[发明专利]一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构

说明书

一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构，包括燃烧室外部活塞顶面，其特征为：所述的活塞顶面上开有碳烟氧化环形槽，所述碳烟氧化环形槽与燃烧室同轴，其径向位置介于燃烧室最高处和活塞顶面相交形成直径为D₁的圆与活塞顶面直径为D₂的最大外圆之间。本发明的有益效果是碳烟氧化环槽能够增加活塞顶部的新鲜空气量，提高该区域的碳烟氧化速率；让更多的碳烟在碳烟氧化环槽内完成氧化，从而降低柴油机缸内的碳烟排放量。采用带这种顶面结构活塞的柴油机与相同燃烧室的平顶活塞柴油机相比，缸内碳烟排放降低了85.6％。

技术领域

本发明专利属于柴油机燃烧领域,特别，特别涉及一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构。

背景技术

柴油机的主要污染排放物是碳烟和氮氧化合物，其中柴油机排放的碳烟被认为是导致近几年来雾霾天气加重的主要原因之一。为了解决这个问题国VI排放法规对柴油车的碳烟排放进行了非常严格的限值。由于国VI技术方案大多都引入废气再循环(EGR)技术来降低氮氧化合物，其副作用是导致缸内的碳烟排放进一步增加。另外，国VI技术方案中采用的颗粒捕集器(DPF)需要消耗燃油来进行再生，缸内碳烟排放量越大其再生越频繁，整车的油耗就会越高。因此，不论从排放还是油耗方面考虑，必须尽可能的降低柴油机缸内的碳烟排放量。柴油机缸内碳烟的排放量是由生成量和氧化量决定的，其中碳烟的氧化需要较高的温度和氧气条件，这一苛刻的条件使得活塞顶面余隙中的碳烟很难被氧化，特别是随着燃烧室外部燃油分配量的增加，这部分碳烟成为缸内碳烟排放的主要来源，因此需要着重加强活塞顶面碳烟的氧化从而降低整个缸内的碳烟排放量。

专利文献CN202402157U中公开了一种带低烟度燃烧室的柴油机钢活塞，该活塞通过对顶面中心的ω形燃烧室腔形状进行优化达到降低燃烧室凹坑内部碳烟的目的，对凹坑外部活塞顶面的碳烟改善没有作用。专利文献2CN105909420A中公开了一种降低柴油机缸内碳烟的燃烧室，该燃烧室除了对顶面中心ω形燃烧室腔形状进行优化外还在边缘增加了环形导流面，一定程度上能够阻止部分混合气直接进入靠近气缸壁面的低温缺氧区域，从而对降低凹坑外部碳烟起到一定作用，但该专利无法彻底改变燃烧室凹坑外部的油气混合状态。本发明专利提出一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构，该结构能够增加燃烧室凹坑外部区域的新鲜空气量，彻底解决该区域的燃油缺氧问题，同时阻止混合气进入靠近气缸壁面的低温缺氧区域，该结构能够大幅度减少燃烧室凹坑外部的碳烟生成量，从而降低整个缸内的碳烟排放量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构。采用的技术手段是通过活塞顶面结构设计提高活塞顶面余隙内的碳烟氧化速率，从而减少该区域的碳烟，实现降低柴油机缸内碳烟的目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构，包括燃烧室外部活塞顶面，其特征为：所述的活塞顶面上开有碳烟氧化环形槽，所述碳烟氧化环形槽与燃烧室同轴，其径向位置介于燃烧室最高处和活塞顶面相交形成直径为D₁的圆与活塞顶面直径为D₂的最大外圆之间。

进一步的所述碳烟氧化环形槽由泄流坡、环槽底和阻流壁组成，所述泄流坡与活塞顶面成夹角α，所述阻流壁与活塞顶面成夹角β，碳烟氧化环槽上顶面是活塞顶面的一部分，所述泄流坡、环槽底和阻流壁的轮廓线相连再与活塞顶面相交形成碳烟氧化环形槽的轮廓形状。