[发明专利]一种活塞和具有该活塞的内燃机以及构建此活塞的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年6月15日提交的美国临时申请序列号No. 60/944,244的权益，其通过引用整体合并入此处。

技术领域

本发明大致上涉及内燃机，更具体地，涉及活塞的构造和排布。

背景技术

已知内燃机，尤其是柴油机耗油量相对较高，并在此过程中产生不需要 的废气排放。另外，随着油的消耗，碳堆积在活塞的表面，诸如活塞的顶层 (top land)区域，包括在环形凹槽中。由此，积碳阻碍该环的运动，造成油 的窜漏，使发动机的性能和发动机组件的使用寿命降低，使耗油量和废气排 放量增加。因此，人们不懈努力于克服缸膛内及缸膛内的活塞上的积碳所带 来的缺陷。

根据本发明制造的活塞及具有该活塞的发动机克服或极大地减少了上述 积碳所带来的缺陷，从而允许柴油机以提高了的性能水平运行，同时使其耗 油量和废气排放量降低，使用寿命延长。

发明内容

根据本发明制造的内燃机活塞减少了活塞顶层上的积碳，减少环形凹槽 中及其对应的活塞环上的积碳，改进该活塞环的运动，减少油的窜漏和消耗， 减少缸膛中由于积碳进行的抛光，降低废气排放量，并总体提高发动机的运 行性能。

根据本发明的一个方面，一种内燃机活塞，其包括一具有冠顶的活塞主 体，该冠顶具有沿中心轴从上部表面悬垂的大致呈圆柱形的外部表面。至少 一个径向延伸到该外部表面的环形凹槽，形成从所述环形凹槽延伸到所述上 部表面的顶层。沿所述顶层周边形成有多个波形。每个波形都具有径向延伸 到顶层的外部表面的波谷，且从上部表面延伸到环形凹槽。穿过上部表面延 伸到环形凹槽的波形相对于中心轴呈非平行关系，波形在与中心轴平行的方 向上彼此不重叠。

根据本发明的另一个方面，一种发动机，其具有一包括缸膛的气缸体， 和一燃料喷射器，所述燃料喷射器以一种预定的模式把燃料喷雾流喷射进缸 膛。发动机进一步包括一个收容在缸膛中的活塞。所述活塞具有一上部表面 和一从上部表面沿中心轴悬垂的外部表面，具有至少一个径向延伸到外部表 面的环形凹槽，形成从所述环形凹槽延伸到所述上部表面的顶层。所述顶层 具有多个波形。每个波形都具有径向延伸到顶层的外部表面的波谷和从波谷 径向向外延伸的波峰。所述波谷和波峰从上部表面延伸到环形凹槽。活塞进 一步具有一对沿着销孔轴彼此对齐的销孔，形成与销孔轴大致垂直的推力方 向。波峰和波谷配置在相对于燃料喷雾流、销孔轴或推力方向中的至少一个 的预定方向上。

根据本发明的另一个方面，提供一种构建活塞的方法，该活塞在内燃机 的缸膛中作往复运动，所述内燃机具有将燃料喷雾流喷射进缸膛的燃料喷射 器。所述方法包括提供一个具有一上部表面和一从上部表面沿中心轴悬垂的 外部表面的活塞主体。然后，形成一个径向延伸到外部表面的环形凹槽，以 形成从所述环形凹槽延伸到所述上部表面的顶层。进一步的，形成一对沿着 销孔轴彼此对齐的横向间隔的销孔，确立与销孔轴大致垂直的推力轴。更进 一步的，在顶层中形成多个波形，该波形具有径向延伸到顶层的外部表面的 波谷和从波谷径向向外延伸的波峰。最后，在相对于燃料喷雾流、销孔轴或 推力轴中的至少一个的预定方向上配置波峰和波谷。

附图说明

结合考虑以下对当前优选的实施例和最佳实施方式的详细描述、所附权 利要求以及附图，本领域技术人员将更容易理解本发明的上述和其他方面、 特征及优点，其中：

图1A-1C是示出了根据本发明当前优选实施例的三种不同活塞结构的部 分删除的发动机气缸体的侧面透视图；

图2是具有在根据本发明一当前优选实施例的活塞顶层上形成的多个轴 向延伸的凹槽的180°分割图1-3中的活塞的周边的不完全顶视图；

图3是曲线图和相应的表格，表明了沿图1A-1C中的活塞的顶层的部分 周边的凹槽的轮廓和深度；

图4是具有在根据本发明另一当前优选实施例的活塞顶层上形成的多个 轴向延伸的凹槽的180°分割活塞的周边的不完全顶视图；

图5是曲线图和相应的表格，表明了沿图6中的活塞的顶层的部分周边 的凹槽的轮廓和深度；

图6根据本发明另一当前优选实施例构建的活塞的侧视图；