发动机的活塞 |
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| 申请号 | CN201610630987.4 | 申请日 | 2016-08-04 | 公开(公告)号 | CN106014676A | 公开(公告)日 | 2016-10-12 |
| 申请人 | 广西玉柴机器股份有限公司; | 发明人 | 邓远海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 发动机 的 活塞 ，活塞的头部设有 燃烧室 ，活塞的顶面上，燃烧室的顶面边缘与活塞顶面的外边缘之间设有至少一个凸起。本 申请 通过优化活塞顶面的结构，在保持进气道结构不变及油气混合效果不变的情况下提高了压缩 上止点 附近缸内气流的挤流、扰动强度，增大了缸内气体的湍 动能 ，在滞燃期和主燃期内提高了火焰的传播速率，缩短了燃烧的持续期，从而提高了发动机的热效率，提高了发动机性能，并降低了未燃 碳 氢化合物排放；并且，该结构优化方式可适用于不同结构形式的活塞和燃烧室。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种发动机的活塞，所述活塞的头部设有燃烧室，其特征在于，所述活塞的顶面上，所述燃烧室的顶面边缘与活塞顶面的外边缘之间设有至少一个凸起。 |
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| 说明书全文 | 发动机的活塞技术领域[0001] 本发明涉及发动机领域，特别涉及一种发动机的活塞。 背景技术[0002] 随着排放法规对未燃碳氢化合物排放限值的日益严格，以及燃料消耗量成为行业关注的重点，降低发动机未燃碳氢化合物排放和燃料消耗量尤为重要，目前可通过优化发动机缸内燃烧的方式实现该目标。活塞是发动机最重要的燃烧零部件之一，其结构形式影响发动机缸内气流的流动分布，从而影响发动机燃烧。通过对活塞燃烧室形状、结构进行优化设计，可以合理地组织缸内气流运动，提高气流的平均湍动能，提高火焰传播速率，增大燃烧速率，提高发动机性能。 [0003] 发动机通过进气道和活塞燃烧室结构的匹配来实现缸内气流的运动。缸内气流的流动形式为涡流和挤流，在发动机进气行程和压缩初期，缸内气流的流动形式为涡流，在压缩后期缸内气流的流动形式为涡流和挤流，其中在压缩上止点挤流最强。涡流由螺旋气道形成，在压缩过程形成湍流，随着活塞的上移涡流逐渐耗散；挤流由气流挤入活塞燃烧室内形成，并沿着燃烧室壁面形成逆挤流，并形成湍流。因此湍动能强度与涡流和挤流强度有关。在进气道结构不变的情况下，可以通过优化活塞燃烧室结构，提高压缩上止点附近缸内气体的挤流强度，增大气体扰动，增大缸内气体的湍动能，提高火焰的传播速率，从而提高发动机的热效率，提高发动机性能和降低未燃碳氢化合物排放。 [0004] 现有技术的发动机的活塞如图1-3所示，活塞的头部设有燃烧室2，活塞的顶面1为平面，因此滞燃期和主燃期内挤流不能迅速转化为湍流，缸内气流的湍流动能小，火焰的传播速率慢，从而使发动机热效率降低，不利于发动机的性能，提高了气耗和未燃碳氢化合物排放。 [0005] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种发动机的活塞，从而克服现有的发动机缸内气流的湍流动能小，火焰的传播速率慢，气耗和未燃碳氢化合物排放高的缺点。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种发动机的活塞，活塞的头部设有燃烧室，活塞的顶面上，燃烧室的顶面边缘与活塞顶面的外边缘之间设有至少一个凸起。 [0008] 优选地，上述技术方案中，燃烧室的顶面边缘与活塞顶面的外边缘之间设有至少两个沿径向排列的凸起组，每个凸起组沿周向排列。 [0009] 优选地，上述技术方案中，凸起组是一个环状凸起。 [0010] 优选地，上述技术方案中，凸起组包括至少两个间隔设置的凸起。 [0011] 优选地，上述技术方案中，凸起的横截面呈长方形、正方形、圆形或多边形。 [0012] 优选地，上述技术方案中，燃烧室的顶面边缘与活塞顶面的外边缘之间设有一个沿周向排列的凸起组。 [0013] 优选地，上述技术方案中，凸起组是一个环状凸起。 [0014] 优选地，上述技术方案中，凸起组包括至少两个间隔设置的凸起。 [0015] 优选地，上述技术方案中，凸起的横截面呈长方形、正方形、圆形或多边形。 [0016] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： [0017] 本申请通过优化活塞顶面的结构，在保持进气道结构不变及油气混合效果不变的情况下提高了压缩上止点附近缸内气流的挤流、扰动强度，增大了缸内气体的湍动能，在滞燃期和主燃期内提高了火焰的传播速率，缩短了燃烧的持续期，从而提高了发动机的热效率，提高了发动机性能，并降低了未燃碳氢化合物排放；并且，该结构优化方式可适用于不同结构形式的活塞和燃烧室。附图说明 [0018] 图1是现有技术的活塞的主视图。 [0019] 图2是现有技术的活塞的俯视图。 [0020] 图3是现有技术的活塞的立体图。 [0021] 图4是根据本发明的活塞的主视图。 [0022] 图5是根据本发明的活塞的俯视图。 [0023] 图6是根据本发明的活塞的立体剖视图。 [0024] 图7是根据本发明的活塞的立体图。 [0026] 图9是湍动能与火焰传播速度的关系图。 [0027] 主要附图标记说明： [0028] 1-活塞顶面，2-燃烧室，3-凸起。 具体实施方式[0029] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。 [0031] 如图4-7所示，根据本发明具体实施方式的活塞的头部设有燃烧室2，活塞顶面1上，燃烧室2的顶面边缘与活塞顶面1的外边缘之间设有至少一个凸起，凸起的内边缘与燃烧室的顶面边缘之间以及凸起的外边缘与顶面的外边缘之间均具有一定的距离。 [0033] 实施例1 [0034] 燃烧室2的顶面边缘与活塞顶面1的外边缘之间设有一个沿周向排列的凸起组。 [0035] 作为一个实施例，如图4-7所示，该凸起组为一个环状凸起3，该环状凸起3可以与燃烧室2同心，也可以相对于燃烧室2偏心。在该实施例中，环状凸起3的横截面可以是规则形状，如呈长方形、正方形、圆形或多边形等，也可以是不规则形状。该环状凸起3可以更靠近燃烧室的顶面边缘或更靠近活塞顶面1的外边缘。 [0036] 作为另一个实施例，该凸起组包括至少两个间隔设置的凸起，例如，该凸起组可以均匀地布置在燃烧室2的周围，形成一个圆环，该圆环可以与燃烧室2同心，也可以相对于燃烧室2偏心。在该实施例中，凸起的横截面可以是规则形状，如呈长方形、正方形、圆形或多边形等，也可以是不规则形状。 [0037] 实施例2 [0038] 燃烧室2的顶面边缘与活塞顶面1的外边缘之间设有至少两个沿径向排列的凸起组，每个凸起组沿周向排列。 [0039] 作为一个实施例，燃烧室2的顶面边缘与活塞顶面1的外边缘之间设有至少两个环状凸起，该环状凸起可以与燃烧室2同心，也可以相对于燃烧室2偏心。在该实施例中，环状凸起的横截面可以是规则形状，如呈长方形、正方形、圆形或多边形等，也可以是不规则形状。 [0040] 作为另一个实施例，每个凸起组可以包括至少两个沿周向排列的凸起，例如，可以均匀地布置在燃烧室2的周围，形成一个圆环，该圆环可以与燃烧室2同心，也可以相对于燃烧室2偏心。两组中的相应凸起的周向位置可以相同或相互错开。在该实施例中，每个凸起的横截面可以是规则形状，如呈长方形、正方形、圆形或多边形等，也可以是不规则形状。 [0041] 作为又一个实施例，每组中的凸起可以不均匀地布置在燃烧室2的周围。 [0042] 图8为现有技术方案和本申请中气缸内气流平均湍动能的对比图(缸内流动计算结果)。从图7可知，在活塞的顶面1上加工凸起结构可在一定程度上提高缸内气流平均湍动能。图9为湍动能与火焰传播速度的关系图，湍动能越大，火焰传播速度越快。因此，在活塞的顶面1上加工凸起结构可以提高火焰的传播速度。 [0043] 本申请通过优化活塞顶面的结构，在保持进气道结构不变及油气混合效果不变的情况下提高了压缩上止点附近缸内气流的挤流、扰动强度，增大了缸内气体的湍动能，在滞燃期和主燃期内提高了火焰的传播速率，缩短了燃烧的持续期，从而提高了发动机的热效率，提高了发动机性能，并降低了未燃碳氢化合物排放；并且，该结构优化方式可适用于不同结构形式的活塞和燃烧室。 [0044] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。 |
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