CN101598059A - 发动机活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机的活塞冷却装置，其包括在布置在汽缸体内的活塞与布置在汽缸体上的缸盖之间形成的燃烧室，其中在活塞内部在活塞顶部的底面上形成表面区域扩大部。

Description

发动机活塞

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞，尤其是一种通过平稳地冷却来降低燃烧室温度从而减少因异常燃烧所引起的损坏、噪音、振动的发动机活塞。

背景技术

如图1所示，发动机的燃烧室4由布置在汽缸体1中的活塞2的上表面和布置在汽缸体1的上表面上的垫圈上的汽缸盖3形成(在汽缸盖3的下表面上形成遮盖汽缸的上部的燃烧室的凹陷上表面)。

通过连杆5活塞2连接到曲轴使得能够将活塞2的上下运动转换成旋转运动。

图2A是活塞的俯视图，图2B是主视图，图2C是沿图2A中的线A-A的剖视图，图2D是活塞2的仰视图(从图2A中的方向A看)以及图2E是活塞顶部的底部的俯视图。

如这些图所示，在活塞2的上表面，即活塞顶部2a的上表面上形成阀套(2c：用于排气阀的阀套，2d：用于进气阀的阀套)，在进气/排气阀的最大循环时阀套防止阀和活塞的碰撞。在活塞中活塞顶部2a的下表面是向上凹陷的(除了销座2b外)，并且销座2b彼此面对面地形成并具有贯通销座2b的销孔2b’，使得连杆的小端通过活塞销与活塞孔2b’连接。

另一方面，在装配有涡轮增压器的发动机中，当由于过量供给使得燃烧室4中的压缩比过度地增加时，在燃烧中与上死点周围的过量空气快速混合会导致例如爆震的异常燃烧。

因此，发动机的主要部件被由异常燃烧引起的高温和高压而损害，例如对进气/排气阀的损害、活塞的破损和粘着、以及汽缸盖的阀桥中的裂缝，这些损伤降低了发动机的耐用性。

此外存在的问题是，当车辆启动或改变速度时异常燃烧造成燃烧噪声。

此外存在的问题是，异常燃烧在发动机内造成异常振动。

在上述情况中，通过延迟点火(发火)正时或减小燃烧室4内的温度来防止由异常燃烧引起的燃烧过程。但是，当点火正时延迟时，发动机的功率就会降低，并且当向燃烧室周围的汽缸盖设置水套(冷却水通道)以降低燃烧室内的温度时，则应该改变汽缸盖的材料。

本发明的背景技术章节中公开的信息仅用来增强对本发明的一般背景技术的理解，并且它不应当被认为是承认或以任何形式暗示该信息形成已经为本领域专业技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供一种发动机的活塞，其可通过冷却内燃机周围来降低内燃机中的温度，而不需要改变汽缸盖的材料，其采取了通过防止异常燃烧来降低燃烧室内的温度的方法。

在本发明的一个方面中，发动机的活塞冷却装置可包括在布置在汽缸体内的活塞与布置在汽缸体上的汽缸盖之间形成的燃烧室，其中在活塞内在活塞顶部的底面上形成表面区域扩大部。

表面区域扩大部可被配置为凹入活塞顶部的底面。

表面区域扩大部可包括至少一个弯曲部以排出供应至其上的油。

表面区域扩大部可在形成进气阀套的活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成。

表面区域扩大部可在形成排气阀套的活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成。

表面区域扩大部可在形成进气阀套的活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成，并且可在形成排气阀套的活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成。

表面区域扩大部可包括至少一个压纹。

表面区域扩大部可包括至少一个冷却槽。

冷却槽可从活塞顶部的底面上的一侧延伸到两个销座之间。

冷却槽可形成为圆顶形状，所述形状在垂直于活塞销的纵轴的方向上是长形的。

冷却片可形成在冷却槽之间，冷却片和冷却槽顺序地形成。

活塞冷却喷嘴可被布置到汽缸体上，并且将油供应到活塞顶部的底面上以提高冷却效率。

活塞冷却喷嘴可被布置在汽缸体的曲轴箱的上端部。

本发明的上述特征和优点从附图和下面的具体实施方式中将是显而易见的或者在合并入本文中的附图和下面的具体实施方式中得以更加详细地阐明，附图和下面的具体实施方式一起用于通过实施例来解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是发动机的示意性剖视图。

图2A是相关现有技术的活塞的俯视图。

图2B是活塞的主视图。

图2C是沿图2A中线A-A的剖视图。

图2D是活塞的仰视图。

图2E是活塞顶部的底部的俯视图。

图3是根据本发明的示例性实施方式的发动机的示意性剖视图。

图4A是根据本发明的示例性实施方式的形成有活塞的进气阀套的部分的剖视图。

图4B是图4A中所示的活塞顶部的底部的俯视图。

图4C是活塞的仰视图。

图4D是用于形成活塞顶部的底部形状的活塞顶部下铸模的透视图。

具体实施方式

现在将对本发明的各个实施方式做出详细参考，其实施例图示在附图中并在下面说明。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但要理解的是，本说明书并非要将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明不但要涵盖示例性实施方式，而且要涵盖可包括在由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替代、修改、等价形式以及其他实施方式。

图3是说明根据本发明的各个实施方式的装配有活塞的发动机的配置的视图，其中简单地显示了汽缸体1、活塞2、汽缸盖3和连杆5。

如现有技术中所公知的，活塞2被布置在汽缸体1中，连杆5与活塞2连接，并且汽缸盖3被布置在汽缸体1的上部，使得燃烧室4与活塞2的上表面一起形成。

在本发明的各个实施方式中，如在下文中将解释的那样，使用在燃烧室4下降低活塞2的温度的方法。

在本发明的各个实施方式中，汽缸体1装配有活塞冷却喷嘴6以增强活塞2的冷却效果。

活塞冷却喷嘴6是向活塞2的内侧(即，活塞顶部2a的底部)喷射发动机油的装置，其安装在汽缸体1的曲轴箱的上端上。

然而，只要活塞冷却喷嘴不干扰连杆5的大端和连接到该大端的曲轴的运转，则其可安装在任何位置并且不限于在特定位置上。

然而，活塞冷却喷嘴6的喷嘴端部应该面向活塞2的顶部2a的底部，使得能够将发动机机油喷射到活塞顶部的底部。

在本发明的各个实施方式中，喷嘴的端部可面向布置有进气阀的部分，即，布置有进气阀套2d的顶部2a的底部(参看图2A)。

然而，在本发明的其他实施方式中，活塞冷却喷嘴6可被布置在汽缸体1的对侧，使得喷嘴面向布置有活塞2的排气阀套2c的顶部2a的底部。

同时，活塞冷却喷嘴6的发动机油输入部(管道)在连接到曲轴箱的下部的油风扇的油表面下延伸以将油吸入到油风扇中。可选的，发动机油输入部(管道)可延伸到汽缸体1中形成的油沟的内部以吸取在油沟内流动的油，该油沟用于将油风扇中的油输送到汽缸盖。这是用于接收发动机油的普通结构，并且没有详细显示。

另一方面，图4A是与图2C(比较改进前/后)相对应的视图，图4B是与图2E相对应的视图，并且图4C是与图2D相对应的视图。

如这些图所示，表面区域扩大部在活塞2的顶部2a的底部上形成。在本发明的各个实施方式中，表面区域扩大部的至少一个端部可包括具有预定曲率的弯曲部，使得供给到该表面区域扩大部的油可容易地沿其弯曲部排出。

在本发明的各个实施方式中，表面区域扩大部可形成为各种形状，并且形成有冷却槽2f。

即，在活塞的顶部2a的底部上以预定距离形成一对冷却槽2f，并且两个冷却槽2f之间的部分的作用是作为相对于冷却槽2f突出的冷却片2e。

此外，冷却槽2f和冷却片2e垂直于插入至销座2b的孔中的活塞销的轴线而形成。

图4B是从上面看到的活塞顶部的底部的视图，这样看到冷却槽相对于冷却片2e突出。

图4C是从活塞顶部看到的活塞的顶部的仰视图(图4C中的相位与图4B旋转90度的相位相同)。可以看到冷却槽2f形成为圆顶形状，其是长形的并且朝向活塞的上表面凹陷，并且冷却槽2f的端部是圆形的。

如图示活塞顶部下铸模的图4D中所示，由被配置以形成冷却槽2f的突起2f’形成冷却片2e和冷却槽2f。突起2f’以预定距离相隔地形成在活塞顶部下铸模7的上表面上，该下铸模用于对活塞2的内部成型。由突起2f’之间的空间形成冷却片2e。

表面区域扩大部可由多个突起2f’形成规则或不规则的图案，并且槽和突起的形状和数目不受限制。也就是说，在活塞顶部的底部上，如上所述可以各种方式形成突起和槽，例如，以规则的间隔形成各自具有规则的矩形截面的冷却片，或者可以规则的间隔形成半圆形的突起，或者重复地形成各自具有三角形或半圆形截面的突出物和凹陷。在本发明进一步的其他实施方式中，冷却槽可形成有压纹。

同时，表面区域扩大部可在从活塞冷却喷嘴6喷射发动机油的位置处形成，以用于与活塞冷却喷嘴6交互地提升(冷却活塞)。

在此配置中，发动机油均匀地施加在整个扩大的表面区上(例如，在上面图示的实施方式中，由冷却槽2f和冷却片2e扩大的表面区)，使得发动机油的冷却作用遍布于整个扩大区，从而更有效的冷却活塞的顶部。

因此，在上面的实施方式中，在活塞顶部2a的底部上从活塞的中心轴在形成进气阀套2d的部分(进气侧)处形成冷却片2e和冷却槽2f。

此外，冷却片2e和冷却槽2f在顶部2a的底部上水平地形成。

此外，冷却片2e和冷却槽2f从顶部2a的一侧延伸到两个销座2b之间。

因此，从活塞冷却喷嘴6喷射的发动机油被施加到冷却片2e和冷却槽2f上，使得可以比当没有形成这些部件时更大的面积进行冷却。

如上所述，由于在顶部的底部上的表面区域扩大部进行更有效的冷却，因此热量从顶部2a的上表面，即活塞2的上表面，有效地传递到顶部的底部，使得与活塞的上表面接触的燃烧室4的温度(具体地，为燃烧室内混合物的温度)被降低，从而防止在某些位置处的异常点火所引起的异常燃烧。

具体地，在异常燃烧发生处的进气部进行有效地冷却，从而有效地防止由于过量供应空气所引起的异常燃烧。

如上所述，由于通过冷却活塞以降低燃烧室的温度而防止异常燃烧，因此减少了由异常燃烧产生的高温和高压所引起的问题，例如，对进气/排气阀的损害、汽缸盖的阀桥中的裂缝、以及活塞顶部的破损。

此外，由于不存在异常燃烧，因此当车辆起动或变速时不会产生异常燃烧噪声和异常振动。

此外，根据本发明的各个实施方式，由于通过冷却活塞降低燃烧室内的温度，因此汽缸盖不需要水套，使得不需要改变汽缸盖的材料。

为了便于在权利要求中进行解释和精确地定义，参照附图中所显示的特征的位置，使用术语“上”和“下”来描述示例性实施方式的这些特征。

为了解释和描述的目的，上面已经提出了对本发明的具体示例性实施方式的描述。它们并非是穷举的或要限制本发明于所公开的精确形式，并且根据上述教导，很显然有可能具有许多更改和变化。选择和描述示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域其他专业技术人员能够做出和利用本发明的各种示例性实施方式，以及做出和利用其各种替代和更改形式。要注意的是本发明的范围由本文所附的权利要求及其等效形式来限定。

Claims (15)

1、一种发动机的活塞冷却装置，其包括在布置在汽缸体内的活塞与布置在所述汽缸体上的汽缸盖之间形成的燃烧室，

其中在所述活塞内在所述活塞顶部的底面上形成表面区域扩大部。

2、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部被配置为凹入所述活塞顶部的底面。

3、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部包括至少一个弯曲部以排出供应至其上的油。

4、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部在形成进气阀套的所述活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成。

5、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部在形成排气阀套的所述活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成。

6、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部在形成进气阀套的所述活塞顶部的底面处垂直于活塞销的纵轴形成，并且在形成排气阀套的所述活塞顶部的底面处垂直于所述活塞销的纵轴形成。

7、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部包括至少一个压纹。

8、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述表面区域扩大部包括至少一个冷却槽。

9、如权利要求8所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述冷却槽从所述活塞顶部的底面上的一侧延伸到两个销座之间。

10、如权利要求8所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述冷却槽形成为圆顶形状，其在垂直于活塞销的纵轴的方向上是长形的。

11、如权利要求8所述的发动机的活塞冷却装置，其中冷却片形成在所述冷却槽之间，所述冷却片和所述冷却槽顺序地形成。

12、如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置，其中活塞冷却喷嘴被布置到所述汽缸体上，并且将油供应到所述活塞顶部的底面上以提高冷却效率。

13、如权利要求12所述的发动机的活塞冷却装置，其中所述活塞冷却喷嘴被布置在所述汽缸体的曲轴箱的上端部。

14、一种活塞，其包括如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置。

15、一种客车，其包括如权利要求1所述的发动机的活塞冷却装置。

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