[发明专利]具有漏气特性的活塞及防止内燃机严重故障的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年11月10日提交的第61/259,814号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明主要涉及内燃机，尤其涉及其活塞。

背景技术

当气门在工作过程中跌落并与活塞接触时，会导致公知的内燃机的潜在故障模式发生，该故障模式可导致发动机严重损坏。对发动机产生的危害可以包括更换整个动力气缸系统（活塞、环、衬垫、活塞销和连接杆）、气门机构、气缸盖、机轴以及多次更换发动机缸体。因此，尽管可以修理，但修理这种故障的费用非常昂贵。

发明内容

本发明提供一种防止内燃机可能严重损坏的活塞，从而降低造成发动机昂贵损失的风险。该活塞包括活塞本体，该活塞本体具有通过壁与内部的冷却室隔开的上表面。上表面具有延伸至壁的封闭底面的型腔。型腔中设置有管状构件。管状构件从上表面向上延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种防止内燃机严重故障的方法。该方法包括提供活塞本体，该活塞本体具有通过壁与内部的冷却室隔开的上表面。以及包括，在气门头下方的壁上提供预定位置，用于使用时在预定位置形成穿过壁进入内部的冷却室的直通开口。

根据该方法的另一方面，该方法进一步包括形成延伸进入上表面直至壁的封闭底面的型腔，并在该型腔中设置管状构件，且该管状构件从上表面向上延伸。

根据本发明的另一方面，通过在活塞的上壁中提供用于气门头撞击的预定位置，以形成延伸进入活塞的内部的冷却室的漏气通道，从而提供了一种防止内燃机严重故障的方法。该漏气通道使漏气突然增加，从而提供了问题的即时指示。该指示可以防止对发动机产生进一步损坏。

附图说明

结合下文详细描述的优选实施方案、最佳实施例、所附权利要求和附图，本发明在所述的或者其它方面的特性和优点将更加容易理解，其中：

图1示出了根据本发明一个方面构造的内燃机中活塞的剖视图；

图1A是图1中活塞的俯视图，其示出了位于活塞的上燃烧表面上方的气门头位置；

图2是图1中活塞的圈出部分2的放大图；

图2A是类似于图2的视图，其示出了一种用于在活塞的型腔中固定管状构件的替换机构；

图3是类似于图2和2A的视图，其示出了在活塞中形成的漏气通道。

具体实施方式

更详细地参阅附图，图1示出了根据本发明的一个优选方面构造的活塞10。该活塞10具有沿中心轴14延伸的活塞本体12，活塞10在缸膛（未示出）内沿中心轴14作往复运动。在此作为示例而非限制，活塞本体12包括具有上燃烧表面18的上冠部16，此作为示例而非限制，上冠部16在此处示为具有环形的、平面的、径向的外部20和从外部20径向向内凹入的燃烧碗22。外部20在多个气门头23（图1A）的下方对齐。活塞10示为具有内部的外冷却腔（室）24和中心冷却腔（室）26，外冷却腔24和中心冷却腔26通过环形内肋28彼此分别隔开，在此作为示例而非限制，环形外肋29从外部20下垂。上燃烧表面18通过上壁30与外冷却腔24和内冷却腔26隔开。在此作为示例而非限制，至少一个型腔（优选多个型腔32，其个数与气门头的个数吻合，在图1A中显示为4个）延伸进入壁30的上燃烧表面18超过深度（D）直至壁30的封闭底面34。每个型腔32中均设置有邻接于封闭底面34的管状构件36。当管状构件36设置为邻接于底面34，或者非常接近于底面34后，管状构件36从上燃烧表面18向上延伸。因此，如图3所示，任何一个气门头23均可能变松并从它的正常工作位置跌落，气门头23分别撞击下方的管状构件36，进而使管状构件36以足够的力量撞击脆弱的封闭底面34并冲破该脆弱的封闭底面34。如此一来，在穿过上壁30的预定位置形成了预期的孔（也可以称为直通通道或漏气通道38）。漏气通道38使气体/燃料混合物的漏气突然增加，进而提供问题的即时指示，例如，可以通过压力传感器检测缸膛内的压力来探测该指示。突发的压力变化指示可以给操作员或者发动机控制系统发出信号，从而使操作员或者发动机控制系统关闭发动机以避免对发动机的进一步损坏。