用于内燃机的活塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在内燃机气缸孔内工作的活塞。
【背景技术】
[0002]内燃机包括通过连杆与曲轴相连的一个或多个活塞，并且该活塞通常被设置成在气缸体中形成的气缸孔内往复运动，这正如已知的那样。典型的活塞包括头部和裙部，头部在每个孔内至少部分地限定燃烧室，裙部通常包含销开口和用于连接到发动机连杆的其他支撑结构。通常，活塞被形成为具有大致杯形，其中活塞头形成基部，并且裙部被连接到基部并环绕活塞的封闭通道。在典型的应用中，运行期间在活塞的通道内提供来自发动机的润滑油，以对活塞的各个部分进行对流冷却和润滑。
[0003]典型的活塞头还包括圆柱形外壁，其具有在其中形成的一个或多个周向连续凹槽。这些凹槽典型地彼此平行地延伸，并且具有适当尺寸以将密封环容纳于其中。这些密封环在每个活塞和其运行时所处的气缸孔之间产生滑动密封。典型地，最靠近活塞裙部的凹槽容纳刮油环，该刮油环被布置成在活塞的下冲程期间刮擦粘附在气缸孔壁上的油。在活塞的下冲程之后可能仍然保持润湿孔壁的油会进入燃烧室，并且在发动机工作期间燃烧。
[0004]通常，活塞通过在发动机缸体中形成的孔内往复运动而工作，这产生能够对提供于其中的燃料/空气混合物形成压缩的可变容积。燃烧的燃料/空气混合物膨胀并推动活塞以增大该可变容积，从而产生动力。燃料可以被直接或间接提供到可变容积内，而空气和排气通过一个或多个进气阀和排气阀被提供到可变容积或从可变容积排出，其中该进气阀和排气阀选择性地将可变容积与进气收集器和排气收集器流体地连接。
[0005]用于构造发动机气缸壁、活塞、与可变容积相关联的各种阀、以及其他周围的发动机结构的材料经过选择，从而能够承受发动机运行期间存在的高温和高压。然而，总是期望提高这些和其他发动机部件的可靠性和使用寿命。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型旨在改变包含大质量的燃料的流动方向，以影响燃烧室内的部件温度。
[0007]在一个方面，本实用新型描述了一种用于内燃机的活塞。该活塞包括形成顶部和裙部的活塞主体。裙部包括孔，该孔被布置成接纳将活塞连接到连杆上的活塞销。顶部形成由具有环形形状的平坦顶表面围绕的碗部。碗部和平坦顶表面沿着围绕该碗部边沿的圆形边缘相交。活塞还包括环形突起，该环形突起位于碗部内部邻近该边沿。环形突起在横截面具有大致凸起的形状，所述大致凸起的形状由沿凸起顶点会合的上部向内延伸的表面和下部向内延伸的表面形成.。
[0008]所述环形突起围绕所述碗部沿周向延伸。
[0009]所述环形突起沿所述碗部的径向向外的壁延伸。
[0010]所述环形突起设置在低于所述边沿的高度处。[0011 ]所述上部向内延伸的表面为汇聚表面。
[0012]所述上部向内延伸的表面为扩展表面。
[0013]所述下部向内延伸的表面为汇聚表面。
[0014]所述下部向内延伸的表面为扩展表面。
[0015]所述环形突起形成在套筒上，所述套筒为环形形状且沿所述边沿连接到所述活塞。
[0016]所述套筒具有大致L形的横截面。
[0017]所述环形突起用所述活塞的原材料一体形成。
[0018]所述上部向内延伸的表面形成在第一横截面半径处，其中所述下部向内延伸的表面形成在第二横截面半径处。
[0019]所述第一横截面半径大于所述第二横截面半径。
[0020]所述环形突起设置成更靠近所述碗部的边沿而非所述碗部的底部。
[0021 ]所述环形突起设置成更靠近所述碗部的底部而非所述碗部的所述边沿。
[0022]所述碗部进一步形成具有大致圆形横截面且围绕所述碗部的整个外周延伸的再循环表面，所述再循环表面设置在所述环形突起下方且限定所述碗部内的环形腔。
[0023]所述碗部还形成有转折区域，所述转折区域形成在所述再循环表面和所述环形突起的所述下部向内延伸的表面之间。
[0024]进一步包括围绕所述碗部的所述边沿设置的翼表面，所述翼表面具有沿凹槽会合的内部发散表面和外部汇聚表面。
[0025]上述技术方案对活塞的物理特征进行了改进，以包含和/或重定向活塞内的包含大质量的各种燃料，使其远离活塞壁和/或气缸壁，从而在减小热量排放的同时提高发动机的效率。
【附图说明】
[0026]图1是根据本实用新型的发动机活塞的侧视图；
[0027]图2和图3是从两个不同视角观察的图1所示的发动机活塞的局部剖视图；
[0028]图4是图2中A2部分的局部详细放大视图；
[0029]图5至图7是图2中A1部分的三个不同实施例的活塞碗部和冠部之间的界面的局部放大剖视图；
[0030]图8是根据本实用新型的发动机活塞的第一可选实施例的局部剖视图；
[0031]图9是图8中A3部分的局部详细放大视图；
[0032]图10是根据本实用新型的发动机活塞的第二可选实施例的局部剖视图；
[0033]图11是图10中A4部分的局部详细放大视图；
[0034]图12是根据本实用新型的发动机活塞的第三可选实施例的局部剖视图；
[0035]图13是图12中A5部分的局部详细放大视图；
[0036]图14是根据本实用新型的发动机活塞的第四可选实施例的局部剖视图；
[0037]图15是图14中A6部分的局部详细放大视图；
[0038]图16是示出使用各种发动机活塞实施例工作期间的各种发动机工作参数的图示汇总。
【具体实施方式】
[0039]本实用新型涉及用于内燃机的活塞，更具体地涉及直喷式压燃发动机。具体地，本实用新型提供关于发动机活塞的各种实施例，该发动机活塞具有如下特征:其能够引导喷射到气缸内的燃料流，在喷射发生时或在喷射已经发生之后气缸内的燃料雾化云，或者在点火后和动力冲程膨胀期间的燃烧火焰。这种引导、燃料喷射构造以及其他参数，能够使用活塞的各种物理特征以包含和/或重定向活塞内的包含大质量的各种燃料，使其远离活塞壁和/或气缸阀，以提高发动机效率，减小热量排放，影响例如碳黑和NOx等排放物，并且还控制部件温度，从而提高部件的可靠性和使用寿命。如本文所述，当燃料喷射和/或燃烧火焰存在于气缸内的时候，或在该段时间中的一部分内，气缸内工质的引导可以在至少一个瞬间发生，并且可以持续不超过千分之几秒。
[0040]出于图示说明根据本实用新型的发动机活塞的某些特征的目的，在图1中通过侧透视图，并且在图2和图3中从不同的视角以局部视图示出了发动机活塞100。参考这些附图，活塞100包括顶部102和裙部104。裙部104形成了容纳销(未示出)的销孔106，所述销用于可枢转地将活塞连接到连杆(未示出)，所述连杆以已知的方式连接到发动机曲轴(未示出)。顶部102在容纳活塞环(未示出)的圆柱形外表面109中形成了各种活塞环槽108，所述活塞环可滑动地及大致密封地接合发动机汽缸的壁，活塞100以可往复运动的方式设置在该发动机气缸中。参考如图所示的活塞100的定向，顶部102形成了沿活塞的最顶部表面具有凹面形状的碗部110。