發動機活塞制造技術

一種用于內燃發動機的活塞，它包括形成冠部和裙部的活塞本體。所述裙部包括銷孔并且形成兩個引導表面。所述冠狀部形成筒形表面，該筒形表面具有限定頂部凸臺表面和底部凸臺表面的至少兩個凹槽。所述頂部凸臺表面的高度和該活塞被構造成在其中操作的缸孔的標稱內直徑之間的比率在3％和4.5％之間。另外，所述銷孔具有這樣的直徑，該直徑沿著所述活塞的中心線完全在所述兩個引導表面的相應高度內延伸，使得所述裙部完全支承所述活塞。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及一種內燃發動機，更具體而言，涉及在發動機缸孔內操作的活塞。
技術介紹
內燃發動機典型地包括通過連桿互連至曲軸的一個或多個活塞。這些活塞典型地布置成在形成于曲軸箱中的缸孔內往復運動。典型的活塞包括：頭部，該頭部至少部分地限定位于各個缸孔內的燃燒室；和裙部，該裙部典型地包括用于連接至發動機連桿的銷開口和其它支承結構。通常，活塞形成為具有大體杯狀形狀，其中活塞頭形成基部，而裙部連接至該基部并且包圍活塞的封閉油道。在典型的應用中，在操作過程中將來自發動機的潤滑油供應到活塞的油道內，以對流地冷卻和潤滑活塞的各個部分。典型的活塞頭還包括筒形外壁，該筒形外壁具有形成在其中的一個或多個周向連續凹槽。這些凹槽典型地彼此平行地延伸并且尺寸大小被適當地設置成在其中容納密封環。這些密封環在各個活塞與各個活塞在其中操作的曲軸箱缸孔之間產生滑動密封。典型地，最接近活塞裙部定位的凹槽容納刮油環，該刮油環被布置成在活塞的下行沖程過程中將附著在活塞缸孔壁上的油刮除?；钊滦袥_程之后可能留下的潤濕缸孔壁的油可能進入燃燒室并且在發動機操作過程中燃燒。通常，活塞通過在發動機的缸體中形成的缸孔內往復運動來操作，這產生了能夠壓縮在其中提供的燃料/空氣混合物的可變容積。燃燒的燃料/空氣混合物膨脹并且推動活塞，以增加可變容積，因而產生動力。燃料可以直接或間接地提供到該可變容積內，而空氣和排氣通過將該可變容積與進氣和排氣收集器選擇性地流體連接的一個或多個進氣閥和排氣閥提供給該可變容積或從該可變容積去除。用來構建發動機氣缸壁、活塞、與可變容積相關的各種閥以及其他周圍的發動機結構的材料被選擇成能夠承受發動機操作過程中存在的高溫和高壓。活塞的各種特征結構也被設置形狀為促進燃料在活塞內的有效燃燒、與發動機氣缸相關的各種發動機部件的可靠性、以及其它考慮。然而，總是期望增加這些和其它發動機部件的可靠性和使用壽命，并且在減少燃料消耗和排放以及增加動力和效率方面促進發動機的有效操作。
技術實現思路
在一個方面中，本專利技術描述了一種用于內燃發動機的活塞。該活塞包括形成冠部和裙部的活塞本體。所述裙部包括銷孔，該銷孔被布置成接納用于將所述活塞連接至連桿的銷。所述裙部進一步形成沿著所述裙部的外邊緣的兩個引導表面。所述冠部形成包圍所述冠狀部的大致的筒形表面、該大致的筒形表面中形成有彼此平行地延伸的至少兩個凹槽。所述至少兩個凹槽限定沿著所述大致的筒形表面的頂部凸臺表面(landsurface)、底部凸臺表面和至少一個中間凸臺表面。在一個公開的實施例中，所述頂部凸臺表面具有在沿著所述活塞的中心線的方向上的高度，其中所述活塞具有被配置成允許所述活塞在具有標稱內直徑的缸孔內操作的標稱外直徑。所述頂部凸臺表面的高度和所述缸孔的標稱內直徑之間的比率在3％到4.5％之間。另外，各個引導表面在沿著所述活塞的中心線的方向上在所述裙部的外部上延伸一段高度，并且所述銷孔具有沿著所述活塞的中心線的方向完全在所述兩個引導表面的相應高度內延伸的直徑，使得所述裙部通過抵消通過所述活塞缸孔施加并存在于所述活塞中的力和力矩而在活塞缸孔內在操作過程中完全支承該活塞。附圖說明圖1是根據本專利技術的活塞的局部視圖。圖2是圖1的活塞的底部視角的輪廓圖。圖3、4和5是圖1的活塞的各個部分的局部放大視圖。圖6是根據本專利技術的活塞的替代實施例的局部視圖。具體實施方式本專利技術涉及用于在內燃發動機中使用的活塞。在一個方面中，本專利技術提供了用于具有能夠建立流場和湍流以促進燃料在氣缸內的燃燒的特征結構的發動機活塞的各種實施例。根據發動機操作的類型，例如，火花點燃或壓燃，活塞的這些特征結構能夠操作以在活塞內容納、混合和/或引導各種含有質量(物質)的燃料，以增加發動機效率，降低熱排放，縮短燃燒時間，并且還控制部件溫度，因而增加部件可靠性和使用壽命。如這里討論的，物質在氣缸內的混合或引導可以至少瞬間地發生，并且可以持續不超過千分之幾秒，同時或在該時段的一些部分上在該氣缸內存在燃料注入和/或燃燒火焰。為了說明根據本專利技術的發動機活塞的特定特征，在圖1中從側面視角示出了用于發動機的活塞100的局部視圖，并且在圖2中示出了從底部視角的該活塞的輪廓視圖。活塞100包括冠部102和裙部104。裙部104形成用來容納將活塞樞轉地連接至連桿(未示出)的銷(未示出)的銷孔106，連桿以公知方式連接至發動機曲軸(未示出)。裙部104還包括布置在活塞100的在直徑方向上相對兩側的兩個引導表面105。在一替代實施例中，這些引導表面可以集成為基本圍繞活塞延伸的單個引導表面。在示出的實施例中，所述兩個引導表面105至少沿著活塞的包括活塞橫截面103的橫截面延伸，該活塞橫截面103在圖1中示出并且如圖2所示垂直于銷孔106的中心線C/L。在活塞的任一側，所述兩個引導表面105都可以在活塞外周的兩個角部分上延伸，在圖2中，各個角部分由α表示，并且延伸大約70度到90度。在示出的實施例中，對于圍繞活塞100總共約154度的覆蓋，每個角α約為77度?，F在參照圖1，兩個引導表面105中的各個引導表面在沿著活塞100的中心線C的方向上在裙部104的外部部分上延伸一段高度H。在示出的實施例中，銷孔106的沿著活塞100的中心線C的直徑D至少部分地與引導表面的高度H重疊，使得在操作過程中裙部104通過抵消位于借助于銷布置在銷孔106中的連桿和其中布置有活塞的活塞缸孔之間的活塞中存在的力和力矩而部分地支承活塞100。在示出的實施例中，為了給活塞提供完全支承，即完全覆蓋銷孔106，該活塞包括第二引導表面(次要引導表面)108，該第二引導表面108被形成為位于形成在冠部102的外周的筒形外壁112中的活塞環凹槽110之間的第二凸臺。更具體地說，冠部102包括在筒形外壁112中的活塞環凹槽110。活塞環凹槽110容納環狀密封件(未示出)，這些環狀密封件可滑動地且一般可密封地接合發動機氣缸的壁，活塞100往復運動地布置在該氣缸內。兩個引導表面105和第二引導表面108的外直徑被布置成使得防止活塞在操作過程中在其中往復運動地布置該活塞的缸孔內旋轉或粘連住。此外，兩個引導表面105和第二引導表面108共同覆蓋沿著活塞的中心線C的長度，該長度沿著同一方向完全包括銷孔106，從而提供了完全覆蓋。關于活塞100的其他功能特征，參照如圖1中所示的活塞10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于內燃發動機的活塞，該活塞包括：形成冠部和裙部的活塞本體，所述裙部包括銷孔，該銷孔被布置成接納用于將所述活塞連接至連桿的銷，所述裙部進一步形成沿著所述裙部的外邊緣的兩個引導表面，所述冠部形成包圍所述冠部的大致的筒形表面，所述大致的筒形表面中形成有彼此平行地延伸的至少兩個凹槽，所述至少兩個凹槽限定沿著所述大致的筒形表面的頂部凸臺表面、底部凸臺表面和至少一個中間凸臺表面；其中所述頂部凸臺表面具有在沿著所述活塞的中心線的方向上的高度，其中所述活塞具有標稱外直徑，該標稱外直徑配置成允許所述活塞在具有標稱內直徑的缸孔內操作，并且其中所述頂部凸臺表面的高度和所述缸孔的標稱內直徑之間的比率在3％到4.5％之間；其中各個引導表面沿著所述活塞的中心線的方向在所述裙部的外部部分上延伸一段高度；和其中所述銷孔具有沿著所述活塞的中心線的方向完全在所述兩個引導表面的相應高度內延伸的直徑，使得所述裙部通過抵消通過所述活塞缸孔施加并且存在于所述活塞中的力和力矩來在活塞缸孔內在操作過程中完全支承所述活塞。

【技術特征摘要】
2014.12.11 US 14/5671591.一種用于內燃發動機的活塞，該活塞包括：
形成冠部和裙部的活塞本體，所述裙部包括銷孔，該銷孔被布置成接
納用于將所述活塞連接至連桿的銷，所述裙部進一步形成沿著所述裙部的
外邊緣的兩個引導表面，所述冠部形成包圍所述冠部的大致的筒形表面，
所述大致的筒形表面中形成有彼此平行地延伸的至少兩個凹槽，所述至少
兩個凹槽限定沿著所述大致的筒形表面的頂部凸臺表面、底部凸臺表面和
至少一個中間凸臺表面；
其中所述頂部凸臺表面具有在沿著所述活塞的中心線的方向上的高
度，其中所述活塞具有標稱外直徑，該標稱外直徑配置成允許所述活塞在
具有標稱內直徑的缸孔內操作，并且其中所述頂部凸臺表面的高度和所述
缸孔的標稱內直徑之間的比率在3％到4.5％之間；
其中各個引導表面沿著所述活塞的中心線的方向在所述裙部的外部部
分上延伸一段高度；和其中所述銷孔具有沿著所述活塞的中心線的方向完
全在所述兩個引導表面的相應高度內延伸的直徑，使得所述裙部通過抵消
通過所述活塞缸孔施加并且存在于所述活塞中的力和力矩來在活塞缸孔內
在操作過程中完全支承所述活塞。
2.根據權利要求1所述的活塞，其中，所述兩個引導表面布置在所述
活塞的在直徑方向上相對的兩側，并且至少沿著該活塞的與所述銷孔的中
心線垂直的橫截面延伸。
3.根據權利要求2所述的活塞，其中，所述兩個引導表面中的每個引
導表面都在所述活塞的外周的相應角部分上延伸，該角部分在沿著所述活
塞的外周測量時在約70度和90度之間延伸。
4.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·伯格，A·帕爾默，B·鮑迪奇，
申請(專利權)人：卡特彼勒公司，
類型：發明
國別省市：美國;US