CN217270513U - 活塞和柴油发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞和一种柴油发动机，活塞包括活塞本体、凹坑和凸台，凹坑设于活塞本体的顶部，凹坑的径向截面呈多边形；凸台呈锥形，凸台的底部与凹坑的底部连接，凸台的侧壁与凹坑的侧壁间隔。本实用新型的活塞结合油束重叠形成的原理，在活塞本体的顶部设计径向截面呈多边形的凹坑，缸内旋转涡流在多边形角部会产生回流，利用回流减少油束之间的相互干扰，阻止油束的周向扩散，减少相邻油束发生重叠的概率，从而提高柴油机热效率，改善柴油机油耗，降低排放。

Description

活塞和柴油发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞，本实用新型还涉及一种柴油发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

随着燃油价格的不断上涨，在车用动力系统的竞争中，人们开始越来越多地关注发动机节能降耗问题。目前，柴油机广泛应用于汽车及非道路产品中，而且在相当长的一段时间内还将继续发挥作用。随着柴油机喷油压力的提高和喷孔数目的增多，相邻油束之间难免会出现相互重叠，造成局部过浓，燃烧变差，进而导致柴油机油耗增大。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决现有的发动机燃烧室中喷油束相互干扰，导致发动机油耗高的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种活塞，所述活塞包括：

活塞本体；

凹坑，设于所述活塞本体的顶部，所述凹坑的径向截面呈多边形；

凸台，所述凸台呈锥形，所述凸台的底部与所述凹坑的底部连接，所述凸台的侧壁与所述凹坑的侧壁间隔。

根据本实用新型的活塞结合油束重叠形成的原理，在活塞本体的顶部设计径向截面呈多边形的凹坑，缸内旋转涡流在多边形角部会产生回流，利用回流减少油束之间的相互干扰，阻止油束的周向扩散，减少相邻油束发生重叠的概率，从而提高柴油机热效率，改善柴油机油耗，降低排放。

另外，根据本实用新型的活塞，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述凹坑的径向截面呈正多棱柱结构，并且所述凹坑的轴线与所述活塞本体的轴线重合。

在本实用新型的一些实施例中，所述活塞还包括环形凹槽，所述环形凹槽环绕所述凹坑的外周设置，所述环形凹槽的底面与所述凹坑的侧壁连接，所述环形凹槽的侧壁与所述活塞本体的顶面连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述环形凹槽的底面与所述凹坑的侧壁之间通过弧面过渡，所述环形凹槽的侧壁与所述活塞本体的顶面通过弧面过渡，所述环形凹槽的底面与所述环形凹槽的侧壁通过弧面过渡。

在本实用新型的一些实施例中，所述环形凹槽的底面与水平方向平行设置，所述凸台的顶面呈平面结构，所述凸台的顶面与水平方向平行设置。

在本实用新型的一些实施例中，所述凹坑的侧壁包括多个侧面，多个所述侧面合围形成所述凹坑的所述侧壁，相邻的所述侧面之间通过弧面过渡。

在本实用新型的一些实施例中，所述侧面用于与喷油器的燃油喷射方向相对应，所述侧面的数量与所述喷油器的喷射束数相等。

在本实用新型的一些实施例中，所述凸台与所述凹坑同轴设置。

本实用新型的第二方面提出了一种柴油发动机，所述柴油发动机包括：

缸体，所述缸体设有多个气缸；

多个活塞，所述活塞为本实用新型第一方面提出的活塞，所述多个活塞以一一对应的方式装配在所述缸体的所述多个气缸中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的活塞的顶部部分的剖视结构示意图；

图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式的活塞的第一视角的结构示意图；

图3示意性地示出了根据本实用新型实施方式的活塞的气流运动走向示意图；

附图标记如下：

10：活塞本体、11：凹坑、12：凸台、13：环形凹槽；

20：喷油器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图3所示，本实用新型的第一方面提出了一种活塞，活塞包括活塞本体10、凹坑11和凸台12，凹坑11设于活塞本体10的顶部，凹坑11的径向截面呈多边形；凸台12呈锥形，凸台12的底部与凹坑11的底部连接，凸台12的侧壁与凹坑11的侧壁间隔。

活塞本体10呈圆柱形，设置在发动机的气缸中，通常气缸内还设有气缸套，活塞本体10以可往复运动的方式设置在气缸套中，活塞本体10的顶面与气缸套的内壁面以及气缸盖之间构成发动机的燃烧室，气缸盖上设有喷油器20、火花塞和进排气道。

在活塞本体10的顶面上设置凹坑11，凹坑11的径向截面呈多边形，例如正六边形、正八边形等，凹坑11的轴向截面可以是u形或者ω形，凹坑11由于自身沿气缸轴向的弧形结构，能够使燃烧室内的气流随活塞往复运动产生滚流，加强燃烧效果。

并且，根据本实用新型的活塞结合油束重叠形成的原理，在活塞本体10的顶部设计径向截面呈多边形的凹坑11，缸内旋转涡流在多边形角部会产生回流，利用回流减少油束之间的相互干扰，阻止油束的周向扩散，减少相邻油束发生重叠的概率，从而提高柴油机热效率，改善柴油机油耗，降低排放。

凸台12可以是锥形或者台型结构，凸台12和凹坑11侧壁之间的空间能够引导气流生成旋流，带动气流运动，消除燃烧死区的容积，使燃烧更加充分，以提高柴油机的动力性能和降低有害物质的排放。

在本实用新型的一些实施例中，凹坑11的径向截面呈正多棱柱结构，例如正六棱柱、正八棱柱等，方便加工，能够引导气流产生均匀的回流，并且凹坑11的轴线与活塞本体10的轴线重合，使得凹坑11和喷油器20对准，喷油器20喷出的油束能够均匀地喷入凹坑11中，然后被生成的涡流和滚流以及回流带动，减少油束重叠，提高燃烧效率。

在本实用新型的一些实施例中，活塞还包括环形凹槽13，环形凹槽13的轴向截面可以是矩形或者梯形，环形凹槽13环绕凹坑11的外周设置，环形凹槽13的底面与凹坑11的侧壁连接，环形凹槽13的侧壁与活塞本体10的顶面连接。环形凹槽13在凹坑11的外周处形成台阶结构，用于引导产生分层燃烧，并且是喷入的燃油溅射，提高燃油的燃烧效果。环形凹槽13可以与凹坑11和活塞本体10同轴设置，能够改善缸内混合气体的中心对称性，降低缸套内的混合气体偏向缸套一侧燃烧的风险，减小了传热损失，降低了缸套热负荷，同时减少了缸套机油受热，延缓了机油老化。

在本实用新型的一些实施例中，环形凹槽13的底面与凹坑11的侧壁之间通过弧面过渡，环形凹槽13的侧壁与活塞本体10的顶面通过弧面过渡，环形凹槽13的底面与环形凹槽13的侧壁通过弧面过渡。面与面之间通过弧面过渡，一方面减少应力集中，另一方面有助于引导气流，提高气体流动速率，加强燃烧效率。

在本实用新型的一些实施例中，环形凹槽13的底面与水平方向平行设置，凸台12的顶面呈平面结构，凸台12的顶面与水平方向平行设置，平行设置的底面方便加工，并且便于引导气流产生旋流，凸台12顶面呈平面避免该处出现尖锐结构，产生应力集中，在高温下出现开裂的风险。

在本实用新型的一些实施例中，凹坑11的侧壁包括多个侧面，多个侧面合围形成凹坑11的侧壁，相邻的侧面之间通过弧面过渡。侧面之间通过弧面过渡，一方面减少该处的应力集中，另一方面有助于引导气流产生回流，阻止油束的周向扩散，减少相邻油束发生重叠的概率，加强燃烧效率。

在本实用新型的一些实施例中，侧面用于与喷油器20的燃油喷射方向相对应，侧面的数量与喷油器20的喷射束数相等。使得喷油器20喷出的油束能够进入侧面与凸台12之间的空间，被旋流带动混合燃烧，凹坑11的角部还能够产生回流，阻止油束的周向扩散，减少相邻油束发生重叠的概率。

在本实用新型的一些实施例中，凸台12与凹坑11同轴设置，正对喷油器20，使得凸台12与凹坑11侧壁之间的空间对应喷油器20的喷油方向，有利于引导气流与喷油混合，加强燃烧效果。

本实用新型的第二方面提出了一种柴油发动机，柴油发动机包括：缸体和多个活塞，缸体设有多个气缸；活塞为本实用新型第一方面提出的活塞，多个活塞以一一对应的方式装配在缸体的多个气缸中。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，所述活塞包括：

活塞本体；

凹坑，设于所述活塞本体的顶部，所述凹坑的径向截面呈多边形；

凸台，所述凸台呈锥形，所述凸台的底部与所述凹坑的底部连接，所述凸台的侧壁与所述凹坑的侧壁间隔。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹坑呈正多棱柱结构，并且所述凹坑的轴线与所述活塞本体的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞还包括环形凹槽，所述环形凹槽环绕所述凹坑的外周设置，所述环形凹槽的底面与所述凹坑的侧壁连接，所述环形凹槽的侧壁与所述活塞本体的顶面连接。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述环形凹槽的底面与所述凹坑的侧壁之间通过弧面过渡，所述环形凹槽的侧壁与所述活塞本体的顶面通过弧面过渡，所述环形凹槽的底面与所述环形凹槽的侧壁通过弧面过渡。

5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述环形凹槽的底面与水平方向平行设置，所述凸台的顶面呈平面结构，所述凸台的顶面与水平方向平行设置。

6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述凹坑的侧壁包括多个侧面，多个所述侧面合围形成所述凹坑的所述侧壁，相邻的所述侧面之间通过弧面过渡。

7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于，所述侧面用于与喷油器的燃油喷射方向相对应，所述侧面的数量与所述喷油器的喷射束数相等。

8.根据权利要求1至7任一项所述的活塞，其特征在于，所述凸台与所述凹坑同轴设置。

9.根据权利要求1至7任一项所述的活塞，其特征在于，所述凸台的母线夹角为钝角。

10.一种柴油发动机，其特征在于，所述柴油发动机包括：

缸体，所述缸体设有多个气缸；

多个活塞，所述活塞为根据权利要求1至9任一项所述的活塞，所述多个活塞以一一对应的方式装配在所述缸体的所述多个气缸中。

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