本发明专利技术公开了一种活塞燃烧室及其设计方法、活塞及发动机，活塞燃烧室的内侧壁上设置有台阶凸起；台阶凸起具有第一导向面及第二导向面，第一导向面用于导向燃油向靠近活塞燃烧室的顶部的方向运动，第二导向面用于导向燃油向靠近活塞燃烧室的底部的方向运动，活塞燃烧室位于喷油束的中心线上方的容积与位于喷油束的中心线的下方的容积相等，能够使得燃油快速均匀的充满整个活塞燃烧室；活塞燃烧室的内侧壁上还设置有阻挡部。当燃油为天然气时，阻挡部能够阻挡第一导向面上的天然气向活塞燃烧室的顶端边缘流动，避免了天然气与空气在边缘混合不均的问题，即本发明专利技术兼顾了喷柴油及天然气的情况，满足了HPDI发动机的使用需求。满足了HPDI发动机的使用需求。满足了HPDI发动机的使用需求。
【技术实现步骤摘要】
活塞燃烧室及其设计方法、活塞及发动机
[0001]本专利技术涉及动力系统
，尤其是涉及一种活塞燃烧室及其设计方法、活塞及发动机。
技术介绍
[0002]目前，柴油机的燃烧模式为扩散燃烧，通过较强的涡流比匹配复杂的燃烧室型线，实现缸内柴油与空气的均匀混合，进而实现更好的燃烧效果。
[0003]HPDI发动机（高压直喷发动机）活塞型线的设计原则是完全借用柴油机的经验。虽然与柴油机相同，HPDI发动机的燃烧模式也是扩散燃烧，但不同之处在于，HPDI为先喷柴油，紧接着喷天然气，柴油压燃后再引燃天然气。
[0004]柴油机相比HPDI发动机，轨压高，柴油的惯性力大，利用轨压高及柴油惯性力大的特点，柴油机的燃烧室内设计多个台阶，将柴油引导到燃烧室外的活塞顶面，充分利用压缩余隙的空间。然而，HPDI发动机喷油器还会喷出天然气，而天然气更易扩散，故不需要多个台阶来扰乱天然气的运动，且多个台阶会引导更多的天然气走向燃烧室的右上角，不利于天然气与空气的混合。也就是说，柴油机的燃烧室无法同时兼顾喷柴油及天然气的情况，即柴油机的燃烧室无法满足HPDI发动机的使用需求。
[0005]因此，如何实现燃烧室兼顾喷柴油及天然气的情况，以满足HPDI发动机的使用需求是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的第一个目的是提供一种活塞燃烧室，旨在兼顾喷柴油及天然气的情况，以满足HPDI发动机的使用需求。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种活塞燃烧室设计方法。
[0008]本专利技术的第三个目的是提供一种活塞。
[0009]本专利技术的第四个目的是提供一种发动机。
[0010]为了实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下方案：一种活塞燃烧室，所述活塞燃烧室为开设在活塞顶端的凹坑；所述活塞燃烧室的内侧壁上设置有台阶凸起；所述台阶凸起具有沿着所述活塞燃烧室的高度方向依次光滑连接的第一导向面及第二导向面，所述第一导向面用于导向燃油向靠近所述活塞燃烧室的顶部的方向运动，且所述第一导向面的顶端位于喷入所述活塞燃烧室内的喷油束的顶端的上方，所述第二导向面用于导向燃油向靠近所述活塞燃烧室的底部的方向运动，所述活塞燃烧室位于所述喷油束的中心线上方的容积与位于所述喷油束的中心线的下方的容积相等；所述活塞燃烧室的内侧壁上还设置有用于阻挡所述第一导向面上的燃油向所述活塞燃烧室的顶端边缘流动的阻挡部，所述阻挡部的底端与所述第一导向面的顶端连接。
[0011]在一个具体的实施方案中，所述阻挡部为竖直设置的面。
[0012]在另一个具体的实施方案中，所述第一导向面的顶端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D1=0.3~0.4D，其中，D为发动机的缸径；所述第二导向面的底端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D2=0.275~0.325D；所述第一导向面与所述第二导向面的连接处到所述活塞燃烧室的中心线的距离d=0.9~1D2；所述活塞燃烧室的顶部边缘到所述活塞燃烧室的中心线的距离D3=0.3~0.4D；所述活塞燃烧室的顶部到所述活塞燃烧室的底部的距离T=0.25~0.3D2；所述第一导向面的倾斜角度大于15
°
，且小于30
°
。
[0013]在另一个具体的实施方案中，所述活塞燃烧室的底部的中心位置处设置有中央凸起结构，所述中央凸起结构的顶部与所述活塞燃烧室的顶部相距预设的距离；所述中央凸起结构的表面光滑过渡至所述活塞燃烧室的底部弧形凹面的一端，所述底部弧形凹面的另一端与所述第二导向面光滑连接。
[0014]在另一个具体的实施方案中，所述底部弧形凹面与所述第二导向面相外切设置；和/或所述活塞燃烧室的偏心量小于或者等于3mm。
[0015]根据本专利技术的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本专利技术范围内，是本专利技术具体实施方式的一部分。
[0016]为了实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下方案：一种活塞燃烧室设计方法，包括：步骤S1：确定喷油件的喷雾锥角；步骤S2：根据所述喷雾锥角设计活塞燃烧室，在所述活塞燃烧室的内侧壁设置台阶凸起及位于所述台阶凸起上方的阻挡部，使得喷油件喷出的喷油束的顶端不超过所述台阶凸起的第一导向面的顶端，并使得阻挡部能够阻挡所述第一导向面上的燃油向所述活塞燃烧室的顶端边缘流动。
[0017]在一个具体的实施方案中，步骤S2具体包括：步骤S21：确定所述活塞燃烧室的设计参数，所述设计参数包括：所述第一导向面的顶端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D1，所述台阶凸起的第二导向面的底端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D2，所述第一导向面与所述第二导向面的连接处到所述活塞燃烧室的中心线的距离d，所述活塞燃烧室的顶部边缘到所述活塞燃烧室的中心线的距离D3，所述活塞燃烧室的顶部到所述活塞燃烧室的底部的距离T；步骤S22：定义各个所述设计参数的取值，建立所述活塞燃烧室的数学模型，进行仿真；步骤S23：根据仿真结果判断是否符合要求，若是，则结束，若否，则返回S22。
[0018]为了实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下方案：一种活塞，包括活塞本体、喷油件及如上述中任意一项所述的活塞燃烧室；所述活塞燃烧室开设在所述活塞本体上，所述喷油件位于所述活塞燃烧室的中心线的顶端，用于向所述活塞燃烧室内喷入喷油束。
[0019]在一个具体的实施方案中，所述活塞的焊缝设置在所述活塞本体的顶面及环岸位置处。
[0020]为了实现上述第四个目的，本专利技术提供了如下方案：一种发动机，包括发动机本体及如上述所述的活塞；所述活塞安装在所述发动机本体内。
[0021]本专利技术提供的活塞，由于活塞燃烧室的内侧壁上设置有台阶凸起，因此，当喷入燃油（燃油可以是柴油，也可以是天然气）到活塞燃烧室内时，台阶凸起能够扰乱燃油，实现燃油与空气混合均匀。
[0022]台阶凸起具有沿着活塞燃烧室的高度方向依次光滑连接的第一导向面及第二导向面，第一导向面将燃油向靠近活塞燃烧室的顶部的方向导向，第二导向面将燃油向靠近活塞燃烧室的底部的方向导向，且活塞燃烧室位于所述喷油束的中心线上方的容积与位于所述喷油束的中心线的下方的容积相等，因此，能够使得燃油快速均匀的充满整个活塞燃烧室。
[0023]此外，由于第一导向面的顶端位于喷入活塞燃烧室内的喷油束的顶端的上方，且活塞燃烧室的内侧壁上还设置有阻挡部，阻挡部位于第一导向面的上方，能够阻挡第一导向面上的燃油向活塞燃烧室的顶端边缘流动，即当燃油为天然气时，能够阻挡第一导向面上的天然气向活塞燃烧室的顶端边缘流动，避免了天然气与空气在边缘混合不均的问题。
[0024]综上所述，本专利技术兼顾了喷柴油及天然气的情况，满足了HPDI发动机的使用需求。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种活塞燃烧室，其特征在于，所述活塞燃烧室为开设在活塞顶端的凹坑；所述活塞燃烧室的内侧壁上设置有台阶凸起；所述台阶凸起具有沿着所述活塞燃烧室的高度方向依次光滑连接的第一导向面及第二导向面，所述第一导向面用于导向燃油向靠近所述活塞燃烧室的顶部的方向运动，且所述第一导向面的顶端位于喷入所述活塞燃烧室内的喷油束的顶端的上方，所述第二导向面用于导向燃油向靠近所述活塞燃烧室的底部的方向运动，所述活塞燃烧室位于所述喷油束的中心线上方的容积与位于所述喷油束的中心线的下方的容积相等；所述活塞燃烧室的内侧壁上还设置有用于阻挡所述第一导向面上的燃油向所述活塞燃烧室的顶端边缘流动的阻挡部，所述阻挡部的底端与所述第一导向面的顶端连接。2.如权利要求1所述的活塞燃烧室，其特征在于，所述阻挡部为竖直设置的面。3.如权利要求1所述的活塞燃烧室，其特征在于，所述第一导向面的顶端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D1=0.3D ~0.4D，其中，D为发动机的缸径；所述第二导向面的底端到所述活塞燃烧室的中心线的距离D2=0.275D ~0.325D；所述第一导向面与所述第二导向面的连接处到所述活塞燃烧室的中心线的距离d=0.9D2~1D2；所述活塞燃烧室的顶部边缘到所述活塞燃烧室的中心线的距离D3=0.3D ~0.4D；所述活塞燃烧室的顶部到所述活塞燃烧室的底部的距离T=0.25 D2~0.3D2；所述第一导向面的倾斜角度大于15
°
，且小于30
°
。4.如权利要求1
‑
3中任意一项所述的活塞燃烧室，其特征在于，所述活塞燃烧室的底部的中心位置处设置有中央凸起结构，所述中央凸起结构的顶部与所述活塞燃烧室的顶部相距预设的距离；所述中央凸起结构的表面光滑过渡至所述活塞燃烧室的底部弧形凹面的一端，所述底部弧...
【专利技术属性】
技术研发人员：马飞，李志杰，李新宇，王雪鹏，郭灵燕，曾笑笑，吴心波，刘世通，贾春苹，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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