活塞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及用于内燃机的活塞，尤其涉及用于柴油机的活塞。更具体地，本发明涉及一种限定在活塞的冠部中的燃烧碗状结构。
【背景技术】
[0002]燃料在发动机活塞的燃烧室中燃烧可产生颗粒物质，例如煤烟和氮氧化物排放。人们越来越关注在产生足够发动机功率的同时，最小化废气中氮氧化物的排放以及最小化保留在燃烧室中并通过废气释放的颗粒物质的量。通常采用包括催化剂和颗粒过滤器的废气后处理装置来减少废气中氮氧化物和微粒物质的排放。
[0003]颗粒物质和氮氧化物排放可能取决于与发动机设计和运行有关的因素。这些因素可包括发动机压缩比、燃烧室结构和燃料喷射喷雾样式。可利用这些因素来进一步减少氮氧化物和颗粒物质排放的水平。
[0004]空气和燃料混合物的分布和流动对颗粒物质和氮氧化物排放的影响可由燃烧室的结构确定。
[0005]US2007199538公开了一种用于直喷式柴油机的燃烧室，其中空气和燃料的混合物可最佳通过燃烧室改善，由此实现颗粒物质减少和氮氧化物减少之间的平衡。燃烧室可形成于活塞的顶端且可关于中心轴线对称。燃烧室可在其末端具有开口，所述开口与圆形部分和平直部分结合形成大致多边形形状。颗粒物质和氮氧化物的减少可通过改进燃料注射计时方面的延迟限制以及加速高废气再循环时的燃烧来实现。
[0006]本发明至少部分地旨在改进或克服现有技术系统的一方面或多方面。
【发明内容】
[0007]本发明描述一种用于柴油机的活塞，所述活塞包括:本体，其具有围绕中心轴线的冠部；燃烧室，其横向设置在本体中并从冠部凹入；中心突起，其围绕中心轴线设置在燃烧室中；唇部，其相对于冠部以一定角度倾斜；碗状结构，其从中心突起延伸到唇部；以及壁，其连接在唇部和冠部之间用于限制燃料蒸汽离开燃烧室的角度分布。
【附图说明】
[0008]当结合附图阅读时，根据以下各实施例的描述将更全面地理解本发明的前述和其它特征和优点，其中:
[0009]图1是根据本发明的活塞的剖视图；
[0010]图2是设置在图1的活塞中的燃烧室的剖视图；
[0011]图3a是图2的燃烧室的局部剖视图；
[0012]图3b是图3a的燃烧室的一部分的放大剖视图。
[0013]图4是图2的燃烧室的平面视图；以及
[0014]图5是具有燃料蒸汽和燃烧产物的路径的指示的燃烧室的一部分的放大剖视图。
【具体实施方式】
[0015]图1图示了柴油机的活塞10的横截面图。活塞10可滑动地组装到汽缸柱内的汽缸13中。活塞10可具有中心轴线P。汽缸13可具有汽缸盖15。汽缸13的壁可设置有汽缸衬套(未示出)。燃料喷射器17可设置在汽缸盖15中。燃料喷射器17可具有多个配置成将燃料喷射到汽缸13的喷嘴。
[0016]汽缸13可具有纵向轴线C。随着活塞10组装到汽缸13中，活塞10的中心轴线P可与汽缸13的纵向轴线C在一条直线上。
[0017]燃料喷射器17可配置为以喷射角(未示出)喷射燃料。喷射角可定义为活塞中心轴线P和燃料喷射器17中的喷嘴之间的角。喷射角可以确定活塞10之内的喷雾覆盖范围。
[0018]活塞10可具有本体12。本体12可具有第一端部21和第二端部23。本体12可由从第一端部21延伸到第二端部23的外表面25定界。活塞10可在第二端部23处具有活塞裙19。
[0019]本体12可具有冠部14。冠部14可以是大体平坦的。冠部14可围绕中心轴线P设置。冠部14可关于中心轴线P对称。冠部14可设置在第一端部21处。冠部14可从外表面25朝向中心轴线P延伸。冠部14可在相对于中心轴线P的大致横向方向上延伸。冠部14可垂直于外表面25。
[0020]图4图示了活塞10的平面图。冠部14可为具有内半径R2和外半径Rl的孔环。内半径R2可从中心轴线P到冠部14的内边缘27测得。冠部14的外半径Rl可从外边缘29到中心轴线P测得。外边缘29可以形成在外表面25上。内半径R2可具有38.35mm的长度。
[0021]图2图示了燃烧室11的一部分。活塞10可具有燃烧室11。燃烧室11可横向设置在本体12中。燃烧室11可在第一端部21处凹入到本体12中。燃烧室11可从冠部14凹入。燃烧室11可关于中心轴线P对称。燃烧室11可设置在第一端部21处。
[0022]燃烧室11可在第一端部分21处具有开口 28。开口 28可由冠部14的内边缘27定界。开口 28可具有等于冠部内半径R2的半径。开口 28可具有长度为38.35mm的半径。开口 28可与冠部14在一条直线上。开口 28可与冠部14在同一高度。
[0023]在汽缸13之内，活塞10可放置成使得燃料喷射器17可大量向燃烧室11中喷射燃料。喷射到燃烧室11中的燃料蒸汽可与之后在燃烧室11中燃烧的进入空气混合。燃烧室11可配置为接收以相对于中心轴线P大约67.5°到70°的喷射角喷射的燃料蒸汽。
[0024]参照图2，活塞10可具有中心突起22。中心突起22可设置在燃烧室11中。中心突起22可沿朝向开口 28的方向从燃烧室11凸出。中心突起22可为凸形凸起部。中心突起22可形成燃烧室11底部的中央部分。中心突起22可围绕中心轴线P设置。中心突起22可关于中心轴线P对称。中心突起22可为环形。中心突起22可至少部分地为圆锥形或半球形。
[0025]中心突起22可具有凹入部24。凹入部24可面向开口 28。凹入部24可由凹入底部31定界。凹入底部31可为部分球面表面。凹入底部31横截面可为凹弧。凹入底部31横截面可为圆形凹弧。
[0026]参照图3a，凹入底部31可具有最大凹入深度HI。最大凹入深度Hl可与中心轴线P重合。最大凹入深度Hl从开口 28计可为9.38mm。凹入底部31的半径R3可为9.0mm0开始测量半径R3的中心C3可重合在中心轴线P上。
[0027]参照图2，中心突起22可具有凹入转变部26。凹入转变部26可为环形并与凹入部24同心。凹入转变部26具有孔环形式。环形凹入转变部26可表示凹入部24的开口。凹入转变部26可面向开口 28。凹入转变部26可具有相对于开口 28大体垂直的对称轴线。凹入转变部26可具有相对于冠部14大体垂直的对称轴线。凹入转变部22可关于中心轴线P对称。
[0028]在横截面中，凹入转变部26可形成远离的凸弧对。在横截面中，凹入转变部26可形成远离的圆形凸弧对。远离的圆形凸弧对可由凹入部24间隔开。每一圆形凸弧可具有大体垂直于冠部14和开口 28的对称轴线。
[0029]参照图3a和图4，凹入转变部26可具有凹入转变顶部44。凹入转变顶部44可为凹入转变部26上的连续圆形峰的形式。凹入转变顶部44可为中心突起22上相对于开口28的最高点。从凹入转变顶部44到中心轴线P的距离可为6.75mm。
[0030]参照图3a，在凹入转变部26的每一个部分中，凹入转变顶部44可具有顶点。顶点处的中心突起22和开口 28之间的距离可为从中心突起22到开口 28的最小直线距离。
[0031]凹入转变部26的半径R4可为3mm。半径R4可从中心C4测得。从中心轴线P到中心C4的距离D4可为6.75mm。从中心轴线P到圆形凸弧形式的凹入转变部26的一部分的中心C4的距离D4可为6.75_。
[0032]参照图2，中心突起22可具有底部部分30。凹入转变部26可将凹入部24连接到底部部分30。底部部分30可为环形并与凹入部24和凹入转变部26同心。底部部分30可从凹入转变部26远离中心轴线P延伸。底部部分30可从凹入转变部26径向延伸。底部部分30可关于中心轴线P对称。
[0033]参照图3a，底部部分30可相对于冠部14和开口 28倾斜。底部部分30可以倾斜成远离冠部14和开口 28。底部部分30可相对于中心轴线P倾斜。底部部分30可朝向中心轴线P倾斜。底部部分30可相对于中心轴线P以70°的底部角Al倾斜。底部部分30和冠部14之间的角可为20°。
[0034]底部部分30可具有倾斜侧部。在横截面中，底部部分30可具有倾斜的笔直侧部。一对倾斜的笔直侧部可由凹入部24和凹入转变部26间隔开。
[0035]参照图2，中心突起22可具有底部转变部32。底部转变部32可为环形并与底部部分30同心。
[0036]在横截面中，底部转变部32可形成为远离的凸弧对。在横截面中，底部转变部32可形成为远离的圆形凸弧对。每一个圆形凸弧可具有明显向开口 28和冠部14倾斜的对称轴线。远离的圆形凸弧对可由凹入部24、凹入转变部26和底部部分30间隔开。底部转变部32可关于中心轴线P对称。
[0037]参照图3a和图4，底部转变部32可具有底部转变部顶部34。底部转变部顶部34可为连续圆形峰。底部转变部顶部34可为相对于开口 28在中心凸起22上最低的点。在每一个部分中，底部转变部顶部34都可具有顶点。顶点处中心凸起22和开口 28之间的距离可为从中心凸起22到开口 28的最大直线距离。
[0038]参照图3a，底部转变部32的半径R5可为3.0mm。半径R5可从中心C5测得。
[0039]参照图1，活塞10可具有碗状结构20。碗状结构20可设置在燃烧室11中。碗状结构20可形成为沿大致远离开口 28的方向伸入燃烧室11中的沟槽。碗状结构20可形成燃烧室11的底部的一部分。碗状结构20可关于中心轴线P对称。
[0040]参照图2，碗状结构20可形成圆形凹槽。碗状结构20可为环形并可与中心凸起22同心。碗状结构20可围绕中心凸起22设置。碗状结构20可通过底部转变部32连接到中心凸起22。碗状结构20可围绕中心凸起22形成部分环状。碗状结构20可径向从中心凸起22延伸出。
[0041]碗状结构20可由碗状结构表面33定界。碗状结构表面33可与底部部分30和凹入底部31形成燃烧室11的底部的一部分。碗状结构表面33可朝向开口 28和冠部14延伸，从而部分地形成燃烧室11的侧壁。
[0042]参照图3a和图3b，碗状结构表面33可为部分环状表面。碗状结构表面33在横截面中可为凹弧。碗状结构表面33在横截面中可形成为远离的圆形凹弧对。所述远离的圆形凹弧对由中心凸起22间隔开。
[0043]碗状结构20的半径R6可为9.0mm。半径R6可从中心C6测得。从中心轴线P到中心C5的距离D6可为28.06mm。从中心轴线P到以圆形凹弧形式的碗状结构20的一部分的中心C6的距离D6可为28.06mm。中心C6可具有深度H6。深度H6从开口 28计可为8.25mm0
[0044]碗状结构20可具有碗状结构底端35。碗状结构底端35可形成碗状结构20上的连续圆形线。相对于开口 28和冠部14，碗状结构底端35可为碗状结构20上的最低点。碗状结构底端35的最大碗状结构深度H2从冠部14计可为17.2