活塞及具有其的柴油发动机的制作方法

本实用新型属于柴油发动机技术领域，具体涉及一种活塞。本实用新型还涉及一种柴油发动机。

背景技术：

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

现有的柴油机燃烧室，特别是直喷式柴油机燃烧室，主要依靠进气过程形成的缸内气流运动和高压喷射促进油气混合，进气道为了产生足够强度的涡流运动，会牺牲部分气道流通性能，导致缸内充气效率降低，不利于发动机功率的提升；高压喷射系统依靠较高的喷射压力，可以促进柴油的雾化蒸发与混合，但是随着喷射压力的提升，会使nox排放增加。

而且单纯地依靠进气的气流运动以及高压喷射较难形成均匀性十分理想的混合气，形成的部分过浓混合气区域，就容易形成燃烧温度高、传热损失大的区域，不仅增加了活塞的热负荷，而且会造成燃烧恶化，进而导致燃烧效率的降低和污染物的生成。

技术实现要素：

本实用新型的目的是至少解决现有技术中柴油发动机的活塞易生成污染物并且燃烧性能差的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种活塞，装配在发动机的气缸中，所述活塞包括：

活塞本体；

设于所述活塞本体的顶部的圆形凹坑；

设于所述圆形凹坑中的中间凸台，所述中间凸台的内部设有存储腔和至少一个通道，所述存储腔通过所述至少一个通道与所述圆形凹坑连通。

本实用新型提出的活塞在原机燃烧室凹坑内新设计空气射流储存区域，在发动机的压缩过程中，缸内空气通过圆形凹坑和存储腔之间的至少一个通道进入并储存在存储腔内，当活塞运动至活塞上止点附近，喷油过程开始，在喷油中期即活塞运动至压缩上止点后，存储腔内的空气由于压差会通过两个通道射入圆形凹坑中，温度相对较低的空气射流不仅可以增加缸内气流运动，促进油气混合，改善燃烧；而且可以降低缸内燃烧温度，降低高温nox排放。

由存储腔和通道组成的射流结构轴向中心线与燃烧室的轴向中心线重合，当匹配不同形状的柴油机燃烧室时，根据所匹配的燃烧室具体结构，主要调整射流腔的容积即存储腔的直径、通道的第二端的直径d3、存储腔与活塞顶面的距离以及通道角度等，使存储腔可以与燃烧室达到最佳的匹配效果。

另外，根据本实用新型的活塞，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述圆形凹坑为以所述活塞的轴线为中心线的ω形旋转腔，所述活塞还包括沿所述圆形凹坑的周向方向设置的环形槽，所述环形槽的一端与所述圆形凹坑的壁面以圆弧过渡连接，所述环形槽的另一端与所述活塞的顶面连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述通道为径直通道。

在本实用新型的一些实施例中，所述中间凸台为设于所述圆形凹坑的底面中心的截锥圆台。

在本实用新型的一些实施例中，所述截锥圆台的同一竖直截面的两条母线的夹角为钝角。

在本实用新型的一些实施例中，所述存储腔为球型腔。

在本实用新型的一些实施例中，经过所述球型腔的球心的竖直中心线与所述燃烧室的轴向中心线重合。

在本实用新型的一些实施例中，所述通道的第一端与所述存储腔连通，所述通道的第二端与所述圆形凹坑连通，所述第一端与所述活塞的顶部之间的竖直距离大于所述第二端与所述活塞的顶部之间的竖直距离。

在本实用新型的一些实施例中，沿所述中间凸台的周向方向设有至少两个所述通道，所述至少两个通道呈中心对称分布。

本实用新型的第二方面提出了一种柴油发动机，所述柴油发动机包括：

缸体，所述缸体设有多个气缸；

多个活塞，所述活塞为本实用新型第一方面提出的活塞，所述多个活塞以一一对应的方式装配在所述缸体的所述多个气缸中。

本实用新型第二方面提出的柴油发动机具有和本实用新型第一方面提出的活塞相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的活塞的剖视结构示意图；

附图中各标记表示如下：

10：活塞本体、11：圆形凹坑、12：中心凸台、13：存储腔、14：通道、15：环形槽。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，本实用新型的第一方面提出了一种活塞，装配在发动机的气缸中，活塞包括：

活塞本体10；

设于活塞本体10的顶部的圆形凹坑11，圆形凹坑11形成活塞本体10内的燃烧室；

设于圆形凹坑11中的中间凸台，中间凸台的内部设有存储腔13和至少一个通道，存储腔13通过至少一个通道14与圆形凹坑11连通。

本实用新型提出的活塞在原机燃烧室凹坑内新设计空气射流储存区域，在发动机的压缩过程中，缸内空气通过圆形凹坑11和存储腔13之间的至少一个通道14进入并储存在存储腔13内，当活塞运动至活塞上止点附近，喷油过程开始，在喷油中期即活塞运动至压缩上止点后，存储腔13内的空气由于压差会通过两个通道14射入圆形凹坑11中，温度相对较低的空气射流不仅可以增加缸内气流运动，促进油气混合，改善燃烧；而且可以降低缸内燃烧温度，降低高温nox排放。

由存储腔13和通道14组成的射流结构轴向中心线与燃烧室的轴向中心线重合，当匹配不同形状的柴油机燃烧室时，根据所匹配的燃烧室具体结构，主要调整射流腔的容积即存储腔13的直径r、通道14的直径d1、存储腔13与活塞顶面的距离l1以及通道14角度等，使存储腔13可以与燃烧室达到最佳的匹配效果。

在本实用新型的一些实施例中，圆形凹坑11为以活塞的轴线为中心线的ω形旋转腔，活塞还包括沿圆形凹坑11的周向方向设置的环形槽15，环形槽15的一端与圆形凹坑11的壁面以圆弧过渡连通，环形槽15的另一端与活塞的顶面连接。通过设置环形槽15形成台阶结构，使燃油在燃烧室的中分层燃烧能力，提高燃烧效果。ω形旋转腔能够提高滚流效果，加强燃烧室的燃烧效果。

在本实用新型的一些实施例中，通道14为径直通道14，径直通道14喷射阻力小。

在本实用新型的一些实施例中，中间凸台为设于圆形凹坑11的底面中心的截锥圆台，通过设置中心凸台12形成圆形凹坑11内的弧形面，使气流在燃烧室中生成滚流，提高燃烧效果。

在本实用新型的一些实施例中，截锥圆台的同一竖直截面的两条母线α的夹角为钝角，提高燃烧室内的滚流效果。

在本实用新型的一些实施例中，存储腔13为球型腔，存储效果好，便于调整尺寸与燃烧室配合。

在本实用新型的一些实施例中，经过球型腔的球心的竖直中心线与燃烧室的轴向中心线重合，将球形腔设置在中心，提高喷射气流的均匀性。

在本实用新型的一些实施例中，通道14的第一端与存储腔13连通，通道14的第二端与圆形凹坑11连通，第一端与活塞的顶部之间的竖直距离h1大于第二端与活塞的顶部之间的竖直距离h2，通过设置通道14使存储腔13内的空气受压差作用通过通道14射入圆形凹坑11中，温度相对较低的空气射流不仅可以增加缸内气流运动，促进油气混合，改善燃烧。

在本实用新型的一些实施例中，沿中心凸台12的周向方向设有至少两个通道14，至少两个通道14呈中心对称分布，设置多个通道14加强喷射均匀性。

在本实用新型的一些实施例中，沿中间凸台12的周向方向设有至少两个通道14，至少两个通道14呈中心对称分布，通过设置中心对称的两个通道14提高喷射空气的均匀性。

本实用新型的第二方面提出了一种柴油发动机，柴油发动机包括：

缸体，缸体设有多个气缸；

多个活塞，活塞为本实用新型第一方面提出的活塞，多个活塞以一一对应的方式装配在缸体的多个气缸中。

本实用新型第二方面提出的柴油发动机具有和本实用新型第一方面提出的活塞相同的有益效果，在此不再赘述。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。