[发明专利]一种直喷式柴油机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种直喷式柴油机。

背景技术

现有的直喷式柴油机通常采用每个工作气缸设置两气门(即一个进气门和一个排气门)或者每个工作气缸设置四气门(即两个进气门和两个排气门)的结构。

两气门的直喷式柴油机的充气效率差，并且柴油机的喷油器相对于气缸和活塞的轴线偏置且倾斜，因此活塞顶内的燃烧室必须偏置以使其大致位于喷油器的下方，燃烧室对于气缸盖涡流比参数较敏感，同时燃烧室内的燃料/空气混合物的旋转运动相对于气缸中心轴线不均匀且来自喷油器中不同喷射孔的燃料的喷射路径的长度通常是不同的，这导致空气与燃油的混合不佳，柴油机的性能和排放水平较差。

四气门直喷式柴油机的活塞燃烧室/喷油器与缸孔同轴定位，并且燃烧室的形状各有不同。但是实际上很多燃烧室的形状参数不理想，导致空气和燃料的混合达不到最佳，燃料无法完全燃烧、燃烧效率低，污染物的排放水平不理想，燃烧室中碳烟颗粒水平很高，因此碳烟颗粒向大气层的排放量只能通过成本昂贵的后处理来过滤到环保法规要求的水平，显著提高了生产成本。并且，四气门柴油机的气缸盖的铸造工艺复杂，鼻梁区部位冷却困难，影响气缸盖的热疲劳寿命(尤其对于小缸径的直喷式柴油机)。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直喷式柴油机，从而克服两气门柴油机的空气和燃油混合不佳，以及四气门柴油机无法完全燃烧以及气缸盖的热疲劳寿命低的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种直喷式柴油机，直喷式柴油机包括:多个气缸,每个气缸内设有活塞,活塞的顶部设有关于活塞的轴线对称的混合凹槽,混合凹槽的横截面呈“ω”形状，混合凹槽包括:径向凸缘，径向凸缘设置在混合凹槽的内壁的中上部；下部凹槽,下部凹槽位于径向凸缘的下方，下部凹槽的侧壁由上而下包括上小下大的锥形部和弧部，锥形部自径向凸缘向下延伸，下部凹槽的底部中心处设有凸台,凸台呈截头圆锥状，凸台的顶面与锥形部的下端处于同一个水平面，弧部夹设在凸台的底部与锥形部的下端之间；以及上部凹槽，上部凹槽位于径向凸缘的上方，上部凸缘的直径自径向凸缘至活塞的顶面逐渐增大；以及气缸盖，气缸盖上设有与每个气缸对应的喷油器，喷油器的轴线与活塞的中心轴线重合，喷油器的端部均布多个喷油孔，多个喷油孔喷出的燃油射入下部凹槽内；气缸盖上与每个气缸对应的部位设有两个进气端口和一个排气端口。

优选地，上述技术方案中，多个喷油孔喷出的喷射方向形成的立体圆锥角为钝角。

优选地，上述技术方案中，上部凹槽的最大直径是活塞的直径的0.61～0.71倍，径向凸缘的直径是活塞的直径的0.5～0.6倍，下部凹槽的最大直径是活塞的直径的0.56～0.60倍。

优选地，上述技术方案中，混合凹槽的最大深度是活塞的直径的0.15～0.18倍，上部凹槽的的深度是活塞的直径的0.02～0.05倍，凸台的顶部与活塞的顶面的距离是活塞的直径的0.05～0.09倍。

优选地，上述技术方案中，凸台的夹角为110°～130°。

优选地，上述技术方案中，相邻的进气端口之间以及相邻的进气端口与排气端口之间的区域形成鼻梁区，鼻梁区的宽度不小于7mm。

优选地，上述技术方案中，气缸盖为单凸轮轴气缸盖。

优选地，上述技术方案中，气缸盖为双凸轮轴气缸盖。

优选地，上述技术方案中，气缸盖面向活塞的表面是平坦的。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

相对于两气门柴油机，本发明提高了气缸的充气效率，同时通过混合凹槽的形状尺寸参数来优化燃烧室，从而改善柴油机的燃烧，有效提高发动机性能和排放水平；三气门的设置在一定程度上简化了气缸盖水腔的内部结构，确保热负荷最大的气门鼻梁区有足够的空间布置冷却通道，降低了生产成本的同时减少了制造难度和制造成本，并减少了一定数量的零部件。

附图说明

图1是根据本发明的直喷式柴油机的气缸和气缸盖的截面图。

图2是根据本发明的气缸盖的底面的局部图。

图3是根据本发明的活塞的剖面图。

主要附图标记说明：