活塞顶制造技术

本公开提供一种活塞顶，其用于可安装在内燃机的燃烧气缸中的活塞。活塞顶包括顶部环形表面。在顶部环形表面的径向内部是用于引导喷射到燃烧气缸中的燃料的活塞碗。活塞碗在靠近环形表面的活塞碗的喉部处包括截头圆锥形唇缘倒角表面。在径向横截面中，唇缘倒角表面具有至少30mm、优选为30mm的半径。

Piston top

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活塞顶
本公开大体上涉及用于内燃机的活塞碗。
技术介绍
提高发动机效率和减少排放是发动机制造商和用户的共同期望。除了其它方面，可以通过燃烧室的形状以及喷射到燃烧室中的燃料的喷射特性来影响发动机的燃烧室内的燃烧特性。以此方式，可影响例如燃料燃烧效率和燃烧排放物的组成等因素。燃烧排放物的组成包括燃烧产生NOx和颗粒物质(例如碳烟)的程度。发动机可具有由燃烧气缸的内表面和在燃烧气缸内往复运动的活塞的顶表面界定的燃烧室。在此类燃烧室中，可以通过改变面对燃料喷射器的活塞的顶表面来影响燃烧特性，所述燃料喷射器被构造成将燃料喷射到燃烧气缸中。还可以通过改变喷射到燃烧室中的燃料的分布来影响燃烧特性。已知在活塞的顶表面内提供各种不同的活塞碗。除了其它方面，燃烧碗的形状可通过以下决定：意图是否是燃料针对活塞碗的特征定向，以便将燃料蒸气分配在碗内(称作针对性活塞碗)，或意图是否是由碗引导燃料，而不产生针对性冲击(称作喷雾引导活塞碗)。活塞碗是否用于针对性或喷雾引导使用也受到气缸内的燃料喷射的方式的管控。除了其它方面，喷射行为可以由喷射孔口的数量和布置来管控，包括此孔口相对于燃烧气缸的角度。本公开涉及喷雾引导活塞碗。鉴于发动机效率的提高和监管方案的变化，可能需要生产较小的发动机。然而，出于各种原因，仅仅缩放燃烧气缸和活塞的所有尺寸可能是不适合的。这种情况的一个原因可能是燃料喷射行为可能不容易扩展，和/或在某种程度上燃料喷射行为可能是可扩展的，但出于其它原因这可能是不合需要的。在生产较小的发动机时，可能期望增加旋流比，所述旋流比被定义为气缸内的截留气体围绕气缸轴线的角旋转速度除以发动机速度。这可能是期望的，以便促进燃料和空气的有效混合并限制燃烧气体的渗透。本公开涉及由更大的现有技术喷雾引导活塞碗(如图3和图4所示)发展而来的喷雾引导活塞碗。本公开的活塞碗可以适合于具有高效率和低排放的较小直径的燃烧气缸。
技术实现思路
在此背景下，提供了一种用于内燃机的活塞的活塞顶，所述活塞顶沿中心轴线在轴向方向上延伸并且从所述中心轴线在径向方向上向外延伸，所述活塞顶包括：环形表面，所述环形表面在所述轴向方向上在所述活塞顶的第一端处；以及活塞碗，所述活塞碗径向位于所述环形表面内并且相对于所述活塞顶的所述第一端凹入；其中所述活塞碗包括：碗底板，所述碗底板具有与所述活塞顶的所述中心轴线重合的旋转轴线，所述碗底板包括截头圆锥形部分，所述截头圆锥形部分在所述活塞顶的所述第一端的方向上朝向盖住所述截头圆锥形部分的球形盖部分逐渐变窄；弧形表面，所述弧形表面相对于所述碗底板径向向外定位；圆周表面，所述圆周表面在所述弧形表面的径向向外端处平行于所述活塞碗的所述中心轴线；和截头圆锥形唇缘倒角表面，所述截头圆锥形唇缘倒角表面从所述弧形表面的所述圆周部分径向向外延伸并且从所述环形表面径向向内延伸，并且远离所述活塞顶的所述第一端逐渐变窄；其中在径向横截面中，所述唇缘倒角表面具有至少30mm、优选为30mm的半径。附图说明图1示出了根据本公开的一方面的包括活塞碗的活塞的一端的横截面示意图，所述活塞在发动机气缸中在原位置；图2示出了图1的活塞的横截面示意图；图3出于比较目的，示出了第一现有技术活塞碗的横截面示意图；图4出于比较目的，示出了第二现有技术活塞碗的横截面示意图；图5示出了图1的活塞碗的唇缘几何形状的第一选项的横截面示意图；图6示出了图1的活塞碗的唇缘几何形状的第二选项的横截面示意图；图7示出了适合与本公开的活塞碗一起使用的喷射器的横截面示意图；图8提供了显示图1和图2的活塞碗对比现有技术的活塞碗(例如图3和图4的活塞碗)的性能的图形；和图9提供了显示图1和图2的活塞碗对比现有技术的活塞碗(例如图3和图4的活塞碗)的性能的图形。具体实施方式图1示出了穿过内燃机的气缸100连同相关特征的横截面。气缸可以包括内孔101。内孔101可以容纳活塞110。活塞110可以与气缸100的内孔101同轴，使得活塞110可在轴向方向上相对于气缸100移动。气缸100可以包括位于气缸100的顶端102的燃料喷射器130。燃料喷射器130可以与气缸的内孔101同轴定位，使得由燃料喷射器130喷射的燃料可以在轴线处进入内孔101。燃料喷射器130可以包括燃料喷射器头(未示出)，以便根据所需的几何布置来分配燃料。活塞110包括活塞顶120和活塞体(未示出，但是在图1的取向上位于活塞顶120的下方)。活塞顶120可位于活塞110的头端处，使得活塞110的活塞顶120面向燃料喷射器130。气缸100还可以包括氧化剂入口140，用于选择性地允许氧化剂(诸如空气)进入以促进燃烧；以及排气口150，用于选择性地允许燃烧产物从气缸100释放。氧化剂入口140和排气口150可以位于气缸100的邻近燃料喷射器130的顶端102处。进气通道90与气缸100流体连通并且被构造成将空气供应到气缸，并且排气通道92也与气缸100流体连通，并且将燃烧产物传送出气缸。进气阀和排气阀未在图1中示出，但通常将以常规方式设置。废气再循环回路94可以连接通道90和通道94，并且可以具有排气再循环控制阀96和定位在其中的废气冷却器98。在图1中，相对于气缸110示出在其摆动周期中的位置处的活塞110，所述位置最靠近气缸100的顶端102。活塞顶120具有轴向方向和径向方向，所述轴向方向竖直地位于图1的取向上，所述径向方向水平地位于图1的取向上。活塞顶120可以在轴向方向上围绕中心轴线290旋转对称。当在气缸中在原位置时，活塞顶120的中心轴线290可以与燃料喷射器130的中心轴线同轴。图2示出了与气缸100分离的图1的活塞。参考图2，活塞顶120包括环形表面201，该环形表面在轴向方向上在活塞顶120的第一端280处，当在气缸100中在原位置时，所述环形表面面向燃料喷射器130。环形表面201可以径向最远离中心轴线290。活塞顶120还包括活塞碗210，所述活塞碗被径向地定位在环形表面201内并且相对于活塞顶的第一端280凹入。活塞碗210包括位于活塞碗120的径向中心区域中的凸起底板220。活塞碗210还包括相对于凸起底板220径向向外定位的弧形表面230。活塞碗210还包括平行于活塞碗210的轴线并且相对于弧形表面230径向向外定位的圆周表面235。活塞碗210还包括唇缘倒角表面240，所述唇缘倒角表面从圆周表面235径向向外延伸并且从环形表面201径向向内延伸。凸起底板220包括截头圆锥形表面221，所述截头圆锥形表面在活塞顶的第一端280的方向上朝向盖住截头圆锥形表面221的球形盖222逐渐变窄。截头圆锥形表面221相对于正交于轴线290的平面的角度可以与球形盖222的最低部分的角度相同，以便避免在截头圆锥形表面221与球形盖222之间的接口处的任何表面不连续性。换句话说，截头圆锥形表面221在其较小端处的直径可与球形盖222的最宽尺寸相同。此外，截头圆锥形表面221的直径可与球形盖222的最宽尺寸对齐。当在径向横截面中观察活塞120时，弧形表面230可在弧形表面230与截头圆锥形表面221的径向最外端相接之处和弧形表面230与平行于活塞碗210的轴线的圆周表面235相接之处之间具有单个半径。从圆周表面235本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃机的活塞的活塞顶，所述活塞顶沿中心轴线在轴向方向上延伸并且从所述中心轴线在径向方向上向外延伸，所述活塞顶包括：环形表面，所述环形表面在所述轴向方向上在所述活塞顶的第一端处；以及活塞碗，所述活塞碗径向位于所述环形表面内并且相对于所述活塞顶的所述第一端凹入；其中所述活塞碗包括：凸起底板，所述凸起底板具有与所述活塞顶的所述中心轴线重合的旋转轴线，所述凸起底板包括截头圆锥形部分，所述截头圆锥形部分在所述活塞顶的所述第一端的方向上朝向盖住所述截头圆锥形部分的球形盖部分逐渐变窄；弧形表面，所述弧形表面相对于所述凸起底板径向向外定位；圆周表面，所述圆周表面在所述弧形表面的径向向外端处平行于所述活塞碗的所述中心轴线；和唇缘倒角表面，所述唇缘倒角表面从所述弧形表面的所述圆周部分径向向外延伸并且从所述环形表面径向向内延伸，并且远离所述活塞顶的所述第一端逐渐变窄；其中在径向横截面中，所述唇缘倒角表面具有至少30mm、优选为30mm的半径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 GB 1620510.61.一种用于内燃机的活塞的活塞顶，所述活塞顶沿中心轴线在轴向方向上延伸并且从所述中心轴线在径向方向上向外延伸，所述活塞顶包括：环形表面，所述环形表面在所述轴向方向上在所述活塞顶的第一端处；以及活塞碗，所述活塞碗径向位于所述环形表面内并且相对于所述活塞顶的所述第一端凹入；其中所述活塞碗包括：凸起底板，所述凸起底板具有与所述活塞顶的所述中心轴线重合的旋转轴线，所述凸起底板包括截头圆锥形部分，所述截头圆锥形部分在所述活塞顶的所述第一端的方向上朝向盖住所述截头圆锥形部分的球形盖部分逐渐变窄；弧形表面，所述弧形表面相对于所述凸起底板径向向外定位；圆周表面，所述圆周表面在所述弧形表面的径向向外端处平行于所述活塞碗的所述中心轴线；和唇缘倒角表面，所述唇缘倒角表面从所述弧形表面的所述圆周部分径向向外延伸并且从所述环形表面径向向内延伸，并且远离所述活塞顶的所述第一端逐渐变窄；其中在径向横截面中，所述唇缘倒角表面具有至少30mm、优选为30mm的半径。2.根据权利要求1所述的活塞顶，其中所述圆周表面的直径在69.7mm与70.1mm之间，优选为69.9mm。3.根据权利要求1或权利要求2所述的活塞顶，其中从所述环形表面到限定所述截头圆锥形唇缘倒角表面与所述圆周表面之间的曲线的半径的起点测量的所述截头圆锥形唇缘倒角表面在所述轴向方向上的长度分量在1.36mm与1.40mm之间，优选为1.38mm。4.根据任一前述权利要求所述的活塞顶，其中在径向横截面中，所述截头圆锥形部分的相对侧之间的夹角在125.2°与126.2°之间，并且优选为125.7°。5.根据任一前述权利要求所述的活塞顶，其中在径向横截面中，所述弧形表面包括圆弧，所述圆弧具有10.5mm的半径。6.根据任一前述权利要求所述的活塞顶，所述活塞顶被构造成容纳在直径在97.9mm与98.1mm之间、优选为98mm的燃烧气缸内。7.根据任一前述权利要求所述的活塞顶，其中所述球形盖部分具有在9.9mm与10.1mm之间、优选为10mm的曲率半径。8.根据任一前述权利要求所述的活塞顶，其中所述环形表面和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·佩奇，R·戈文达拉扬，
申请(专利权)人：珀金斯发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB