CN103670776B - 一种增压直喷汽油机活塞 - Google Patents

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徐勇
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Abstract

本发明涉及一种增压直喷汽油机活塞，包括具有与活塞轴线垂直的上端面的活塞顶部，活塞顶部开设有进气门坑和排气门坑，在活塞顶部靠近排气门坑一侧设置有楔形凸起，楔形凸起具有朝向排气门的排气侧坡面和朝向进气门的进气侧坡面，所述排气门坑开设在排气侧坡面上；在活塞顶部开设有凹坑，其位于进气门坑与排气门坑之间，凹坑中心较活塞顶部中心更靠近进气门坑，凹坑一部分位于活塞上端面上，另一部分位于进气侧坡面上，位于活塞上端面上的凹坑的端口设置有凸脊，凹坑底面从进气门坑至排气门坑方向向下倾斜。该增压直喷汽油机活塞能够确保油气的充分混合，提高汽油机的火焰传播速率，并降低油耗与排放。

Description

一种增压直喷汽油机活塞
技术领域
本发明涉及发动机的活塞，具体涉及一种增压直喷汽油机活塞。
背景技术
汽车发动机的燃烧室是由活塞顶部与气缸盖相应的凹部轮廓形成，发动机活塞顶部形状结构是发动机燃烧室的重要组成部分，其直接影响发动机气缸内的空气流动，从而影响油气的混合,并最终影响发动机的动力性、经济性和排放性能。
随着发动机高功率、高扭矩的性能需要，发动机的爆发压力不断增加，现在发动机的发展方向是采用增压与缸内直喷技术。目前，普通发动机活塞顶部都是呈平顶型，在其平面顶部上开设有进气门坑和排气门坑，进气门坑和排气门坑是用于避让发动机气门之用，以避免气门与活塞在运动时发生干涉。该种结构的活塞结构简单，加工方便，但此种结构形成缸内旋流的效果很差。如果在缸内直喷时燃烧室底部仍然沿用原有活塞的平顶结构，将不能保证油气的充分混合，氮氧化物排量急剧升高，发挥不出缸内直喷的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种增压直喷汽油机活塞，以增强缸内气流运动，提高汽油机的火焰传播速率，并降低油耗与排放。
本发明所述的增压直喷汽油机活塞，包括具有与活塞轴线垂直的上端面的活塞顶部，活塞顶部开设有进气门坑和排气门坑，在活塞顶部靠近排气门坑一侧设置有楔形凸起，楔形凸起具有朝向排气门的排气侧坡面和朝向进气门的进气侧坡面，所述排气门坑开设在排气侧坡面上；在活塞顶部开设有凹坑，其位于进气门坑与排气门坑之间，凹坑中心较活塞顶部中心更靠近进气门坑，凹坑一部分位于活塞上端面上，另一部分位于进气侧坡面上，位于活塞上端面上的凹坑的端口设置有凸脊，凹坑底面从进气门坑至排气门坑方向向下倾斜。
所述进气侧坡面与活塞上端面之间的夹角α3为15°～17°，排气侧坡面与活塞上端面之间的夹角α2为18°～20°，所述凹坑底面与活塞上端面之间的夹角α1为3°～5°。
所述凹坑呈“心”形，其“心尖”靠近进气门坑，进气侧坡面与凹坑端口交接处通过圆弧R1过渡，凹坑底面与凹坑侧面交接处通过圆弧R2过渡。
进气侧坡面与凹坑端口交接处的圆弧R1为1.5～3mm，凹坑底面与凹坑侧面交接处的圆弧R2为5～10mm。
所述楔形凸起的最高点A到活塞上端面之间的距离L2为4.5～5.5mm。
所述凹坑中心与活塞顶部中心的距离L1为8～12mm，凹坑底部最低点到活塞上端面的距离L3为2～3mm。
活塞顶部的凸起为楔形，空气进入后能够有效地得到导向、扰流作用，使燃油与空气能够充分的混合；凹坑的底面为斜面，喷入燃烧室的燃油油束将直接喷射到活塞顶部凹坑底面，通过底面反弹使燃油再次分布以促进混合与燃烧。
本发明所述增压直喷汽油机活塞，能够合理地改善混合气体的气流运动，让燃油不能粘附在汽缸壁面，并通过凸起与凹坑引导气流形成均质燃烧，使燃烧更加充分，从而提高了发动机的动力性、经济性及降低排放。
附图说明
图1为本发明所述增压直喷汽油机活塞的轴测图；
图2为本发明所述增压直喷汽油机活塞的俯视图；
图3为本发明所述增压直喷汽油机活塞的左视图；
图4为图2中沿E-E线的剖视旋转图；
图5为本发明所述增压直喷汽油机活塞与进、排气门的位置关系示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步详细说明：
如图1至图4所示的增压直喷汽油机活塞，包括具有与活塞轴线垂直的上端面1的活塞顶部，活塞顶部开设有进气门坑4和排气门坑6，排气门坑6、进气门坑4的端口均呈不完整的半圆形，且排气门坑6端口半径为14mm，进气门坑4端口半径为15mm。在活塞顶部靠近排气门坑6一侧设置有楔形凸起2，楔形凸起2具有朝向排气门10的排气侧坡面7和朝向进气门11的进气侧坡面8，进气侧坡面8与活塞上端面1之间的夹角α3为15°，排气侧坡面7与活塞上端面之间的夹角α2为18°，楔形凸起2的最高点A到活塞上端面1之间的距离L2为4.5mm，排气门坑6开设在排气侧坡面7上。在活塞顶部开设有凹坑3，其位于进气门坑4与排气门坑6之间，凹坑3呈“心”形，其“心尖”靠近进气门坑4，凹坑3中心较活塞顶部中心更靠近进气门坑4，且凹坑3中心与活塞顶部中心的距离L1为8mm，凹坑3一部分位于活塞上端面上，另一部分位于进气侧坡面8上，凹坑3端口与进气侧坡面8交接处的圆弧R1为1.5mm，凹坑3底面9与凹坑3侧面交接处的圆弧R2为5mm。凹坑3底面9从进气门坑4至排气门坑6方向向下倾斜，凹坑3底面9与活塞上端面之间的夹角α1为3°，凹坑3底部最低点到活塞上端面1的距离L3为2mm。在位于活塞上端面上的凹坑3的端口设置有凸脊5。
如图5所示，活塞顶部与气缸盖相应凹部形成的燃烧室的容积为1.4ml。
上述增压直喷汽油机活塞的凹坑3中心与活塞顶部中心的距离L1还可为10mm或12mm；凹坑3底面9与活塞上端面之间的夹角α1还可为4°或5°；凹坑3底部最低点到活塞上端面1的距离L3还可为3mm；进气侧坡面8与活塞上端面1之间的夹角α3还可为16°或17°；排气侧坡面7与活塞上端面之间的夹角α2还可为19°或20°；进气侧坡面8与凹坑3端口交接处的圆弧R1还可为3mm；凹坑3底面9与凹坑3侧面交接处的圆弧R2还可为8mm或10mm；排气门坑6端口半径还可为15mm或16mm；进气门坑4端口半径还可为16mm或18mm；气缸盖与活塞组成的燃烧室的容积还可为0.9ml或1.9ml。

Claims (5)

1.一种增压直喷汽油机活塞，包括具有与活塞轴线垂直的上端面（1）的活塞顶部，活塞顶部开设有进气门坑（4）和排气门坑（6），其特征在于：在活塞顶部靠近排气门坑一侧设置有楔形凸起（2），楔形凸起具有朝向排气门（10）的排气侧坡面（7）和朝向进气门（11）的进气侧坡面（8），所述排气门坑开设在排气侧坡面上；在活塞顶部开设有凹坑（3），其位于进气门坑与排气门坑之间，凹坑中心较活塞顶部中心更靠近进气门坑，凹坑一部分位于活塞上端面上，另一部分位于进气侧坡面上，位于活塞上端面上的凹坑的端口设置有凸脊（5），凹坑底面（9）从进气门坑至排气门坑方向向下倾斜；
所述进气侧坡面（8）与活塞上端面（1）之间的夹角α3为15°～17°，排气侧坡面（7）与活塞上端面之间的夹角α2为18°～20°，所述凹坑底面与活塞上端面之间的夹角α1为3°～5°。
2.根据权利要求1所述的增压直喷汽油机活塞，其特征在于：所述凹坑（3）呈“心”形，其“心尖”靠近进气门坑（4），进气侧坡面（8）与凹坑（3）端口交接处通过圆弧R1过渡，凹坑底面与凹坑侧面交接处通过圆弧R2过渡。
3.根据权利要求2所述的增压直喷汽油机活塞，其特征在于：进气侧坡面（8）与凹坑（3）端口交接处的圆弧R1为1.5～3mm，凹坑底面（9）与凹坑侧面交接处的圆弧R2为5～10mm。
4.根据权利要求1所述的增压直喷汽油机活塞，其特征在于：所述楔形凸起（2）的最高点A到活塞上端面（1）之间的距离L2为4.5～5.5mm。
5.根据权利要求1所述的增压直喷汽油机活塞，其特征在于：所述凹坑（3）中心与活塞顶部中心的距离L1为8～12mm，凹坑底部最低点到活塞上端面（1）的距离L3为2～3mm。
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