CN206468454U - 一种天然气发动机及其活塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天然气发动机及其活塞，天然气发动机活塞包括活塞本体和设置在活塞本体头部的ω型燃烧室，ω型燃烧室的侧壁具有位于喉口处的直口段。本实用新型的ω型燃烧室的喉口为直口段，这样直口段与活塞顶面过渡处不会形成较突出的尖角，所以能够避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

Description

一种天然气发动机及其活塞

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种天然气发动机活塞，本实用新型还涉及一种具有上述活塞的天然气发动机。

背景技术

燃烧室是指活塞头部的凹坑，其具体形状、位置和大小必须与混合气的燃烧要求相适应。典型的形状有浴盆型、碗型以及ω型等。ω型的燃烧室可以增加混合气的运动线速度，形成较强的紊流和涡流运动，使混合气更加迅速、有效的燃烧，从而降低爆震倾向，并减少CH的排放。

但是，常规的ω型燃烧室，其侧面为由内向外为先渐扩后渐缩的圆弧，导致喉口与活塞顶面过渡处的尖角较突出，热负荷以及机械负荷作用于该处时较易造成应力集中而出现开裂的现象。

综上所述，如何避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种天然气发动机活塞，以避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

本实用新型还提供了一种具有上述活塞的天然气发动机，以避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种天然气发动机活塞，包括活塞本体和设置在所述活塞本体头部的ω型燃烧室，所述ω型燃烧室的侧壁具有位于喉口处的直口段。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述ω型燃烧室的侧壁还包括自所述直口段向内渐缩的弧形侧面。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述弧形侧面由第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段过渡连接形成，所述第一圆弧段、所述第二圆弧段和所述第三圆弧段的半径均不同。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述ω型燃烧室的底壁为与所述活塞本体的内腔内壁平行的圆弧底面。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述活塞本体头部设置的内冷油道的横截面形状为异形椭圆，所述异形椭圆包括上部圆弧、下部圆弧和过渡连接所述上部圆弧与所述下部圆弧的直线段，所述上部圆弧半径小于所述下部圆弧半径。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述内冷油道的横截面轴线自顶端到底端向靠近所述活塞本体轴线的方向倾斜，且所述内冷油道的横截面轴线与所述活塞本体的轴线之间的夹角θ为11°-15°。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述内冷油道与所述ω型燃烧室之间的安全距离d1≥6.5mm。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述内冷油道的内腔表面积为所述活塞本体的顶面面积的1.1倍。

优选的，上述天然气发动机活塞中，所述ω型燃烧室与所述活塞本体内腔之间的安全距离d2≥9mm。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的天然气发动机活塞包括活塞本体和设置在活塞本体头部的ω型燃烧室，ω型燃烧室的侧壁具有位于喉口处的直口段。

本实用新型的ω型燃烧室的喉口为直口段，这样直口段与活塞顶面过渡处不会形成较突出的尖角，所以能够避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

本实用新型还提供了一种天然气发动机，包括活塞，所述活塞为上述任一种天然气发动机活塞，由于上述天然气发动机活塞具有上述效果，具有上述天然气发动机活塞的天然气发动机具有同样的效果，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的天然气发动机活塞的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种天然气发动机活塞，能够避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考附图1，本实用新型实施例提供的天然气发动机活塞包括活塞本体和设置在活塞本体头部的ω型燃烧室，ω型燃烧室的侧壁具有位于喉口处的直口段1。需要说明的是，上述ω型燃烧室是指轴向剖面为ω型的燃烧室。

本实用新型的ω型燃烧室的喉口为直口段1，这样直口段1与活塞顶面过渡处不会形成较突出的尖角，所以能够避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况。

优选的，ω型燃烧室的侧壁还包括自直口段1向内渐缩的弧形侧面。该结构可使缸内混合气在水平以及竖直方向上形成的滚流强度较大，当活塞运行到上止点附近时，气缸内能够形成较强的湍流运动，可增加火焰传播速度，缩短火焰传播距离，从而降低爆震倾向，同时降低排放，改善发动机性能，本实用新型适用于采用理论空燃比路线的天然气发动机活塞。可替换的，上述弧形侧面还可以替换为先渐扩后渐缩的圆弧。

具体的实施方式中，弧形侧面由第一圆弧段2、第二圆弧段3和第三圆弧段4过渡连接形成，第一圆弧段2、第二圆弧段3和第三圆弧段4的半径均不同。本实施例中，ω型燃烧室喉口与底部之间通过三段不同半径尺寸的圆弧过渡连接，结构简单，便于加工。当然，上述弧形侧面还可以由两段或者其他段数的圆弧形成。

为了进一步优化上述技术方案，ω型燃烧室的底壁为与活塞本体的内腔内壁6平行的圆弧底面5。这样，ω型燃烧室的圆弧底面5与活塞内腔形状走势一致，可达到两者之间的壁厚均匀、强度高和散热快的优点。本实用新型的活塞应用时，在上止点前后，挤气区湍动能明显较大。随着活塞上移，在上止点前气缸内的气体被挤入燃烧室，产生较强的挤流，主要集中于燃烧室下部两侧以及挤气区，，可进一步增强燃烧室内的湍流强度，从而使缸内气体流动速度大大增加，促进混合气的快速燃烧，降低排放。可以理解的是，上述ω型燃烧室的底壁也可以不与活塞本体的内腔内壁6平行。

本实用新型一种具体的实施例中，活塞本体头部设置的内冷油道的横截面形状为异形椭圆，异形椭圆包括上部圆弧a、下部圆弧b和过渡连接上部圆弧a与下部圆弧b的直线段，上部圆弧a半径小于下部圆弧b半径。具体的，Rb-Ra≤1mm。应用过程中，活塞运行到上止点时，通过冷却喷嘴高速喷出的约80％的冷却机油进入到内冷油道中。由于内冷油道的结构为异形椭圆，增加机油在油道中的震荡效果，从而加强对活塞头部的冷却作用，降低热负荷对活塞头部的冲击作用，提高活塞的可靠性，同时内冷油道中的机油填充率达到55％，满足使用要求。可替换的，上述内冷油道的横截面形状还可以为其他形状，如椭圆形、圆形或者其他无规则弧形。

优选的，内冷油道的横截面轴线自顶端到底端向靠近活塞本体轴线的方向倾斜，且内冷油道的横截面轴线与活塞本体的轴线之间的夹角θ为11°-15°。具体的，内冷油道的横截面轴线相对活塞本体的轴线倾斜12°，能够较好地与燃烧室的形状相匹配，进一步提高了对燃烧室的冷却效果，同时内冷油道与内腔之间壁厚均匀，进一步保证了活塞的可靠性，从而保证了整机的可靠性。根据ω型燃烧室的实际形状，上述内冷油道的倾斜角度还可以为其他数值，如11°、13°等。

本实用新型一种具体的实施例中，内冷油道与ω型燃烧室之间的安全距离d1≥6.5mm，保证了活塞自身结构的可靠性，能够避免发动机工作工程中，活塞头部因强度不足而开裂。根据不同规格的天然气发动机活塞，上述d1还可以为其他数值，如6mm。

为了进一步保证内冷油道的冷却效果，内冷油道的内腔表面积为活塞本体的顶面面积的1.1倍。可替换的，内冷油道的内腔表面积还可以为活塞本体的顶面面积的1倍或者其他倍数。

为了进一步优化上述技术方案，ω型燃烧室与活塞本体内腔之间的安全距离d2≥9mm，满足设计以及使用要求，从而保证工作过程中活塞头部的结构强度和可靠性，进而保证整机的可靠性。根据不同规格的天然气发动机活塞，上述d2还可以为其他数值，如8mm。

本实用新型实施例还提供了一种天然气发动机，包括活塞，该活塞为上述任一项实施例提供的天然气发动机活塞，能够避免因活塞顶面与燃烧室的喉口处出现应力集中而导致活塞头部开裂的情况，其优点是由天然气发动机活塞带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种天然气发动机活塞，包括活塞本体和设置在所述活塞本体头部的ω型燃烧室，其特征在于，所述ω型燃烧室的侧壁具有位于喉口处的直口段(1)。

2.根据权利要求1所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述ω型燃烧室的侧壁还包括自所述直口段(1)向内渐缩的弧形侧面。

3.根据权利要求2所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述弧形侧面由第一圆弧段(2)、第二圆弧段(3)和第三圆弧段(4)过渡连接形成，所述第一圆弧段(2)、所述第二圆弧段(3)和所述第三圆弧段(4)的半径均不同。

4.根据权利要求3所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述ω型燃烧室的底壁为与所述活塞本体的内腔内壁(6)平行的圆弧底面(5)。

5.根据权利要求1所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述活塞本体头部设置的内冷油道的横截面形状为异形椭圆，所述异形椭圆包括上部圆弧(a)、下部圆弧(b)和过渡连接所述上部圆弧(a)与所述下部圆弧(b)的直线段，所述上部圆弧(a)半径小于所述下部圆弧(b)半径。

6.根据权利要求5所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述内冷油道的横截面轴线自顶端到底端向靠近所述活塞本体轴线的方向倾斜，且所述内冷油道的横截面轴线与所述活塞本体的轴线之间的夹角θ为11°-15°。

7.根据权利要求6所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述内冷油道与所述ω型燃烧室之间的安全距离d1≥6.5mm。

8.根据权利要求5所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述内冷油道的内腔表面积为所述活塞本体的顶面面积的1.1倍。

9.根据权利要求1-8任一项所述的天然气发动机活塞，其特征在于，所述ω型燃烧室与所述活塞本体内腔之间的安全距离d2≥9mm。

10.一种天然气发动机，包括活塞，其特征在于，所述活塞为如权利要求1-9任一项所述的天然气发动机活塞。