CN112065601A - 一种活塞及发动机 - Google Patents

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刘晓鑫
沈健
庞斌
张凌宏
陈荣祥
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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 
    • F02F3/24—Pistons  having means for guiding gases in cylinders, e.g. for guiding scavenging charge in two-stroke engines

Abstract

本发明涉及活塞技术领域，具体公开了一种活塞及发动机，该活塞的顶面设有燃烧室，燃烧室包括位于底部的第一燃烧室，第一燃烧室的底部的中心位置设有锥形的凸台，凸台的外周面上设有多个导流凸起，多个导流凸起沿凸台的圆周方向间隔设置，且多个导流凸起用于引导气体于第一燃烧室内形成涡流。当发动机压缩时，活塞上行，气缸内的空气被压缩进入燃烧室，当气体进入至第一燃烧室时，通过多个导流凸起引导气体于第一燃烧室内产生涡流，能够促进进气和喷油器喷出的油液充分混合，从而可降低对于进气过程中的涡流需求，进气道可选择高流量系数的进气道，以保证进气的流通能力和进气量。

Description

一种活塞及发动机
技术领域
本发明涉及活塞技术领域，尤其涉及一种活塞及发动机。
背景技术
在柴油机进气过程中，新鲜空气从外部通过设计在缸盖内部的进气道流入缸内，与燃料混合后进行燃烧，而传统柴油机燃烧室通常为ω型燃烧室，该燃烧室的中间不易形成混合气，进而导致空气利用率较低。对此，现有技术中通常将进气道设置成螺旋结构，通过螺旋结构引导气体在进入燃烧室之后形成一定强度的涡流，进而从而加快缸内空气与燃料的混合，促进燃烧快速进行，提高经济性，同时还可降低污染物的排放。然而，仅仅通过进气道的形状组织缸内涡流的形成，通常会导致进气道流通能力的下降，降低充气效率。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种活塞及发动机，以解决相关技术中通过将进气道设置成螺旋结构加快缸内空气与燃料的混合，容易导致进气道流通能力的下降，降低充气效率的问题。
一方面，本发明提供一种活塞，该活塞包括：
所述活塞的顶面设有燃烧室，所述燃烧室包括位于底部的第一燃烧室，所述第一燃烧室的底部的中心位置设有锥形的凸台，所述凸台的外周面上设有多个导流凸起，多个所述导流凸起沿所述凸台的圆周方向间隔设置，且多个所述导流凸起用于引导气体于所述第一燃烧室内形成涡流。
作为活塞的优选技术方案，所述导流凸起为弧形结构。
作为活塞的优选技术方案，所述导流凸起的一端与所述凸台的底部边缘齐平，所述导流凸起的另一端低于所述凸台的顶端。
作为活塞的优选技术方案，所述导流凸起呈薄片状。
作为活塞的优选技术方案，多个所述导流凸起沿所述凸台的圆周方向均布于所述凸台。
作为活塞的优选技术方案，所述第一燃烧室呈ω型。
作为活塞的优选技术方案，所述燃烧室还包括位于所述第一燃烧室上方且与所述第一燃烧室连通的第二燃烧室。
作为活塞的优选技术方案，所述第二燃烧室的侧壁呈阶梯形，且所述第二燃烧室的侧壁与所述第一燃烧室的侧壁的连接处以及所述顶面的连接处均设有圆弧倒角。
作为活塞的优选技术方案，所述第二燃烧室的侧壁设有环形凸起。
另一方面，本发明提供一种发动机，包括上述任一方案中的活塞。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种活塞及发动机，活塞的顶面设有燃烧室，燃烧室包括位于底部的第一燃烧室，第一燃烧室的底部的中心位置设有锥形的凸台，凸台的外周面上设有多个导流凸起，多个导流凸起沿凸台的圆周方向间隔设置，且多个导流凸起用于引导气体于第一燃烧室内形成涡流。当发动机压缩时，活塞上行，气缸内的空气被压缩进入燃烧室，当气体进入至第一燃烧室时，通过多个导流凸起引导气体于第一燃烧室内产生涡流，能够促进进气和喷油器喷出的油液充分混合，从而可降低对于进气过程中的涡流需求，进气道可选择高流量系数的进气道，以保证进气的流通能力和进气量。
附图说明
图1为本发明实施例中活塞的剖视图；
图2为本发明实施例中活塞的俯视图。
图中：
1、第一燃烧室；11、凸台；12、导流凸起；
2、第二燃烧室；
3、圆弧倒角。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本实施例提供一种活塞，该活塞应用于发动机，活塞的顶面设有燃烧室，燃烧室包括位于底部的第一燃烧室1，第一燃烧室1的底部的中心位置设有锥形的凸台11，凸台11的外周面上设有多个导流凸起12，多个导流凸起12沿凸台11的圆周方向间隔设置，且多个导流凸起12用于引导气体于第一燃烧室1内形成涡流。当发动机压缩时，活塞上行，气缸内的空气被压缩进入燃烧室，当气体进入至第一燃烧室1时，通过多个导流凸起12引导气体于第一燃烧室1内产生涡流，能够促进进气和喷油器喷出的油液充分混合，从而可降低对于进气过程中的涡流需求，进气道可选择高流量系数的进气道，以保证进气的流通能力和进气量。
需要注意的是，本实施例中，进气道进入燃烧室内的气体能够产生涡流运动，活塞压缩过程中，导流凸起12引导气体产生的涡流运动与进气道进入燃烧室内产生的涡流运动同向，以此增大气体的动能，保证油气混合均匀。
如图1所示，本实施例中，导流凸起12为弧形结构。具体地，于活塞顶面的投影，导流凸起12的内端靠近凸台11中心，导流凸起12的外端靠近凸台11外缘，导流凸起12由内端至外端呈弧线方向延伸。优选地，弧线为螺旋线，当活塞压缩上行时，最有利于气体于第一燃烧室1内产生螺旋。当然弧线还可设置为圆弧形或者直线形等形状，并且，导流凸起12螺旋的角度和高度可以根据实际需要的涡流比进行设置。
可选地，导流凸起12的一端与凸台11的底部边缘齐平，导流凸起12的另一端低于凸台11的顶端。如此设置，可避免导流凸起12与喷油器发生干涉。并且，本实施例中，凸台11的顶端低于活塞的顶面，同样可避免凸台11与喷油器发生干涉。
可选地，本实施例中，导流凸起12呈薄片状。导流凸起12设置有八个，当然，在其他的实施例中，导流凸起12的数量和形状还可根据需要设置。沿导流凸起12的延伸方向，导流凸起12的高度由上至下逐渐减小。
可选地，多个导流凸起12沿凸台11的圆周方向均布于凸台11。
可选地，第一燃烧室1的形状包括但不限于ω型。
可选地，燃烧室还包括位于第一燃烧室1上方且与第一燃烧室1连通的第二燃烧室2。优选地，第二燃烧室2的侧壁呈阶梯形，且第二燃烧室2的侧壁与第一燃烧室1的侧壁的连接处以及顶面的连接处均设有圆弧倒角3。以避免连接处过于尖锐导致局部异常升温。
可选地，第二燃烧室2的侧壁设有环形凸起。优选地，绕第二燃烧室2的侧壁均布有多个导流筋，多个导流筋呈弧线方向延伸，从而活塞压缩上行的过程中，当气体进入第二燃烧室2时，多个导流筋(附图中未示出)同样可引导气体产生涡流运动。并且涡流运动的方向与多个导流凸起12引导气体于第一燃烧室1内产生的涡流运动的方向一致。
可选地，活塞的燃烧室的顶部设有喷油器，喷油器具有多个的喷孔，任意相邻的两个导流凸起12之间形成导流区域，多个喷孔与多个导流区域一一对应设置，喷油器将燃油经多个喷孔喷出，喷孔喷出的油束经第二燃烧室2的侧壁反射后进入至对应的导流区域，在第一燃烧室1内涡流的作用下，可增强燃油与第一燃烧室1内空气的混合，并且可避免相邻油束之间的相互干涉，以促进油气混合。
本实施例还提供一种发动机，包括上述方案中的活塞。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，所述活塞的顶面设有燃烧室，所述燃烧室包括位于底部的第一燃烧室(1)，所述第一燃烧室(1)的底部的中心位置设有锥形的凸台(11)，所述凸台(11)的外周面上设有多个导流凸起(12)，多个所述导流凸起(12)沿所述凸台(11)的圆周方向间隔设置，且多个所述导流凸起(12)用于引导气体于所述第一燃烧室(1)内形成涡流。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导流凸起(12)为弧形结构。
3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述导流凸起(12)的一端与所述凸台(11)的底部边缘齐平，所述导流凸起(12)的另一端低于所述凸台(11)的顶端。
4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导流凸起(12)呈薄片状。
5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，多个所述导流凸起(12)沿所述凸台(11)的圆周方向均布于所述凸台(11)。
6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述第一燃烧室(1)呈ω型。
7.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述燃烧室还包括位于所述第一燃烧室(1)上方且与所述第一燃烧室(1)连通的第二燃烧室(2)。
8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述第二燃烧室(2)的侧壁呈阶梯形，且所述第二燃烧室(2)的侧壁与所述第一燃烧室(1)的侧壁的连接处以及与所述顶面的连接处均设有圆弧倒角(3)。
9.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述第二燃烧室(2)的侧壁设有环形凸起。
10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的活塞。
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