技术摘要：
本发明公开了一种高强化轻量化内燃机活塞，包括相连接的活塞本体、上镶嵌件，上镶嵌件采用钢、铸铁、钛合金、铜、粉末冶金等材质，活塞本体采用铝合金材质，所述活塞本体上部设有减重腔体，所述活塞本体在头部环槽区域设有非密闭腔体，非密闭腔体通过进油口、出油口分  全部
背景技术：
内燃机中的活塞零部件，承受着高温、高压燃气的非常严苛的工作环境，与其它零 件共同协作，将燃料的化学能转化为热能和机械能，向外传递。工作过程对活塞不仅要求结 构强度能满足，而且还要能承受高的燃气温度，同时重量也不能太大，否则会造成机械效率 低，有效能量损失等不利结果。 为应对发动机日益提高的高爆压，高热负荷等要求，活塞采用的方案一般有如下 几种： 1、采用更好的铝合金材料，使能承受更高的燃气压力和热负荷；存在的问题是，现 有铝合金材料有一定的局限性，无法再满足更高的燃气压力和高温燃气的要求 2、采用钢材质，比如使用整体锻钢结构、摩擦焊接或者激光焊接等连接方式，来提 高活塞的强度；存在的问题是，锻钢结构活塞重量大，惯性力大，而且成本会增大 3、采用钢顶 铝裙或者钢顶 铁裙等的组合结构活塞,如采用铁材质，比如使用整 体铸铁结构或者铸铁 钢顶等的组合结构活塞，存在的问题是，组合活塞多为头部带有环槽 和半个燃烧室腔体的头部 裙部铝合金或者铸铁的组合结构，重量仍然很重；结构多采用长 螺栓连接，容易在螺栓处发生失效。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术存在的上述不足；提供一种高强化轻量化内 燃机活塞；本发明工艺简单，制造成本低，而且应用范围更加广泛、局限性小，通过设有减重 腔体，既可以为上镶嵌件提供足够的支撑接触面积，同时也可以达到减少热量向下传递的 目的，还可以减小活塞本体的重量，解决了普通铝合金活塞所不能承受高爆压、高温的问 题，采用铝合金的本体结构，用于安装活塞环起密封作用，安装活塞销起到向下传递力的作 用，用以保证活塞的功能。 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种高强化轻量化内燃机活塞，包括相连接的活塞本体、上镶嵌件，上镶嵌件采用 钢、铸铁、钛合金、铜、粉末冶金等材质，活塞本体采用铝合金材质，所述活塞本体上部设有 减重腔体，所述活塞本体在头部环槽区域设有非密闭腔体，非密闭腔体通过进油口、出油口 分别与活塞本体内侧的腔体连通，非密闭腔体由上镶嵌体和下部加工的活塞本体组合形 成。 所述非密闭腔体靠近头部环槽区域，非密闭腔体为单独形成,或者通过加工方式 加工出非密闭腔体的一部分之后再与上镶嵌体通过螺栓连接组合得到,或者通过使用片体 与上镶嵌件的凹形结构空间沿周圈焊接或其他方式连接从而得到非密闭腔体。 当非密闭腔体通过加工方式得到时，在活塞本体顶面与上镶嵌体下侧面之间留有 3 CN 111550325 A 说　明　书 2/4 页 预定的实体厚度。 活塞上部设有活塞与第一道活塞环相配合的第一道耐磨镶圈，第一道耐磨镶圈独 立存在于活塞本体上，或者与上镶嵌体通过焊接或粘结方式组合在一起然后铸造在本体 上。 所述上镶嵌体的下部在圆周方向通过焊接等方式连接有若干不同形状的支架；所 述支架安装在上镶嵌件下侧面位置，支架采用T形或直型结构。 所述上镶嵌体与活塞本体通过螺栓连接时，活塞本体顶面带有预先铸造出来的螺 母基座或者后期螺纹安装上去的螺母基座，通过螺栓连接结构与上镶嵌体的安装连接。 所述上镶嵌体与活塞本体通过螺栓连接时，在活塞本体与上镶嵌件之间设有用于 减少顶部热量向下传递隔热层。 所述上镶嵌体与活塞本体通过铸造方式连接在一起时，所述上镶嵌件的顶面为圆 周全部材料或者中间带凹形结构，其中上镶嵌件的下部直径D1大于口部直径D2。 活塞销孔带有铜套。 本发明的有益效果： 1.因为活塞顶面燃烧室直接与高温燃气接触，因此本方案在上镶嵌件采用了一种 耐高温耐高燃气压力的强化材料，如钢，铁、钛合金、铜、粉末冶金等材质，可以承受住高温 高压燃气的恶劣的运行环境，解决了普通铝合金活塞所不能承受高爆压、高温的问题；本发 明的活塞本体采用了铝合金的本体结构，用于安装活塞环起密封作用，安装活塞销起到向 下传递力的作用，用以保证活塞的功能。 通过设有减重腔体，既可以为上镶嵌件提供足够的支撑接触面积，同时也可以达 到减少热量向下传递的目的，还可以减小活塞本体的重量。 另外，本发明工艺简单，制造成本低，而且应用范围更加广泛、局限性小；本发明的 轻量化效果比常规的钢或铁材质活塞减重效果更好，有更好的成本优势。 2.本发明在活塞本体与上镶嵌件之间设有用于减少顶部热量向下传递隔热层，减 少顶部热量向下传递。 3.通过采用螺栓结构连接，确保在铸造时与本体紧紧固定。当上镶嵌件与本体若 通过铸造方式连接时，可以去掉螺栓等组件，在满足强度和使用要求的情况下，制造成本更 低。 4 .活塞本体可以和上镶嵌件在中间组成非密闭腔体，用以形成起冷却作用的通 道，冷却活塞吸收的热量。非密闭腔体可以是单独形成，也可以由片体与上镶嵌件通过焊接 或粘结方式组成一体，中间让冷却油通过，起到冷却活塞作用。 5.活塞销孔带有铜套，可以有效减小活塞的销孔表面压力，提高销孔的承载能力。 6 .如果可以采用多种平顶和带凹槽的燃烧室结构，在保证活塞本体不变的情况 下，任意搭配不同顶部结构，适用范围广。 7.在上镶嵌件的下部在圆周方向通过焊接等方式连接有若干不同形状的支架，保 证在铸造时与本体更好的粘结。 8.当非密闭腔体通过加工方式得到时，在活塞本体顶面与上镶嵌件下侧面之间留 有预定的实体厚度，这样就可以不用完全加工去掉，减少加工制造成本。 9.活塞销孔带有铜套，可以有效减小活塞的销孔表面压力，提高销孔的承载能力。 4 CN 111550325 A 说　明　书 3/4 页 附图说明 图1为本发明的结构示意图； 图2为上镶嵌件与本体组合非密闭腔体的结构示意图； 图3为中间带凹形结构的上镶嵌件的下部的凹槽直径D1大于口部的凹槽直径D2的 结构示意图； 图4为图3的局部俯视图； 图5为上镶嵌件与第一道耐磨镶圈粘结在一起的结构示意图； 图6为支架与上镶嵌件粘结后与本体铸造在一起的结构示意图； 图7为支架的结构示意图； 图8为顶非密闭腔体由上镶嵌件与片体粘结组成的结构示意图； 图9为减重腔体顶部允许留有实体厚度的结构示意图。 图中，1-活塞本体，2-非密闭腔体，3-第一道耐磨镶圈，4-螺母基座，5-螺栓，6-隔 热层，7-上镶嵌件，8-减重腔体，9-销孔铜套，10-螺栓连接结构，口部直径D2，12-下部直径 D1，13-片体，14-支架，15-上镶嵌件与第一道耐磨镶圈粘结位置。