燃气发动机专用活塞的制作方法

文档序号:11444521阅读:342来源:国知局

本实用新型属于燃气发动机零部件,具体涉及针对液化石油气(LPG)发动机的一种活塞。



背景技术:

活塞在发动机中是一个相当关键的部件,活塞燃烧室形状、压缩比大小对发动机性能有重要影响。柴油机的活塞燃烧室大部分采用ω形燃烧室,活塞压缩比在12-22范围内,因为柴油机辛烷值高,抗爆能力强,动力性好,所以具有广阔的市场需求。由于目前各国家提倡绿色环保、低排放,柴油机排放水平要求达到国Ⅴ、国Ⅵ水平,因此在国内市场上涌现出大批量燃气发动机,其排放较容易满足国Ⅴ排放标准。燃气发动机大部分是在柴油机基础上改进设计而成。如果采用柴油机的活塞,其压缩比大,容易发生爆震引起敲缸及动力性不足。对于以液化石油气为燃料的发动机而言,燃料(丙烷70%,丁烷30%)成分比例不稳定,辛烷值低,抗爆性差。因此需要对燃烧室进行改进设计,降低发动机活塞压缩比,避免发动机启动时出现爆震。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种适用于LPG发动机的专用活塞,既防止发动机出现爆震;又可防止燃烧产生的高温使活塞头部与缸套发生粘连,而导致拉缸等重大问题的发生。

本实用新型所采取的技术方案是:燃气发动机专用活塞的燃烧室为盆形,燃烧室位于活塞体的中心位置,燃烧室直径与深度的压缩比为9:1。燃烧室顶部火力岸外圆的直径为100mm;燃烧室的顶圆直径为89mm;燃烧室底面至顶面的高度为21.9mm;燃烧室坡面与活塞体顶面水平线的夹角为65°;燃烧室顶面到底面采用环形缩口方式过渡,坡面与底面过渡段的弧长为12.5mm。

本实用新型主要针对燃气发动机活塞燃烧室的形状、压缩比、以及活塞火力岸边缘厚度等进行了重大改进设计,关键是参数的改变并不是通过有限次的实验来获取,而是通过设计计算、数值模拟以及相应的实验验证来最终确定。参数的改变主要包括:

(1)活塞燃烧室顶部火力岸外圆部位缩小,由原来减小到活塞顶部与缸套之间的配缸间隙相对增加了0.5mm,这样有效避免了由高温燃烧使活塞头部受热膨胀变形与缸套发生粘连。

(2)将原来的ω形燃烧室设计为盆形,盆形燃烧室分为顶端、底面和坡面,坡面为燃烧室内侧边缘浅斜面。

通过这种设计,使混合气在燃烧室内混合更加充分,提高了燃烧热效率。同时使缸内的气流速度对火花塞的影响减小,降低了火花塞处的气流速度,使缸内燃烧更加稳定。

(3)将活塞的压缩比由原来的17:1设计为9:1,目的是减少燃烧爆震发生的几率,避免发动机由爆震问题引起的活塞烧熔、拉缸等重大故障的发生,在保障发动机的动力性前提下,提高了发动机经济性。

本实用新型的特点及产生的效果是,将柴油机燃烧室由ω形改为盆形,降低压缩比,同时减小活塞火力岸外圆的边缘厚度,相对增加了活塞与缸套之间的间隙,避免发动机出现爆震、拉缸等问题的发生。新的活塞结构设计简单,在原有活塞结构基础上进行补充加工,降低了生产成本。本实用新型除了液化石油气(LPG)发动机使用外,还可适用于天然气发动机和甲醇及汽油发动机,对于内燃机行业的发展有重要价值和意义。

附图说明

图1是本实用新型活塞结构的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图并通过具体的实施例对本实用新型的结构做进一步的说明,需要说明的是给出的实施例是叙述性的,而非限定性,本实用新型所涵盖的内容并不限于下述实施例。

燃气发动机专用活塞,其结构是:活塞1的燃烧室2为盆形,燃烧室位于活塞体的中心位置,燃烧室的直径与深度的压缩比为9:1。燃烧室顶部火力岸外圆3的直径为100mm;燃烧室的顶圆直径为89mm;燃烧室底面至顶面的高度为21.9mm;燃烧室坡面4与活塞体顶面水平线的夹角α=65°;燃烧室顶面到底面采用环形缩口方式过渡,坡面与底面过渡段的弧长R为12.5mm。R与坡面和底面过渡面相切。

以CY4102两气门LPG发动机活塞燃烧室为实施例,将燃烧室的直径与深度的压缩比由17:1改为9:1。燃烧室顶部火力岸外圆位置比原设计尺寸减小1mm(如图1的位置3)。燃烧室由ω形(或W形)改为盆型,同时降低压缩比目的是避免发动机燃烧产生爆震。增加了燃烧室底面与活塞顶面之间的距离,将燃烧室布置在活塞中心位置(不偏移),减小了缸内气流速度对火花塞点火的影响,使燃烧更加稳定,解决火花塞偏烧问题,延长了火花塞使用寿命。另外,减小活塞顶部火力岸外圆尺寸目的是防止活塞头部受热膨胀与气缸套发生粘连。

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