本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說，涉及一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和氣缸。
背景技術(shù)：
1、天然氣常用作內(nèi)燃機(jī)的替代燃料，具有經(jīng)濟(jì)性好，無碳煙排放和co2排放低等顯著優(yōu)點(diǎn)，但天然氣十六烷值低，發(fā)火性能差，自燃溫度高且燃燒速度慢。
2、對于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在相關(guān)技術(shù)中，為了提高熱效率常采用提高活塞壓縮比的方案，但高壓縮比的活塞在大負(fù)荷工作時(shí)，缸內(nèi)溫度較高，爆震傾向增大，限制了點(diǎn)火時(shí)刻的提前，不能達(dá)到理想的燃燒相位，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提升受到限制，因此，抑制爆震可以有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，為解決天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷紵掷m(xù)期長的問題，主要通過改變?nèi)紵倚途€，將缸內(nèi)氣流導(dǎo)向?yàn)闈L流，加快前期燃燒速度。
4、然而，缸內(nèi)組織滾流雖然可以有效提高缸內(nèi)流動(dòng)強(qiáng)度，在點(diǎn)火時(shí)刻缸內(nèi)宏觀滾流破碎成小尺度湍流，湍動(dòng)能增強(qiáng)，火焰初期傳播速度快，但缸內(nèi)大尺度流動(dòng)破碎，活塞邊緣位置流動(dòng)較弱，對流換熱差，末端混合氣溫度高，爆震傾向增大，且燃燒后期缸內(nèi)無大尺度流動(dòng)，燃燒中后期速度慢，導(dǎo)致熱效率變差。
5、有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于至少克服現(xiàn)有技術(shù)的部分不足，提供一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，通過在活塞本體的頂部邊緣設(shè)置向活塞本體內(nèi)部沿徑向和軸向方向縮進(jìn)的環(huán)形渦流區(qū)域，優(yōu)化氣缸邊緣位置氣流組織較弱的問題，增強(qiáng)邊緣混合氣的流動(dòng)，降低邊緣混合氣的溫度，增強(qiáng)邊緣混合氣的流動(dòng)，降低邊緣混合氣的溫度，從而達(dá)到降低邊緣爆震的效果，有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面在于提供一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，包括活塞本體和設(shè)置在所述活塞本體頭部的燃燒室；
3、所述活塞本體的頂部邊緣設(shè)置有向所述活塞本體內(nèi)部沿徑向和軸向方向縮進(jìn)的環(huán)形渦流區(qū)域，所述環(huán)形渦流區(qū)域與所述燃燒室相互隔離。
4、在一些實(shí)施方式中，在所述活塞本體的橫截面中，所述環(huán)形渦流區(qū)域的側(cè)壁和底壁呈“l(fā)”形結(jié)構(gòu)。
5、在一些實(shí)施方式中，所述環(huán)形渦流區(qū)域的環(huán)徑h與所述活塞本體的直徑d之間的關(guān)系滿足如下關(guān)系式：
6、h＝(0.02～0.06)×d。
7、在一些實(shí)施方式中，所述環(huán)形渦流區(qū)域的環(huán)高v大于等于5mm。
8、在一些實(shí)施方式中，所述燃燒室為具有弧形底面的盆狀結(jié)構(gòu)；
9、其中，所述燃燒室的弧形底面的曲率中心相對于所述活塞本體的中心軸線向所述燃燒室的排氣一側(cè)偏心設(shè)置。
10、在一些實(shí)施方式中，所述燃燒室的弧形底面的曲率中心與所述活塞本體的中心軸線之間的偏心距離d和所述燃燒室的弧形底面的曲率半徑r之間的關(guān)系滿足如下關(guān)系式：
11、d＝(0.05～0.15)×r。
12、在一些實(shí)施方式中，所述燃燒室的弧形底面的曲率半徑r與所述活塞本體的直徑d之間的關(guān)系滿足如下關(guān)系式：
13、r＝(0.25～0.5)×d。
14、在一些實(shí)施方式中，所述燃燒室的弧形底面的坑深h小于所述環(huán)形渦流區(qū)域的環(huán)高v。
15、本發(fā)明第二方面在于提供一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸，包括缸套、設(shè)置在所述缸套頂部的缸蓋和根據(jù)以上所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞。
16、在一些實(shí)施方式中，所述缸蓋采用穹頂結(jié)構(gòu)；
17、其中，所述缸蓋穹頂夾角的范圍為10°～20°。
18、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
19、1、本發(fā)明提供的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，通過在活塞本體的頂部邊緣設(shè)置向活塞本體內(nèi)部沿徑向和軸向方向縮進(jìn)的環(huán)形渦流區(qū)域，有助于在氣缸內(nèi)形成大尺度渦流，優(yōu)化氣缸邊緣位置氣流組織較弱的問題，增強(qiáng)邊緣混合氣的流動(dòng)，降低邊緣混合氣的溫度，從而達(dá)到降低邊緣爆震的效果，有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
20、2、本發(fā)明提供的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，通過將燃燒室的弧形底面的曲率中心相對于活塞本體的中心軸線向燃燒室的排氣一側(cè)偏心設(shè)置，可以改變氣缸內(nèi)的湍動(dòng)能分布，將高湍動(dòng)能區(qū)引向火花塞附近，提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋s短燃燒持續(xù)期，提高熱效率。
21、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
1.一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，包括活塞本體和設(shè)置在所述活塞本體頭部的燃燒室；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其特征在于，
9.一種用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸，其特征在于，包括缸套、設(shè)置在所述缸套頂部的缸蓋和根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸，其特征在于，