具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞制造技术

公开一种活塞(20)。该活塞可具有活塞冠部(30)，该活塞冠部具有顶部表面(48)。该活塞还可具有第一槽脊(50)，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可具有侧表面(62)，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。此外，该活塞可具有第二槽脊(52)，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。此外，该活塞可具有凹槽(56)，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。该活塞还可具有槽口(84)，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。

Engine piston with slotted top groove ridges

A piston (20) is disclosed. The piston can have a piston crown (30), and the piston crown has a top surface (48). The piston can also have a first ridge (50), which is adjacent to the top surface and is disposed in the piston crown. The first groove ridge may have a side surface (62), which is generally orthogonal to the top surface. In addition, the piston can have second groove ridges (52), and the second grooved ridges are axially spaced from the first ridge. In addition, the piston can have a groove (56), which is arranged between the first groove ridge and the second groove ridge. The piston can also have a notch (84), which extends between the side surface and the top surface. The notch can have a concave shape and can extend circumferentially around the top surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞
本专利技术总地涉及发动机活塞，并且更具体地，涉及具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞。
技术介绍
内燃发动机包括一个或多个燃烧腔室，每个燃烧腔室均装配有活塞，该活塞经由连接杆连接于曲柄轴。燃料在燃烧腔室中的燃烧致使活塞在燃烧腔室内沿一个方向移动，从而使得曲柄轴旋转。曲柄轴的旋转进而有助于在燃烧腔室内沿相反方向驱动活塞。该活塞通常在其侧壁上包括环形凹槽。凹槽接纳环形活塞环，这些环形活塞环使得活塞的侧壁与燃烧腔室的内壁隔开。在发动机的操作期间，燃烧腔室中的其中一些燃料或燃料空气混合物可进入活塞侧壁和燃烧腔室内壁之间的周向间隙。当燃烧腔室中的燃料或燃料空气混合物点燃时，火焰前端行进离开燃烧启始的位置，从而在其路径中消耗燃料或燃料空气混合物。活塞和燃烧腔室壁趋于传导由于燃烧释放的其中一些热量。由于此种热量损失，火焰前端可能不会进入活塞侧壁和燃烧腔室内壁之间的间隙，从而留下捕获在周向间隙中的燃料和/或燃料空气混合物未被燃烧。未燃烧的燃料或燃料空气混合物可能随着废气离开燃烧腔室。仍未燃烧并且从燃烧腔室逸出的燃料并不参与燃烧，从而降低发动机的效率。另外，逸出的未燃烧燃料助长了由发动机产生的不期望排放物的总量。虽然未燃烧燃料可在后处理装置中燃料以防止其排放至大气，但实施这些装置会增加操作发动机的成本。因此，期望减少从燃烧腔室排放到离开燃烧腔室的废气中的未燃烧燃料的量。用于减少燃烧腔室中未燃烧燃料的量的一种技术在授予Huang等人的于2014年10月29日公开的加拿大专利申请2863036A1(’036申请)中得到了公开。’036申请公开了一种活塞，该活塞具有从活塞的顶部表面延伸至外侧表面的开槽边缘。’036申请公开了可选择开槽角度和开槽深度，以减少废气中未燃烧碳氢化合物、一氧化碳和NOx的量。’036申请进一步公开了：虽然利用开槽活塞减少了未燃烧碳氢化合物和一氧化碳的量，但NOx的量对于所有的开槽设计而言均增大。此外，’036申请公开了与未开槽活塞相比，燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量对于一些开槽设计而言增大。虽然，’036申请公开了使用开槽活塞来减少燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量，但所公开的活塞仍可能并非是最佳的。具体地说，所公开的活塞导致NOx的量增大。此外，对于至少一些开槽几何形状，所公开的活塞导致燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量发生不期望的增大。在这些情形中，开槽的形状可能并不允许火焰前端前进到活塞侧壁和燃烧腔室的内壁之间的间隙中。本专利技术的发动机活塞解决了上文阐述的一个或多个问题和/或本领域中的其它问题。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种活塞。该活塞可包括具有顶部表面的活塞冠部。该活塞可包括第一槽脊，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可包括侧表面，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。活塞还可包括第二槽脊，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。此外，该活塞可包括凹槽，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。该活塞还可包括槽口，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。在另一方面中，本专利技术涉及气缸组。气缸组可包括气缸套，该气缸套沿着纵向轴线延伸。此外，气缸组可包括活塞，该活塞往复运动地设置在气缸套内。该活塞可包括活塞冠部，该活塞冠部具有顶部表面。该活塞还可包括第一槽脊，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可具有侧表面，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。此外，该活塞可包括第二槽脊，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。该活塞还可包括凹槽，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。此外，该活塞可包括槽口，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。气缸组可包括连接杆，该连接杆连接于活塞并且能连接于曲柄轴。附图说明图1是示例性公开的发动机的图示说明；图2是可用于图1所示发动机的示例性公开的活塞的图示说明；以及图3-6是可结合图2所示活塞使用的附加的示例性公开的活塞冠部的图示说明。具体实施方式图1说明示例性内燃发动机10。发动机10可以是四冲程柴油发动机。然而，可设想的是，发动机10可以是任何其它类型的内燃发动机，例如是双燃料驱动的两冲程或四冲程发动机、两冲程柴油、汽油或气态燃料驱动发动机或者四冲程汽油发动机。发动机10可尤其包括发动机缸体12，该发动机缸体至少部分地限定气缸14和气缸组16。气缸组16可包括缸套18、活塞20和连接杆22，该活塞可滑动地设置在缸套18内。然而，可设想地是，气缸组16可包括不具有缸套18的气缸14、活塞20和连接杆22，该活塞可滑动地设置在气缸14内。发动机10可包括气缸盖24，该气缸盖可连接于发动机缸体12，以闭合气缸14和/或缸套18的端部。活塞20能可滑动地设置在缸套18内，并且连同缸套18和气缸盖24一起可限定燃烧腔室26。在一些示例性实施例中，活塞20连同气缸14和气缸盖24一起可限定燃烧腔室26。可设想的是，发动机10可包括任何数量的气缸组16和燃烧腔室26。此外，发动机10中的气缸组16和燃烧腔室26可设置成“直列式”构造、“V”构造、对置活塞构造或任何其它合适的构造。活塞20可构造成在缸套18内的下死点(BDC)或最下方位置和上死点(TDC)或最上方位置之间往复运动。此外如图1中所示，发动机10可包括曲柄轴28，该曲柄轴可旋转地设置在发动机缸体12内。活塞20可包括活塞冠部30，该活塞冠部经由销32可枢转地连接于连接杆22。连接杆22能连接于曲柄轴28。活塞20在缸套18内的往复运动可由连接杆22转换成曲柄轴28的旋转运动。类似地，曲柄轴28的旋转可由连接杆22转换成活塞20在缸套18内的往复运动。在曲柄轴28旋转过约180度时，活塞冠部30和连接杆22可运动通过BDC和TDC之间的一个完整冲程。在活塞从TDC运动至BDC位置时，空气可经由一个或多个进气阀34抽吸到燃烧腔室26中。具体地说，在活塞20于缸套18内向下运动远离气缸盖24时，一个或多个进气阀34可打开并且允许空气流入到燃烧腔室26中。当进气阀34打开且空气在进气端口36处的压力高于燃烧腔室26内的压力时，空气会经由进气端口36进入燃烧腔室26。进气阀34可随后在活塞20的向上运动期间闭合。燃料可在空气抽吸到燃烧腔室26中之前、期间或之后与空气混合。在活塞20从BDC运动至TDC位置时，活塞20可混合并且压缩燃烧腔室26内的燃料和空气。在燃烧腔室26内的混合物被压缩时，混合物的温度会升高。最终，混合物的压力和温度会达到混合物燃烧的点，从而导致燃烧腔室26内温度和压力升高。还可设想的是，燃烧腔室26中的燃烧可使用火花塞、发热塞、引燃火焰或者通过本领域已知的任何其它方法来启始。在活塞由于燃烧腔室26内的升高压力而从TDC朝向BDC运动时，活塞20可将机械动力赋予曲柄轴28。在此种向下行程的特定位点处，位于气缸盖24内的一个或多个排气端口38可打开以允许燃烧腔室26内的加压废气能离开。具体地说，在活塞20于缸套18内向下运动时，活塞20可最终达到这样的位置，在该位置处，排气阀40运动以使得燃烧腔室26与排气端口38流体地连通。当燃烧腔室26与排气端口38流体连通且燃烧腔室26中废气的压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞(20)，包括：活塞冠部(30)，所述活塞冠部具有顶部表面(48)；第一槽脊(50)，所述第一槽脊邻近于所述顶部表面设置在所述活塞冠部中，且所述第一槽脊具有侧表面(62)，所述侧表面设置成大体正交于所述顶部表面；第二槽脊(52)，所述第二槽脊与所述第一槽脊轴向地隔开；凹槽(56)，所述凹槽设置在所述第一槽脊和所述第二槽脊之间；以及槽口(84)，所述槽口在所述侧表面和所述顶部表面之间延伸，且所述槽口具有大体凹入形状并且围绕所述顶部表面周向地延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 US 14/9298311.一种活塞(20)，包括：活塞冠部(30)，所述活塞冠部具有顶部表面(48)；第一槽脊(50)，所述第一槽脊邻近于所述顶部表面设置在所述活塞冠部中，且所述第一槽脊具有侧表面(62)，所述侧表面设置成大体正交于所述顶部表面；第二槽脊(52)，所述第二槽脊与所述第一槽脊轴向地隔开；凹槽(56)，所述凹槽设置在所述第一槽脊和所述第二槽脊之间；以及槽口(84)，所述槽口在所述侧表面和所述顶部表面之间延伸，且所述槽口具有大体凹入形状并且围绕所述顶部表面周向地延伸。2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述槽口在所述活塞的径向平面中具有大体曲线横截面。3.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述槽口具有曲率半径，所述曲率半径沿着所述顶部表面的周缘是不均匀的。4.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述槽口的曲率半径与所述活塞冠部的半径的比值在约1:5和1:30之间的范围内。5.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述槽口包括：槽口侧表面(86)，所述槽口侧表面从所述顶部表面朝向所述凹槽延伸，且所述槽口侧表面具有大体圆柱形形状；以及槽口基部(88)，所述槽口基部设置在所述侧表面和所述槽口侧表面之间，且所述槽口基部具有大体环形形状。6.根据权利要求5所述的活塞，其中，所述槽口侧表面(102)大体相对于所述活塞的纵向轴线(68)倾斜。7.根据权利要求5所述的活塞，其中，所述槽口基部(98)大体相对于设置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·内斯，J·R·布鲁贝克，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US