[发明专利]抗爆活塞

说明书

活塞包括沿销孔轴线彼此对准的一对销孔。该活塞还包括冠部，该冠部具有带外边沿的顶部燃烧表面和从该外边沿下垂的环形带。该环形带包括顶部基体和用于接纳活塞环的第一环形槽。至少一个凹陷部形成于该顶部基体中，并且从该顶部燃烧表面延伸小于从该顶部燃烧表面到该第一环形槽的完整距离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月8日提交的名称为“抗爆活塞(DETONATION RESISTANTPISTON)”的美国临时专利申请号62/742,606的优先权，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明整体上涉及用于内燃机的活塞。

2.相关领域

在改进内燃机性能的努力中，活塞制造商越来越多地转向铝和铝合金以降低质量。然而，使用铝的一个缺点是，与钢相比，铝具有较低的熔融温度和较低的强度，因此铝活塞如果遇到极端的温度或负载则更易于损坏。

内燃机工业中的另一个趋势是转向主要由甲烷构成的替代燃料诸如填埋气体。使用填埋气体的一个缺点是，其一般非常不纯并且组成变化很大。因此，当使用填埋气体时，其可导致不受控的燃烧和爆炸(也称为碰撞)，这在燃烧室内产生局部和临时的爆炸区。在该爆炸区内，燃烧室经历极高的温度和压力。如果铝活塞的材料位于该爆炸区内，则活塞的铝材料可侵蚀、变形或熔融。在大多数情况下，当活塞处于或接近压缩冲程与功率冲程之间的上止点位置时，爆炸区位于邻近活塞外边缘的区域中，因此活塞的该区域最易于因爆炸而损坏。

防止可由不受控的爆炸引起的损坏的一种已知方法是使燃烧处于控制下。然而，该方法通常需要对发动机的昂贵修改，诸如对火花和阀时序的修改。

发明内容

本发明的一个方面涉及用于内燃机的活塞。活塞包括沿销孔轴线彼此对准的一对销孔。活塞还包括冠部，该冠部具有带有外边沿的顶部燃烧表面和从外边沿下垂的环形带。环形带包括顶部基体和用于接纳活塞环的第一环形槽。至少一个凹陷部形成于顶部基体中，并且从顶部燃烧表面延伸小于从顶部燃烧表面到第一环形槽的完整距离。

已发现活塞尤其抵抗来自活塞上方的燃烧室内燃料和空气混合物的不受控爆炸的附带损坏，并且这种增加的抗损坏性以低附加成本实现，并且发动机本身不需要任何改变。

根据本发明的另一个方面，至少一个凹陷部延伸跨过顶部燃烧表面相对于销孔轴线以九十度定位的点。

根据本发明的又一个方面，至少一个凹陷部是一对凹陷部。

根据本发明的又一个方面，该对凹陷部彼此完全相对。

根据本发明的另一个方面，活塞关于垂直于销孔轴线延伸的平面对称。

根据本发明的又一个方面，顶部燃烧表面具有燃烧碗。

根据本发明的又一个方面，镍涂层覆盖顶部燃烧表面的一部分。

根据本发明的另一个方面，镍涂层覆盖至少一个凹陷部。

本发明的另一个方面涉及用于内燃机的动力缸组件。动力缸组件包括围绕缸孔的缸衬里。活塞设置在缸孔中并且能够沿缸孔内的中心轴线往复运动。活塞具有冠部和沿销孔轴线彼此对准的一对销孔。活塞还具有带外边沿的顶部燃烧表面和从外边沿下垂的环形带。环形带包括顶部基体和用于接纳活塞环的第一环形槽。至少一个凹陷部形成于顶部基体中，并且从顶部燃烧表面延伸小于从顶部燃烧表面到第一环形槽的完整距离。

根据本发明的另一个方面，至少一个凹陷部延伸跨过顶部燃烧表面相对于销孔轴线以九十度定位的点。

根据本发明的又一个方面，至少一个凹陷部是一对凹陷部。

根据本发明的又一个方面，该对凹陷部彼此完全相对。