活塞燃燒室結構的製作方法
2023-05-27 16:21:51
專利名稱：活塞燃燒室結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活塞燃燒室結構，特別涉及一種用於柴油機的活塞燃燒室結構。
背景技術：
活塞是柴油機的核心工作部件，尤其是在中重型柴油機的活塞的頭部一般設計有凹陷的燃燒室結構，作用是提高柴油機工作時的柴油燃燒效率，使燃燒更為充分，具有節能減排的作用。現有的燃燒室結構多為圓形凹陷，其剖面為近似於ω式的縮口型，即中央具有凸起的底臺，口部為縮口。通過此燃燒室結構與進氣渦流以及噴油器霧化能力、噴油起始時間控制的配合，達到優化燃燒、改善排放的目的。縮口形式的結構對活 塞的運動平穩性有一定的幫助，但是同時也存在著一些問題首先是口小腔大的結構不利於進氣，需要靠強進氣渦流和高的噴油器霧化能力才能保證燃燒室中混合氣的形成，這樣會導致燃燒室充氣效率低的負面影響，形成較長的滯燃期，造成氮氧化物(NOx)排放的增加。在當前柴油機的氣體排放標準一再提高時，往往會出現氮氧化物與碳氫化合物及碳煙此消彼長的現象，不容易實現同時降低這幾種主要汙染成分的排放量。即傳統ω式縮口型結構的燃燒室在降低碳煙及碳氫化合物的同時會提高氮氧化合物的排放量，而控制氮氧化合物的生成，須控制燃燒速度不能過快，又因為發動機每一循環可供燃燒時間是一定的，控制燃燒速度則又容易造成燃油無法燃盡，引起燃油經濟性降低，加上還要控制柴油機爆發壓力，於是單位燃料的動力性會受到影響。故傳統燃燒室為了達到更高的排放要求水平，需要犧牲燃油經濟性及動力性，從而進一步通過提高燃燒效率來降低排放變得更加困難。為了進一步提高柴油機的整機排放水平，就不得不提高排放後氣體處理的性能要求。其次是活塞頭部的尺寸本身就不大，燃燒室結構的縮口部分也不會很厚實，在反覆燃燒的過程中，縮口部分不僅要經受溫度的劇烈變化，還要承受具有高壓的氣體渦流的進/出流動所帶來的衝擊負載，其力學性能很容易下降，出現過早的結構性損壞，從而會影響到活塞的壽命。因此，希望能夠出現一種可以克服上述缺陷的新型活塞燃燒室結構。
發明內容
本發明是為了克服上述現有技術中的缺陷，提供一種無燃燒室縮口的結構簡單並能夠有效降低汙染物排放的活塞燃燒室結構，該燃燒室結構還可以延長活塞壽命。為實現上述發明目的，提供如下技術方案一種活塞燃燒室結構，位於活塞的頭部，包括侯口和底部，所述侯口為相對於底部直立或敞口形式；所述底部的中央設有一個球形凸臺，所述底部的其餘部分為圓弧形剖面的凹陷結構。進一步地,所述侯口的外沿處開設有倒角，所述倒角的寬度為2mm 6mm。進一步地,所述球形凸臺的圓角半徑為25mm 55mm,其頂部距離活塞頂面的距離為 5mm 8mm η進一步地，所述底部的最凹處距離活塞頂面的距離為IOmm 15mm。進一步地，所述球形凸臺與所述底部的圓弧形凹陷部分之間的連接部分的剖面為平滑曲線。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果I、經本發明改進的燃燒室結構無縮口，且侯口部位採用了比縮口更簡單的大倒角(寬度2mm 6mm)結構,燃燒室中心的凸臺與底部以圓弧連接，在燃燒過程中燃燒室中混合氣的形成主要是靠油束反彈和缸內擠流，不需要很強的進氣渦流，保證了充氣效率，也就是說在同樣的排放水平下可以節省油耗，或者說更容易在同樣的燃油經濟性條件下達到所需 的排放水平，進而保證了燃油利用的經濟性；2、活塞在其運動的上止點附近時，擠流效果比較強，油氣混合效果好，燃燒充分，煙度小，有利於降低顆粒排放，而本發明可以有效地利用缸內擠流，所以應用了本發明的活塞可以適當地推遲噴油，以縮短滯燃期，從而能夠抑制氮氧化物的生成，另外，推遲到上止點附近開始噴油還可以降低煙度，從而降低顆粒排放，在實驗驗證中也已經證明，本發明的燃燒室結構能夠使排放的氮氧化物和煙度具有基本一致的變化趨勢，從而克服縮口型燃燒室固有的缺陷，對於滿足更高的排放要求是非常有利的；3、由於取消了縮口結構，並在侯口邊緣設置了大倒角，使得溫度最高、承受氣流交變負載最重的侯口部位的強度和冷卻條件都得到了提高，侯口部位的應力分布情況得到了改善，從而使活塞的工作可靠性得到明顯提高；4、燃燒室無縮口，且其內部均為光滑曲面，不會阻滯流體在其內壁表面的運動，無節流損失，能有效防止燃油滯留，因此能進一步提高燃燒時的燃油利用效率；5、敞口或直口的設計可以使高溫火焰更容易進出燃燒室,從而燃燒室內的溫度能更長時間地保持在高位，相當於減小了相對散熱面積，從而傳熱損失小。
圖I是本發明的俯視圖；圖2是圖I中的A-A向剖面結構圖。結合附圖在其上標記以下附圖標記I-活塞體，2-活塞頂面，3-侯口，4-燃燒室底部，5-球形凸臺，6_活塞頭部，7_大倒角。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的優選具體實施方式
進行詳細描述，但應當理解本發明的保護範圍並不受具體實施方式
的限制。一種活塞燃燒室結構，如圖I和圖2所示，位於活塞體I的活塞頭部6，包括侯口 3和燃燒室底部4，所述侯口 3為相對於燃燒室底部4敞口的形式(圖I所示)或直立的形式(未圖示)，並且侯口 3的外沿處開設有寬度為2mm 6mm的大倒角7，其倒角角度可以是任意銳角，一般為了加工方便可選用30°、45°或60°之一。普通的倒角一般為Imm 2mm的45°倒角,但是其引流效果和對侯口 3受力、散熱的改善效果都不如該大倒角7。所述燃燒室底部4的中央設有一個球形凸臺5，其圓角半徑為25mm 55mm，其頂部距離活塞頂面2的距離為5mm 8mm。所述燃燒室底部4的其餘部分為圓弧形剖面的凹陷結構，其中最凹處距離活塞頂面2的距離為IOmm 15mm。所述球形凸臺5與所述燃燒室底部4的圓弧形凹陷部分之間的連接部分的剖面為平滑曲線。本例中的燃燒室結構從大倒角7的下邊緣開始直至球形凸臺5的頂部均為平滑曲線過渡，能夠最大限度地使氣流和燃油束在燃燒室內的流動不受阻礙，無節流損失，從而防止燃油滯留。活塞體I在工作時，由於侯口 3沒有縮口結構，所以燃燒過程中燃燒室中混合氣的形成主要是靠油束反彈和缸內擠流，不需要很強的進氣渦流就可以使燃燒室內的燃油和氣體混合充分，有利於滿足燃燒的需求，提高燃油利用的經濟性。由於活塞在其運動的上止點附近時，擠流效果比較強，油氣混合效果好，燃燒充分，煙度小，有利於降低顆粒排放，而本實施例可以有效地利用缸內擠流，所以可以適當地推遲向活塞體I噴油，以縮短滯燃期，從而能夠抑制氮氧化物的生成，同時還有助於增加燃燒室內的氣壓，使燃燒更為充分，可以降低煙度，從而降低顆粒排放。以上公開的僅為本發明較優的具體實施例，但是，本發明並非局限於此，任何本領·域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種活塞燃燒室結構，位於活塞的頭部，包括侯口和底部，其特徵在於所述侯口為相對於底部直立或敞口形式；所述底部的中央設有一個球形凸臺，所述底部的其餘部分為圓弧形剖面的凹陷結構。
2.根據權利要求I所述的活塞燃燒室結構，其特徵在於所述侯口的外沿處開設有倒角，所述倒角的寬度為2mm 6mm。
3.根據權利要求I所述的活塞燃燒室結構，其特徵在於所述球形凸臺的圓角半徑為25mm 55mm,其頂部距離活塞頂面的距離為5mm 8mm。
4.根據權利要求I所述的活塞燃燒室結構，其特徵在於所述底部的最凹處距離活塞頂面的距離為IOmm 15mm。
5.根據權利要求I所述的活塞燃燒室結構，其特徵在於所述球形凸臺與所述底部的圓弧形凹陷部分之間的連接部分的剖面為平滑曲線。
全文摘要
本發明公開了一種用於柴油機的活塞燃燒室結構。該活塞燃燒室結構，位於活塞的頭部，包括侯口和底部，所述侯口為相對於底部直立或敞口形式，並且侯口的外沿處開設有倒角；所述底部的中央設有一個球形凸臺，所述底部的其餘部分為圓弧形剖面的凹陷結構。本發明是一種無燃燒室縮口的結構簡單並能夠有效降低汙染物排放的活塞燃燒室結構，該燃燒室結構還可以延長活塞壽命。
文檔編號F02F3/26GK102953860SQ20111025046
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者張錦, 陸史浩, 陸壽城, 林鐵堅, 呂昂 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司