一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞的製作方法

2023-05-15 19:19:59

本發明屬於發動機燃燒系統技術領域，具體涉及一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞。

背景技術：

目前我國的汽車保有量迅速增加，對環境的影響和石油的需求越來越大，我國的節能減排形勢日益嚴峻。為此，我國也制定了越來越嚴格的排放法規和油耗法規，因此發動機開發的核心就是提高燃燒效率，降低排放和油耗，發動機開發的重點在於燃燒系統的開發。發動機燃燒系統的開發主要包括燃燒室結構設計、進氣系統設計、排氣系統設計、供油系統設計和點火系統設計。燃燒室結構設計是燃燒系統設計的核心。如何降低油耗，提高燃燒效率是燃燒室設計面臨的重大問題。

活塞作為發動機氣缸套內做往復運動的關鍵部件，活塞頂面與發動機氣缸蓋組合構成燃燒室，活塞頂面的結構設計是否合理將直接影響缸內氣體的流動，進而影響燃油的霧化和混合氣的生成。傳統的活塞頂面由於存在小凹坑結構，使得油滴在活塞表面聚集，不利於油氣混合，產生不必要油耗。

技術實現要素：

為解決上述現有技術中存在問題，本發明提供了一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞，實現同時降低油耗、機油稀釋和排放。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞，活塞頂面由活塞頂部平面、活塞頂部凹面以及活塞頂部平面與活塞頂部凹面之間的過渡圓角外沿組成，活塞頂部平面的外徑D1為70mm～75mm，活塞頂部凹面的球面半徑SR1為40mm～80mm，活塞頂部凹面的球面中心與活塞軸心的水平間距為0mm～3mm，活塞頂部凹面的深度H1為2mm～6mm，過渡圓角外沿C的半徑R1為2mm～5mm。

與現有技術相比，本發明的有益效果在於：

本發明的活塞，其頂面結構形狀設計合理，與缸蓋燃燒室結構配合，使燃燒室空間儘可能接近球形，減少不必要的小凹坑結構，從而使缸內氣體動能儘可能少的損失和油滴在活塞表面的聚集，達到減少HC和soot排放的目的；同時，高的氣體動能能有效促進油氣混合，形成合適的混合氣濃度分布。

附圖說明

圖1a為本發明一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞的頂面結構剖面示意圖；

圖1b為本發明一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞的頂面結構俯視圖；

圖2為本發明一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞與缸蓋總成配合示意圖。

圖中：

A-活塞頂部平面； B-活塞頂部凹面； C-過渡圓角外沿；

1-噴油器； 2-進氣道； 3-進氣門； 4-火花塞；

5-排氣門； 6-排氣道； 7-活塞； 8-缸蓋；

9-燃燒室。

具體實施方式

為了進一步說明本發明的技術方案，結合說明書附圖，本發明的具體實施方式如下：

如圖2所示，噴油器1、進氣道2、進氣門3、火花塞4、排氣門5以及排氣道6均安裝在缸蓋8上的相應位置構成缸蓋總成。所述缸蓋總成與本發明公開的活塞7頂面形成球形燃燒室，用於1L直噴汽油機。

如圖1a和圖1b所示，本發明公開的一種用於1L直噴汽油機球形燃燒室的活塞，其頂面由三部分構成，分別為活塞頂部平面A、活塞頂部凹面B以及活塞頂部平面A與活塞頂部凹面B之間的過渡圓角外沿C。活塞頂部凹面B位於活塞頂面中心，呈球面結構。活塞頂部平面A位於活塞頂部凹面B四周，呈環形。過渡圓角外沿C為活塞頂部平面A與活塞頂部凹面B之間圓弧形的過渡外沿。

其中，活塞頂部平面A的外徑D1為70mm～75mm；活塞頂部凹面B的球面半徑SR1為40mm～80mm；活塞頂部凹面B的球面中心與活塞軸心的水平間距為0mm～3mm；活塞頂部凹面B的深度，即活塞頂部凹面B的底部最低點與活塞頂部平面A的豎直距離，H1為2mm～6mm；過渡圓角外沿C的半徑R1為2mm～5mm。

上述技術方案中，活塞頂部凹面B的結構為球形，該設計結構與缸蓋總成配合構成燃燒室，使燃燒室空間儘可能接近球形，減少不必要的小凹坑結構，從而減少缸內氣體動能的損失和油滴在活塞表面的聚集，減少油束撞壁量和提高點火時刻缸內的湍動能，達到減少HC和soot排放的目的；同時，通過配合燃油噴射和缸內氣體的流動控制燃油的霧化和混合氣的生成，形成合適的混合氣濃度分布。

本發明上述技術方案經過發動機性能開發試驗驗證，在2000r/min 2bar BMEP工況條件下，油耗達到了395g/kWh，處於領先水平。在2500r/min 10bar BMEP工況條件下，每小時機油稀釋量為1.3％，世界發動機的平均水平為4％，機油稀釋量指標達到了世界先進水平。