[实用新型]一种具有陶瓷镶块的隔热活塞

说明书

本实用新型涉及一种具有陶瓷镶块的隔热活塞，所述活塞包括陶瓷镶块、钎焊层、活塞基体、活塞销、活塞连杆；内部具有隔热孔隙的所述陶瓷镶块通过所述钎焊层焊接设置在所述活塞基体顶面上，所述活塞连杆通过所述活塞销安装在所述活塞基体的活塞内腔内，在所述活塞销的带动下上下运动。本实用新型的活塞主要应用于高温高压的柴油发动机中，能够在极端恶劣的发动机环境中，有效降低传导至活塞基材的热量，改善活塞的隔热性能和热应力，提高活塞的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种活塞，属于内燃机技术领域，尤其涉及一种具有陶瓷镶块的隔热活塞。

背景技术

内燃机是当今热效率最高、应用最广泛的动力机械，广泛应用于汽车和非道路移动机械等领域。随着科技的进步，内燃机在重机械方面应用也愈发广泛，并且内燃机也朝着大功率、轻量化等趋势发展，功率的提升使得内燃机缸内的环境不断严峻，普通材质的金属已经不能够承载高温高压的工作环境，利用高强度钢设计的活塞应用过程中由于质量的增加会减小燃油经济性，活塞应该在满足正常工作的情况下同时满足轻量化的要求。在一般的铝合金基材的基础上已经有人尝试运用氧化锆热障涂层等方式来进行活塞的顶面隔热处理，但由于氧化锆本身的易脱落、易产生裂纹等缺陷，使得活塞的寿命往往达不到要求。

发明内容

针对现有发动机缸内活塞的使用寿命问题，本实用新型提供了一种具有陶瓷镶块的隔热活塞，其通过将陶瓷镶块附着于活塞基体顶面，在达到有效隔热效果的同时提高活塞的使用寿命。

本实用新型的具体技术方案如下:

一种具有陶瓷镶块的隔热活塞，其特征在于，所述活塞包括陶瓷镶块、钎焊层、活塞基体、活塞销、活塞连杆；内部具有隔热孔隙的所述陶瓷镶块通过所述钎焊层焊接设置在所述活塞基体顶面上，所述活塞连杆通过所述活塞销安装在所述活塞基体的活塞内腔内，在所述活塞销的带动下上下运动。

进一步地，所述陶瓷镶块为氮化硅陶瓷镶块。

进一步地，所述陶瓷镶块内所述隔热孔隙的分布及形状通过拓扑优化获得。

进一步地，所述陶瓷镶块中心设有一个所述隔热孔隙，所述陶瓷镶块的四周环绕中心所述隔热孔隙均布多个所述隔热孔隙。

进一步地，所述陶瓷镶块中心的所述隔热孔隙形状为环绕所述陶瓷镶块中心对称结构。

进一步地，所述陶瓷镶块四周的多个所述隔热孔隙的孔隙率为10％-30％。

进一步地，所述钎焊层采用与所述活塞基体和所述陶瓷镶块热力学性能相匹配的钎焊材料焊接形成。

进一步地，所述活塞基体内所述活塞内腔上方，对称设有多个冷却油道。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的活塞结构简单，设计巧妙，具有耐高温、强度高、质量轻、寿命长等优点，可以满足恶劣的内燃机环境，提高内燃机设备的可靠性。

本实用新型的活塞顶部采用陶瓷镶块进行隔热，陶瓷镶块内部的隔热孔隙，配合活塞的冷却系统，可有效地平衡陶瓷镶块的传热量，降低活塞基体的热应力，达到最佳的隔热效果，有效地提高活塞的使用寿命。同时，通过拓扑优化得到的陶瓷镶块有着更轻的质量，满足活塞轻量化的要求，也提升了内燃机的燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型具有陶瓷镶块的隔热活塞结构示意图；

图2为本实用新型拓扑优化设计结果；

图3为本实用新型拓扑优化活塞模型在热载荷下的温度场分布。

其中：1-隔热孔隙、2-陶瓷镶块、3-钎焊层、4-活塞基体、5-冷却油道、6-活塞销、7-活塞内腔、8-活塞连杆。

具体实施方式