上述活塞结构的不足之处在于，机油在内冷油道内流动时，难以同时对喉口和一环槽的位置同时起到较好的冷却效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活塞及发动机，以解决目前活塞结构难以同时对喉口和一环槽起到较好冷却效果的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种活塞，所述活塞顶部具有喉口，所述活塞外周面开设有一环槽，所述喉口与所述一环槽之间开设有环形的内冷油道，所述内冷油道的环壁凸出设置有第一环形凸起，所述第一环形凸起的上部具有导向轮廓，所述导向轮廓由所述内冷油道内环壁向所述内冷油道外环壁倾斜向下设置，所述内冷油道的环壁还凸出设置有第二环形凸起，所述第二环形凸起位于所述第一环形凸起的下方，所述第一环形凸起位于所述内冷油道的内环壁并且位于所述喉口下方，所述第二环形凸起位于所述内冷油道的外环壁并且所述第二环形凸起的位置与所述一环槽对应。

作为优选，所述第二环形凸起的上部轮廓为截流轮廓，所述截流轮廓与所述一环槽的槽底平齐。

作为优选，所述截流轮廓为平面或凹陷的弧形面。

作为优选，所述内冷油道的底部连通设置有进油口，所述第二环形凸起具有缺口，所述进油口位于所述缺口的下方。

作为优选，所述第二环形凸起的圆角为315°-345°。

作为优选，所述第一环形凸起的圆角为360°。

作为优选，所述第一环形凸起的下部具有引流轮廓，所述引流轮廓由所述内冷油道内环壁向所述内冷油道外环壁倾斜向上设置。

作为优选，所述导向轮廓与所述引流轮廓的夹角为15°-40°。

作为优选，所述第一环形凸起和所述第二环形凸起的凸出长度为3mm-4mm，所述第一环形凸起与所述第二环形凸起的高度差为8mm-9mm，所述第一环形凸起与所述第二环形凸起之间的间距为9mm-11mm。

本发明还提供了一种发动机，具有上述的活塞。

本发明的有益效果：

通过在内冷油道的环壁凸出设置第一环形凸起和第二环形凸起，第二环形凸起位于第一环形凸起的下方，第一环形凸起位于内冷油道的内环壁并且位于喉口下方，第二环形凸起位于内冷油道的外环壁，并且第二环形凸起的位置与一环槽对应，第一环形凸起的上部轮廓为导向轮廓，导向轮廓由内冷油道内环壁向内冷油道外环壁倾斜向下设置；机油从进油口射入内冷油道，机油会射入上腔体内，经过上腔体的阻挡及导向作用，机油会沿上腔体的轮廓流动，并流动至导向轮廓，此时机油在上腔体内形成涡流，提升机油对喉口处的冷却效果；沿导向轮廓倾斜向下流动的机油，会流动冲击至第二环形凸起的上方，经过第二环形凸起的阻挡后，机油会快速沿第二环形凸起及内冷油道的外环壁扩散，形成环流，从而提升流经第二部处的机油量，提升机油对一环槽的冷却效果，从而兼顾对活塞结构中的喉口和一环槽这两个重要位置的冷却。

附图说明

图1是本发明中活塞俯视角度的剖面图；

图2是图1中A-A向剖视图；

图3是图1中B-B向剖视图；

图4是图3中的A处局部放大图；

图5是本发明内冷油道中进油口处机油的流动方向。

图中：

1、喉口；2、一环槽；3、内冷油道；31、进油口；32、出油口；33、上腔体；34、第一部；35、第二部；4、第一环形凸起；41、导向轮廓；42、引流轮廓；5、第二环形凸起；51、缺口；52、截流轮廓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在已知技术中，在活塞中设置内冷油道，内冷油道的上腔体与活塞喉口的位置对齐，利用该技术中的盐芯形状成型活塞的内冷油道，成型后的内冷油道为与三角形结构相似的环形凸起。在使用过程中，从进油口向内冷油道内喷射机油，机油经过环形凸起的阻挡和导向，会改变流动方向，最终在内冷油道的上腔体内形成涡流，增大机油在内冷油道上腔体内的停留时间，从而提升对活塞喉口处的冷却效果。但针对于一环槽的冷却中，出油口处的机油会快速经过内冷油道的外环壁，对出油口处的一环槽进行冷却，由于内冷油道的上腔体位于一环槽上方，因此当机油在上腔体内形成涡流之后，流经与一环槽位置接近的内冷油道外环壁的机油量较小，因此对一环槽的冷却效果有限。

为解决上述问题，本发明采用了一种活塞，具体结构如下文所述。

如图1和图2所示，活塞的顶部具有喉口1，活塞的外周面开设有一环槽2以及二环槽和三环槽，二环槽和三环槽位于一环槽2的下方。活塞内开设有环形的内冷油道3，内冷油道3位于喉口1与一环槽2之间，内冷油道3的下方开设有进油口31和出油口32，通过进油口31向内冷油道3内喷射机油，机油在内冷油道3内流动，对活塞进行冷却，尤其对喉口1和一环槽2进行冷却，之后机油从出油口32流出。一般进油口31与出油口32之间间隔180°，内冷油道3的底部倾斜设置，进油口31设置在内冷油道3底部的最高处，出油口32设置在内冷油道3的最低处，以便于内冷油道3内的机油从出油口32流出。

在本实施例中，进油口31为向上喷射的设置方式。在其他实施例中，进油口31可设置为倾斜喷射，喷射方向根据设计需要进行调整。

如图2所示，为了便于下文表述，将内冷油道3中与喉口1位置最接近的部位称为第一部34，与一环槽2位置最接近的部位称为第二部35。

如图3和4所示，内冷油道3的环壁凸出设置有第一环形凸起4和第二环形凸起5，第二环形凸起5位于第一环形凸起4的下方，第一环形凸起4位于内冷油道3的内环壁并且位于喉口1下方，第二环形凸起5位于内冷油道3的外环壁，并且第二环形凸起5的位置与一环槽2对应。第一环形凸起4的上部具有导向轮廓41，导向轮廓41由内冷油道3内环壁向内冷油道3外环壁倾斜向下设置，导向轮廓41末端的切线与内冷油道3外环壁的交汇处位于第二环形凸起5的上方。第一环形凸起4上方的部分内冷油道3称为上腔体33，机油从进油口31射入内冷油道3，机油会射入上腔体33内，经过上腔体33的阻挡及导向作用，机油会沿上腔体33的轮廓流动，并流动至导向轮廓41，此时机油在上腔体33内形成涡流，涡流流向如图5中上腔体33内的机油流动，提升流经第一部34的机油量，从而提升机油对喉口1处的冷却效果；沿导向轮廓41倾斜向下流动的机油，会流动冲击至第二环形凸起5的上方，经过第二环形凸起5的阻挡后，机油会快速沿第二环形凸起5及内冷油道3的外环壁扩散，形成环流，环流如图1和图4中箭头所指方向，从进油口31向出油口32的两个方向上沿内冷油道3周面流动，从而提升流经第二部35处的机油量，提升机油对一环槽2的冷却效果，从而兼顾对活塞结构中的喉口1和一环槽2这两个重要位置的冷却。

并且，沿导向轮廓41倾斜向下流动的机油，冲击至第二环形凸起5的上方之后，会有部分机油经过内冷油道3外环壁的阻挡之后继续在上腔体33内形成涡流，并且内冷油道3内的涡流从进油口31向出油口32的方向逐渐扩散并且衰减，但由于机油的冲击速度较大，涡流仍能够持续至出油口32的上方，对喉口1进行冷却。

为提升上腔体33内的涡流效果，可选的，如图4所示，第一环形凸起4的下部具有引流轮廓42，引流轮廓42由内冷油道3内环壁向内冷油道3外环壁倾斜向上设置。此时，结合图5所示，机油从进油口31喷射进入之后，部分机油会冲击引流轮廓42，经过引流轮廓42的阻挡和导向作用，能够将该部分的机油导向流向上腔体33的外环壁处，之后该部分机油会沿上腔体33的轮廓流动，以增强在上腔体33内形成的涡流效果。另外，机油冲击引流轮廓42之后，由于引流轮廓42为锥形面或类锥形的扩散面，能够将该部分的机油扩散开，提升机油在内冷油道3内的分布均匀度，扩大机油在上腔体33内形成涡流的范围。

如图4所示，第二环形凸起5的上部轮廓为截流轮廓52，可选的，截流轮廓52为平面或者凹陷的弧形面。具体的，在本实施例中，截流轮廓52为与活塞轴线垂直的平面，此时截流轮廓52的上方不会残余过多速度较慢的机油，机油冲击至截流轮廓52之后，机油受到截流轮廓52上残存机油的阻滞效果较弱，因此能够提升截流轮廓52上方的机油环流速度，提升对一环槽2的冷却效果。在其他实施例中，截流轮廓52也可以为其他形状，能够起到对机油进行截流以形成环流的效果即可。

另外，当截流轮廓52与一环槽2底部平齐时，截流轮廓52上形成的机油环流刚好流经第二部35，此时对一环槽2的冷却效果最佳。

当然，在其余方面，第一环形凸起4和第二环形凸起5的形状和位置关系，与上腔体33内形成的涡流强度以及第二环形凸起5上方的环流强度均有非常密切的关系。其中，导向轮廓41与引流轮廓42的夹角为15°-40°，优选为26°；第一环形凸起4和第二环形凸起5的凸出长度为3mm-4mm，第一环形凸起4与第二环形凸起5的高度差为8mm-9mm，第一环形凸起4与第二环形凸起5之间的间距为9mm-11mm，优选为10mm。

可选的，如图1和图2所示，第二环形凸起5具有缺口51，进油口31位于缺口51的下方。此时，机油从进油口31喷射进入内冷油道3之后，进油口31处直接喷射的机油不会被第二环形凸起5所阻挡，经过第一环形凸起4阻挡和导向后散射的机油才会被第二环形凸起5所阻挡，在第二环形凸起5的上方形成环流。在缺口51处，内冷油道3的外环壁机油流量大，该处的一环槽2冷却效果同样较好。

一般，第一环形凸起4在内冷油道3内满环设置，即第一环形凸起4的弧度为360°，第二环形凸起5的弧度为315°-345°，优选为330°。

本实施例还介绍了一种发动机，具有上述活塞。在发动机的装配过程中，一般发动机的喷油嘴直射进油孔31上方的喉口1处，即燃油在进油孔31上方的喉口1处燃烧，该处喉口1温度最高，而进油孔31处内冷油道3的冷却效果最好，能够将冷却效率最大化。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。