CN100572770C - 位于柴油发动机活塞头内的燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种位于柴油发动机活塞(2)的活塞头(1)内的燃烧室(4)，该活塞带有一个例如以冷却环形支架(7)的形式存在的冷却通道(9)，该燃烧室在其径向外部的边缘区域具有一个这样形成的底切(8)，使得该燃烧室(4)的径向外部边界足够靠近该冷却通道(9)，以便冷却通道(9)对燃烧室(4)产生冷却作用。

Description

位于柴油发动机活塞头内的燃烧室
技术领域
本发明涉及一种位于柴油发动机活塞头内的燃烧室，包括一个布置在活塞径向外部的活塞头侧的边缘区域内的冷却环形支架，其中所述燃烧室及其燃烧室口相对于活塞纵轴偏心布置。
背景技术
在直接喷射柴油发动机中，燃料-空气-混合物通常是在燃烧室燃烧，该燃烧室形成于柴油发动机的活塞头内。在此，在燃烧室的径向外部的边缘区域设有底切，这是众所周知的。关于这一点，在德国专利721889已作为优点提到一条位于柴油发动机的转数范围之内保持不变的转矩曲线。根据德国公开专利申请文件1055873，关于这一点的原因在于底切使喷射到燃烧室内的燃料起旋涡并随之改善该燃料的汽化。
从欧洲专利EP 0 105 933可知一种柴油发动机活塞，其带有偏心布置的燃烧室，在该燃烧室径向外部的边缘区域内，燃料通过燃料喷嘴的多个喷射孔进行喷射。为了更好地使燃料起旋涡并从而改善燃料的汽化，该活塞具有大量的均匀分布在边缘区域的凹陷。
上述现有技术有如下缺点，即由于燃料-空气混合物的燃烧，特别是燃烧室径向外部的边缘经受很高的温度，这可能导致燃烧室的损坏。
在德国实用新型DE 80 26 159中，为了解决这个问题，提出在布置在中心的燃烧室的边缘和活塞头边缘之间设置一个冷却通道。如果从最后提到的现有技术中得知的活塞以这样的方式应用于二阀门发动机，即燃料喷嘴设置在关于活塞纵轴对称的进气和排气阀的附近，也就是相对于活塞纵轴偏心布置，燃烧室也有利地相对于活塞纵轴偏心布置，因此来自燃料喷嘴的燃料可以毫无问题地喷射到燃烧室内。
在这里，产生这样的问题，即在活塞的火力岸和偏心布置的燃烧室最靠近火力岸的边缘区域之间没有空间设置冷却通道，因此至少在这个区域内，冷却通道必须进一步远离活塞头布置在活塞的活塞销座区域内。这具有这样的缺点，即在燃烧室边缘的这个区域内，燃烧室口和经受高温的密封环槽的冷却效果不好，并可能有损坏的危险。另一个缺点在于，另外靠近活塞头的冷却通道具有一个相对活塞纵轴倾斜的支撑，这本身带来了制造技术上的问题。
最后，在这里会还出现这样的问题，即在布置在活塞头边缘区域内的冷却通道部分和燃烧室远离该部分的偏心布置的边缘区域之间的距离如此之大，也使燃烧室的边缘区域的冷却受到影响。
发明内容
本发明的任务在于，克服现有技术中的这些缺点。该任务是通过这样的方式得到解决，即在所述燃烧室径向外部边缘区域的至少一部分内形成径向向外延伸的底切，所述底切相对于燃烧室口以不同宽度径向向外延伸，使得燃烧室的整个径向外部边缘区域足够靠近冷却通道，以便所述环形冷却支架对燃烧室产生冷却作用。本发明符合目的的设计方案的特征在于，燃烧室至少有一个径向外部的边缘区域带有底切，和至少有一个径向外部的边缘区域不具有底切。
附图说明
下面借助附图描述本发明的几个实施例。
图1表示一个按照本发明的、带有偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图；
图2表示图1活塞的活塞头区域沿直线II-II的截面图；
图3表示一个带有偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图，其中该燃烧室具有椭圆形的燃烧室口；
图4表示一个带有偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图，其中该燃烧室在一侧不具有底切；
图5表示图4活塞的活塞头区域沿直线V-V的截面图；
图6表示图4活塞的活塞头区域沿直线VI-VI的截面图；
图7表示图4活塞的俯视图，其中该活塞具有一个布置在燃烧室中心的凸起；
图8表示图7活塞的活塞头区域沿直线VIII-VIII的截面图；
图9表示图7活塞的活塞头区域沿直线IX-IX的截面图；
图10表示一个带有偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图，该燃烧室由两个截面为半圆形的区域组成，并在其整个周长上被底切；
图11表示一个带由偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图，该燃烧室由两个截面为半圆形的区域组成，并在两个相对侧上不具有底切；
图12至14表示带有偏心布置的燃烧室的活塞的俯视图，这些燃烧室的形状与喷嘴的钻孔的个数和方向相适应。
附图标记说明：
1：活塞2的活塞头
2，2′：活塞
3：活塞纵轴
4，4′：燃烧室
5：燃烧室口
6：冷却环形支架7的径向内部边界
7：冷却环形支架
8，8′：底切
9：冷却通道
10：密封环的槽
11：椭圆形的燃烧室口
12：燃烧室
13：活塞14的活塞头
14：活塞
15：燃烧室12的区域
16：燃烧室
17：凸起
18，19，20，21，22：燃烧室
23，24：燃烧室18的区域
25，25′：燃烧室19的区域
26：燃烧室口
27，28：圆弧形区域
29：燃烧室20的区域
30，31，32：圆弧形区域
33：燃烧室21的区域
34，35，36：圆弧形区域
38：底切
具体实施方式
图1表示一个柴油发动机活塞(2)的活塞头(1)的俯视图，在该活塞头内形成一个相对于活塞纵轴3偏心布置的燃烧室4，该燃烧室包含一个非圆形的径向外部边界和一个圆形的燃烧室口5。虽然在按照下面附图的俯视图中，燃烧室的径向外部边界是不可见的，但它们不是用虚线画出，因为本发明的核心特别涉及这些燃烧室的形状和布置。在图1中，用虚线表示的是在图2示出的冷却环形支架7的径向内部边界6，图2是图1活塞2的活塞头区域沿直线II-II的截面图。图2也显示了燃烧室4的横截面形状，该燃烧室包含燃烧室口5和环绕整个燃烧室4的底切8。
在这里，燃烧室4的底切8的径向外部边界在所有区域内如此靠近冷却环形支架7的径向内部边界，以致冷却通道9不仅对在图中未示出的密封环的槽10，还对燃烧室4的所有边缘区域进行冷却。
与图1和2的燃烧室4不同，在图3所示的燃烧室口11是椭圆形。这里的优点在于，相对于在图1和2所示的实施例，由此产生的、靠近燃烧室11的主轴区域的底切8′变小。
在图4至6中所示的燃烧室12是相对于活塞纵轴3布置在活塞14的活塞头13的区域内，并且是非圆形的。特别如图6中的活塞14的活塞头区域的截面图所示，燃烧室12在区域15内不具有底切，这在区域15内由于冷却通道9的冷却作用引起燃烧室边缘和燃烧室口的温度尽可能地下降。
按照图7至9的燃烧室16的设计方案具有一个布置在中心的凸起17，该凸起使喷射到燃烧室16内的燃料更好地起旋涡，进而使该燃料的燃烧得到改善。
在图10至14所示的燃烧室18至22的设计方案具有这样的形状，该形状与喷嘴的钻孔的方向和个数以及由喷嘴出发喷入燃烧室18至22的聚焦射线的宽度相适应。因此，图10的燃烧室18是相对于活塞纵轴8偏心布置的，该燃烧室设有一个圆形的燃烧室口26并由两个截面为圆弧形且相对的区域23和24组成。该燃烧室在其整个周长上具有底切38。
图11的燃烧室19与燃烧室18(图10)的区别在于，该燃烧室19在两个相对的区域25和25′内不具有底切。
图12的燃烧室20与图10和11的燃烧室18和19的区别在于，燃烧室口不是关于燃烧室20对称布置，并且在区域29内不具有底切。从总体上看，该燃烧室是由两个圆弧形区域27和28组成。
图13和14的燃烧室21和22分别由三个圆弧形区域组成。但是燃烧室也可以由三个以上的圆弧形区域组成。在这里，每一个圆弧形区域的大小和布置可以与引入到各自圆弧形区域的聚焦射线的方向和宽度相适应，其中采用带有直径不同的钻孔的喷嘴。
图13的燃烧室21是由三个圆弧形区域30、31和32以及一个不具有底切的区域33构成。
图14所示的燃烧室22由三个直径不同的圆弧形区域34、35、36以及具有横截面在整个周长上变化的环绕的底切。
在附图中没有表示的燃烧室的其他设计方案的特征在于，在这里，不仅是燃烧室的径向外部边界，还有它们的燃烧室口都是非圆形的。在这里，当考虑到燃烧室的制造是在两个或两个以上分别包含轴对称加工的加工步骤中进行，其中活塞在加工阶段之间沿着相应的方向移动，因此明显地存在如下可能性：使燃烧室大致呈三角形、四角形或者多角形的形状，除了其角部为圆弧形。

Claims (2)

1.位于柴油发动机活塞(2，2′，14)的活塞头(1，13)内的燃烧室(4，4′，12，16，18-22)，
-包括一个布置在活塞(2，2′，14)径向外部的活塞头侧的边缘区域内的冷却环形支架(7)，
-其中所述燃烧室(4，12，16，18-22)及其燃烧室口(5，11，26)相对于活塞纵轴(3)偏心布置，
其特征在于，
-在所述燃烧室(4，12，16，18-22)径向外部的边缘区域的至少一部分内形成径向向外延伸的底切(8，8′，38)，所述底切相对于燃烧室口(5，11，26)以不同宽度径向向外延伸，使得燃烧室(4，12，16，18-22)的整个径向外部边缘区域足够靠近冷却通道(9)，以便所述环形冷却支架(7)对燃烧室(4，12，16，18-22)产生冷却作用。
2.如权利要求1所述的燃烧室(12，16，20，21，22)，其特征在于，至少有一个径向外部的边缘区域带有底切，和至少有一个径向外部的边缘区域(15，25，25′，29，33)不具有底切。
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