CN1082618C - 内燃机活塞 - Google Patents

Abstract

本发明使流入内燃机燃烧室内的空气集中在火花塞点火部附近，同时在该部分形成强有力的旋涡。其是在活塞的顶面上，形成在吸气口指向燃烧室外周部的位置开有缺口的隆起部及设有火花塞点火部的凹陷部。从隆起部的缺口部沿活塞顶面外周延伸到排气口形成吸气通道。其靠排气口一侧的端部形成凹陷部入口部。这样，从吸气口流入燃烧室的空气，从隆起部的缺口部，通过活塞顶面的外周部，从排气口一侧的入口部流入凹陷部，在凹陷部内形成旋涡。

Description

内燃机活塞

本发明是关于在燃烧室上面的一侧设有指向该燃烧室外周部的吸气口、使燃烧室内产生旋涡的内燃机的发明，特别是关于该内燃机所用的活塞的发明。

如能使内燃机的燃烧室内产生旋涡，便能促进燃料的混合与火焰的传播，因此可以提高燃烧效率，这是众所周知的。所以对产生旋涡的方法进行了种种研究。方法之一便是将把空气吸入燃烧室内的吸气通道的开口部，即吸气口从该燃烧室的中心偏移，指向外周方向。

为了让吸入的空气集中在火花塞的点火部附近，有的内燃机在活塞顶面与火花塞的点火部相对向的部分设置凹陷部，同时在该顶面的其他部位设置隆起部。在这种情况下，该隆起部通常沿着活塞顶面横向，即隔开吸气口与排气口的方向延伸，设置于比较靠近与吸气口相对向部分的位置。

但是，设有这种隆起部的活塞如用于上述要形成旋涡的内燃机时，会产生一个问题，即从吸气口流入燃烧室的气流受到隆起部的阻碍，气流变得紊乱，不能产生强有力的旋涡。

因为设隆起部的目的不一样，但又存在上述的问题，所以有人对于顶面设置有同样的隆起部的活塞提出了一个改良方案，即在该隆起部指向吸气口的位置开设一个缺口部(参见日本专利公开第一78717/87号公报)。在该活塞顶面与吸气口相对向的部分和与排气口相对向的部分之间，设置一条横向的较宽的凹沟，上述的缺口部与该凹沟直接相连。

在具有这种活塞的内燃机中，从吸气口流入的空气通过隆起部的缺口部流入凹沟内，防止了隆起部对气流造成阻碍。这样，在由该凹沟形成的燃烧空间中便可产生旋涡。

但是，在如上面所述的那样，在活塞顶面的隆起部上开设与凹沟直接相连的缺口部时，由于该缺口部位于凹沟内产生的旋涡的流动方向上，因此好不容易产生的旋涡又因为该缺口部而减弱了。

本发明是考虑到上述情况而开发、完成的，其目的是使导入燃烧室内的空气集中在火花塞点火部附近，同时又在该部分形成强有力的旋涡。

为了实现本发明的目的，本发明使流过设于活塞顶面隆起部的缺口部的吸入空气，通过活塞顶面的外周部上面，从与排气口相对向的部分流入凹陷部。

具体地说，本发明的内燃机活塞的特征是，在其顶面靠与吸气口相对向部分的位置设置沿着该顶面向隔开吸气口与排气口的方向延伸的隆起部，同时在该隆起部的排气口一侧与火花塞的点火部相对向的位置设置凹陷部，在隆起部上指向吸气口的位置设置缺口部，在活塞顶面的上方形成将流过隆起部缺口部的吸入空气从燃烧室的外周部导入位于与排气口相对向部分的凹陷部入口部的吸气通道。

通过这样的结构，从吸气口流入燃烧室内的空气，从隆起部的缺口部通过活塞顶面的外周部上面，流向与排气口相对向的部分，从那里形成的凹陷部入口部流入凹陷部内。这样，吸入的空气就可以不受活塞顶面隆起部的阻碍顺利地流动，集中于火花塞点火部附近的凹陷部内。然后在该凹陷部内形成旋涡。在这种情况下，因为隆起部的缺口部设置于离凹陷部一定距离的位置，所以凹陷部内形成的旋涡不会因为该缺口部而变弱。因此，该旋涡是强有力的。

凹陷部最好从俯视图看大致成圆形，吸气通道的凹陷部入口部最好在该圆形凹陷部的切线方向。这样，凹陷部内形成的旋涡就更加强有力。

构成从隆起部的缺口部到凹陷部入口部的吸气通道的底面的活塞顶面部分最好是平坦的面。这样，可以防止在该吸气通道内流动的吸入空气流产生紊流而使旋涡变弱。

隆起部的缺口部最好一直开到活塞顶面的外周缘。这样，可以防止流过那里的吸入气流因挤气而发生紊乱。

该活塞可用于具有吸气阀一直工作的第一吸气口与低负荷时吸气阀休止的第二吸气口的双吸气口式内燃机。在这种情况下，在分别与第一及第二吸气口相连的第一及第二吸气通道间的隔壁上形成连通这两个吸气通道的连通口，让活塞顶面所设的隆起部的缺口部位于流过该连通口的吸入空气流的指向方向。这样，燃烧室内形成的旋涡就更加强有力。

图1是表示本发明的内燃机活塞的一个实例的活塞顶面俯视图。

图2是表示使用该活塞的内燃机的一个实例，是从沿图1的II-II线的截面看的纵截面图。

图3是该内燃机从沿图1的III-III线的截面看的纵截面图。

图4是形成该内燃机的燃烧室上面的汽缸盖部分的仰视图。

下面，用附图对本发明的实施方式进行说明。

附图表示的是本发明的内燃机活塞的一个实例，图1是该活塞顶面的俯视图，图2与图3是使用该活塞的内燃机的纵截面图。图4是形成该内燃机的燃烧室上面的汽缸盖部分的仰视图。

从图2与图3可以看出，该内燃机是汽车用的汽油机，具有屋顶型的燃烧室1。也就是说，燃烧室1形成于组装于汽缸体2上的汽缸盖3的底面与汽缸体2的汽缸筒4的内壁以及可自由滑动地嵌合在该汽缸筒4中的活塞5的顶面5a之间，在形成该燃烧室1的上面的汽缸盖3的底面上与汽缸筒4相对向的位置，形成一对分别向左右方向倾斜的屋顶面3a、3b。

如图4所示，其中的一个屋顶面3a上，并列设置着第一吸气口61与第二吸气口62。而在另一个屋顶面3b上，并列设置着一对排气口71、72。该第一与第二吸气口61、62分别由第一与第二吸气阀81、82开闭，排气口71、72分别由排气阀91、92开闭。在燃烧室1上面的中央部配置有火花塞10的点火部11。

在汽缸盖3上设置有分别与第一吸气口61与第二吸气口62相连的第一吸气通道121与第二吸气通道122，以及分别与排气口71、72相连的排气通道131、132。第一吸气通道121的前端部分，即与第一吸气口61邻接的部分，向燃烧室1的外周的大致切线方向弯曲，使从该第一吸气口61流入燃烧室1内的吸入空气指向燃烧室1的外周部。

开闭第一吸气口61的第一吸气阀81，与通常的吸气阀一样经常性地工作。开闭第二吸气口62的第二吸气阀82，则在内燃机低负荷时休止。在第一与第二吸气通道121、122之间的隔壁14上形成连通这两个吸气通道121、122，在第二吸气阀82休止时将第二吸气通道122中流动的吸入空气导入第一吸气通道121的连通口15。通过该连通口15流入的吸入空气流与从第一吸气口61流入燃烧室1内的吸入空气流指向大致相同的方向。

从图1至图3可以看出，在活塞5的顶面5a上，在从其中心稍稍偏向与吸气口61、62相对向的部分的位置上，设置着其棱线沿着该项面5a、沿隔开吸气口61、62与排气口71、72的方向，即与活塞销的轴线大致平行的方向延伸的隆起部16。该隆起部16的下摆平缓地一直扩展到与排气口71、72相对向的部分。该隆起部16的下摆部分，即活塞顶面5a与排气口71、72相对向的部分设置着具有球面状底面的凹陷部17。该凹陷部17从图1的俯视图看大致成圆形，左右方向略长一点。火花塞10的点火部11设在与该凹陷部17相对向的位置上。

在隆起部16上，从第一吸气口61流入的气流指向的部分被开有缺口，一直开到活塞5的顶面5a的外周缘，形成缺口部18。该缺口部18沿着活塞顶面5a的外周一直延伸到与排气口71相对向的部分，其上方形成吸气通道19。构成该吸气通道19的底面的活塞顶面部分，直至活塞顶面5a的外周缘均为平坦面。该吸气通道19在与排气口71相对向的部分与凹陷部17相连。也就是说，该吸气通道19的与排气口71相对向的部分构成通向凹陷部17的入口部20。该凹陷部入口部20从俯视图看大致向着凹陷部外周的切线方向。

如图4所示，在汽缸盖3的底面，构成燃烧室1的周边部的部分设有活塞5到达上止点时形成挤气区的平坦部21。但是，在形成吸气通道19的部分，即第一吸气口61及与其相对向的排气口71之间，不设这样的平坦部。这样，吸气通道19形成于活塞顶面5a的外周缘上，即直至燃烧室1的外周面。因此，在该吸气通道19的部分不会产生挤气。

在活塞5的顶面5a上，形成用于允许活塞5处于上止点附近时吸气阀81、82的提升的凹陷22、22。

下面，对具有这种结构的双吸气口式内燃机的作用进行说明。

在内燃机高负荷时，第一与第二吸气阀81、82一起工作。这样，空气从第一吸气口61与第二吸气口62双方流入燃烧室1。由于这样，供给的大量空气产生高输出功率。

在内燃机低负荷时，第二吸气阀82休止，只有第一吸气阀81工作。这样，空气只从第一吸气口61流入燃烧室1内。这时，流入第二吸气通道122的空气通过连通口15被导入第一吸气通道121，与流入第一吸气通道121的空气一起从第一吸气口61流入燃烧室1内。其结果是，这时虽然供给燃烧室1的吸入空气的量较少，但是其流速较快。由于该连通口15与第一吸气口61一起指向燃烧室1的外周部，所以流入燃烧室内1的空气沿燃烧室1的外周面旋转，形成旋涡。

在这种情况下，如活塞顶面5a的隆起部16存在于第一吸气口61的指向方向，则从第一吸气口61流入燃烧室1内的气流会因该隆起部16的阻碍而产生紊乱，在采用该活塞5的情况下，由于第一吸气口61指向的部分是隆起部16的缺口部，所以不会产生这样的紊流。

这样，从第一吸气口61流入燃烧室1内的气流，从隆起部16的缺口部18，通过活塞顶面5a的外周部上形成的吸气通道19流向与排气口71相对向的部分。然后，从那里形成的凹陷部入口部20流入凹陷部17内。这时，由于从隆起部16的缺口部18直至凹陷部入口部20的吸气通道19的底面是平坦面，所以吸入空气的流动极为顺畅。包括隆起部16的缺口部18在内的吸气通道19一直通到活塞顶面5a的外周部，而且构成吸气通道19上面的汽缸盖3的底面设有形成挤气区的平坦部，因此即使在活塞5到达上止点附近时，吸气通道19的部分也不会产生挤气，防止了因挤气而使吸入空气流产生紊乱。这样，燃烧室1内形成的旋涡不会变弱。

如上所述，在活塞顶面5a上流动的空气，从吸气通道19的凹陷部入口部20流入凹陷部17内。该凹陷部入口部20向着从俯视图看大致成圆形的凹陷部17的外周的切线方向。因此，流入凹陷部17内的空气在该凹陷部17内形成更强的旋涡。

在活塞5的顶面5a设置了隆起部16，在汽缸盖3的底面的燃烧室1的周边部分设置了平坦部21，活塞5处于上止点附近时燃烧室1的容积变小。因此，流入燃烧室1的空气大部分集中在该凹陷部17。该凹陷部17配置于与火花塞10的点火部11相对向的位置。

这就是说，从燃烧室1流入的空气，集中于火花塞10的点火部11附近，而且在该部分形成强有力的旋涡。其结果是可以明显提高燃烧效果以及吸入空气的空气燃料比。

在上述实施方式中，是以将该活塞5用于低负荷时一个吸气阀82休止的双吸气口式内燃机为例进行说明的，但是本发明的活塞不限于此，例如，也可以用于两个吸气阀81、82一直工作的双吸气口式内燃机。在这种情况下，可以在低负荷时将第二吸气通道122关闭。也可以使第一与第二吸气口61、62指向同一方向。

另外，它也可以用于具有指向偏离燃烧室1中心的偏心方向的单一吸气口的单吸气口式内燃机。

从上述说明可以看出，根据本发明，在活塞顶面设置隆起部与凹陷部，同时在该隆起部指向吸气口的位置开设缺口部，流入燃烧室内的空气通过该缺口部流到活塞顶面的外周部，流入位于离缺口部一定距离的凹陷部，因此，不仅吸入空气可以集中于位于火花塞点火部附近的凹陷部，而且在该凹陷部内生成的旋涡不会因缺口部而减弱，能形成强有力的旋涡。因此，可制成燃烧效率得到明显提高，输出增加，且燃料费用节省的内燃机。

Claims (5)

1.一种内燃机活塞，系在燃烧室上面的一侧设有指向该燃烧室外周部的吸气口，同时在另一侧设有排气口，在中央部设置火花塞点火部的内燃机所用的活塞，其特征是：

在上述活塞的顶面靠与上述吸气口相对向部分的位置设置沿着该顶面向隔开上述吸气口与排气口的方向延伸的隆起部，同时在该隆起部的上述排气口一侧与上述火花塞的点火部相对向的位置设置凹陷部，

在上述隆起部上指向吸气口的位置设置缺口部，

在上述活塞顶面的上方，形成使流过上述隆起部的缺口部的吸入空气，通过该活塞顶面的外周部，从位于与上述排气口相对向部分的凹陷部入口部流入上述凹陷部的吸气通道。

2.根据权利要求1所述的内燃机活塞，其特征是上述凹陷部从俯视图看大致成圆形，上述吸气通道的凹陷部入口部向着该圆形凹陷部的大致切线方向。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机活塞，其特征是构成从上述隆起部的缺口部到上述凹陷部入口部的上述吸气通道的底面的活塞顶面部分为平坦面。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的内燃机活塞，其特征是上述隆起部的缺口部一直开到上述活塞顶面的外周缘。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的内燃机活塞，其特征是上述内燃机是具有吸气阀一直工作的第一吸气口与低负荷时吸气阀休止的第二吸气口的双吸气口式内燃机，

在分别与第一及第二吸气口相连的第一及第二吸气通道间的隔壁上形成连通这两个吸气通道的连通口，上述隆起部的缺口部设于流过该连通口的吸入空气流的指向方向。

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