[發明專利]內燃發動機的活塞

有效

• 申請號: 201380019689.6
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN104428507B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: R·伯溫;E·德雷霍布爾;C·德雷科斯勒;M·拉普
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒能源方案有限公司
• 主分類號: F02B23/06
• 分類號: F02B23/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 吳鵬,馬江立

技術領域

本發明總體涉及內燃發動機的活塞。具體地，本發明涉及具有活塞裙部和活塞頂的活塞。所述活塞頂可在頂部界定所述活塞裙部。所述活塞頂可由活塞頂邊緣和活塞頂凹部形成，所述活塞頂凹部包括具有高度H的活塞凹部壁。具有相對于所述活塞頂邊緣的深度T的至少一個氣門凹窩可形成在所述活塞頂邊緣中或被引入所述活塞頂邊緣中。

本發明還涉及內燃發動機——諸如具有外部混合物(例如，混合氣)形成的奧托發動機——的發動機缸體。活塞和至少一個換氣門可在所述發動機缸體內被引導。所述活塞可具有活塞裙部和在頂部界定所述活塞裙部的活塞頂。所述活塞頂可由活塞頂邊緣和具有活塞凹部壁的活塞頂凹部形成，所述活塞凹部壁具有高度H。在所述活塞頂邊緣中可形成至少一個氣門凹窩，所述至少一個氣門凹窩具有到所述換氣門的確保打開的換氣門的自由運動的最小距離a。

背景技術

例如，由DE 10 2010 018 930 A1獲知一種用于內燃發動機的活塞，該活塞具有位于活塞頭內用于確保排氣門和進氣門的自由運動的4個氣門凹窩。

在奧托氣體燃料發動機的情況下，使用具有不同的活塞凹部形狀的活塞。通常，在以下常見變型之間進行區分：

A)具有屋頂形狀的活塞頭的活塞。活塞頭被設計用于具有氣體-沖掃預燃室的燃燒過程，使得火焰射流盡可能遲地撞擊在燃燒室壁上。

B)具有浴罐形活塞頭的活塞。活塞頭被設計成使得在入口側產生的滾流被保持。

C)具有Ω形的活塞頭凹部的活塞。活塞頭被設計用于針對最佳直接噴射的柴油機運轉，且由于成本原因和為簡單起見還以未修改的狀態用于奧托氣體燃料發動機中。盡管后者可能具有較差的燃燒結果。

D)具有罐狀活塞頭凹部的活塞。活塞頭被設計成使得在活塞邊緣部與氣缸蓋之間在徑向方向上形成擠流。罐狀活塞頭凹部中的渦流也被強化。

具有罐狀活塞頭凹部的活塞非常適合具有渦旋進氣通路和火花塞的發動機。在壓縮循環期間，混合物在活塞的活塞頭邊緣部(擠氣邊緣部)上方移位到罐狀活塞頭凹部中。在膨脹循環期間，混合物再次從罐狀活塞頭凹部被吸出。這個過程尤其在上死點位置附近引起強擠流。

除擠流外，罐狀活塞頭凹部還引起在入口側產生的渦流的加速。由于角動量的保留，當混合物向內移位到罐狀活塞頭凹部中時渦流的旋轉速度增大。

本發明至少部分針對于改善或克服現有技術系統的一個或多個方面。

發明內容

在一方面，本發明涉及內燃發動機的活塞。所述活塞可包括：具有中心軸線M的活塞裙部，和在頂部界定所述活塞裙部的活塞頂。所述活塞頂可具有直徑D，并且由活塞頂邊緣和活塞頂凹部形成，所述活塞頂凹部包括具有壁高度H的活塞凹部壁。在所述活塞頂邊緣中可形成至少一個氣門凹窩。所述至少一個氣門凹窩可具有相對于所述活塞頂邊緣的氣門凹窩深度T，其中所述氣門凹窩深度T關于所述壁高度H至少在所述活塞凹部壁(3)的區域內可滿足以下條件：0.05H<＝T<＝0.5H，特別是例如0.05H<＝T<＝0.2H，或0.1H<＝T<＝0.2H。

在本發明的另一方面，本發明涉及內燃發動機的發動機缸體。所述發動機缸體可包括在該發動機缸體中被引導的活塞。所述活塞可包括具有中心軸線M的活塞裙部和在頂部界定所述活塞裙部的具有直徑D的活塞頂。所述活塞頂可由活塞頂邊緣和活塞頂凹部形成，所述活塞頂凹部包括具有壁高度H的活塞凹部壁。在所述活塞頂邊緣中可形成有至少一個氣門凹窩。至少一個換氣門可具有中心軸線和到所述活塞頂凹部的用于確保打開的換氣門的自由運動的最小距離a。所述至少一個氣門凹窩設計成至少部分地比打開的換氣門的自由運動所需的深度深得多。所述距離a可增大到至少在所述活塞凹部壁的區域內的距離A，其中A>＝a+2mm。

附圖說明

本發明的其它優點和細節在權利要求和說明書中說明且在附圖中示出。在附圖中：

圖1示出活塞的透視圖；

圖2示出活塞的剖視圖；和

圖3示出發動機的示意圖。

具體實施方式

圖1所示的活塞1具有活塞裙部1.1和在頂部界定活塞裙部1.1的活塞頂2。活塞頂2由活塞頂邊緣2.1和與中心軸線M共軸地延伸的活塞頂凹部2.2形成。活塞頂凹部2.2具有在底部界定活塞頂凹部2.2的活塞凹部底部4和毗鄰活塞凹部底部4的活塞凹部壁3。在活塞頂邊緣2.1內設置有周向地分布布置的4個氣門凹窩5.1至5.4。