[发明专利]裙部开油槽的活塞

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年8月13日提交的申请序列号No.60/955,423的美国临 时申请的优先权，其通过引用整体合并入此处。

技术领域

本发明大致涉及内燃机，更具体地涉及重型柴油机活塞。

背景技术

已知内燃机，特别是柴油机需要高耗油量，这就导致了不良的废气排放。 此外，油料的消耗将带来活塞表面的积碳堆积，特别是在活塞的顶部区域， 包括环形活塞环凹槽。因此，积碳将限制活塞环的运动，从而衰减活塞环密 封燃烧气体和控制耗油量的效力，从而引起更多的油料侧漏，降低发动机性 能，减小发动机组件的寿命，及增加废气排放。

除了上述提到的问题以外，另外还有一个已知的问题是由在气缸内部活 塞往复运动的路线中，油料的非均一的湍流而引起。这些额外的问题包括衬 垫的气蚀现象的产生以及在活塞与气缸衬垫之间的增大的摩擦力。所述的气 蚀现象对于活塞的配置是敏感的，特别是对于整体结构的活塞，该活塞具有 与活塞整体成型的固定裙部。所述的增大的摩擦力对于活塞的二次运动是敏 感的，由于缺乏引导，活塞在气缸衬垫内的往复运动会发生倾斜。油料控制 损耗可追溯到由活塞运行的高速度而产生的油料驻波。如果这种情况发生在 裙部的上部时，将导致“溢油”现象的出现。由此导致大多数的油料朝向活 塞的上部冠顶，且油料滴流入活塞环带区域。有时候，例如当穿过活塞环带 的气压梯度没有被清楚限定时，第一环形凹槽溢油，于是它对耗油的控制特 性也就消失了。油料的二次驻波在第一环形凹槽的上缘形成。在驻波中这些 油料暴露于火焰锋而被分解和碳化，产生烟灰和形成积碳。因此，虽然活塞 环区域维持一定的持续的油量供应是必须的，但是油量过多对于发动机的寿 命是不利的，还将降低发动机的性能。

根据本发明加工的活塞及其发动机克服或至少极大地降低了由上述讨论 的那些问题带来的缺陷，从而允许柴油机在更高的性能水平上运转，同时降 低燃料消耗，耗油量和废气排放，此外还能延长它们的使用寿命。

发明内容

根据本发明的一方面构造的内燃机活塞具有一上冠部，带有从其悬垂的 一对销毂，该销毂与径向间隔开的一对裙部连接为一体。各裙部具有一贯穿 延伸的开口，以使裙部外壁和部分以裙部为边界的内腔之间形成流体连通。 开口具有大致横跨活塞往复运动的方向延伸的上缘和下缘，以及在上缘和下 缘之间延伸的边。该上下缘具有特有的轮廓形状以在整个活塞运动周期内， 促进油料在活塞外壁上的层流和均布性。该轮廓的形状可引导至少部分油料 流入活塞的腔内，同时维持活塞外部的期望的动力学油膜。

根据本发明的一个方面，各个开口具有的长度和宽度使该开口的面积占 各自裙部面积约20-80％。

根据本发明的另一个方面，上缘和下缘的轮廓外形相同。

根据本发明的另一个方面，上缘和下缘的轮廓外形不同。

根据本发明的另一个方面，上缘和下缘具有从裙部的外壁延伸到油槽的 内壁的线性的倒圆面。

根据本发明的另一个方面，上缘和下缘具有从裙部的外壁延伸到油槽的 内壁的非线性的倒圆面。该非线性的倒圆面可以具有任何合适的轮廓，包括 抛物线形或其他合适的多项式形。

根据本发明加工成型的活塞，改善了油料在整个活塞周期中的流动，减 小了在整个活塞循环中的动力学粘性摩擦，增强了贯穿整个循环的对活塞的 引导，降低了气缸衬垫的气蚀现象，减少了活塞的粘性摩擦损失，减少了在 环形凹槽内或环形凹槽上的积碳，改善了活塞环的运动，降低了耗油量和由 此形成的粘附在顶层的积碳，从而减少由积碳引起的不良抛光，降低废气排 放，整体提高发动机的运行性能和使用寿命。这些有利影响的总和降低了燃 料的消耗，提高了每加仑的英里数。

附图说明

结合以下对当前优选实施方式和最佳形式的描述、所附权利要求和附图， 本发明的上述和其它特征和优点将会被更容易理解，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的活塞结构的局部透视图；

图2是大致沿图1中的线2-2的剖视图；

图3是大致沿线3-3，根据本发明的一个优选实施例的在活塞的裙部上的 油槽的横截面的分解图；

图4是与图3相似，根据本发明的另一优选实施例的在活塞的裙部上的 油槽的分解图；

图5是与图3相似，根据本发明的又一优选实施例的在活塞的裙部上的 油槽的分解图；