一种活塞设计方法以及活塞与流程

技术特征：
1.一种活塞的设计方法，用于由柴油机改造成的重型高压缩比气体发动机的钢活塞的设计，其特征在于，包括步骤：确定气体发动机的目标压缩比、气体发动机缸径以及活塞行程，所述目标压缩比的下限根据现有弱滚流活塞的压缩比确定，所述目标压缩比的上限根据气体发动机气缸的爆震倾向确定；根据气体发动机缸径、活塞行程以及目标压缩比，确定气体发动机燃烧室容积；根据所述气体发动机燃烧室容积以及气缸盖底部蓬顶容积，计算活塞顶部的凹坑容积，若活塞顶部的凹坑容积小于预设值，则在活塞顶部设置凸台结构，使所述气体发动机燃烧室容积v
燃
、所述气缸盖底部蓬顶容积v
蓬
、所述活塞顶部的凹坑容积v
凹
以及所述凸台结构体积v
凸
满足v
燃
=v
蓬
v
凹-v
凸
，若活塞顶部的凹坑容积大于或等于预设值，则不需要设置所述凸台结构。2.根据权利要求1所述的活塞的设计方法，其特征在于，所述预设值小于或等于0。3.根据权利要求1所述的活塞的设计方法，其特征在于，所述目标压缩比大于或等于12.5且小于或等于14.5。4.一种基于权利要求1-3任意一项所述的活塞的设计方法设计的活塞，用于由柴油机改造成的重型高压缩比气体发动机，其特征在于，所述活塞为钢制回转体，所述活塞的活塞顶部设置凹坑以及环绕所述凹坑设置的凸台结构，所述凹坑的表面与所述凸台结构的表面平滑过渡连接，所述凹坑与所述气缸盖底部蓬顶相对设置，所述凹坑以及所述凸台结构沿所述活塞的轴线在所述气缸盖上的投影位于所述气缸盖底部蓬顶内。5.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述凹坑的深度h1与所述活塞的直径d满足h1=（-0.02~0.05）
×
d。6.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述凸台结构的高度h2与所述活塞的直径d满足h2=（0~0.05）
×
d。7.根据权利要求4-6任意一项所述的活塞，其特征在于，所述活塞顶部与所述活塞纵向对称面的交线为活塞顶部型线，所述活塞顶部型线从外向内依次包括活塞顶面型线、凸起结构型线以及凹坑型线，所述凸起结构型线为向上凸起的第一圆弧线段以及第一直线段，所述第一圆弧线段的第一端与所述活塞顶面型线圆滑过渡连接，所述第一圆弧线段的第二端与所述第一直线段的第一端平滑连接，所述第一直线段的第二端与所述凹坑型线圆滑过渡连接。8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述第一圆弧线段的半径r与所述活塞的直径d满足r=（0.005~0.04）
×
d。9.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述凹坑型线包括第二圆弧线段以及两条第二直线段，两条第二直线段对称地平滑连接于所述第二圆弧线段的两端，所述第二直线段远离所述第二圆弧线段的一端与所述第一直线段圆滑过渡连接。10.根据权利要求9所述的活塞，其特征在于，所述第一直线段与所述第二直线段之间的夹角α满足α=（0.85~0.9）
×
π。

技术总结
本发明涉及一种活塞设计方法以及活塞，该活塞设计方法用于重型高压缩比气体发动机的钢活塞的设计，该活塞设计方法包括步骤：确定气体发动机的目标压缩比、气体发动机缸径以及活塞行程；根据上述确定参数，确定气体发动机燃烧室容积；根据气体发动机燃烧室容积及气缸盖底部蓬顶容积，计算活塞顶部凹坑容积，若活塞顶部凹坑容积小于预设值，则在活塞顶部设置凸台结构，若活塞顶部凹坑容积大于或等于预设值，则不设置凸台结构；上述设计方法可以在同一个钢制回转体活塞毛坯的前提下实现对不同压缩比燃烧室型线的设计加工制作，保证压缩比，降低对滚流影响的同时还可以利用凸台结构增强挤流，使湍流强度增加，促进混合气快速燃烧，提高热效率。提高热效率。提高热效率。


技术研发人员：李卫 张海瑞 王慧 刘洪哲
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.10.14
技术公布日：2022/11/11