内燃发动机活塞和使用该内燃发动机活塞的发动机制造技术

公开了一种用于内燃发动机(150)的活塞(100)。所述活塞(100)包括：上表面(118)，所述上表面(118)被配置为至少部分地面向所述内燃发动机(150)的气缸盖(158)。所述上表面(118)包括：燃烧碗表面(130)和挤气面(128)，所述挤气面(128)具有沿径向方向(114)相距所述纵向轴线(112)第一距离安置的内边缘(134)。所述燃烧碗表面(130)包括：平面型表面(200)，其从所述活塞(100)的所述纵向轴线(112)径向向外延伸；第一凹形表面(202)，其沿所述径向方向(114)安置在所述平面型表面(200)外侧，所述第一凹形表面(202)具有第一曲率半径(250)；和第二凹形表面(204)，其沿所述径向方向(114)安置在所述第一凹形表面(202)外侧，所述第二凹形表面(204)具有第二曲率半径(258)，所述第二曲率半径(258)小于所述第一曲率半径(250)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及往复式内燃发动机。更具体地，本专利技术涉及一种用于往复式内燃发动机的活塞。
技术介绍
往复式内燃发动机众所周知用于将来自燃料源的化学能转化为往复的或旋转的轴功率。在往复式发动机中，气体在由活塞、气缸内壁以及气缸盖限定的气缸容积内被压缩，由此均增加所述气体的压力和温度，其中所述气体可包括例如燃料、如空气之类的氧化剂或其组合。在火花点火式发动机中，燃料和氧化剂在所述气缸容积的上游或所述气缸容积内预混合，使得所述预混合的燃料和氧化剂的点火是通过电火花电弧穿过所述气缸容积内的空隙所启动。在压燃式发动机中，在所述气缸容积内的燃料-氧化剂混合物响应于所述容积内的温度和压力的时间历程而自动点火。更具体地，在直喷式压燃式发动机中，燃料在靠近所述压缩循环的峰值处喷入所述气缸容积中，并且所述燃料和氧化剂的点火在点火延迟时间后发生。从燃料-空气混合物燃烧中释放的热量对抗活塞做功，所述活塞通常经由连杆将所述功转移到旋转的曲轴。加拿大专利公开2,178,012(以下称为“`012公开”)，标题为“活塞”，致力于解决降低往复式内燃发动机燃烧排放的问题。`012公开描述了一种活塞，其具有在其上表面中的燃烧室。在`012公开中的所述燃烧室是大体圆筒形而具有圆弧上边缘和下边缘，其中所述燃烧室的壁连接(meet)所述燃烧室的基部。然而，在`012公开中描述的所述燃烧室结构将所述燃烧室的深度联系至目标压缩比和所述活塞的顶表面上的目标挤气带区域的选择，从而限制可获得的自由几何度以达到其他目标发动机度量(metric)。因此，需要一种改进的活塞，其提供用于满足目标发动机度量的几何自由度。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术描述了一种用于内燃发动机的活塞，该活塞包括具有至少一个圆柱形表面的冠部，所述至少一个圆柱形表面定心于所述活塞的纵向轴线上，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径；和上表面，该上表面被配置为至少部分地面向所述内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方向相距所述纵向轴线第一距离安置的内边缘，所述径向方向与所述纵向轴线垂直。所述燃烧碗表面包括：平面型表面，其从所述活塞的所述纵向轴线径向向外延伸；第一凹形表面，其沿径向方向安置在所述平面型表面外侧，所述第一凹形表面具有第一曲率半径；和第二凹形表面，其沿径向方向安置在所述第一凹形表面外侧，所述第二凹形表面具有第二曲率半径，所述第二曲率半径小于所述第一曲率半径。在另一方面，本专利技术描述了一种往复式内燃发动机，其包括安置在发动机气缸内的活塞。所述活塞包括具有至少一个圆柱形表面的冠部，所述至少一个圆柱形表面定心于所述活塞的纵向轴线上，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径；和上表面，被配置为至少部分地面向所述往复式内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方向相距所述纵向轴线第一距离安置的内边缘，所述径向方向与所述纵向轴线垂直。所述燃烧碗表面包括：平面型表面，其从所述活塞的所述纵向轴线径向向外延伸；第一凹形表面，其沿径向方向安置在所述平面型表面外侧，所述第一凹形表面具有第一曲率半径；和第二凹形表面，其沿径向方向安置在所述第一凹形表面外侧，所述第二凹形表面具有第二曲率半径，所述第二曲率半径小于所述第一曲率半径。在另一个方面，本专利技术描述了一种用于内燃发动机的活塞，该活塞包括具有至少一个圆柱形表面的冠部，所述至少一个圆柱形表面定心于所述活塞的纵向轴线上，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径；和上表面，被配置为至少部分地面向所述内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方向相距所述纵向轴线第一距离安置的内边缘，所述径向方向与所述纵向轴线垂直。所述燃烧碗表面包括：具有第一曲率半径的第一凹形表面；沿径向方向安置在所述第一凹形表面外侧的第二凹形表面，所述第二凹形表面具有第二曲率半径，所述第二曲率半径小于所述第一曲率半径；和安置在所述第二凹形表面和所述挤气面之间的截头圆锥形表面，所述截头圆锥形表面朝向所述纵向轴线，所述截头圆锥形表面的直径沿着从第二凹形表面朝着所述挤气面延伸出去的纵向轴线方向减小。在另一方面，本专利技术描述了一种用于内燃发动机的活塞，所述活塞包括冠部和上表面，所述冠部具有定心于所述活塞的纵向轴线上的至少一个圆柱形表面，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径，所述上表面配置为至少部分地面向所述内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方向相距所述纵向轴线第一距离安置的内边缘，所述径向方向与所述纵向轴线垂直。所述燃烧碗表面包括：从所述活塞的纵向轴线径向向外延伸的平面型表面；沿径向方向安置在所述平面型表面外侧的第一凹形表面，该第一凹形表面具有第一曲率半径；以及安置在所述第一凹形表面和所述挤气面之间的截头圆锥形表面，所述截头圆锥形表面面向所述纵向轴线，该截头圆锥形表面的直径沿从所述第一凹形表面朝所述挤气面延伸出去的所述纵向轴线的方向减小。在另一方面，本专利技术描述了一种用于内燃发动机的活塞，所述活塞包括冠部和上表面，所述冠部具有定心于所述活塞的纵向轴线上的至少一个圆柱形表面，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径，所述冠部在其中限定油道，所述上表面配置为至少部分地面向所述内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括：限定燃烧碗容积的燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方向相距所述纵向轴线第一距离安置的内边缘，所述径向方向与所述纵向轴线垂直。所述燃烧碗表面包括：具有第一曲率半径的第一凹形表面；以及沿径向方向安置在所述第一凹形表面外侧的第二凹形表面，该第二凹形表面具有第二曲率半径，第二曲率半径小于所述第一曲率半径。所述油道通过壁与所述燃烧碗容积分开；该壁的第一面至少部分地由所述第二凹形表面限定，该壁的第二面至少部分地限定所述油道；所述壁的第二面与所述壁的第一面相对。在另一方面，本专利技术描述了一种用于内燃发动机的活塞，所述活塞包括冠部和上表面，所述冠部具有至少一个圆柱形表面，至少一个圆柱形表面定心于所述活塞的纵向轴线上，所述至少一个圆柱形表面的直径限定所述活塞的外径，所述冠部在其中限定油道，所述上表面配置为至少部分地面向所述内燃发动机的气缸盖。所述上表面包括：限定燃烧碗容积的燃烧碗表面和挤气面，所述挤气面具有沿着径向方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃发动机(150)的活塞(100)，其包括：冠部(102)，其包括至少一个圆柱形表面(108)，所述至少一个圆柱形表面(108)定心于所述活塞(100)的纵向轴线(112)上，所述至少一个圆柱形表面(108)的直径限定所述活塞(100)的外径(122)；以及上表面(118)，其被配置为至少部分地面向所述内燃发动机(150)的气缸盖(158)，所述上表面(118)包括：燃烧碗表面(130)，和挤气面(128)，其具有沿径向方向(114)相距所述纵向轴线(112)第一距离安置的内边缘(134)，所述径向方向(114)与所述纵向轴线(112)垂直，所述燃烧碗表面(130)包括：平面型表面(200)，其从所述活塞(100)的所述纵向轴线(112)径向向外延伸，第一凹形表面(202)，其沿所述径向方向(114)安置在所述平面型表面(200)外侧，所述第一凹形表面(202)具有第一曲率半径(250)，和第二凹形表面(204)，其沿所述径向方向(114)安置在所述第一凹形表面(202)外侧，所述第二凹形表面(204)具有第二曲率半径(258)，所述第二曲率半径(258)小于所述第一曲率半径(250)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 US 61/8681561.一种用于内燃发动机(150)的活塞(100)，其包括：
冠部(102)，其包括至少一个圆柱形表面(108)，所述至少一个圆柱
形表面(108)定心于所述活塞(100)的纵向轴线(112)上，所述至少一
个圆柱形表面(108)的直径限定所述活塞(100)的外径(122)；以及
上表面(118)，其被配置为至少部分地面向所述内燃发动机(150)的
气缸盖(158)，所述上表面(118)包括：
燃烧碗表面(130)，和
挤气面(128)，其具有沿径向方向(114)相距所述纵向轴线(112)
第一距离安置的内边缘(134)，所述径向方向(114)与所述纵向轴线(112)
垂直，
所述燃烧碗表面(130)包括：
平面型表面(200)，其从所述活塞(100)的所述纵向轴线(112)
径向向外延伸，
第一凹形表面(202)，其沿所述径向方向(114)安置在所述平面
型表面(200)外侧，所述第一凹形表面(202)具有第一曲率半径(250)，
和
第二凹形表面(204)，其沿所述径向方向(114)安置在所述第一
凹形表面(202)外侧，所述第二凹形表面(204)具有第二曲率半径(258)，
所述第二曲率半径(258)小于所述第一曲率半径(250)。
2.根据权利要求1所述的活塞(100)，其中所述燃烧碗表面(130)
还包括被安置在所述第二凹形表面(204)与所述挤气面(128)之间的截
头圆锥形表面(206)，所述截头圆锥形表面(206)面向所述纵向轴线(112)，
所述截头圆锥形表面(206)的直径沿从所述平面型表面(200)朝向所述
挤气面(128)延伸出去的所述纵向轴线(112)的方向减小。
3.根据权利要求2所述的活塞(100)，其中，所述截头圆锥形表面(206)
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·纳克，S·尼兹，A·内斯，F·梅诺蒂，C·霍普斯，A·戈德尔，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US