阅读说明：本技术 点燃压燃汽油机用活塞 (Piston for igniting compression ignition gasoline engine ) 是由 王文建 桂强 蔡文新 史来锋 王静秋 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及点燃压燃汽油机用活塞,包括活塞本体,其特征是活塞本体的顶面中心设置有凹坑、第一和第二进气避让坑、第一和第二排气避让坑,凹坑包括侧壁和坑底,坑底对准喷油器油束喷射方向,第一和第二进气避让坑、第一和第二排气避让坑沿凹坑的周向依次布置,第一进气避让坑与第二进气避让坑之间和第一排气避让坑与第二排气避让坑之间分别形成第一顶面,第一进气避让坑与第二排气避让坑之间和第一排气避让坑与第二进气避让坑之间分别形成第二顶面,第二顶面的水平高度不低于第一顶面的水平高度。采用本发明,凹坑内形成浓混合气且易于点燃产生火核,进而,火核被快速引导至凹坑外区域使稀薄混合气压燃,有效地提高了发动机的热效率。(The invention relates to a piston for igniting and compression-igniting gasoline engines, which comprises a piston body and is characterized in that a pit, a first air inlet avoiding pit, a second air inlet avoiding pit, a first exhaust avoiding pit and a second exhaust avoiding pit are arranged in the center of the top surface of the piston body, the pit comprises a side wall and a pit bottom, the pit bottom is aligned to the oil beam injection direction of an oil injector, the first air inlet avoiding pit, the second air inlet avoiding pit, the first exhaust avoiding pit and the second exhaust avoiding pit are sequentially arranged along the circumferential direction of the pit, a first top surface is respectively formed between the first air inlet avoiding pit and the second air inlet avoiding pit and between the first exhaust avoiding pit and the second exhaust avoiding pit, a second top surface is respectively formed between the first air inlet avoiding pit and the second exhaust avoiding pit and between the first exhaust avoiding pit and the second air inlet avoiding pit, and the horizontal height of the second top surface is not lower. By adopting the invention, the pit is internally provided with the rich mixed gas which is easy to ignite to generate the fire core, and then the fire core is quickly guided to the area outside the pit to compress the lean mixed gas, thereby effectively improving the thermal efficiency of the engine.)

点燃压燃汽油机用活塞

技术领域

本发明涉及点燃压燃的超稀薄燃烧，具体而言是点燃压燃汽油机用活塞。

背景技术

基于节能减排的要求，汽油机往往通过压燃技术，进一步提升本身的热效率，即通过火花塞点燃一部分的工质，形成火核加热其余的工质，在气缸内形成压燃所需的压力，从而压燃其余工质，实现高压缩比和汽油的超稀薄燃烧。

CN101338693A公开了一种拓展压燃式汽油负荷范围的装置和方法，在活塞顶面的中心设置中心凹坑，缸内两次喷油，在进气冲程第一次喷油，以在缸内形成稀薄的工质，在压缩冲程活塞运动到上止点附近时二次喷油，将汽油喷入中心凹坑中，并利用火花塞点燃中心凹坑中的高浓度工质以形成火核，通过火核加热周部的稀薄工质，最终实现周部的稀薄工质的压燃。为了火核能够更好地加热周部的稀薄工质，需要设置较大的中心凹坑，不利于二次喷射汽油的集中，也不利于火花塞的能量的集中，对发动机热效率的提高造成了限制。

CN103195603A公开了一种具有涡流室的柴油机，燃烧室分为两部分，分布在气缸盖内的涡流室、以及由气缸/气缸盖和活塞一同组成的主燃烧室，两者通过通道连接。这种分体式的燃烧室结构占用空间大，在紧凑的汽油机内无法实现布置。本发明将点燃区(中心凹坑)、火焰喷射结构(凹坑壁与缸盖之间的狭缝)、速燃区(凹坑周边的周向导流槽)及压燃区(其他区域)等集成于活塞顶面，结构紧凑。

CN207420706U公开了一种活塞顶面燃烧室结构及发动机，基本结构为凸顶活塞顶面布置有中心大凹坑及四个气门避让坑，中心大凹坑与其中的两个气门避让坑之间设置有额外的导流槽。这种采用中心大凹坑的结构，压缩比受限严重、无法达成汽油点燃压燃的需求，以及进一步地无法实现点燃压燃的高效燃烧热效率性能。

针对现有技术的上述不足，本发明提出一种点燃压燃汽油机用活塞。采用本发明，不仅可实现汽油与空气的充分混合，而且所产生的火核温度高，火核温度的传递速度快，从而有效地提高发动机的热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效地提高发动机热效率的点燃压燃汽油机用活塞。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种点燃压燃汽油机用活塞，包括活塞本体，其特征是活塞本体的顶面上设置有凹坑、第一进气避让坑、第二进气避让坑、第一排气避让坑和第二排气避让坑，凹坑位于活塞本体顶面的中心，凹坑包括侧壁和坑底，坑底对准喷油器油束喷射方向，第一进气避让坑、第二进气避让坑、第一排气避让坑和第二排气避让坑沿凹坑的周向依次布置，第一进气避让坑与第二进气避让坑之间和第一排气避让坑与第二排气避让坑之间分别形成第一顶面，第一进气避让坑与第二排气避让坑之间和第一排气避让坑与第二进气避让坑之间分别形成第二顶面，第二顶面的水平高度不低于第一顶面的水平高度。

进一步地，所述侧壁为倒置圆台状，所述坑底的形状为球面。

进一步地，所述第一顶面包括自外向内布置的第一导流面和第一过度弧面，第一导流面通过第一过度弧面与凹坑连接，第一导流面向内向上倾斜且与水平面夹角＞1°。

进一步地，所述第二顶面包括自外向内布置的第二导流面、导流槽和第二过度弧面，第二导流面通过导流槽和第二过度弧面与凹坑连接，导流槽的水平高度不低于第一顶面，第二导流面向内向上倾斜且与水平面夹角＞1°。

进一步地，所述坑底上沿的直径为活塞本体直径的16％-19％。

进一步地，所述侧壁的锥度为12°-20°。

本发明的工作过程包括：

1、进气冲程

进气门开启，活塞由上止点移动至下止点，喷油嘴第一次喷油，在缸内形成稀薄的雾化汽油；

2、压缩冲程

进气门关闭，活塞由下止点移动至上止点，同时，活塞顶部的导流面和导流槽在活塞向上止点运动的过程中在缸内形成滚流和涡流，使稀薄的雾化汽油与空气充分混合；在活塞运动至上止点附近时，喷油嘴向凹坑中喷射汽油，在凹坑中形成高浓度的油气混合物，并利用火花塞点燃凹坑中的高浓度油气混合物，形成火核；火核的热量沿导流槽迅速传递至凹坑的周围，加热稀薄工质，凹坑周围的稀薄工质在活塞施加的压力和火核的热量的共同作用下被压燃，实现分层燃烧和超稀薄燃烧；

3、做功冲程

在工质的剧烈燃烧产生的冲击力的作用下，活塞由上止点移动至下止点，同时带动曲轴旋转；

4、排气冲程

在惯性的作用下，活塞由下止点向上止点移动，同时排气门打开，将气缸中的气体由缸内排出。

本发明设置导流槽和导流面，压缩时在缸内形成涡流和滚流，从而使第一次喷射的汽油在缸内与空气充分混合。

本发明通过设置气门避让坑，防止了活塞顶面与气门之间的干涉。

本发明通过在活塞顶部中心设置凹坑，坑底对准喷油器油束喷射方向，并且在凹坑周围设置有利于形成涡流的导流槽，不仅使第二次喷射的汽油在凹坑中与空气充分混合、在凹坑外的区域形成稀薄混合气、在凹坑内区域形成浓混合气，而且凹坑内区域的浓混合气易于点燃从而产生火核，火核通过狭缝喷射及周向涡流引导，使得凹坑外区域稀薄混合气的温度及压力迅速提高而被压燃，从而有效地提高发动机的热效率。

本发明将侧壁的锥度设置为12°-20°，即侧壁与坑底的上沿平面近乎垂直，更加有利于二次喷射的汽油和火花塞的能量集中，所形成的火核的温度更高，进一步提高了发动机的热效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的剖视图；

图4为本发明的凹坑结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明的凹坑与喷油器油束喷射方向关系示意图。

图中：1-活塞本体；2-凹坑；2.1-侧壁；2.2-坑底；3.1-第一进气避让坑；3.2-第二进气避让坑；4.1-第一排气避让坑；4.2-第二排气避让坑；5-第一顶面；5.1-第一导流面；5.2-第一过度弧面；6-第二顶面；6.1-第二导流面；6.2-第二过度弧面；6.3-导流槽。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

一种点燃压燃汽油机用活塞，包括活塞本体1，活塞本体1的顶面上设置有凹坑2、第一进气避让坑3.1、第二进气避让坑3.2、第一排气避让坑4.1和第二排气避让坑4.2，凹坑2位于活塞本体1顶面的中心，凹坑2包括侧壁2.1和坑底2.2，坑底2.2对准喷油器油束喷射方向，第一进气避让坑3.1、第二进气避让坑3.2、第一排气避让坑4.1和第二排气避让坑4.2沿凹坑2的周向依次布置，第一进气避让坑3.1与第二进气避让坑3.2之间和第一排气避让坑4.1和第二排气避让坑4.2之间分别形成第一顶面5，第一进气避让坑3.1与第二排气避让坑4.2之间和第一排气避让坑4.1和第二进气避让坑3.2之间分别形成第二顶面6，第二顶面6的水平高度不低于第一顶面5的水平高度。

优选的实施例是：在上述方案中，所述侧壁2.1为倒置圆台状，所述坑底2.2的形状为球面。

优选的实施例是：在上述方案中，所述第一顶面5包括自外向内布置的第一导流面5.1和第一过度弧面5.2，第一导流面5.1通过第一过度弧面5.2与凹坑2连接，第一导流面5.1向内向上倾斜且与水平面夹角＞1°。

优选的实施例是：在上述方案中，所述第二顶面6包括自外向内布置的第二导流面6.1、导流槽6.3和第二过度弧面6.2，第二导流面6.1通过导流槽6.3和第二过度弧面6.2与凹坑2连接，导流槽6.1的水平高度不低于第一顶面5，第二导流面6.2向内向上倾斜且与水平面夹角＞1°。

优选的实施例是：在上述方案中，所述坑底2.2上沿的直径为活塞本体1直径的16％-19％。

优选的实施例是：在权利要求2的方案中，所述侧壁2.1的锥度为12°-20°。

本说明书中未做详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。