提供阀门间隙的燃烧室的制作方法
【专利摘要】内燃发动机包括设置在孔中且在孔中沿中央孔轴线可往复运动的活塞。活塞包括限定了燃烧室的轴向端表面，所述轴向端表面具有凹入到活塞轴向端表面中的多个环形凹部。多个阀门中的一个设置为与燃烧室的多个环形凹部每一个相对。多个环形凹部每一个与多个阀门中一个的头轴向对准且大小设定为在其中接收头的外周，以在活塞设置在上死点位置附近时在活塞的轴向端表面和阀门头之间在阀门重叠期间提供间隙。
【专利说明】提供阀门间隙的燃烧室
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及内燃发动机，且更具体地涉及通过内燃发动机的活塞的轴向端表面限定的燃烧室。
【背景技术】
[0002]现代的发动机组件(包括但不限于柴油发动机)包括进气阀门和排气阀门，在活塞达到上死点位置时两者可以设置在打开位置。在打开位置时，阀门包括延伸进入活塞的汽缸孔的头，以允许流体通道流过。“阀门重叠”发生在进气阀门和排气阀门两者同时地设置在打开位置中时。在阀门设置在打开位置且活塞设置在上死点位置处或附近时，活塞的轴向端表面必须与阀门的头间隔开以避免接触阀门，或必须限定缓冲部或凹入部以为阀门的头提供间隙，以避免接触阀门。
【发明内容】
[0003]提供一种内燃发动机。内燃发动机包括发动机组件，所述发动机组件沿中央孔轴线延伸的孔。活塞设置在孔中。活塞在孔中沿中央孔轴线可做往复运动。活塞包括部分地限定了燃烧室的轴向端表面。活塞的轴向端表面包括凹入到活塞的轴向端表面中的多个环形凹部。多个阀门被发动机组件可动地支撑，用于沿中央孔轴线作轴向运动。多个阀门每一个包括限定了外周的头。多个阀门每一个设置为与燃烧室的多个环形凹部中的一个相对。燃烧室的多个环形凹部每一个与多个阀门中一个的头轴向对准。多个环形凹部每一个大小设定为在其中接收头外周，以在活塞设置在上死点位置附近时在活塞端表面和阀门头之间在阀门重叠期间提供间隙。
[0004]还提供发动机组件。发动机组件包括限定了沿中央孔轴线延伸的孔的汽缸盖。汽缸盖在孔的轴向端部附接附接到汽缸盖。活塞设置在孔中。活塞在孔中沿中央孔轴线可做往复运动。活塞包括部分地限定了燃烧室的轴向端表面。燃烧室包括凹入到活塞的轴向端表面中的多个环形凹部。多个阀门被汽缸盖可动地支撑，用于沿中央孔轴线在孔中做轴向运动。多个阀门每一个包括限定了外周的头。多个阀门的头每一个设置为与燃烧室的环形凹部中的一个相对。活塞设置在上死点位置时，多个阀门每一个的头与活塞的轴向端表面重叠一阀门间隙距离。燃烧室的多个环形凹部每一个与多个阀门中一个的头轴向对准。多个环形凹部每一个大小设定为在其中接收头外周，以在活塞设置在上死点位置附近时在活塞端表面和阀门头之间在阀门重叠期间提供间隙。多个环形凹部每一个限定底部表面，所述底部表面与活塞的轴向端表面间隔开凹入距离。凹入距离大于阀门间隙距离。
[0005]因而，活塞的轴向端表面部分地限定燃烧室，且将环形并入燃烧室。从而在阀门重叠期间提供用于阀门头的间隙的环形凹部配置到燃烧室中，所述燃烧室限定活塞的轴向端表面限定，这减少了并非燃烧室一部分的气体体积。这允许不特别地使用专用阀门切除部而增加阀门重叠。
[0006]在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理 解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是内燃发动机的示意性横截面视图。
[0008]图2是内燃发动机的活塞的示意性透视图。
[0009]图3是以交叠在其上的虚线显示了多个阀门的活塞的示意性平面图。
[0010]图4是活塞的替换实施例的示意性透视图。
[0011]图5是如图4所示的活塞的替换实施例的示意性横截面。
[0012]图6是内燃发动机的替换实施例的示意性横截面视图。
[0013]图7是如图6所示内燃发动机的活塞的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0014]本领域技术人员应理解例如“上方”、“下方”、“向上、“向下”、“顶”、“底”等是用于描述附图，二不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。
[0015]参见附图，其中相同的附标记在几幅图中指示相同的部件，内燃发动机通常显示在20。内燃发动机20可以包括但是并不限于汽油发动机或柴油发动机。
[0016]参见图1,内燃发动机20包括发动机组件22。发动机组件22包括但不限于发动机缸体24和汽缸盖26。发动机缸体24限定沿中央孔轴线30延伸的孔28。汽缸盖26在孔28的轴向端部附接到发动机缸体24。活塞32设置在孔28中，且在孔28中沿中央孔轴线30往复可动，以驱动曲轴34的旋转。活塞32包括与中央孔轴线30对准的径向中心。活塞32包括轴向端表面36，所述轴向端表面与发动机缸体24和汽缸盖26协作，以在它们之间限定燃烧室38。
[0017]多个阀门40、42被发动机组件22可动地支撑，且更具体地被汽缸盖26支撑，用于沿中央孔轴线30作轴向运动。多个阀门40、42包括至少一个进气阀门40和至少一个排气阀门42。图1显示了一个进气阀门40和一个排气阀门42。然而，参见图3，两个进气阀门40和两个排气阀门42以虚线示出。应理解内燃发动机20可以包括任何数量的进气阀门40和排气阀门42，包括两个，三个，四个等。阀门40、42每一个在关闭位置和打开位置之间可动。阀门40、42每一个包括限定了外周44的头(如图3所示)。在关闭位置时，阀门40、42的头密封抵靠汽缸盖26，以关闭汽缸盖26和孔28之间的流体连通。在打开位置时，例如如图1所示，阀门40、42的头延伸进入孔28，以打开汽缸盖26和孔28之间的流体连通。“阀门重叠(valve overlap)”在本文中被限定为在进气阀门40和排气阀门42两者同时地设置在打开位置中时发生。在阀门40、42设置在打开位置且活塞32设置在上死点位置或上死点位置附近时，如图1所示，阀门40、42每一个的头可以与活塞32的轴向端表面36重叠一阀门间隙距离46。如在本文使用的，术语“上死点”限定为在活塞的冲程上部终点或外终点时活塞32的死点位置。
[0018]如上所述，活塞32的轴向端表面36至少部分地限定燃烧室38。还参见图2和3，通过活塞32的轴向端表面36限定的燃烧室38的部分包括凹入到活塞32的轴向端表面36中的多个环形凹部48。阀门40、42中的一个设置为与燃烧室38的其中一个环形凹部48相对。环形凹部48每一个限定出底部表面50，所述底部表面与活塞32的轴向端表面36间隔开一凹入距离52，如图1所示。凹入距离52大于阀门间隙距离46。燃烧室38的每一个环形凹部48与阀门40、42中一个的头轴向对准，且大小设定为在其中接收头的外周44，以在阀门重叠期间在活塞32的轴向端表面36和阀门的头之间提供间隙。如图3所示，阀门40,42每一个的头包括限定了头直径54的环形形状。环形凹部48每一个包括限定了凹部直径56的大致环形形状。凹部直径56大于头直径54。因而，在活塞32在阀门重叠期间设置在上死点位置附近时，燃烧室38的环形凹部48提供用于阀门40、42的头的间隙，且还形成燃烧室38的一部分。
[0019]参见图2和3，燃烧室38的每一个环形凹部48包括边缘壁58。每一个环形凹部48的边缘壁58在环形凹部48的底部表面50和活塞32的轴向端表面36之间大致与中央孔轴线30平行地延伸。活塞32的外周壁60可以限定多个凹槽62，所述多个凹槽设置为邻近活塞32的轴向端表面36。凹槽62的每一个限定了开口 64，所述开口通过活塞32的外周壁60进入燃烧室38的环形凹部48中的一个。在活塞32的外周壁60包括凹槽62时，孔28的壁限定了与凹槽62每一个邻近的环形凹部48每一个的边缘壁58的一部分。
[0020]内燃发动机20可以进一步包括直接喷射燃料系统66。直接喷射燃料系统66包括与燃烧室38流体连通的燃料喷射器68。燃料喷射器68将燃料流(燃料喷雾)喷射到燃烧室38。燃料喷雾沿直线路径喷入燃烧室38。同时应理解喷射的燃料喷雾可以吹出一定距离，以限定喷射燃料喷雾的羽状雾(plume)，羽状雾的中线沿直的非弯曲直线路径延伸。一旦喷入燃烧室38，则燃料喷雾可以与燃烧空气混合以形成燃料/空气混合物。燃烧室38包括波状外形表面70，其部分地通过每一个环形凹部48的底部表面50限定。带轮廓表面(contoured surface)70的轮廓设定为将燃料喷雾的直线路径重新引导成置于环形凹部48每一个中的旋转漩涡。因而，应理解环形凹部48在阀门重叠期间为阀门40、42的头提供间隙，且还用于在燃烧室凹部48中形成燃料/空气混合物的旋转漩涡和/或基本上在燃烧室38中心旋转的主漩涡。
[0021]参见图4和5，大致在72示出了活塞的替换实施例。活塞72的轴向端表面36中的每一个环形凹部48包括中央顶部区域74。如图5所示，中央顶部区域74从环形凹部48的底部表面50沿中央孔轴线30且朝向设置为与环形凹部48相对的阀门头而轴向向外延伸。每一个中央顶部区域74包括轴向末端表面76,所述轴向末端表面相对于活塞72的轴向端表面36内向间隔开一顶部凹入距离78。顶部凹入距离78大于阀门间隙距离46，以在阀门重叠期间活塞72设置在上死点位置中时提供阀门40、42的头和中央顶部区域74之间的间隙。中央顶部区域74是波状外形表面70的一部分，且进一步有助于在环形凹部48限定旋转漩涡。
[0022]参见图6和7，内燃发动机的替换实施例显示在100。在图6和7中，相似的特征具有与图1到5中相同的附图标记。内燃发动机100是单坡屋顶(pent-roof)样式的发动机，其中进气阀门40和排气阀门42以相对于中心轴线30的角度布置。燃料喷射器68沿中心轴线30同中心地设置。
[0023]内燃发动机100包括活塞102，所述活塞包括与发动机缸体24和汽缸盖26协作的轴向端表面36，以在它们之间限定燃烧室38。如图7所示，活塞102的轴向端表面36包括对应于汽缸盖26的单坡屋顶的形状。在阀门40、42设置在打开位置且活塞102设置在上死点位置或上死点位置附近时，如图6所示，阀门40、42每一个的头可以与活塞32的轴向端表面36重叠一阀门间隙距离46。
[0024]如上所述，活塞32的轴向端表面36至少部分地限定燃烧室38。还参见图7，通过活塞102的轴向端表面36限定的燃烧室38的部分包括凹入到活塞102的轴向端表面36中的多个环形凹部48。阀门40、42中的一个设置为与燃烧室38的其中一个环形凹部48相对。环形凹部48每一个限定出底部表面50，所述底部表面与活塞32的轴向端表面36间隔开凹入距离52，如图6所示。凹入距离52大于阀门间隙距离46。燃烧室38的每一个环形凹部48与阀门40、42中一个的头轴向对准，且大小设定为在其中接收阀门的头，以在阀门重叠期间在活塞32的轴向端表面36和阀门的头之间提供间隙。
[0025]附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
【权利要求】
1.一种内燃发动机，包括: 发动机组件，限定沿中央孔轴线延伸的孔； 活塞，设置在孔中且在孔中沿中央孔轴线能往复运动，且包括部分地限定了燃烧室的轴向端表面，所述轴向端表面具有凹入到活塞的轴向端表面中的多个环形凹部；和 多个阀门，被发动机组件可动地支撑，用于沿中央孔轴线作轴向运动，其中多个阀门每一个包括限定了外周的头，且设置为与燃烧室的多个环形凹部中的一个相对； 其中燃烧室的多个环形凹部每一个与多个阀门中一个的头轴向对准，且大小设定为在其中接收相应头的外周，以在活塞设置在上死点位置附近时，在活塞的轴向端表面和阀门的相应头之间在阀门重叠期间提供间隙。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，其中多个阀门每一个的头在活塞设置在上死点位置时与活塞的轴向端表面重叠一阀门间隙距离。
3.如权利要求2所述的内燃发动机，其中多个环形凹部每一个限定了从活塞的轴向端表面间隔开凹入距离的底部表面，其中凹入距离大于阀门间隙距离。
4.如权利要求2所述的内燃发动机，其中燃烧室的多个环形凹部每一个包括中央顶部区域，所述中央顶部区域从环形凹部的底部表面沿中央孔轴线且朝向与环形凹部相对设置的阀门头轴向向外延伸。
5.如权利要求4所述的内燃发动机，其中中央顶部区域每一个包括从活塞的轴向端表面内向间隔开一顶部凹入距离的轴向末端表面，其中顶部凹入距离大于阀门间隙距离。
6.如权利要求1所述的内燃发动机，其中燃烧室的多个环形凹部每一个包括在环形凹部的底部表面和活塞的轴向端表面之间大致平行于中央孔轴线延伸的边缘壁。
7.如权利要求6所述的内燃发动机，其中活塞的外周壁限定了邻近活塞的轴向端表面设置的多个凹槽，多个凹槽每一个限定了通过活塞的外周壁进入燃烧室的多个环形凹部中的一个的开口。
8.如权利要求7所述的内燃发动机，其中孔限定了燃烧室的多个环形凹部每一个的边缘壁的一部分，所述一部分与多个凹槽每一个邻近。
9.如权利要求1所述的内燃发动机，其中多个阀门每一个的头包括限定了头直径的环形形状，且其中多个环形凹部的每一个包括大致环形的形状，所述环形形状限定了大于头直径的凹部直径。
10.如权利要求1所述的内燃发动机，其中多个阀门包括至少一个进气阀门和至少一个排气阀门。
【文档编号】F02B23/06GK103670662SQ201310385134
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】R.D.斯特劳布, P.A.巴蒂斯顿, A.R.瓦德瓦 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司