[發明專利]具有開槽式頂部槽脊的發動機活塞

有效

• 申請號: 201680063136.4
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN108260358B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: A·內斯;J·R·布魯貝克
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02F3/28
• 分類號: F02F3/28;F16J1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟

公開一種活塞(20)。該活塞可具有活塞冠部(30)，該活塞冠部具有頂部表面(48)。該活塞還可具有第一槽脊(50)，該第一槽脊鄰近于頂部表面設置在活塞冠部中。第一槽脊可具有側表面(62)，該側表面設置成大體正交于頂部表面。此外，該活塞可具有第二槽脊(52)，該第二槽脊與第一槽脊軸向地隔開。此外，該活塞可具有凹槽(56)，該凹槽設置在第一槽脊和第二槽脊之間。該活塞還可具有槽口(84)，該槽口在側表面和頂部表面之間延伸。該槽口可具有大體凹入形狀并且可圍繞頂部表面周向地延伸。

技術領域

本發明總地涉及發動機活塞，并且更具體地，涉及具有開槽式頂部槽脊的發動機活塞。

背景技術

內燃發動機包括一個或多個燃燒腔室，每個燃燒腔室均裝配有活塞，該活塞經由連接桿連接于曲柄軸。燃料在燃燒腔室中的燃燒致使活塞在燃燒腔室內沿一個方向移動，從而使得曲柄軸旋轉。曲柄軸的旋轉進而有助于在燃燒腔室內沿相反方向驅動活塞。該活塞通常在其側壁上包括環形凹槽。凹槽接納環形活塞環，這些環形活塞環使得活塞的側壁與燃燒腔室的內壁隔開。

在發動機的操作期間，燃燒腔室中的其中一些燃料或燃料空氣混合物可進入活塞側壁和燃燒腔室內壁之間的周向間隙。當燃燒腔室中的燃料或燃料空氣混合物點燃時，火焰前端行進離開燃燒啟始的位置，從而在其路徑中消耗燃料或燃料空氣混合物。活塞和燃燒腔室壁趨于傳導由于燃燒釋放的其中一些熱量。由于此種熱量損失，火焰前端可能不會進入活塞側壁和燃燒腔室內壁之間的間隙，從而留下捕獲在周向間隙中的燃料和/或燃料空氣混合物未被燃燒。未燃燒的燃料或燃料空氣混合物可能隨著廢氣離開燃燒腔室。

仍未燃燒并且從燃燒腔室逸出的燃料并不參與燃燒，從而降低發動機的效率。另外，逸出的未燃燒燃料助長了由發動機產生的不期望排放物的總量。雖然未燃燒燃料可在后處理裝置中燃料以防止其排放至大氣，但實施這些裝置會增加操作發動機的成本。因此，期望減少從燃燒腔室排放到離開燃燒腔室的廢氣中的未燃燒燃料的量。

用于減少燃燒腔室中未燃燒燃料的量的一種技術在授予Huang等人的于2014年10月29日公開的加拿大專利申請2863036A1(’036申請)中得到了公開。’036申請公開了一種活塞，該活塞具有從活塞的頂部表面延伸至外側表面的開槽邊緣。’036申請公開了可選擇開槽角度和開槽深度，以減少廢氣中未燃燒碳氫化合物、一氧化碳和NOx的量。’036申請進一步公開了：雖然利用開槽活塞減少了未燃燒碳氫化合物和一氧化碳的量，但NOx的量對于所有的開槽設計而言均增大。此外，’036申請公開了與未開槽活塞相比，燃燒腔室中未燃燒碳氫化合物的量對于一些開槽設計而言增大。

雖然，’036申請公開了使用開槽活塞來減少燃燒腔室中未燃燒碳氫化合物的量，但所公開的活塞仍可能并非是最佳的。具體地說，所公開的活塞導致NOx的量增大。此外，對于至少一些開槽幾何形狀，所公開的活塞導致燃燒腔室中未燃燒碳氫化合物的量發生不期望的增大。在這些情形中，開槽的形狀可能并不允許火焰前端前進到活塞側壁和燃燒腔室的內壁之間的間隙中。

本發明的發動機活塞解決了上文闡述的一個或多個問題和/或本領域中的其它問題。

發明內容

在一個方面中，本發明涉及一種活塞。該活塞可包括具有頂部表面的活塞冠部。該活塞可包括第一槽脊，該第一槽脊鄰近于頂部表面設置在活塞冠部中。第一槽脊可包括側表面，該側表面設置成大體正交于頂部表面。活塞還可包括第二槽脊，該第二槽脊與第一槽脊軸向地隔開。此外，該活塞可包括凹槽，該凹槽設置在第一槽脊和第二槽脊之間。該活塞還可包括槽口，該槽口在側表面和頂部表面之間延伸。該槽口可具有大體凹入形狀并且可圍繞頂部表面周向地延伸。