發(fā)動機(jī)的活塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動機(jī)的活塞，活塞的頭部設(shè)有燃燒室，活塞的頂面上，燃燒室的頂面邊緣與活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有至少一個凹槽。本申請通過優(yōu)化活塞頂面的結(jié)構(gòu)，在保持進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)不變及油氣混合效果不變的情況下提高了壓縮上止點附近缸內(nèi)氣流的擠流、擾動強(qiáng)度，增大了缸內(nèi)氣體的湍動能，在滯燃期和主燃期內(nèi)提高了火焰的傳播速率，縮短了燃燒的持續(xù)期，從而提高了發(fā)動機(jī)的熱效率，提高了發(fā)動機(jī)性能，并降低了未燃碳?xì)浠衔锱欧?，同時降低了發(fā)動機(jī)的燃料消耗量，有利于節(jié)約能源和降低燃料消耗成本；并且，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式可適用于不同結(jié)構(gòu)形式的活塞和燃燒室。
【專利說明】
發(fā)動機(jī)的活塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機(jī)的活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著排放法規(guī)對未燃碳?xì)浠衔锱欧畔拗档娜找鎳?yán)格，以及燃料消耗量成為行業(yè)關(guān)注的重點，降低發(fā)動機(jī)未燃碳?xì)浠衔锱欧藕腿剂舷牧坑葹橹匾?，目前可通過優(yōu)化發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒的方式實現(xiàn)該目標(biāo)。活塞是發(fā)動機(jī)最重要的燃燒零部件之一，其結(jié)構(gòu)形式影響發(fā)動機(jī)缸內(nèi)氣流的流動分布，從而影響發(fā)動機(jī)燃燒。通過對活塞燃燒室形狀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以合理地組織缸內(nèi)氣流運動，提高氣流的平均湍動能，提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?，增大燃燒速率，提高發(fā)動機(jī)性能。
[0003]發(fā)動機(jī)通過進(jìn)氣道和活塞燃燒室結(jié)構(gòu)的匹配來實現(xiàn)缸內(nèi)氣流的運動。缸內(nèi)氣流的流動形式為渦流和擠流，在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣行程和壓縮初期，缸內(nèi)氣流的流動形式為渦流，在壓縮后期缸內(nèi)氣流的流動形式為渦流和擠流，其中在壓縮上止點擠流最強(qiáng)。渦流由螺旋氣道形成，在壓縮過程形成湍流，隨著活塞的上移渦流逐漸耗散;擠流由氣流擠入活塞燃燒室內(nèi)形成，并沿著燃燒室壁面形成逆擠流，并形成湍流。因此湍動能強(qiáng)度與渦流和擠流強(qiáng)度有關(guān)。在進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)不變的情況下，可以通過優(yōu)化活塞燃燒室結(jié)構(gòu)，提高壓縮上止點附近缸內(nèi)氣體的擠流強(qiáng)度，增大氣體擾動，增大缸內(nèi)氣體的湍動能，提高火焰的傳播速率，從而提高發(fā)動機(jī)的熱效率，提高發(fā)動機(jī)性能和降低未燃碳?xì)浠衔锱欧拧?br>[0004]現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)的活塞如圖1-3所示，活塞的頭部設(shè)有燃燒室2，活塞的頂面I為平面，因此滯燃期和主燃期內(nèi)擠流不能迅速轉(zhuǎn)化為湍流，缸內(nèi)氣流的湍流動能小，火焰的傳播速率慢，從而使發(fā)動機(jī)熱效率降低，不利于發(fā)動機(jī)的性能，提高了氣耗和未燃碳?xì)浠衔锱欧拧?br>[0005]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機(jī)的活塞，從而克服現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)缸內(nèi)氣流的湍流動能小，火焰的傳播速率慢，氣耗和未燃碳?xì)浠衔锱欧鸥叩娜秉c。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機(jī)的活塞，活塞的頭部設(shè)有燃燒室，活塞的頂面上，燃燒室的頂面邊緣與活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有至少一個凹槽。
[0008]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，燃燒室的頂面邊緣與活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有至少兩個沿徑向排列的凹槽組，每個凹槽組沿周向排列。
[0009]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽組是一個環(huán)狀凹槽。
[0010]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽組包括至少兩個間隔設(shè)置的凹槽。
[0011]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽的橫截面呈長方形、正方形、圓形或多邊形。
[0012]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，燃燒室的頂面邊緣與活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有一個沿周向排列的凹槽組。
[0013]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽組是一個環(huán)狀凹槽。
[0014]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽組包括至少兩個間隔設(shè)置的凹槽。
[0015]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，凹槽的橫截面呈長方形、正方形、圓形或多邊形。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017]本申請通過優(yōu)化活塞頂面的結(jié)構(gòu)，在保持進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)不變及油氣混合效果不變的情況下提高了壓縮上止點附近缸內(nèi)氣流的擠流、擾動強(qiáng)度，增大了缸內(nèi)氣體的湍動能，在滯燃期和主燃期內(nèi)提高了火焰的傳播速率，縮短了燃燒的持續(xù)期，從而提高了發(fā)動機(jī)的熱效率，提高了發(fā)動機(jī)性能，并降低了未燃碳?xì)浠衔锱欧?，同時降低了發(fā)動機(jī)的燃料消耗量，有利于節(jié)約能源和降低燃料消耗成本;并且，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式可適用于不同結(jié)構(gòu)形式的活塞和燃燒室。
【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的活塞的主視圖。
[0019]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的活塞的俯視圖。
[0020]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的活塞的立體圖。
[0021 ]圖4是根據(jù)本發(fā)明的活塞的主視圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的活塞的俯視圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的活塞的立體剖視圖。
[0024]圖7是根據(jù)本發(fā)明的活塞的立體圖。
[0025]圖8是現(xiàn)有技術(shù)和本申請中氣缸的氣流內(nèi)平均湍動能的對比圖。
[0026]圖9是湍動能與火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊年P(guān)系圖。
[0027]主要附圖標(biāo)記說明:
[0028]1-活塞頂面，2-燃燒室，3-凹槽。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0030]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0031]如圖4-7所示，根據(jù)本發(fā)明【具體實施方式】的活塞的頭部設(shè)有燃燒室2，活塞頂面I上，燃燒室2的頂面邊緣與活塞頂面I的外邊緣之間設(shè)有至少一個凹槽，凹槽的內(nèi)邊緣與燃燒室的頂面邊緣之間以及凹槽的外邊緣與活塞頂面的外邊緣之間均具有一定的距離。
[0032]作為一個實施例，凹槽可以與活塞一體鑄造或焊接在活塞頂面I上。
[0033]實施例1
[0034]燃燒室2的頂面邊緣與活塞頂面I的外邊緣之間設(shè)有一個沿周向排列的凹槽組。
[0035]作為一個實施例，如圖4-7所示，該凹槽組為一個環(huán)狀凹槽3，該環(huán)狀凹槽3可以與燃燒室2同心，也可以相對于燃燒室2偏心。在該實施例中，環(huán)狀凹槽3的橫截面可以是規(guī)則形狀，如呈長方形、正方形、圓形或多邊形等，也可以是不規(guī)則形狀。該環(huán)狀凹槽3可以更靠近燃燒室的頂面邊緣或更靠近活塞頂面I的外邊緣。
[0036]作為另一個實施例，該凹槽組包括至少兩個間隔設(shè)置的凹槽，例如，該凹槽組可以均勻地布置在燃燒室2的周圍，形成一個圓環(huán)，該圓環(huán)可以與燃燒室2同心，也可以相對于燃燒室2偏心。在該實施例中，凹槽的橫截面可以是規(guī)則形狀，如呈長方形、正方形、圓形或多邊形等，也可以是不規(guī)則形狀。
[0037]實施例2
[0038]燃燒室2的頂面邊緣與活塞頂面I的外邊緣之間設(shè)有至少兩個沿徑向排列的凹槽組，每個凹槽組沿周向排列。
[0039]作為一個實施例，燃燒室2的頂面邊緣與活塞頂面I的外邊緣之間設(shè)有至少兩個環(huán)狀凹槽，該環(huán)狀凹槽可以與燃燒室2同心，也可以相對于燃燒室2偏心。在該實施例中，環(huán)狀凹槽的橫截面可以是規(guī)則形狀，如呈長方形、正方形、圓形或多邊形等，也可以是不規(guī)則形狀。
[0040]作為另一個實施例，每個凹槽組可以包括至少兩個沿周向排列的凹槽，例如，可以均勻地布置在燃燒室2的周圍，形成一個圓環(huán)，該圓環(huán)可以與燃燒室2同心，也可以相對于燃燒室2偏心。兩組中的相應(yīng)凹槽的周向位置可以相同或相互錯開。在該實施例中，每個凹槽的橫截面可以是規(guī)則形狀，如呈長方形、正方形、圓形或多邊形等，也可以是不規(guī)則形狀。[0041 ]作為又一個實施例，每組中的凹槽可以不均勻地布置在燃燒室2的周圍。
[0042]圖8為現(xiàn)有技術(shù)方案和本申請中氣缸內(nèi)氣流平均湍動能的對比圖(缸內(nèi)流動計算結(jié)果)。從圖7可知，在活塞頂面I上加工凹槽結(jié)構(gòu)可在一定程度上提高缸內(nèi)氣流平均湍動能。圖9為湍動能與火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊年P(guān)系圖，湍動能越大，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇?。因此，在活塞頂面I上加工凹槽結(jié)構(gòu)可以提高火焰的傳播速度。
[0043]本申請通過優(yōu)化活塞頂面的結(jié)構(gòu)，在保持進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)不變及油氣混合效果不變的情況下提高了壓縮上止點附近缸內(nèi)氣流的擠流、擾動強(qiáng)度，增大了缸內(nèi)氣體的湍動能，在滯燃期和主燃期內(nèi)提高了火焰的傳播速率，縮短了燃燒的持續(xù)期，從而提高了發(fā)動機(jī)的熱效率，提高了發(fā)動機(jī)性能，并降低了未燃碳?xì)浠衔锱欧?，同時降低了發(fā)動機(jī)的燃料消耗量，有利于節(jié)約能源和降低燃料消耗成本;并且，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式可適用于不同結(jié)構(gòu)形式的活塞和燃燒室。
[0044]前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)動機(jī)的活塞，所述活塞的頭部設(shè)有燃燒室，其特征在于，所述活塞的頂面上，所述燃燒室的頂面邊緣與活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有至少一個凹槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述燃燒室的頂面邊緣與所述活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有至少兩個沿徑向排列的凹槽組，每個凹槽組沿周向排列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽組是一個環(huán)狀凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽組包括至少兩個間隔設(shè)置的凹槽。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽的橫截面呈長方形、正方形、圓形或多邊形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述燃燒室的頂面邊緣與所述活塞頂面的外邊緣之間設(shè)有一個沿周向排列的凹槽組。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽組是一個環(huán)狀凹槽。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽組包括至少兩個間隔設(shè)置的凹槽。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)動機(jī)的活塞，其特征在于，所述凹槽的橫截面呈長方形、正方形、圓形或多邊形。
【文檔編號】F02F3/28GK106014677SQ201610632356
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月4日
【發(fā)明人】朱贊, 周道林
【申請人】廣西玉柴機(jī)器股份有限公司