一种汽油机活塞顶面燃烧室结构及汽油机活塞的制作方法

1.本实用新型涉及发动机燃烧技术领域，具体涉及汽油机活塞燃烧室结构。


背景技术：

2.随着燃油耗及排放法规的日益严格，以及发动机热效率的不断提高，汽油机缸内直喷已成为目前普遍应用的技术。汽油机采用直喷方式可降低缸内混合气温度，提高活塞压缩比，进而提高发动机热效率，同时还具有缩短起动时间、提高混合气控制精度、改善冷起动排放及发动机瞬态响应等一系列优势。值得注意的是，汽油机采用缸内直喷时将不可避免的造成燃油湿壁，进而可能导致窜入机油油底壳的燃油增多，机油稀释程度增加，由此使得发动机运动副磨损加剧，造成可靠性及使用寿命下降。为减少机油稀释，通常采用在进气上止点附近采用较为提前的喷油时刻，并在活塞顶部设有凹坑，从而利用活塞遮挡部分燃油，然而，活塞顶部加工的凹坑形状通常对缸内滚流破坏作用较大，由此造成燃烧速率有所降低，热效率下降。因此，为减少机油稀释的同时保持较高的缸内滚流强度，活塞顶部的设计十分重要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种汽油机活塞顶面燃烧室结构及汽油机活塞，通过对活塞顶部凹坑结构的优化改进，解决因喷油与活塞顶部凹坑内底面碰撞后反弹至气缸壁的汽油量过多致汽油窜入机油油底壳，引起机油被稀释污染的问题。
4.本实用新型所述的一种汽油机活塞顶面燃烧室结构，包括活塞顶部，在所述活塞顶部中央开设有一个活塞顶部凹坑，所述活塞顶部凹坑的左侧为两个进气门避让坑、右侧为两个排气门避让坑，两个所述进气门避让坑之间的部位为进气侧挤气面，两个排气门避让坑之间的部位为排气侧挤气面；所述活塞顶部凹坑的前后侧均为顶部凸台；所述活塞顶部凹坑中且靠近排气侧开设有轴线方向与喷油嘴的喷射中心线方向一致的喷油避让坑，以减少喷油与活塞顶部凹坑内底面碰撞后反弹至气缸壁的汽油量， 进而减少窜入机油油底壳的汽油，有效减少机油稀释。
5.作为对本实用新型的进一步改进，所述喷油避让坑位于所述活塞顶部凹坑靠近排气侧的区域。
6.作为对本实用新型的进一步改进，所述活塞顶部凹坑为球面凹坑，所述喷油避让坑是由一倾斜圆柱凹坑与所述球面凹坑底面相交所得。
7.作为对本实用新型的进一步改进，所述球面凹坑内底面最低点与所述顶部凸台顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值范围为2mm～4mm。
8.作为对本实用新型的进一步改进，所述球面凹坑内底面最低点与所述顶部凸台顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值为3mm。
9.作为对本实用新型的进一步改进，所述喷油避让坑内底面与活塞横截面的夹角α的取值范围为8
°
～15
°
。
10.作为对本实用新型的进一步改进，所述喷油避让坑内底面与活塞横截面的夹角α的取值为10
°
。
11.作为对本实用新型的进一步改进，所述球面凹坑内底面最低点与所述喷油避让坑内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值范围为2mm～5mm。
12.作为对本实用新型的进一步改进，所述球面凹坑内底面最低点与所述喷油避让坑内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值为3mm。
13.一种汽油机活塞，包括上述的汽油机活塞顶部燃烧室结构。
14.本实用新型优点如下:通过喷油避让坑的设置，可利用喷油避让坑遮挡燃油，减少喷油与活塞顶部凹坑内底面碰撞后反弹至气缸壁的燃油量，进而减少窜入机油油底壳的汽油，有效减少机油稀释；由于球面凹坑表面较大且整体形状受喷油避让坑的影响较小，球面凹坑可较好的保持缸内滚流的作用，从而提高压缩上止点附近的湍流强度，保证较快的火焰传播速度。
附图说明
15.图1为本实用新型结构示意图；
16.图2为本实用新型的俯视图；
17.图3为图2的a方向视图；
18.图4为本实用新型作用原理示意图。
19.图中：1—顶部凸台；2—活塞顶部凹坑；3—喷油避让坑；4—排气侧挤气面；5—排气门避让坑；6—进气侧挤气面；7—进气门避让坑；8—气缸壁面；9—火花塞；10—缸盖底面；11—直喷油束。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
21.本实用新型应用于汽油机。
22.如图1至图4所示，一种汽油机活塞顶面燃烧室结构，包括活塞顶部，在活塞顶部中央开设有一个活塞顶部凹坑2，活塞顶部凹坑2的左侧为两个进气门避让坑7、右侧为两个排气门避让坑5，两个进气门避让坑7之间的部位为进气侧挤气面6，两个排气门避让坑5之间的部位为排气侧挤气面4；活塞顶部凹坑2的前后侧均为顶部凸台1；活塞顶部凹坑2中且靠近排气侧开设有轴线方向与喷油嘴的喷射中心线方向一致的喷油避让坑3，以减少喷油与活塞顶部凹坑内底面碰撞后反弹至气缸壁8的汽油量， 进而减少窜入机油油底壳的汽油，有效减少机油稀释。
23.在本实施例中，喷油避让坑3位于活塞顶部凹坑2靠近排气侧的区域。
24.在本实施例中，活塞顶部凹坑2为球面凹坑，喷油避让坑3是由一倾斜圆柱凹坑与球面凹坑底面相交所得。
25.在本实施例中，球面凹坑内底面最低点与顶部凸台1顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值范围为2mm～4mm。
26.在本实施例中，球面凹坑内底面最低点与顶部凸台1顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值为3mm。
27.在本实施例中，喷油避让坑3内底面与活塞横截面的夹角α的取值范围为8
°
～15
°
。
28.在本实施例中，喷油避让坑3内底面与活塞横截面的夹角α的取值为10
°
。
29.在本实施例中，球面凹坑内底面最低点与喷油避让坑3内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值范围为2mm～5mm。
30.在本实施例中，球面凹坑内底面最低点与喷油避让坑3内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值为3mm。
31.一种汽油机活塞，包括上述的汽油机活塞顶部燃烧室结构。
32.如图4所示，在活塞上行压缩阶段，由于活塞顶部凹坑2处于活塞中心，活塞顶部气流顺着活塞形状容易在活塞顶部凹坑2内底面与缸盖底面10之间形成较强的压缩滚流，火花塞9点火，点火时刻该滚流破碎，在火花塞9附近形成较高的湍动能，进而推动活塞。该活塞顶部凹坑2为球面凹坑，球面凹坑内底面设喷油避让坑3，喷油避让坑3可配合直喷油束11的特性及较早的喷油时刻，在对燃油进行遮挡的同时禁烧直喷油束11与活塞顶部碰撞后产生的反弹与飞溅，进而减少燃油湿壁及由此造成的机油稀释问题，同时保持较高的缸内滚流强度，保证较快的火焰传播速度。


技术特征：
1.一种汽油机活塞顶面燃烧室结构，包括活塞顶部，在所述活塞顶部中央开设有一个活塞顶部凹坑（2），所述活塞顶部凹坑（2）的左侧为两个进气门避让坑（7）、右侧为两个排气门避让坑（5），两个所述进气门避让坑（7）之间的部位为进气侧挤气面（6），两个排气门避让坑（5）之间的部位为排气侧挤气面（4）；所述活塞顶部凹坑（2）的前后侧均为顶部凸台（1）；其特征在于：所述活塞顶部凹坑（2）中且靠近排气侧开设有轴线方向与喷油嘴的喷射中心线方向一致的喷油避让坑（3），以减少喷油与活塞顶部凹坑内底面碰撞后反弹至气缸壁（8）的汽油量，进而减少窜入机油油底壳的汽油，有效减少机油稀释。2.根据权利要求1所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述喷油避让坑（3）位于所述活塞顶部凹坑（2）靠近排气侧的区域。3.根据权利要求2所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述活塞顶部凹坑（2）为球面凹坑，所述喷油避让坑（3）是由一倾斜圆柱凹坑与所述球面凹坑底面相交所得。4.根据权利要求3所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述球面凹坑内底面最低点与所述顶部凸台（1）顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值范围为2mm～4mm。5.根据权利要求4所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述球面凹坑内底面最低点与所述顶部凸台（1）顶面之间沿活塞轴向的距离l1的取值为3mm。6.根据权利要求4所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述喷油避让坑（3）内底面与活塞横截面的夹角α的取值范围为8
°
～15
°
。7.根据权利要求6所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述喷油避让坑（3）内底面与活塞横截面的夹角α的取值为10
°
。8.根据权利要求6所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述球面凹坑内底面最低点与所述喷油避让坑（3）内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值范围为2mm～5mm。9.根据权利要求8所述的汽油机活塞顶面燃烧室结构，其特征在于：所述球面凹坑内底面最低点与所述喷油避让坑（3）内底面的最低点沿活塞轴向的距离l2的取值为3mm。10.一种汽油机活塞，其特征在于：包括权利要求1至权利要求9中任意一项所述的汽油机活塞顶部燃烧室结构。

技术总结
本实用新型涉及一种汽油机活塞顶面燃烧室结构及汽油机活塞，包括活塞顶部，在活塞顶部中央开设有一个活塞顶部凹坑，活塞顶部凹坑的左侧为两个进气门避让坑、右侧为两个排气门避让坑，两个进气门避让坑之间的部位为进气侧挤气面，两个排气门避让坑之间的部位为排气侧挤气面；活塞顶部凹坑的前后侧均为顶部凸台；活塞顶部凹坑内底面且靠近排气侧开设有开口方向朝向喷油嘴的喷油避让坑。喷油避让坑遮挡燃油，避免其与活塞顶部凹坑内底面碰撞后进一步反弹至气缸壁面，进而减少窜入机油油底壳的燃油量，有效减少机油稀释；由于球面凹坑表面较大且整体形状受喷油避让坑的影响较小，球面凹坑可较好的保持缸内滚流的作用，保证较快的火焰传播速度。火焰传播速度。火焰传播速度。


技术研发人员：闫博文 张晓宇 苏学颖 刘斌 王显刚 余小草 袁少伟
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2021/10/8