CN213235253U - 一种活塞及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及活塞技术领域，具体公开了一种活塞及发动机，活塞的顶面设有燃烧室，燃烧室包括第一倾斜平面、第二倾斜平面、第一侧面和第二侧面，第一倾斜平面和第二倾斜平面均设置于第一侧面和第二侧面之间，第一倾斜平面和第二倾斜平面呈V形设置，且第一倾斜平面的顶边、第一侧面的顶边、第二倾斜平面的顶边以及第二侧面的顶边依次连接并围设成环形的开口，V形结构的第一倾斜平面和第二倾斜平面可引导进入燃烧室的气体产生滚流运动，而滚流在压缩过程中动量衰减较少，从而动量可保存到压缩行程的末期，当活塞接近于上止点时，大尺度的强滚流将破裂成众多小尺度的涡流，使湍流强度和湍流动能增加，大大提高火焰传播速度，改善发动机性能。

Description

一种活塞及发动机

技术领域

本实用新型涉及活塞技术领域，尤其涉及一种活塞及发动机。

背景技术

为满足日趋严格的CO₂排放要求，天然气发动机凭借着较低的CO₂排放，逐渐成为发动机研究的热点。受排放的限制，国内外天然气发动机采用理论空燃比的技术路线，并且采用一定量的EGR来降低气体发动机的热负荷和爆震倾向。

现有天然气发动机采用周向对称浅盆形的燃烧室，如申请号为CN20201106.6的前期专利中所公开的一种天然气活塞燃烧室。其利用挤流运动来增强燃烧室内的湍流强度，促进混合气快速燃烧，但受爆燃的限制以及活塞布置的限制，其烧室口径较大、挤流作用较小。特别是应用于国六排放标准后，通常需采用当量燃烧+EGR技术，EGR的添加会产生进气混合不均匀的现象，当在压缩上止点时，EGR偏浓区域处于火花塞附近时，会导致火花塞失火，导致CH₄排放的大幅上升，并且加剧天然气发动机的循环波动，火焰传播速度慢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种活塞及发动机，以解决相关技术中气体活塞燃烧室点火的稳定性差，以及点火后火焰传播速度慢的问题。

一方面，本实用新型提供一种活塞，所述活塞的顶面设有燃烧室，所述燃烧室包括第一倾斜平面、第二倾斜平面、第一侧面和第二侧面，所述第一倾斜平面和所述第二倾斜平面均设置于所述第一侧面和所述第二侧面之间，所述第一倾斜平面和所述第二倾斜平面呈V形设置，且所述第一倾斜平面的顶边、所述第一侧面的顶边、所述第二倾斜平面的顶边以及所述第二侧面的顶边依次连接并围设成环形的开口，所述第一侧面的侧边同时与所述第一倾斜平面一侧的侧边以及所述第二倾斜平面一侧的侧边连接，所述第二侧面的侧边同时与所述第一倾斜平面另一侧的侧边以及所述第二倾斜平面另一侧的侧边连接。

作为活塞的优选技术方案，所述活塞还包括第一弧形连接面，所述第一弧形连接面位于所述第一倾斜平面以及所述第二倾斜平面的下方，所述第一弧形连接面圆弧方向的两端分别与所述第一倾斜平面的底边以及所述第二倾斜平面的底边连接。

作为活塞的优选技术方案，所述第一倾斜平面和所述第二倾斜平面均垂直于平面N1，所述活塞的中心线以及所述活塞的活塞销孔的中心线均位于所述平面N1内。

作为活塞的优选技术方案，所述第一倾斜平面和所述第二倾斜平面均关于所述平面N1对称设置。

作为活塞的优选技术方案，所述活塞于所述平面N1的截面中，所述第一倾斜平面的顶边与所述活塞的中心线之间的间距等于所述第二倾斜平面的顶边与所述活塞的中心线之间的间距。

作为活塞的优选技术方案，所述第一倾斜平面与所述顶面之间的夹角大于所述第二倾斜平面与所述顶面之间的夹角。

作为活塞的优选技术方案，所述第二倾斜平面与进气口相对设置，所述第一倾斜平面与排气口相对设置。

作为活塞的优选技术方案，所述进气口和所述排气口的数量均为两个。

作为活塞的优选技术方案，所述第一倾斜平面的顶边、所述第一侧面的顶边、所述第二倾斜平面的顶边以及所述第二侧面的顶边与所述顶面之间均设有第二弧形连接面。

另一方面，本实用新型提供一种发动机，包括上述任一方案中的活塞。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种活塞及发动机，该活塞的顶面设有燃烧室，燃烧室包括第一倾斜平面、第二倾斜平面、第一侧面和第二侧面，第一倾斜平面和第二倾斜平面均设置于第一侧面和第二侧面之间，第一倾斜平面和第二倾斜平面呈V形设置，第一倾斜平面和第二倾斜平面可引导进入燃烧室的气体产生滚流运动，而滚流在压缩过程中动量衰减较少，从而动量可保存到压缩行程的末期，当活塞接近于上止点时，大尺度的强滚流将破裂成众多小尺度的涡流，使湍流强度和湍流动能增加，大大提高火焰传播速度，改善发动机性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中活塞的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中活塞的剖视图；

图3为本实用新型实施例中活塞、进气口和排气口的剖视图。

图中：

1、燃烧室；11、第一倾斜平面；12、第二倾斜平面；13、第一侧面；14、第二侧面；

2、第一弧形连接面；

3、第二弧形连接面；

4、进气口；

5、排气口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1～3所示，本实施例提供一种活塞，该活塞应用于气体机，如天然气发动机。活塞的顶面设有燃烧室1，燃烧室1包括第一倾斜平面11、第二倾斜平面12、第一侧面13和第二侧面14，第一倾斜平面11和第二倾斜平面12均设置于第一侧面13和第二侧面14之间，第一倾斜平面11和第二倾斜平面12呈V形设置，且第一倾斜平面11的顶边、第一侧面13的顶边、第二倾斜平面12的顶边以及第二侧面14的顶边依次连接并围设成环形的开口，第一侧面13的侧边同时与第一倾斜平面11一侧的侧边以及第二倾斜平面12一侧的侧边连接，第二侧面14的侧边同时与第一倾斜平面11另一侧的侧边以及第二倾斜平面12另一侧的侧边连接。该活塞的第一倾斜平面11和第二倾斜平面12具有一定的延伸长度，并且两者呈V形结构，可引导进入燃烧室1的气体产生滚流运动，而滚流在压缩过程中动量衰减较少，从而动量可保存到压缩行程的末期，当活塞接近于上止点时，大尺度的强滚流将破裂成众多小尺度的涡流，使湍流强度和湍流动能增加，大大提高火焰传播速度，改善发动机性能。具体地，缸内大尺度的湍流使火焰前锋面发生扭曲，除使其面积增大外，还可使火焰前锋分裂成许多燃烧中心，导致湍流火焰速率大大增加。小尺度的湍流也可以大大增加焰面中分子与新鲜混合气中的分子的相互渗透，使湍流速率增加。

可选地，第二倾斜平面12与进气口4相对设置，第一倾斜平面11与排气口5相对设置。从而进气口4进入燃烧室1中的气体经第二倾斜平面12后流动至第一倾斜平面11，进而向燃烧室1的中心处翻滚，以形成滚流。优选地，进气口4和排气口5的数量均为两个。

可选地，第一倾斜平面11与顶面之间的夹角大于第二倾斜平面12与顶面之间的夹角。请参照图2，第一倾斜平面11与顶面之间的夹角为a1，第二倾斜平面12与顶面之间的夹角为a2，a1＞a2。第一倾斜平面11较陡峭，第二倾斜平面12较平缓，如此设置，有利于第二倾斜平面12将气体向第一倾斜平面11引导，且有利于气体沿第一倾斜平面11翻滚。

可选地，活塞还包括第一弧形连接面2，第一弧形连接面2位于第一倾斜平面11以及第二倾斜平面12的下方，第一弧形连接面2圆弧方向的两端分别与第一倾斜平面11的底边以及第二倾斜平面12的底边连接，第一弧形连接面2直线方向的两侧边分别与第一侧面13的侧边以及第二侧面14的侧边连接。通过设置第一弧形连接面2，进入活塞中的气体可顺利由第二倾斜平面12流动至第一倾斜平面11，进而保证滚流效果。请参照图2，第一弧形连接面2的半径为R，R可根据实际需要进行设置。第一弧形连接面2的最低端与顶面之间的距离为燃烧室1的最大深度H。

可选地，第一倾斜平面11和第二倾斜平面12均垂直于平面N1，活塞的中心线S1以及活塞的活塞销孔的中心线S2均位于平面N1内。如此设置，可保证气体于燃烧室1内流动地相对均衡。优选地，第一倾斜平面11和第二倾斜平面12均关于平面N1对称设置，可进一步保证气体于燃烧室1内流动地相对均衡。

可选地，活塞于平面N1的截面中，第一倾斜平面11的顶边与活塞的中心线之间的间距等于第二倾斜平面12的顶边与活塞的中心线间的间距。请参照图2，第一倾斜平面11的顶边与活塞的中心线之间的间距为L1，第二倾斜平面12的顶边与活塞的中心线之间的间距为L2，L1＝L2。当然，在其他的实施例中，亦可使L1和L2不相等。

可选地，第一倾斜平面11的顶边、第一侧面13的顶边、第二倾斜平面12的顶边以及第二侧面14的顶边与顶面之间均设有第二弧形连接面3。请参照图2，第二弧形连接面3的半径为r，r可根据实际需要进行设置。如此设置，可避免因连接处过于尖锐导致活塞局部温度异常。

本实施例还提供一种发动机，包括上述方案中的活塞。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型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(1)，所述燃烧室(1)包括第一倾斜平面(11)、第二倾斜平面(12)、第一侧面(13)和第二侧面(14)，所述第一倾斜平面(11)和所述第二倾斜平面(12)均设置于所述第一侧面(13)和所述第二侧面(14)之间，所述第一倾斜平面(11)和所述第二倾斜平面(12)呈V形设置，且所述第一倾斜平面(11)的顶边、所述第一侧面(13)的顶边、所述第二倾斜平面(12)的顶边以及所述第二侧面(14)的顶边依次连接并围设成环形的开口，所述第一侧面(13)的侧边同时与所述第一倾斜平面(11)一侧的侧边以及所述第二倾斜平面(12)一侧的侧边连接，所述第二侧面(14)的侧边同时与所述第一倾斜平面(11)另一侧的侧边以及所述第二倾斜平面(12)另一侧的侧边连接。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞还包括第一弧形连接面(2)，所述第一弧形连接面(2)圆弧方向的两端分别与所述第一倾斜平面(11)的底边以及所述第二倾斜平面(12)的底边连接。

3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述第一倾斜平面(11)和所述第二倾斜平面(12)均垂直于平面N1，所述活塞的中心线以及所述活塞的活塞销孔的中心线均位于所述平面N1内。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述第一倾斜平面(11)和所述第二倾斜平面(12)均关于所述平面N1对称设置。

5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述活塞于所述平面N1的截面中，所述第一倾斜平面(11)的顶边与所述活塞的中心线之间的间距等于所述第二倾斜平面(12)的顶边与所述活塞的中心线之间的间距。

6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述第一倾斜平面(11)与所述顶面之间的夹角大于所述第二倾斜平面(12)与所述顶面之间的夹角。

7.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述第二倾斜平面(12)与进气口(4)相对设置，所述第一倾斜平面(11)与排气口(5)相对设置。

8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述进气口(4)和所述排气口(5)的数量均为两个。

9.根据权利要求1-8任一项所述的活塞，其特征在于，所述第一倾斜平面(11)的顶边、所述第一侧面(13)的顶边、所述第二倾斜平面(12)的顶边以及所述第二侧面(14)的顶边与所述顶面之间均设有第二弧形连接面(3)。

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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