CN205823471U - 一种发动机活塞结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机技术领域的一种符合国Ⅳ或国排放标准的柴油发动机活塞结构，包括圆柱状的活塞本体，活塞本体内部设有燃烧室，燃烧室底部的中心设有圆锥形凸起，燃烧室底部环设有主室圆，主室圆围着凸起，主室圆底部与凸起底部的锥面通过向外凸出的圆弧过渡连接，主室圆顶部与燃烧室顶部的燃烧室喉口连接，燃烧室的中心与活塞本体的中心偏心设置。有益效果是：通过凸起对空气进行导流和分散，便于燃油和空气充分混合燃烧，主室圆和凸起采用圆弧过渡连接使得气体在主室圆内产生旋流和挤流，空气和燃油可以均匀混合燃烧，燃烧室与活塞本体偏心设置以便油束可以均匀分布到燃烧室，燃油燃烧后对活塞本体产生均匀的推力，使得发动机平稳工作。

Description

一种发动机活塞结构

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，特别是涉及一种符合国Ⅳ或国V排放标准的柴油发动机活塞结构。

背景技术

一些轻型商用车采用的传统发动机活塞只适用国Ⅲ排放标准，如庆铃轻型商用车100P轻卡4JB1发动机活塞，就只适用于Ⅲ排放标准。由于国家国Ⅳ排放法规升级，必须采用高压共轨喷射系统的多孔大锥角喷油器，如果沿用原发动机的活塞燃烧室，因其燃烧室开口尺寸相对偏小，与共轨喷油器大锥角喷孔不匹配，将造成喷油器高压(1600bar-1800bar)喷射出来的燃油落不到燃烧室内，空气和燃油不能充分混合，形成燃油不正常燃烧，导致发动机的排放和油耗不良，达不到国Ⅳ排放标准要求。而且不同结构的燃烧室在尺寸位置配合设计上难度大，配合效果差，影响燃油充分燃烧，目前缺乏一种用在轻型商用车上并且能满足国Ⅳ排放法规的发动机活塞结构。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种发动机活塞结构，用于解决现有技术中喷油器高压喷射出的燃油燃烧不充分、发动机的排放和油耗不良等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种发动机活塞结构，包括圆柱状的活塞本体，所述活塞本体内部设有燃烧室，所述燃烧室底部的中心设有圆锥形凸起，燃烧室底部环设有主室圆，所述主室圆的底部与凸起底部的锥面通过向外凸出的圆弧过渡连接，所述主室圆的顶部与燃烧室顶部的燃烧室喉口连接，所述燃烧室的中心与所述活塞本体的中心偏心设置。

本实用新型的有益效果是：通过凸起对从进气道进入气缸的空气进行导流和分散，便于燃油和空气充分混合燃烧，而主室圆和凸起采用向外凸出的圆弧过渡连接使得气体在燃烧室的主室圆内产生旋流和挤流，空气和燃油可以均匀混合，充分燃烧，改善排放，而燃烧室与活塞本体偏心设置以便油束可以均匀分布到燃烧室，燃油燃烧后对活塞本体产生均匀的推力，使得发动机平稳工作，同时减少发动机尾气排放。

进一步，所述活塞本体的顶部设有进气门避阀坑和排气门避阀坑。

进一步，所述进气门避阀坑和排气门避阀坑均与燃烧室的顶部连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置进气门避阀坑和排气门避阀坑，避免发动机在高速运转时，气门与活塞本体撞击、干涉，而且进气门避阀坑和排气门避阀坑设在活塞本体的顶部与活塞本体采用一体式结构，避免与燃烧室相交而影响燃烧室的结构布局，有利于燃油燃烧充分，降低排放，提高发动机运行的稳定性。

进一步，所述燃烧室喉口为二阶梯圆角形状，所述燃烧室喉口顶部的阶梯为第一阶梯，所述燃烧室喉口底部的阶梯为第二阶梯。

进一步，所述第一阶梯的直径为56.5mm，所述第二阶梯的直径为47.35mm-47.65mm，所述第一阶梯与第二阶梯过渡连接的圆弧半径为1.6mm-2.0mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用二阶梯圆角形状以及合适的尺寸，使得与国Ⅳ发动机使用的喷油器喷嘴配合，避免燃油溅落到活塞本体的上顶面和缸筒壁上，并且有利于燃油充分燃烧。

进一步，所述凸起顶端的半径为9mm-11mm，且凸起顶端与活塞本体顶端端面的高度差为6.2mm-6.4mm，所述凸起底部的锥面角度为129°-131°。

进一步，所述燃烧室的宽度为54.65mm-54.95mm，所述燃烧室的深度为18.3mm-18.5mm，主室圆的半径为6mm-8mm。

采用上进一步方案的有益效果是：燃烧室内部结构采用恰当的尺寸，在国Ⅳ发动机配合使用时，可以使得燃油更加充分。

进一步，所述燃烧室的中心与所述活塞本体的中心在水平左右方向上的距离相差5.9mm-6.1mm，在水平前后方向上的距离相差1.4mm-1.6mm，采用合适恰当的偏心尺寸设计使得燃油燃烧对活塞本体的推力均匀，提高发动机工作的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的俯视图；

图3为本实用新型图2中H-H的剖视图；

图4为本实用新型进气门避阀坑和排气门避阀坑的位置示意图；

图5为本实用新型图4中I-I的剖视图；

图6为本实用新型图4中J-J的剖视图。

零件标号说明

1 活塞本体

2 进气门避阀坑

3 燃烧室

4 排气门避阀坑

5 主室圆

6 凸起

7 燃烧室喉口

71 第一阶梯

72 第二阶梯

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图3所示，本实用新型的发动机活塞结构，主要用于和柴油发动机进行配合使用，满足国IV和国V的排放标准，包括圆柱状的活塞本体1，活塞本体1的直径为92.96-93.019mm，活塞本体1内部设有燃烧室3，燃烧室3底部的中心设有圆锥形凸起6。如图3所示，凸起6的顶端为球形结构，凸起6顶端的半径为9mm-11mm，本实施例优选10mm，且凸起6顶端与活塞本体1顶端端面的高度差为6.2mm-6.4mm，高度差包含6.2mm和6.4mm；凸起6底部即凸起6下端的锥面角度为129°-131°，锥面角度包含129°和131°，优选锥面角度为130°。燃烧室3的底部环设有主室圆5，主室圆5围着凸起6，主室圆5的中心和凸起6的中心位于同一轴线上。主室圆5的底部与凸起6底部的锥面通过向外凸出的圆弧过渡连接，该向外凸出的过渡圆弧的半径为2.5mm，主室圆5和凸起6通过向外凸出的圆弧过渡连接，与采用直线过渡连接或者不具有凸出的结构相比，采用向外凸出的圆弧过渡有助于发动机进气在气缸内形成旋流和挤流，使得空气和燃油均匀混合，充分燃烧，改善排放。主室圆5与凸起6连接的过渡连接处设置时可以根据需求进行适当调整，但过渡时需要采用向外凸出的圆弧过渡才能形成旋流和挤流，以便空气和燃油均匀混合。主室圆5的顶部与燃烧室3顶部的燃烧室喉口7连接，主室圆5的顶部的切线与燃烧室喉口端面的夹角为32.3°。燃烧室3的宽度为54.65mm-54.95mm，最小宽度为54.65mm，最大宽度为54.95mm；燃烧室3的深度为18.3mm-18.5mm，深度最小值为18.3mm，深度的最大值为18.5mm；主室圆5的半径为6mm-8mm，优选半径为7mm。燃烧室3的各个局部采用合适恰当的尺寸一方面使得燃烧室3可以和柴油发动机进气道、喷油器的结构和性能适应，可以进行良好的配合使用，运行稳定，另一方面使得燃油和空气更能均匀混合，充分燃烧，改善排放，从而满足国IV和国V排放标准。

如图2所示，燃烧室3的中心与活塞本体1的中心偏心设置，燃烧室3的中心与活塞本体1的中心在水平左右方向上的距离相差5.9mm-6.1mm，包含端值5.9mm和6.1mm；在水平前后方向上的距离相差1.4mm-1.6mm，包含端值1.4mm和1.6mm。如图2所示，本实施例中，燃烧室3的中心以活塞本体1的中心为基点水平向右偏移6mm，同时水平向前偏移1.5mm。燃烧室3的中心与活塞本体1的中心采用偏心设计，便于与2气门的发动机配合，喷油器的结构相对于气缸中心为偏心设置，采用偏心设置有利于喷油器的油束可以均匀的分布到燃烧室3内，使得燃油燃烧后对活塞本体1的推力更均匀，发动机可以平稳的工作，发动机的尾气排放更少。

如图3所示，燃烧室喉口7为二阶梯圆角形状，燃烧室喉口7顶部的阶梯为第一阶梯71，燃烧室喉口7底部的阶梯为第二阶梯72。第一阶梯71的直径为56.5mm，第二阶梯72的直径为47.35mm-47.65mm，其中，第二阶梯72的直径范围包括端值47.35mm和47.65mm。第一阶梯71与第二阶梯72过渡连接的圆弧半径为1.6mm-2.0mm，优选圆弧半径为1.8mm，第一阶梯的表面为弧形面，该弧形面的半径为6.5mm，该弧形面与第二阶梯72通过半径为1.8mm的圆弧过渡连接。燃烧室喉口7采用该尺寸和结构便于与国IV发动机使用的喷油器喷嘴配合，同时可以放置燃油溅落到活塞本体1顶部的端面和缸筒壁上，有利于燃油进行正常的充分燃烧。

如图1、图2、图4至图6所示，活塞本体1的顶部设有进气门避阀坑2和排气门避阀坑4，进气门避阀坑2和排气门避阀4均与燃烧室3的顶部连通。设置进气门避阀坑2和排气门避阀坑4可以防止发动机在高速运转时，气门与活塞本体1撞击和干涉，将进气门避阀坑2和排气门避阀坑4设在活塞本体1上，避免与燃烧室3进行干涉，同时结构合理美观，也便于燃油和空气均匀混合，实现燃油的充分燃烧。如图4至图6所示，设置进气门避阀坑2和排气门避阀坑4时，排气门避阀坑4的中心与活塞本体1的中心相比水平向前偏移25.35-25.65mm，同时水平向左偏移8mm，排气门避阀坑4的直径为35-35.2mm，并与活塞本体1顶部通过半径为1mm的圆角进行过渡，过渡圆角的切线与排气门避阀坑4坑底平面形成的夹角为30°，排气门避阀坑4的深度为1.3-1.5mm，与活塞本体1顶端外圆处连接的敞口的宽度为26.8mm，排气门避阀坑4顶端与活塞本体1顶部端面的过渡圆弧半径为4.3mm。进气门避阀坑2的中心与活塞本体1的中心相比水平向后偏移22.25-22.55mm，同时水平向左偏移8mm，进气门避阀坑2的直径为39.3-39.5mm，与活塞本体1顶部端面的过渡圆角半径为1mm，过渡圆角的切线与进气门避阀坑2底平面形成的夹角为30°，进气门避阀坑2的深度为0.53-0.55mm。

本实用新型通过简单合理的结构布局，使得燃油和空气均匀充分混合，燃烧充分，同时发动机运行稳定，降低排放，满足国IV发动机和国V发动机的排放标准，环保节能。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种发动机活塞结构，其特征在于：包括圆柱状的活塞本体，所述活塞本体内部设有燃烧室，所述燃烧室底部的中心设有圆锥形凸起，燃烧室底部环设有主室圆，所述主室圆围着凸起，所述主室圆的底部与凸起底部的锥面通过向外凸出的圆弧过渡连接，所述主室圆的顶部与燃烧室顶部的燃烧室喉口连接，所述燃烧室喉口为二阶梯圆角形状，所述燃烧室喉口顶部的阶梯为第一阶梯，所述燃烧室喉口底部的阶梯为第二阶梯，所述燃烧室的中心与所述活塞本体的中心偏心设置。

2.根据权利要求1所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述活塞本体的顶部设有进气门避阀坑和排气门避阀坑。

3.根据权利要求2所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述进气门避阀坑和排气门避阀坑均与燃烧室的顶部连通。

4.根据权利要求1所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述第一阶梯的直径为56.5mm，所述第二阶梯的直径为47.35mm-47.65mm，所述第一阶梯与第二阶梯过渡连接的圆弧半径为1.6mm-2.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述凸起顶端的半径为9mm-11mm，且凸起顶端与活塞本体顶端端面的高度差为6.2mm-6.4mm，所述凸起底部的锥面角度为129°-131°。

6.根据权利要求1所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室的宽度为54.65mm-54.95mm，所述燃烧室的深度为18.3mm-18.5mm，主室圆的半径为6mm-8mm。

7.根据权利要求1所述的一种发动机活塞结构，其特征在于：所述燃烧室的中心与所述活塞本体的中心在水平左右方向上的距离相差5.9mm-6.1mm，在水平前后方向上的距离相差1.4mm-1.6mm。