用于潍柴WP10系列柴油机的活塞

摘要

本发明公开了一种用于潍柴WP10系列柴油机的活塞，所述活塞包括裙部，裙部内设置有放置活塞连杆的内腔，裙部的环壁上设置有用于支撑活塞销的活塞销孔，活塞销孔两端面周围的裙部外壁上设置有向内凹陷的收缩窗，所述收缩窗包括环活塞销孔设置的横式平面圆台以及与圆台相关联的斜底和圆柱，所述斜底位于圆台的左右两侧并分别形成从裙部底端向裙部顶端及裙部内腔方向逐渐加深倾斜的斜面，所述圆柱位于圆台下方并与圆台及斜底圆滑过渡，圆柱的外侧面位于圆台的外端面和裙部的外表面之间。本发明减轻了活塞的重量，降低了活塞往复运动的惯性力以及无效的摩擦力做功，进一步降低燃油消耗，提高活塞运动的爆发压力。

说明书

技术领域

本发明属于柴油机及其零部件技术领域，特别是一种节能型活塞。

背景技术

伴随着汽车业、各种重型车、机车等的飞速发展，加上世界石油储量的局 限性，各国对节油降耗、减排越来越重视，特别是对重型车、客车、汽车等行 业的发展提出了更高要求。研究表明，发动机轻量化是节约能源、减少排放、 满足法规要求的一个重要途径；汽车重量每下降10%，油耗便下降8%，排放降 低4%；汽车重量中发动机运动件的轻量化，对油耗的降低能够起到更为明显的 效果。

潍柴WP10系列国Ⅲ、国Ⅳ柴油机主要用于重型车、客车、特种车辆和工 程机械、船舶、发电机组等，活塞是发动机中最为关键的零件之一，是柴油发 动机的“心脏”，它将燃油在高压空气中燃烧产生的高爆发压力转化成动力，传 递给曲轴而做功。

WP10系列柴油机活塞由头部、燃烧室、裙部组成，如图1所示，燃烧室设 置在活塞顶面的中部，活塞头部的外圆周设有用于装配活塞环的活塞环槽，活 塞裙部设有用于装配活塞销的活塞销孔，活塞裙部安装活塞销孔的端面上还设 置有收缩窗，用于降低活塞的重量。现有的WP10系列柴油机活塞，其总高为 123mm，缸径为126mm，活塞销孔内卡环槽对边距离为109.2～109.5mm，与活 塞相配装的活塞销长度为105mm，收缩窗的形状如图2所示，多为内凹的圆柱 面结构，收缩窗的直径为124～125mm；潍柴WP10系列中WP10-EGR的重量为 （2128～2135）±25克，WP10-G4、WP10-E3N2的重量（2170～2180）±25克。 从以上参数可以看出，现有的WP10系列柴油机活塞重量偏重，不利于减轻发 动机的重量，对发动机油耗的降低不会起到明显作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种重量较轻的专用于WP10系列柴油 机中的活塞，以降低燃油消耗，起到节约能源、保护环境的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

用于潍柴WP10系列柴油机的活塞，所述活塞包括裙部，裙部内设置有放 置活塞连杆的内腔，裙部的环壁上设置有用于支撑活塞销的活塞销孔，活塞销 孔两端面周围的裙部外壁上设置有向内凹陷的收缩窗，所述收缩窗包括环活塞 销孔设置的横式平面圆台以及与圆台相关联的斜底和圆柱，所述斜底位于圆台 的左右两侧并分别形成从裙部底端向裙部顶端及裙部内腔方向逐渐加深倾斜的 斜面，所述圆柱位于圆台下方并与圆台及斜底圆滑过渡，圆柱的外侧面位于圆 台的外端面和裙部的外表面之间；

所述圆台两个外端面之间的轴向距离为110mm～112mm，圆台的内径为活 塞销孔的直径，圆台的外径为59mm～61mm；所述斜底与活塞销孔中心线所在 水平面的交点至活塞竖中心面的距离为43.5mm～44.5mm，斜底的斜度为4°～6 °；所述圆柱与活塞裙部同轴，圆柱的直径为122.5mm～124.5mm，圆柱的轴向 高度为10mm～12mm。

本发明的改进在于：所述活塞销孔内设置有销孔内卡环槽，两销孔内卡环 槽的外侧对边距离为104.5mm～105.5mm。

本发明的进一步改进在于：所述圆柱的底端设置有向活塞销孔方向倾斜的 弧面。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明对用于WP10系列柴油机中的活塞结构进行了优化，主要通过对收 缩窗结构的改进，减轻了活塞的重量，降低了活塞往复运动的惯性力以及无效 的摩擦力做功，进一步降低燃油及润滑机油的消耗，提高活塞运动的爆发压力 以及有功功率，起到节约能源、减少污染、保护环境的目的。

附图说明

图1是传统活塞的结构剖视图。

图2为现有的用于WP10系列柴油机中的活塞结构示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明的剖视图。

其中：1.头部，2.顶面，3.燃烧室，4.裙部，5.收缩窗，51.斜底，52.圆台，

53.圆柱，6.活塞销孔，7.销孔内卡环槽，8.喷油嘴豁口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

用于潍柴WP10系列柴油机的活塞，其高度为123mm，缸径为126mm。活 塞包括头部1和裙部4，头部的顶面2上设置有燃烧室3，裙部4内设置有放置 活塞连杆的内腔，裙部的环壁上设置有活塞销孔6，活塞销孔用于支撑活塞销， 活塞销穿过活塞连杆并在活塞连杆的带动下连同活塞一起上下运动。裙部外壁 设置活塞销孔6的前后端面上分别设置有收缩窗5，即前收缩窗和后收缩窗，两 个收缩窗对称设置，均向裙部内腔收敛；活塞裙部下端环壁的边缘还设置有喷 油嘴豁口8，收缩窗的设置用于减轻活塞的重量。

本发明中的收缩窗5结构如图3和图4所示，包括相关联设置的圆台52、 斜底51以及圆柱53。其中：圆台52环活塞销孔6横向设置，圆台在收缩窗中 形成圆台面，圆台52的两个外端面之间的距离即前收缩窗中圆台外端面与后收 缩窗中圆台外端面之间的距离为110mm～112mm，圆台的内径与活塞销孔的直 径相应，圆台的外径为59mm～61mm。

斜底51对称设置在圆台52的左右两侧，斜底向裙部内腔凹陷，在收缩窗 中形成从裙部底端向裙部顶端及裙部内腔方向逐渐加深倾斜的斜面。斜底51距 离活塞竖中心轴线之间的距离自裙部顶端向裙部底端逐渐递增，即前后收缩窗 中斜底之间的横向距离自裙部顶端向裙部底端逐渐递增；斜底51与活塞销孔中 心线所在水平面的交点至活塞竖中心面的距离为43.5～44.5mm，即前后收缩窗 中相对侧斜底之间沿活塞销孔中心轴线所在水平面的横向距离为87mm ～89mm；斜底的斜度为4°～6°。

圆柱53设置在圆台52的下方，并与圆台及斜底圆滑过渡，圆柱的外侧面 位于圆台的外端面和裙部的外表面之间，在收缩窗中形成圆柱面。圆柱53与活 塞裙部同竖中心轴线，圆柱的直径为122.5mm～124.5mm，圆柱的轴向高度为 10mm～12mm。圆柱53的底端设置有向活塞销孔方向倾斜设置的弧面，用于减 轻活塞的重量。

本发明所述的活塞销孔6内设置有销孔内卡环槽7，如图5所示，两销孔 内卡环槽的外侧对边距离为104.5mm～105.5mm。

本实施例中圆台的轴向高度为111mm，圆台的外径为60mm；前后收缩窗 中相对侧斜底之间沿活塞销孔中心轴线方向的横向距离为88mm，斜底的斜度为 5°；圆柱的直径为123.5mm，圆柱的高度为11mm。两销孔内卡环槽的外侧对 边距离为104.5mm。与本实施例相配装的活塞销可选用长度为100mm的轻量化 活塞销。

本发明采用本实施例中的具体结构，能够在原有活塞的基础上，重量约减 轻8%；以WP10-EGR为例，重量由原来的2128克降低为1965克，减轻了163 克，重量降低了7.7%。因此采用活塞采用本发明所述的结构，不仅能够减少活 塞制作过程中材料的消耗以及熔化材料所需要的能源和时间，而且更重要的是 能够降低油耗约8～12%，节约了燃油消耗，减少了环境污染。