[发明专利]具有可变深度凹槽根部的活塞

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于内燃机的活塞，且更具体地涉及一种具有用于使活塞环与变形衬套相匹配的可变深度凹槽根部的活塞。

背景技术

活塞、环和衬套的组合密封在燃烧气体中，并从其中提取能量。衬套与活塞环之间的密封使用油来润滑。活塞环的一个主要功能便是将衬套表面上的润滑油向下刮铲并防止其在燃烧室中燃烧。环的密封以及刮铲功能由于在环和活塞凹槽之间作用在环背面的燃烧气体压力而得以实现。作用在环背面的气压的量取决于环和活塞之间空间的几何形状。衬套由于其上的热负荷发生了变形。该变形形成了非圆形状，环必须与该形状相匹配才能实现其功能。

授予Cha等人的美国专利第8,353,267号涉及一种具有活塞环稳定性能的活塞。活塞包括上部环、中部环和油环。环形凹槽形成在上部环和中部环之间，其中活塞和内气缸壁之间的间隙从环形凹槽延伸通过油环。凹槽和间隙允许混合气体和油从其中流过，用于稳定上部环和中部环的性能。

一直都需要提供具有改进性能、效率或寿命的改进的内燃机部件。本发明涉及这样的努力。

发明内容

在一个方面中，用于内燃机的活塞包括圆柱形活塞主体，其限定纵向轴线且具有顶端和外圆柱形表面。第一活塞环凹槽形成在外圆柱形表面中且包括凹槽根部、上表面和下表面。凹槽根部具有围绕圆柱形活塞主体圆周的可变深度。

在另一个方面中，用于内燃机的活塞组件包括活塞，其具有圆柱形活塞主体且具有顶端和外圆柱形表面。第一活塞环凹槽形成在外圆柱形表面中且包括凹槽根部、上表面和下表面。活塞组件还包括活塞环，其至少部分地容纳在第一活塞环凹槽内，以及气缸衬套，其容纳活塞且具有内表面。凹槽根部具有围绕圆柱形活塞主体圆周的可变深度。

在又一个方面中，提供了用于内燃机的活塞的制造方法。活塞包括圆柱形活塞主体且具有顶端和外圆柱形表面。方法包括第一步骤：确定沿气缸衬套内表面的经识别的衬套与活塞环不匹配的区域。方法还包括第二步骤：在外圆柱形表面中形成具有可变深度凹槽根部的第一活塞环凹槽，凹槽根部深度在与经识别的衬套与活塞环不匹配的区域相对应的区域处围绕圆柱形活塞主体的圆周变化。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例容纳在衬套内且包括活塞环凹槽的活塞的局部剖面侧视图；

图2是包括图1的活塞与衬套以及定位在活塞环凹槽内的活塞环的活塞组件的示意性侧视图；以及

图3是根据本发明的另一方面沿图2的线3-3截取的剖面图。

具体实施方式

虽然并未示出或描述内燃机，但内燃机的大体工作对于本领域技术人员而言是众所周知的。本发明适用于内燃机且正是在这种情况下进行描述的。但是，本文所公开的概念可具有更广泛的适用性，和/或可能相较于其它概念更适用于特定发动机。

根据图1中的一个实施例示出了根据本发明的用于内燃机的活塞10。应当理解，活塞具有各种不同的形状、尺寸和配置，这取决于特定应用。虽然示出了特定示例，但其并非旨在以任何方式限制本发明的范围。如上所述，本发明的概念可具有广泛适用性，包括适用于各种类型的发动机以及各种类型的活塞。

图1中所示的活塞10大体上包括实心圆柱形活塞主体12，其限定纵向轴线A或沿纵向轴线A定向。圆柱形活塞主体12具有顶端14和外圆柱形表面16。活塞10的形状和材料可以改变。根据某些实施例，活塞10可由铸铁、铸钢、锻钢、压铸铝合金和/或锻造铝合金制成。材料可根据活塞10的期望性能以及制造简便性进行选择。

活塞10配置成在内燃机的气缸(未示出)内沿轴线A移动。气缸可设置有衬套18或套筒，其直接容纳活塞10。衬套18可保护气缸且通常装配至发动机缸体中以形成气缸。衬套18用作气缸的内壁且为一个或多个活塞环(未示出)限定内滑动表面20。活塞环(其将参照图2进行讨论)可容纳在活塞10的开口或凹槽内。

活塞10可包括形成在外圆柱形表面16中的第一活塞环凹槽22。第一活塞环凹槽22大体上可包括凹槽根部24、上表面26和下表面28。根据示例性实施例，上表面26和下表面28基本平行。凹槽根部24(其将在下文更详细地进行讨论)可与纵向轴线A基本平行。虽然示出了凹槽的特定形状、数量和配置，但应当理解，本文所述的教导可应用于具有不同活塞环凹槽配置的各种不同活塞。