CN112392625A

CN112392625A - 一种降油耗的发动机活塞结构

Info

Publication number: CN112392625A
Application number: CN202011186884.6A
Authority: CN
Inventors: 包毅; 田翀; 李军成; 刘红武; 苏怀林; 覃文; 周阳春; 莫昭勤
Original assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Current assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明公开一种降油耗的发动机活塞结构，包括活塞，所述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷形成有燃烧室，所述燃烧室的型腔的轴向截面呈ω型的回转体，所述回转体的回转轴线与对应的气缸套的中心线重合；所述活塞顶面与发动机缸盖之间设置有第一间隙，所述第一间隙为活塞行程的0.7％～0.85％之间；所述活塞的火力岸与发动机气缸套之间设置有第二间隙，所述第二间隙为气缸套的缸径的0.7％～0.8％之间；所述燃烧室中部设置有环状弧形凸起的缩口结构，所述缩口的直径与气缸套内径的口径比为0.55～0.57之间；所述燃烧室的缩口比保持在0.95～0.98之间。本发明能够改善燃烧情况，让燃烧更充分，降低整机燃油耗。

Description

一种降油耗的发动机活塞结构

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体是一种降油耗的发动机活塞结构。

背景技术

汽车内燃机燃烧的原理是指汽油跟空气混合燃烧产生动力，燃烧产生动力的大小取决于两者的回比值，理论上是14.7:1，这样汽油在发动机里面燃烧最充分，才会产生最大的动力。两者无论谁多谁少都会影响都发动机的动力输出，车子不但没力，而且会很耗油，损害发动机，加速磨损。燃烧室形状是发动机燃烧系统的关键之一，必须根据发动机运行情况的特点合理设计，让气流与汽油充分混合达到最佳回比值，从而达到充分燃烧。

活塞组件包括活塞、活塞环、活塞销及缸套，是内燃机控制燃烧容积的核心运动件之一。活塞处于上止点时，活塞顶部与缸盖底部形成的容积称为燃烧容积，燃烧容积又细分为有效燃烧容积和死区容积，有效燃烧容积即为有效燃烧部分容积，死区容积即为发动机不能有效燃烧的容积，死区容积越小，燃烧效率越高。

例如，现有S04国六机型方案活塞组件的匹配间隙如下：曲轴曲柄半径60mm，连杆长度192mm，活塞压缩高度71.3mm，机体高度323mm，核算活塞凸出高度0.3mm，压缩余隙为1mm；此间隙会造成缺氧燃烧，形成燃烧死区；活塞头部火力岸直径：103.165±0.025mm，气缸孔内径：105(0，+0.022)mm，核算间隙：1.81～1.882mm，该预留较大的缝隙造成燃烧死区，影响燃烧效率，造成机油消耗增加。

因此，上述传统活塞方案与气门、缸盖间隙偏大；同时与缸孔间隙偏大；死区容积控制不理想，燃烧效率达不到要求。

发明内容

针对上述现有缺陷，本发明目的在于提供一种降油耗的发动机活塞结构，改善燃烧情况，让燃烧更充分，降低整机燃油耗。

本发明的技术方案如下：

一种降油耗的发动机活塞结构，包括活塞，所述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷形成有燃烧室，所述燃烧室的型腔的轴向截面呈ω型的回转体，所述回转体的回转轴线与对应的气缸套的中心线重合；

所述活塞顶面与发动机缸盖之间设置有第一间隙，所述第一间隙为活塞行程的0.7％～0.85％之间；

所述活塞的火力岸与发动机气缸套之间设置有第二间隙，所述第二间隙为气缸套的缸径的0.7％～0.8％之间；

所述燃烧室中部设置有环状弧形凸起的缩口结构，所述缩口的直径与气缸套内径的口径比为0.55～0.57之间；所述燃烧室的缩口比保持在0.95～0.98之间。

具体的，所述所述缩口距离燃烧室顶面的高度为6.8mm。

具体的，所述燃烧室底部设置为凹环状，其凹环半径为5.8mm。

具体的，所述燃烧室底部最低处至燃烧室顶面的距离为17mm。

具体的，所述燃烧室中心设置有圆锥台，圆锥台的底部向燃烧室底部倾斜过渡，圆锥台顶端台面的直径为7mm，台面到燃烧室的顶面的距离为4.5mm。

具体的，所述燃烧室顶面与燃烧室缩口通过半径为2mm的圆弧过渡连接。

具体的，所述燃烧室缩口与燃烧室底部通过半径为2.5mm的圆弧过渡连接。

具体的，所述台面与燃烧室底部通过半径为0.5mm的圆弧过渡连接。

本发明的有益效果在于：

采用上述结构以后，通过将原有的活塞结构及燃烧室进行改进设计，通过整机压缩余隙控制为0.7％～0.85％的活塞行程，活塞火力岸间隙控制为0.7％～0.8％的气缸套的缸径，活塞缩口比控制为0.95～0.98之间，经验证能够让燃烧更充分，降低了整机燃油耗。

附图说明

图1为本发明一种降油耗的发动机活塞结构的示意图。

图2为本发明一种降油耗的发动机活塞结构的活塞燃烧室剖视图。

图3为本发明实施例中优化前后比油耗随转速对比图。

图中，1-缸盖，2-气门，3-气缸垫，4-气缸套，5-活塞，6-第一间隙，7-第二间隙，8-燃烧室，9-缩口，10-圆锥台，11-凹环，D-缩口比。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。在实施例的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

实施例1

如图1-2所示，根据本方案具体实施方式的一种降油耗的发动机活塞结构，包括活塞5，所述活塞5的顶面沿活塞5轴向凹陷形成有燃烧室8，所述燃烧室8的型腔的轴向截面呈ω型的回转体，所述回转体的回转轴线与对应的气缸套4的中心线重合；所述活塞5顶面与发动机缸盖1之间设置有第一间隙6，所述活塞5的火力岸与发动机气缸套4之间设置有第二间隙7，所述燃烧室8中部设置有环状弧形凸起的缩口9结构；

结合图1、2所示，活塞5的口径比指的是缩口9结构最窄处与气缸套4内径的直径的比值，如图2所示，活塞5的缩口比D指的是缩口9结构最窄处与缩口9结构下部最宽处的直径之比；

所述第一间隙6为活塞5行程的0.7％～0.85％之间；所述第二间隙7为气缸套4的缸径的0.7％～0.8％之间；所述缩口9的直径与气缸套4内径的口径比为0.55～0.57之间；所述燃烧室8的缩口比D保持在0.95～0.98之间。

本实施例对整机压缩余隙、活塞火力岸间隙、活塞缩口比D进行控制，其中，对于燃烧室8上部，将压缩高重新设计，压缩余隙即是活塞5顶面到缸盖1底面的高度，对应图1中第一间隙6的死区容积降低；使得喷入燃烧室8上部的燃油蒸汽比例合理；燃油蒸汽进入燃烧室8ω型的中部后，由倾斜面导流至燃烧室8底部的凹环11，蒸汽有充分的运动空间，保证蒸汽不会在燃烧室8上部滞留；再由底部凹环11导流至缩口9；通过优化燃烧室8口径比、缩口比D结构，使得大部分蒸汽通过缩口9结构冲向缸盖1底面在折返燃烧室8中心，对蒸汽的导流效果好，加强了燃油与空气的充分混合；剩余部分蒸汽沿缩口9爬上活塞5顶面向气缸套4的方向运动；由于气门22设置离第二间隙7较近，通过火力岸直径重新设计，即降低图1中第二间隙7的死区容积，促使合理的小部分蒸汽进入第二间隙7内混合充分，有助于燃烧效率提升，同时减少气缸垫3处的压力。因此通过调整间隙，燃烧室8重新设计，改善燃烧情况，让燃烧更充分，降低整机燃油耗；由此降低了燃烧过程中燃烧室8的传热损失，使燃料燃烧得更充分，从而提高了发动机的热效率，降低整机燃油耗，综上达到本发明的目的。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进一步优化提了燃烧室8的结构与尺寸，本实施例中，第一间隙6为0.89mm；曲轴曲柄半径60mm，活塞5行程为2×60＝120mm，即述第一间隙6为活塞5行程的0.74％。火力岸直径为104.165±0.025mm气缸套4内径为105(0，+0.022)mm，第二间隙7：0.7375～0.7735mm，即第二间隙7的间隙值为0.7％的气缸套4的缸径，缩口比D：59/60.8＝0.97，口径比59/105＝0.56。

作为本实施例的优选技术方案，所述缩口9距离燃烧室8顶面的高度为6.8mm，所述燃烧室8底部设置为凹环11状，其凹环11半径为5.8mm；所述燃烧室8底部最低处至燃烧室8顶面的距离为17mm；所述燃烧室8中心设置有圆锥台10，圆锥台10的底部向燃烧室8底部倾斜过渡，圆锥台10顶端台面的直径为7mm，台面到燃烧室8的顶面的距离为4.5mm；所述燃烧室8顶面与燃烧室8缩口9通过半径为2mm的圆弧过渡连接；所述燃烧室8缩口9与燃烧室8底部通过半径为2.5mm的圆弧过渡连接；所述台面与燃烧室8底部通过半径为0.5mm的圆弧过渡连接。

图3为采用上述实施例2的一种降油耗的发动机活塞5结构与优化之前对比，油耗随转速的对比情况图，由图中可以看出，在低转速的情况下，油耗降幅明显，最大降幅3.2％。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种降油耗的发动机活塞结构，包括活塞，所述活塞的顶面沿活塞轴向凹陷形成有燃烧室，所述燃烧室的型腔的轴向截面呈ω型的回转体，所述回转体的回转轴线与对应的气缸套的中心线重合，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述缩口距离燃烧室顶面的高度为6.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室底部设置为凹环状，其凹环半径为5.8mm。

4.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室底部最低处至燃烧室顶面的距离为17mm。

5.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室中心设置有圆锥台，圆锥台的底部向燃烧室底部倾斜过渡，圆锥台顶端台面的直径为7mm，圆锥台台面到燃烧室的顶面的距离为4.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室顶面与燃烧室缩口通过半径为2mm的圆弧过渡连接。

7.根据权利要求1所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室缩口与燃烧室底部通过半径为2.5mm的圆弧过渡连接。

8.根据权利要求5所述的一种降油耗的发动机活塞结构，其特征在于：所述圆锥台的台面与燃烧室底部通过半径为0.5mm的圆弧过渡连接。