CN216811943U - 活塞及柴油发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞及柴油发动机，其中，活塞用于柴油发动机，包括本体及用于承载喷嘴燃料的导流凹槽，导流凹槽的底部为由槽底向下宽度逐渐增大的弧形导流面，本体上设有凸台端面、喉口端面及两端分别与凸台端面和喉口端面衔接的中间端面，导流凹槽位于中间端面上。本申请提供的活塞提升了混合气均匀性。

Description

活塞及柴油发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种活塞。本实用新型还涉及一种包括上述活塞的柴油发动机。

背景技术

柴油发动机的缸内燃烧过程主要包括预混燃烧和扩散燃烧，扩散燃烧的速度取决于可燃混合气的形成速度，而混合气的形成速度在很大程度上是由燃油的空间雾化状态决定。

在传统的缸内直喷柴油机中，主要依靠螺旋进气道形成的缸内涡流，压缩过程形成的挤流运动以及柴油高压喷射系统来促进油气混合过程，燃油在撞击活塞凹坑内壁面后形成二次雾化，在这个过程中容易造成燃油湿壁现象。上述混合方式使得涡流强度与燃油喷射状态的匹配十分重要，在理想的涡流强度状态下，相邻油束几乎相接，以使油雾尽可能充满燃烧室。如果涡流太弱，油束扩散范围不够，空气利用率差。如果涡流过强，上游的已然混合气会混入下游油束的未燃混合气区域，反而妨碍燃烧。而且在进气道设计过程中为了保证进气道具有足够高的涡流比，通常会牺牲一定的气道流通性能，这会在一定程度上增加换气损失，降低缸内充气效率，混合气均匀性较差，不利于发动机功率提升。

因此，如何提升混合气均匀性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种活塞，以提升混合气均匀性。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述活塞的柴油发动机。

为实现上述目的，本实用新型提供一种活塞，用于柴油发动机，包括本体及用于承载喷嘴燃料的导流凹槽，导流凹槽的底部为由槽底向下宽度逐渐增大的弧形导流面，本体上设有凸台端面、喉口端面及两端分别与凸台端面和喉口端面衔接的中间端面，导流凹槽位于中间端面上。

优选地，导流凹槽为多个，所有导流凹槽沿中间端面周向分布。

优选地，所有导流凹槽以凸台端面的中心线为轴线周向均为分布。

优选地，喷嘴的中心延长线穿过导流凹槽的槽底。

优选地，导流凹槽开设于中间端面上。

优选地，导流凹槽的顶端与凸台端面光滑过渡；

和/或，导流凹槽的底端与喉口端面光滑过渡。

优选地，弧形导流面为圆弧面。

一种柴油发动机，包括喷油器及上述任一项的活塞。

优选地，喷油器位于凸台端面的正上方。

优选地，喷油器的喷嘴为多个，喷嘴与导流凹槽一一对应。

在上述技术方案中，本实用新型提供的活塞，用于柴油发动机，包括本体及用于承载喷嘴燃料的导流凹槽，导流凹槽的底部为由槽底向下宽度逐渐增大的弧形导流面，本体上设有凸台端面、喉口端面及两端分别与凸台端面和喉口端面衔接的中间端面，导流凹槽位于中间端面上。

通过上述描述可知，在发动机的工作过程中，当活塞运动至压缩冲程上止点附近时，喷油器开始喷油，由于活塞的导流凹槽与油束相对应，所以油束会首先喷射到导流凹槽的弧形导流面处，避免燃油在弧形导流面上的堆积，弧形导流面对燃油起导向和碰撞作用。燃油随着导流凹槽的弧形导流面的弧形处运动，由于导流凹槽由活塞中间向外圆处呈逐渐扩张的形状，因此扩大了油束在圆周方向的扩散范围，并且使燃油在二次雾化过程中逐渐发展成绕活塞中心的环状喷雾，可以提高混合气的均匀性。

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的柴油发动机的局部结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的活塞的结构示意图。

其中图1-2中：1-活塞、2-喷油器、3-凸台端面、4-弧形导流面、5-喉口端面、6-油束、7-导流碰撞位置、8-悬空雾化位置。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种活塞，以提升混合气均匀性。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述活塞的柴油发动机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2。

在一种具体实施方式中，本实用新型具体实施例提供的活塞，用于柴油发动机，包括本体及用于承载喷嘴燃料的导流凹槽，导流凹槽的底部为由槽底向下宽度逐渐增大的弧形导流面4，其中导流凹槽的槽底为导流凹槽的最深处，导流凹槽的底部为导流凹槽的底面。优选，导流凹槽可以为圆弧形结构，弧形导流面4为圆弧面。

本体上设有凸台端面3、喉口端面5及两端分别与凸台端面3和喉口端面5衔接的中间端面，导流凹槽位于中间端面上。其中弧形导流面4可以设置在连接件上，连接件安装在中间端面上，也可以弧形导流面4直接设置在中间端面上。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的活塞中，在发动机的工作过程中，当活塞1运动至压缩冲程上止点附近时，喷油器2开始喷油，由于活塞1的导流凹槽与油束6相对应，所以油束6会首先喷射到导流凹槽的弧形导流面4处，避免了燃油在弧形导流面4上的堆积，弧形导流面4对燃油起导向和碰撞作用，燃油随着导流凹槽的弧形处运动。

如上所述，由于导流凹槽由活塞1中间向外圆处呈逐渐扩张的形状，因此扩大了油束6在圆周方向的扩散范围，并且使燃油在二次雾化过程中逐渐发展成绕活塞1中心的环状喷雾，可以提高混合气的均匀性，降低排放污染物的产生。而且由于油束6本身扩散范围更广，油气混合难度降低，就降低了燃烧系统对气道涡流比的需求，可以匹配设计流通性更好的进气道形状，提升发动机充气效率。

其中导流凹槽可以为一个，呈环形套设在中间端面上，也可以，导流凹槽为多个，所有导流凹槽沿中间端面周向分布。导流导槽优选与喷油器2的油束6一一对应。具体的，导流凹槽可以为两个、三个、四个等。

在一种具体实施方式中，优选，所有导流凹槽以凸台端面3的中心线为轴线周向均为分布。

喷嘴的中心延长线穿过导流凹槽的槽底。具体的，导流凹槽的槽底为导流凹槽水平放置时，导流凹槽的最深处。

在一种具体实施方式中，导流凹槽的顶端与凸台端面3光滑过渡。也可以，导流凹槽的底端与喉口端面5光滑过渡。

具体的，燃烧室匹配的圆周方向均布的如果为8孔喷油器2，则中间端面处设置8个导流凹槽，8个导流槽沿活塞1周向均匀布置，喷油器2的每束燃油对准相对应导流凹槽的中间位置，如果匹配喷油器2孔数发生变化，可以相应增减导流凹槽的个数，即图1中的尺寸a=360°/喷孔数。导流凹槽的导流面与燃烧室中心线成一定的角度，具体角度根据油束6方向而定，本申请不做具体限定。为了使燃油撞击在弧形导流面4上，喷油器2可以选用小锥角喷油器2，而且小锥角喷油器2的使用可以有效降低喷油落点风险，降低机油老化风险。

本申请提供的活塞1对任何直喷式柴油机燃烧室都适用，使用范围广泛；降低气道涡流比需求，有利于提升发动机充气效率；由于流体呈悬空雾化状态，降低气道涡流比需求，提升混合气的均匀性，改善燃烧。即通过使用本申请提供活塞1的燃烧系统可以快速形成均匀混合气，并且喷雾贯穿距离短，热效率高。

本申请提供的一种柴油发动机包括喷油器2及上述任一种活塞。前文叙述了关于活塞的具体结构，本申请包括上述活塞，同样具有上述技术效果。

具体的，在具体安装时， 喷油器2位于凸台端面3的正上方。优选，喷油器2的中心线的延长线与凸台端面3的中心线重合。

在一种具体实施方式总，喷油器2的喷嘴为多个，喷嘴与导流凹槽一一对应。

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)

1.一种活塞，用于柴油发动机，其特征在于，包括本体及用于承载喷嘴燃料的导流凹槽，所述导流凹槽的底部为由槽底向下宽度逐渐增大的弧形导流面（4），所述本体上设有凸台端面（3）、喉口端面（5）及两端分别与所述凸台端面（3）和所述喉口端面（5）衔接的中间端面，所述导流凹槽位于所述中间端面上。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导流凹槽为多个，所有所述导流凹槽沿所述中间端面周向分布。

3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所有所述导流凹槽以所述凸台端面（3）的中心线为轴线周向均为分布。

4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，喷嘴的中心延长线穿过所述导流凹槽的槽底。

5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导流凹槽开设于所述中间端面上。

6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导流凹槽的顶端与所述凸台端面（3）光滑过渡；

和/或，所述导流凹槽的底端与所述喉口端面（5）光滑过渡。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的活塞，其特征在于，所述弧形导流面为圆弧面。

8.一种柴油发动机，其特征在于，包括喷油器（2）及如权利要求1-7中任一项所述的活塞（1）。

9.根据权利要求8所述的柴油发动机，其特征在于，所述喷油器（2）位于所述凸台端面（3）的正上方。

10.根据权利要求8或9所述的柴油发动机，其特征在于，所述喷油器（2）的喷嘴为多个，所述喷嘴与所述导流凹槽一一对应。

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