CN217401024U - 一种发动机活塞及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发动机活塞及发动机。所述发动机活塞包括顶部，所述顶部设有锥形台状的凸起结构，所述凸起结构的上端面设有内凹部。通过在活塞的顶部设置呈锥形台状的凸起结构，以及在凸起结构的上端面设置成内凹状的内凹部，以增大发动机的压缩比，提高汽缸内流体的滚流比和湍流强度，有效地提高了混合气的燃烧压力，使得发动机的热效率得到增加，且油耗得以降低。

Description

一种发动机活塞及发动机

技术领域

本实用新型涉及但不限于发动机技术领域，尤其涉及一种发动机活塞及发动机。

背景技术

目前现有的缸内直喷发动机，由于其具有较高的燃油喷射压力，因此，活塞多为平顶结构。发动机的压缩比只能做到10～13，平顶结构的活塞也影响到汽缸内流体的滚流比和湍流强度，不利于提高发动机的燃烧热效率，也不利于降低发动机的油耗。

另外，活塞作为发动机汽缸内做往复运动的关键部件，活塞顶部与发动机的汽缸盖组合形成燃烧室，活塞顶部的结构设计是否合理将直接影响汽缸内气体的流动，进而影响到燃油的雾化和混合气的生成，以至影响到发动机的燃烧性能。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种新型的发动机活塞，该活塞结构包括顶部，所述顶部设有锥形台状的凸起结构，所述凸起结构的上端面设有内凹部。

采用上述技术方案后，本实用新型实施例具有如下有益效果：

通过在活塞的顶部设置呈锥形台状的凸起结构，以及在凸起结构的上端面设置成内凹的内凹部，增大发动机的压缩比，提高汽缸内的滚流比和湍流强度，以提高混合气的燃烧压力，发动机的热效率得到增加，油耗得以降低。

在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为现有发动机平顶活塞结构的主视示意图；

图2为本实用新型一实施例的活塞结构的主视示意图；

图3为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的主视示意图；

图4为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的俯视示意图；

图5为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的主视剖视示意图一；

图6为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的主视剖视示意图二；

图7为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的局部俯视示意图一；

图8为本实用新型一示例性实施例的活塞结构的局部俯视示意图二；

图9为本实用新型另一实施例的发动机汽缸内流体的滚流比对比图；

图10为本实用新型另一实施例的发动机汽缸内流体的湍动能对比图。

附图标记：

100，-活塞；

100-活塞；

1-顶部；

11-凸起结构，12-内凹部，13-第一过渡面，14-第二过渡面，15-第三过渡面，16-上端面，17-第一凹坑，18-第二凹坑。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

如图1所示，现有的发动机活塞100，多为平顶结构，发动机的压缩比只能做到10～13，这样一来，不仅影响到发动机汽缸内流体的滚流比和湍流强度，也不利于提高发动机的燃烧热效率，更不利于降低发动机的油耗。

其中，发动机的压缩比是指发动机内混合气体被压缩的程度，用压缩前的汽缸总容积与压缩后的汽缸容积(即燃烧室容积)之比。一般情况下，发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及汽缸工作容积都是固定的参数，在设计中已被固化。就发动机某个汽缸而言，当活塞的行程到达最低点，此时的位置点便称为下止点，整个汽缸包括燃烧室所形成的容积便是最大行程容积。当活塞反向运动，到达最高点位置时，这个位置点便称为上止点，所形成的容积为整个活塞运动行程容积最小的状况，需计算的压缩比就是这最大行程容积与最小容积的比值。

另外，滚流比是燃烧室内滚动的混合气转动速率和发动机的转速的比率，数值越大说明燃烧效果越好，发动机的动力越强。

活塞是发动机中结构较成熟的部件，通常由顶部、头部、裙部和活塞销座四个部分组成。

本实用新型的主要改进点体现在发动机活塞的顶部，下面将对本实用新型所涉及到的技术方案作详细的介绍。

本实用新型一实施例中，如图2-图8所示，提供一种新型的发动机活塞100。该活塞100包括顶部1，在顶部1上还设置有呈锥形台状的凸起结构11，锥形台的锥度可设置为155°～165°之间任一值(例如，160°)，在凸起结构11的上端面，即锥形台的小径端面上还设置有向内凹陷的内凹部12，内凹部12的最大深度可设置在2.0～3.0mm之间任一值(例如，2.6mm)。其中，内凹部12可设置为图中所示的内凹面，内凹面的具体型面可自行调整。其中，顶部1可设置为如图2所示的碟形，在碟形顶部的上端面设置有凸起结构11。

该活塞100的顶部1、汽缸盖以及汽缸壁组成新型的燃烧室，改善了燃烧室内流体的流动性能，也提高了发动机汽缸的压缩比，另外还提高了混合气的燃烧压力，增加了发动机的热效率，使得发动机的油耗也得以降低。

一些示例性实施例中，如图4-图8所示，将内凹部12设置在凸起结构11的上端面的中部，即非上端面外形圆周的端点上，可提高活塞100作功时与流体的接触面积，提高活塞100往复运动的平稳性。

一些示例性实施例中，如图4-图8所示，将内凹部12的外表面设置为部分球面，球面的半径可设置为55.0mm～65.0mm之间的任一值(例如，SR60mm)，即当内凹部12与汽缸的缸盖配合时，可形成球面形的燃烧室，另外，凸起结构11的外锥面与汽缸的缸壁形成斜面的挤气设计，提高汽缸内流体的滚流比和湍流强度，以提升发动机的燃烧性能。

一些示例性实施例中，如图6所示，上述的内凹部12的呈部分球面的球心落在发动机活塞100的轴线上，即形成球形燃烧室后的轴线与活塞100的轴线基本同向，可允许3°角以内的偏差，当活塞100在作往复运动时，活塞100的顶部1上的凸起结构11，也随之往复形成球形燃烧室，压缩汽缸内的混合气进行做功。

一些示例性实施例中，如图7所示，为避免两个结构特征交接区域形成尖棱影响到流体的流动性能，也为了使得流体的流动更顺滑，在凸起结构11的外锥面与内凹部12的表面之间设有平滑过渡的第一过渡面13。其中，第一过渡面13可设置为圆弧面，圆角的半径设置在2.0mm～5.0mm之间的任一值。

一些示例性实施例中，如图8所示，顶部1的凸起结构11的上端面围绕内凹部12设置，即内凹部12并未占据凸起结构11的整个上端面，使得上端面呈环状围绕内凹部12设置，即图8中所示的呈环状的上端面16。

另一些示例性实施例中，如图8所示，由于凸起结构11设置上述呈环状的上端面16，为提高汽缸内流体的平顺性，凸起结构11还被设置成包括设置在内凹部12和环状的上端面16的区域之间且平滑过渡的第二过渡面14，以及设置在环状的上端面16和凸起结构12的外锥面之间且平滑过渡的第三过渡面15，即在两个结构特征的交接处进行平滑过渡处理，以提高流体的流动性能。

另外，在一些示例性实施例中，如图4所示，为避让发动机中的排气门(图中未示出)以及进气门(图中未示出)，在活塞100的顶部1上特设置避让特征。例如，在凸起结构11上设置有第一凹坑17，以避让排气门，其中，第一凹坑17和排气门的结构形状相适配。以及，在凸起结构11上设置有第二凹坑18，以避让进气门，同样地，第二凹坑18的形状和进气门的结构形状相适配，以避免凸起结构11影响到发动机正常的进气及排气。

一些示例性实施例中，为避免形成上述的避让凹坑对燃烧室形状造成的破坏，进而对燃烧性能产生不利的影响，可将第一凹坑17和第二凹坑18均设置在内凹部12的外周，即凹坑的设置不会破坏内凹部12和汽缸盖所形成的球面形的燃烧室。

本实用新型的另一实施例中，还提供一种新型的发动机(图中未示出)。该发动机包括上述任一项实施例中所述的发动机活塞100。当然，发动机除了设置有活塞100外，还设置有现有发动机的其它常规部件，例如喷油器、进气道、进气门、火花塞、排气门以及排气道等，通常情况下，上述常规部件均安装在汽缸缸盖上的相应位置，继而构成发动机的缸盖总成。

如图9、图10所示，通过对安装有普通平顶活塞的发动机和安装有本实用新型上述任一实施例所提供的活塞100的发动机的缸体内的流体性能的对比，可明显看出，采用上述活塞100的发动机，汽缸内流体的滚流比和湍动能得到明显的提升。

图9、图10中，标识A、B、C表示的是发动机内装配的是普通直喷平顶活塞100，，标识D表示的是发动机内装配的是本实用新型上述所提供的活塞100。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种发动机活塞，包括顶部，其特征在于，所述顶部设有圆锥形台状的凸起结构，所述凸起结构的上端面设有内凹部。

2.如权利要求1所述的发动机活塞，其特征在于，所述内凹部设置在所述凸起结构的上端面的中部。

3.如权利要求2所述的发动机活塞，其特征在于，所述内凹部的表面设置为部分球面。

4.如权利要求3所述的发动机活塞，其特征在于，所述部分球面的球心落在所述发动机活塞的轴线上。

5.如权利要求1至4任一所述的发动机活塞，其特征在于，所述凸起结构的外锥面与所述内凹部的表面之间设有平滑的第一过渡面。

6.如权利要求1至4任一所述的发动机活塞，其特征在于，所述凸起结构的上端面围绕所述内凹部设置，且呈环状。

7.如权利要求6所述的发动机活塞，其特征在于，所述凸起结构还包括设于所述内凹部和环状上端面之间平滑的第二过渡面，以及设于环状的上端面和所述凸起结构的外锥面之间平滑的第三过渡面。

8.如权利要求1至4任一所述的发动机活塞，其特征在于，所述凸起结构上设有第一凹坑，用以避让排气门；且所述凸起结构上设有第二凹坑，用以避让进气门。

9.如权利要求8所述的发动机活塞，其特征在于，所述第一凹坑和所述第二凹坑均设于所述内凹部的外周。

10.一种发动机，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一所述的发动机活塞。

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