CN106321276A - 一种用于1l直喷汽油机球形燃烧室的活塞 - Google Patents

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陈海娥
介海锋
李红洲
王振喜
刘耀东
谭昭波
侯福建
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F3/00—Pistons 
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，活塞顶面由活塞顶部平面、活塞顶部凹面以及活塞顶部平面与活塞顶部凹面之间的过渡圆角外沿组成，活塞顶部平面的外径D1为70mm～75mm，活塞顶部凹面的球面半径SR1为40mm～80mm，活塞顶部凹面的球面中心与活塞轴心的水平间距为0mm～3mm，活塞顶部凹面的深度H1为2mm～6mm，过渡圆角外沿C的半径R1为2mm～5mm。本发明所述用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，其顶面结构与缸盖燃烧室结构配合，燃烧室空间尽可能接近球形，同时，通过配合燃油喷射和缸内气体的流动控制燃油的雾化和混合气的生成，形成合适的混合气浓度分布，最终实现降低油耗、机油稀释及排放。

Description

一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞
技术领域
本发明属于发动机燃烧系统技术领域，具体涉及一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞。
背景技术
目前我国的汽车保有量迅速增加，对环境的影响和石油的需求越来越大，我国的节能减排形势日益严峻。为此，我国也制定了越来越严格的排放法规和油耗法规，因此发动机开发的核心就是提高燃烧效率，降低排放和油耗，发动机开发的重点在于燃烧系统的开发。发动机燃烧系统的开发主要包括燃烧室结构设计、进气系统设计、排气系统设计、供油系统设计和点火系统设计。燃烧室结构设计是燃烧系统设计的核心。如何降低油耗，提高燃烧效率是燃烧室设计面临的重大问题。
活塞作为发动机气缸套内做往复运动的关键部件，活塞顶面与发动机气缸盖组合构成燃烧室，活塞顶面的结构设计是否合理将直接影响缸内气体的流动，进而影响燃油的雾化和混合气的生成。传统的活塞顶面由于存在小凹坑结构，使得油滴在活塞表面聚集，不利于油气混合，产生不必要油耗。
发明内容
为解决上述现有技术中存在问题，本发明提供了一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，实现同时降低油耗、机油稀释和排放。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：
一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，活塞顶面由活塞顶部平面、活塞顶部凹面以及活塞顶部平面与活塞顶部凹面之间的过渡圆角外沿组成，活塞顶部平面的外径D1为70mm～75mm，活塞顶部凹面的球面半径SR1为40mm～80mm，活塞顶部凹面的球面中心与活塞轴心的水平间距为0mm～3mm，活塞顶部凹面的深度H1为2mm～6mm，过渡圆角外沿C的半径R1为2mm～5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的活塞，其顶面结构形状设计合理，与缸盖燃烧室结构配合，使燃烧室空间尽可能接近球形，减少不必要的小凹坑结构，从而使缸内气体动能尽可能少的损失和油滴在活塞表面的聚集，达到减少HC和soot排放的目的；同时，高的气体动能能有效促进油气混合，形成合适的混合气浓度分布。
附图说明
图1a为本发明一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞的顶面结构剖面示意图；
图1b为本发明一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞的顶面结构俯视图；
图2为本发明一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞与缸盖总成配合示意图。
图中：
A-活塞顶部平面； B-活塞顶部凹面； C-过渡圆角外沿；
1-喷油器； 2-进气道； 3-进气门； 4-火花塞；
5-排气门； 6-排气道； 7-活塞； 8-缸盖；
9-燃烧室。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
如图2所示，喷油器1、进气道2、进气门3、火花塞4、排气门5以及排气道6均安装在缸盖8上的相应位置构成缸盖总成。所述缸盖总成与本发明公开的活塞7顶面形成球形燃烧室，用于1L直喷汽油机。
如图1a和图1b所示，本发明公开的一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，其顶面由三部分构成，分别为活塞顶部平面A、活塞顶部凹面B以及活塞顶部平面A与活塞顶部凹面B之间的过渡圆角外沿C。活塞顶部凹面B位于活塞顶面中心，呈球面结构。活塞顶部平面A位于活塞顶部凹面B四周，呈环形。过渡圆角外沿C为活塞顶部平面A与活塞顶部凹面B之间圆弧形的过渡外沿。
其中，活塞顶部平面A的外径D1为70mm～75mm；活塞顶部凹面B的球面半径SR1为40mm～80mm；活塞顶部凹面B的球面中心与活塞轴心的水平间距为0mm～3mm；活塞顶部凹面B的深度，即活塞顶部凹面B的底部最低点与活塞顶部平面A的竖直距离，H1为2mm～6mm；过渡圆角外沿C的半径R1为2mm～5mm。
上述技术方案中，活塞顶部凹面B的结构为球形，该设计结构与缸盖总成配合构成燃烧室，使燃烧室空间尽可能接近球形，减少不必要的小凹坑结构，从而减少缸内气体动能的损失和油滴在活塞表面的聚集，减少油束撞壁量和提高点火时刻缸内的湍动能，达到减少HC和soot排放的目的；同时，通过配合燃油喷射和缸内气体的流动控制燃油的雾化和混合气的生成，形成合适的混合气浓度分布。
本发明上述技术方案经过发动机性能开发试验验证，在2000r/min 2bar BMEP工况条件下，油耗达到了395g/kWh，处于领先水平。在2500r/min 10bar BMEP工况条件下，每小时机油稀释量为1.3％，世界发动机的平均水平为4％，机油稀释量指标达到了世界先进水平。

Claims (1)

1.一种用于1L直喷汽油机球形燃烧室的活塞，活塞顶面由活塞顶部平面、活塞顶部凹面以及活塞顶部平面与活塞顶部凹面之间的过渡圆角外沿组成，其特征在于：
活塞顶部平面的外径D1为70mm～75mm，活塞顶部凹面的球面半径SR1为40mm～80mm，活塞顶部凹面的球面中心与活塞轴心的水平间距为0mm～3mm，活塞顶部凹面的深度H1为2mm～6mm，过渡圆角外沿C的半径R1为2mm～5mm。
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