CN204984628U - 一种风冷直喷式柴油机活塞 - Google Patents
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Abstract
一种风冷直喷式柴油机的活塞，包括活塞本体、活塞顶部燃烧室、进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑，活塞本体的高度为84mm，进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑位于活塞顶部燃烧室的两侧，活塞顶部燃烧室包括侯口、颈口和底部，侯口的直径为54.7mm，颈口的直径为48.4mm，底部由两个半径分别为6mm和17mm的圆弧段及与两圆弧段相切的直线段构成，侯口顶端到底部最低端之间的距离为13.1mm，活塞顶部燃烧室的中心偏离活塞外圆中心水平方向向右偏离3.8mm，竖直方向向上偏离1.6mm，进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑的深度为1.1mm。使用本实用新型燃烧充分，烟度小，降低颗粒排放，有利于降低柴油机的振动。
Description
技术领域
本实用新型涉及风冷直喷式柴油机制造技术领域，尤其涉及风冷直喷式柴油机活塞。
背景技术
近年来，由于柴油机强化程度的不断提高，发动机的转速、平均有效压力和活塞平均速度都较以前有了大幅度的提高，因此发动机的热负荷和机械负荷都增加了，特别是大排量的风冷柴油机，由于功率不断增加，实施冷却更加困难。而活塞由于在发动机中的重要作用，在设计和制造方面也有了很大的改变和提高，这样才能满足现实社会高要求的强度和排放标准。
活塞是柴油机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。因此，活塞的每一个部分都至关重要。
活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作，活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大时，柴油机活塞压力高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很快的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。
活塞是柴油机的核心工作部件，尤其是在中重型柴油机的活塞的头部一般设计有凹陷的燃烧室结构，作用是提高柴油机工作时的柴油燃烧效率，使燃烧更为充分，具有节能减排的作用。燃烧室的形状及其与燃料喷射系统的交互作用对减排是至关重要的，现有的燃烧室结构多为圆形凹陷，中央具有凸起的底台，口部为缩口。此燃烧室存在着一些问题，进气不充分，需要靠强进气涡流和高的喷油器雾化能力才能保证燃烧室中混合气的形成，这样会导致燃烧室充气效率低的负面影响，形成较长的滞燃期，造成氮氧化物(NOX)排放的增加。在当前柴油机的气体排放标准一再提高时，往往会出现氮氧化物与碳氢化合物及碳烟此消彼长的现象，不容易实现同时降低这几种主要污染成分的排放量。即传统结构的燃烧室在降低碳烟及碳氢化合物的同时会提高氮氧化合物的排放量，而控制氮氧化合物的生成，须控制燃烧速度不能过快，又因为发动机每一循环可供燃烧时间是一定的，控制燃烧速度则又容易造成燃油无法燃尽，引起燃油经济性降低，加上还要控制柴油机爆发压力，于是单位燃料的动力性会受到影响。故传统燃烧室为了达到更高的排放要求水平，需要牺牲燃油经济性及动力性，从而进一步通过提高燃烧效率来降低排放变得更加困难。为了进一步提高柴油机的整机排放水平，就不得不提高排放后气体处理的性能要求。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种风冷直喷式柴油机的活塞，它能保证燃料和空气的混合比，使燃料燃烧充分，满足现实社会高要求的强度和排放标准，克服现技术的存在的诸多不足。
一种风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：包括活塞本体、活塞顶部燃烧室、进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑，活塞本体的高度为84mm，活塞的压缩高度为44mm，进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑位于活塞顶部燃烧室的两侧，所述活塞顶部燃烧室位于活塞的头部，活塞顶部燃烧室包括侯口、颈口和底部，侯口的直径为54.7mm，颈口的直径为48.4mm；所述底部的中央设有一个凸台，底部凸台两边分别由两个圆弧段及与两圆弧段相切的直线段构成，所述两个圆弧段半径分别为6mm和17mm，侯口顶端到底部最低端之间的距离为13.1mm，活塞顶部燃烧室的中心偏离活塞外圆中心水平方向向右偏离3.8mm，竖直方向向上偏离1.6mm，进气门顶杆凹坑和排气门顶杆凹坑的深度为1.1mm。
进一步，在侯口的外沿处开设有宽度为2mm～6mm的大倒角，其倒角角度为15°。
进一步，底部中央凸台的直径为6.4mm。
进一步，侯口顶端到底部中央凸台顶端面之间的距离为4.8mm。
进一步，底部的半径为6mm的圆弧段与侯口外沿边倒角之间圆角连接，圆角半径为1.5mm。
由于本实用新型侯口部位采用了大倒角结构，在燃烧过程中燃烧室中混合气的形成主要是靠油束反弹和缸内挤流，不需要很强的进气涡流，保证了充气效率，也就是说在同样的排放水平下可以节省油耗，或者说更容易在同样的燃油经济性条件下达到所需的排放水平，进而保证了燃油利用的经济性；而且使得温度最高、承受气流交变负载最重的侯口部位的强度和冷却条件都得到了提高，侯口部位的应力分布情况得到了改善，从而使活塞的工作可靠性得到明显提高。活塞在其运动的上止点附近时，挤流效果比较强，油气混合效果好，燃烧充分，烟度小，有利于降低颗粒排放，而本实用新型可以有效地利用缸内挤流，所以应用了本发明的活塞可以适当地推迟喷油，以缩短滞燃期，从而能够抑制氮氧化物的生成，另外，推迟到上止点附近开始喷油还可以降低烟度，从而降低颗粒排放，在实验验证中也已经证明，本实用新型的燃烧室结构能够使排放的氮氧化物和烟度具有基本一致的变化趋势，从而克服现有燃烧室固有的缺陷，对于满足更高的排放要求是非常有利的；燃烧室内为光滑曲面连接，不会阻滞流体在其内壁表面的运动，无节流损失，能有效防止燃油滞留，因此能进一步提高燃烧时的燃油利用效率；敞口设计可以使高温火焰更容易进出燃烧室，从而燃烧室内的温度能更长时间地保持在高位，相当于减小了相对散热面积，从而传热损失小。由于活塞本体的高度为84mm，相对于现有技术缩短了机体和整机的高度，提高了机体和整机的刚性，减小了发动机体积、重量、金属消耗量和成本，而且减小了往复运动质量、惯性力和主轴承负荷，活塞组重量也可减轻，有利于降低柴油机的振动。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为活塞顶部燃烧室的结构示意图；
图中：1-活塞本体；2-活塞顶部燃烧室；3-进气门顶杆凹坑；4-排气门顶杆凹坑；21-侯口；22-颈口；23-底部。
具体实施方式：
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方案：
一种风冷直喷式柴油机的活塞，如图1～2所示，包括活塞本体1、活塞顶部燃烧室2、进气门顶杆凹坑3和排气门顶杆凹坑4，活塞本体1的高度为84mm，活塞的压缩高度为44mm，进气门顶杆凹坑3和排气门顶杆凹坑4位于活塞顶部燃烧室2的两侧，所述活塞顶部燃烧室2位于活塞的头部，活塞顶部燃烧室2包括侯口21、颈口22和底部23，侯口21的直径为54.7mm，颈口22的直径为48.4mm；所述底部23的中央设有一个凸台，凸台的直径为6.4mm，侯口21顶端到底部23中央凸台顶端面之间的距离为4.8mm，底部23凸台两边分别由两个圆弧段及与两圆弧段相切的直线段构成，所述两个圆弧段半径分别为6mm和17mm，侯口21顶端到底部23最低端之间的距离为13.1mm，活塞顶部燃烧室2的中心偏离活塞外圆中心水平方向向右偏离3.8mm，竖直方向向上偏离1.6mm，进气门顶杆凹坑3和排气门顶杆凹坑4的深度为1.1mm，在侯口21的外沿处开设有宽度为3.17mm的大倒角，其倒角角度为15°，底部23的半径为6mm的圆弧段与侯口21外沿边倒角之间圆角连接，圆角半径为1.5mm。
以上所述仅为本实用新型的一个较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：包括活塞本体(1)、活塞顶部燃烧室(2)、进气门顶杆凹坑(3)和排气门顶杆凹坑(4)，活塞本体(1)的高度为84mm，活塞的压缩高度为44mm，进气门顶杆凹坑(3)和排气门顶杆凹坑(4)位于活塞顶部燃烧室(2)的两侧，所述活塞顶部燃烧室(2)位于活塞的头部，活塞顶部燃烧室(2)包括侯口(21)、颈口(22)和底部(23)，侯口(21)的直径为54.7mm，颈口(22)的直径为48.4mm；所述底部(23)的中央设有一个凸台，底部(23)凸台两边分别由两个圆弧段及与两圆弧段相切的直线段构成，所述两个圆弧段半径分别为6mm和17mm，侯口(21)顶端到底部(23)最低端之间的距离为13.1mm，活塞顶部燃烧室(2)的中心偏离活塞外圆中心水平方向向右偏离3.8mm，竖直方向向上偏离1.6mm，进气门顶杆凹坑(3)和排气门顶杆凹坑(4)的深度为1.1mm。
2.根据权利要求1所述风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：在侯口(21)的外沿处开设有宽度为2mm～6mm的大倒角，其倒角角度为15°。
3.根据权利要求1所述风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：底部(23)中央凸台的直径为6.4mm。
4.根据权利要求1所述风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：侯口(21)顶端到底部(23)中央凸台顶端面之间的距离为4.8mm。
5.根据权利要求1所述风冷直喷式柴油机的活塞，其特征是：底部(23)的半径为6mm的圆弧段与侯口(21)外沿边倒角之间圆角连接，圆角半径1.5mm。
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| CN201520456589.6U CN204984628U (zh) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | 一种风冷直喷式柴油机活塞 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109488478A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-19 | 中国第汽车股份有限公司 | 一种稀燃汽油机燃烧装置 |
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2015
- 2015-06-29 CN CN201520456589.6U patent/CN204984628U/zh not_active Expired - Fee Related
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