CN111033009B - 用于对置活塞发动机的具有对置喷射区域的活塞组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于对置活塞内燃发动机的活塞包括具有端面的冠部，所述端面具有被成形为与所述对置活塞发动机中的对置活塞的端面一起形成燃烧室的碗状部。所述冠部的基本上圆周顶部地带在基本上圆形周边边缘处会合所述端面，并且包含侧壁的裙部从所述冠部的基本上圆周带区域延伸。具有肘节销轴线的肘节销孔穿过所述侧壁。所述活塞的所述端面包括燃料跨过其被喷射到所述碗状部内的一对喷射区域。所述喷射区域被设置在端面的基本上直径对置象限中，所述基本上直径对置象限由所述肘节销轴线和基本上正交于所述肘节销轴线的连接杆包络轴线限定。每个喷射区域沿着与所述基本上圆形周边边缘同心的相应圆弧延伸。

Description

用于对置活塞发动机的具有对置喷射区域的活塞组件
相关申请
本申请包含与2011年8月15日提交的标题为“Piston Constructions forOpposed-Piston Engines(用于对置活塞发动机的活塞构造)”的美国专利申请13/136,955(现在为2015年10月20日公告的美国专利号9,163,505)；2013年2月25日提交的标题为“Rocking Journal Bearings for Two-Stroke Cycle Engines(用于二冲程循环发动机的摆动轴颈轴承)”的美国专利申请13/776,656(现在为于2015年11月3日公告的美国专利号9,175,725)；2013年11月8日提交的标题为“Lubricating Configuration ForMaintaining Wristpin Oil Pressure In A Two-Stroke Cycle,Opposed-Piston Engine(用于在二冲程循环对置活塞发动机中保持肘节销油压的润滑配置)”的美国专利公开号14/075,926(现在为于2015年5月26日公告的美国专利号9,038,593)；以及2014年3月6日提交的标题为“Piston Cooling Configurations Utilizing Lubricating Oil From aBearing Reservoir in an Opposed-Piston Engine(在对置活塞发动机中利用轴承储器中的润滑油的活塞冷却配置)”的美国专利公开号14/199,877(现在为于2016年10月18日公告的美国专利号9,470,136)的主题相关的主题。
技术领域
本发明涉及一种具有独特端面结构的活塞，所述独特端面结构使该活塞特别适合于用于在利用燃料的直接侧面喷射的对置活塞内燃发动机中使用。
更具体地，所有活塞具有带有端面构造的结构，其中喷射区域具有关于活塞的肘节销和连接杆特征的独特取向，这使得固定机油喷射装置能够从有利于实现紧凑发动机构造的位置提供用于活塞热管理的冷却液。
本发明还涉及一种具有直径对置(diametrically-opposed)喷射区域在端面上的独特位置的活塞结构，所述独特位置允许燃料喷射器被更有利地定位在对置活塞发动机中。
背景技术
相关的‘725专利描述了一种被设计用于对置活塞发动机的活塞结构，所述活塞结构包括被安装在活塞裙部的内部内的肘节销支撑结构。肘节销支撑结构的上部分提供用于内部环状冷却廊道的壁。壁中的进口开口允许液体冷却液流进入环形冷却液廊道。当冷却液流通过直径对置燃料喷射器喷出的燃料通过其进入燃烧室的活塞端面上的喷射沟槽对齐时，环状冷却廊道实现最佳冷却效果。然而，用于将肘节销轴承支撑结构附接到裙部的内部所需的特征极大地限制了用于放置将冷却液流递送到环状冷却廊道的固定机油喷射装置的设计选项。此外，关于机油喷射装置放置的限制导致关于包括喷射沟槽和燃料喷射器的其他元件的一连串额外设计限制，其限制了朝向紧凑对置活塞发动机中的良好活塞热管理的实现的进展。
单独肘节销支撑结构用与活塞裙部一体形成的肘节销孔的代替消除了限制固定机油喷射装置和燃料喷射器的放置的附接特征，由此实现用于对置活塞的具有允许固定机油喷射装置和燃料喷射器被更有利地定位在对置活塞发动机中的直接侧面喷射的独特活塞结构。
发明内容
在本发明的一方面中，提供了一种用于对置活塞发动机的活塞，所述活塞具有带有端面的冠部，其中碗状部被配置为与对置活塞的相邻端面协作形成燃烧室。所述冠部的基本上圆周顶部地带(land)在基本上圆形周边边缘处会合所述端面，并且包含侧壁的裙部轴向地延伸远离所述基本上圆周顶部地带。具有肘节销孔轴线的肘节销孔被形成在所述侧壁中。所述肘节销孔被提供用于接收肘节销，所述肘节销将所述活塞耦接到在由包络(envelope)轴线限定的运动包络中摆动的连接杆，所述包络轴线基本上正交于所述肘节销孔轴线。所述活塞的所述端面包括燃料跨过其被喷射到所述碗状部内的一对喷射区域。所述喷射区域被设置在所述端面的基本上直径对置象限(diametrically-opposedquadrants)中，所述直径对置象限由所述肘节销孔轴线和所述包络轴线限定。每个喷射区域沿着与所述基本上圆形周边边缘同心的相应圆弧延伸。在一些情况下，每个喷射区域的弓形程度可以对向(subtend)大约50-70度的角，其中所述角的顶点在所述基本上圆形周边边缘的中心处。
优选地，所述肘节销孔具有被形成在所述侧壁的第一壁部分中的第一销凸台中的第一开口和被形成在所述侧壁的第二壁部分中的第二销凸台中的第二开口，并且所述开口沿着所述肘节销孔轴线被同轴地对齐。
在一些方面中，喷射沟槽(trench)被形成在相应喷射区域中，并且喷射沟槽从所述基本上圆形周边边缘延伸到所述碗状部。
在其他方面中，所述端面具有两个直径对置喷射沟槽，每个喷射沟槽被形成在相应喷射区域中，并且被成形用于将所喷射的燃料的喷雾引导到所述碗状部内。
在本发明的另一方面中，一种对置活塞发动机具有汽缸体，所述汽缸体具有沿着所述汽缸体的长度以直列阵列方式被设置的多个汽缸。一对活塞被对置地设置在每个汽缸中。每个活塞具有带有肘节销轴线的肘节销，所述肘节销将所述活塞耦接到在具有包络轴线的连接杆运动包络中摆动的连接杆。所述包络轴线基本上正交于所述肘节销轴线。所述活塞具有冠部，所述冠部具有端面和在所述端面中被配置为与对置活塞的相邻端面的碗状部协作形成燃烧室的碗状部。所述端面包括燃料跨过其被喷射到所述碗状部内的一对喷射区域。所述喷射区域被设置在所述端面的相应直径对置象限中，所述直径对置象限由所述肘节销轴线和所述包络轴线限定。每个喷射区域沿着与所述基本上圆形周边边缘同心的相应圆弧延伸。
本发明的这些特征导致当本发明的以下详细描述结合下面描述的附图来考虑时容易理解的优点。
附图说明
图1是示出对置活塞发动机的示意性附图，并且被适当地标记“现有技术”。
图2是用于二行程循环对置活塞发动机的活塞/连接杆组件的透视侧视图，并且被适当地标记“现有技术”。
图3是图2中所示的活塞的轴承支撑结构的分解视图，并且被适当地标记“现有技术”。
图4是对置活塞发动机的汽缸体中的图2和3的活塞的局部示意性剖视图，并且被适当地标记“现有技术”。
图5是根据本发明的被构建用于在对置活塞发动机中使用的活塞的等距视图。
图6A和6B是沿着经过活塞的裙部的正交中心平面获取的在没有肘节销被安装在肘节销孔中的情况下的图5的活塞的侧视图。图6C是在肘节销被安装在肘节销孔中的情况下的对应于图6A中所见的视图的图5的活塞的侧视图。
图7是在没有端面特征的情况下平面地示出图5的活塞的端面的示意图。
图8是在具有根据本发明的端面特征的情况下平面地示出图5的活塞的端面的示意图。
图8A是沿着经过对置喷射沟槽的中心平面获取以示出机油喷射装置进口通道与喷射沟槽的对齐的图5的活塞的侧视图。
图9是具有汽缸体的对置活塞发动机的中间切平面的局部示意图，其中汽缸配备有根据本发明的活塞。
具体实施方式
对置活塞发动机：通过背景，对置活塞发动机是两个活塞被对置地设置在汽缸的缸孔中的内燃发动机。在发动机运转期间，燃烧发生在当活塞移动通过缸孔中的相应上止点时被形成在两个活塞的端面之间的缸孔中的燃烧室中。当在本文中被使用时，术语“燃烧室”指的是在发动机的运转期间在发动机运转的每个循环期间由活塞的端面和端面之间的缸孔的环形部分界定的汽缸内的最小体积。
如图1中所见，对置活塞发动机10具有至少一个带端口的汽缸12。例如，发动机可以具有一个带端口的汽缸、两个带端口的汽缸、三个带端口的汽缸、或四个或更多个带端口的汽缸。出于图示的目的，发动机10被假设为具有多个带端口的汽缸。每个汽缸12具有缸孔13。排气和进气端口14和16被形成在汽缸的相应端部附近，使得排气端口14与进气端口16纵向分开。排气和进气端口14和16中的每一个包括一个或更多个圆周阵列的开口。排气和进气活塞18和20被可滑动地设置在缸孔13中，其中其端面22和24彼此对置。排气活塞18被耦接到曲轴30，并且进气活塞20被耦接到曲轴32。活塞中的每一个通过肘节销26和连接杆28被耦接到相关联的曲轴。对于本公开，汽缸可以包含汽缸体中的钻孔或形成的空间、或被保持在汽缸体中的通道的缸套(或套筒)。
在发动机10中，供应机油以润滑发动机10的移动零件的润滑系统包括机油贮存器44，通过泵42将加压的机油从所述机油贮存器44泵送到主廊道40。主廊道40向曲轴30和32供应加压的机油，通常通过到主轴承(未见)的钻孔36。从主轴承中的凹槽和/或通道为连接杆28的大端轴承中的凹槽提供加压的机油。加压的机油从那里流过被形成在连接杆28中的通道到达肘节销26。
活塞18和20通过由固定机油喷射装置46喷出的机油流的提供来冷却，所述固定机油喷射装置46在发动机中被安装在汽缸12的相应端部附近。每个机油喷射装置46包含在活塞的环形冷却廊道的进口通道处瞄准通过汽缸12的开放端的喷嘴。
在不意欲进行限制的一些方面中，发动机10配备有空气管理系统50，所述空气管理系统50可以包括涡轮增压器52、机械增压器54和EGR通道56中的一个或更多个。
根据图1的对置活塞发动机的运转循环被很好地理解。响应于在其端面22、24之间发生的燃烧，对置活塞18、20移动远离汽缸中的相应上止点(TC)。当从TC移动时，活塞保持其相关联的端口关闭直至它们接近相应下止点(BC)位置。活塞可以同相地移动，使得排气和进气端口14、16一致地打开和关闭；替代地，一个活塞可以在相位上领先于另一个，在此情况下进气和排气端口具有不同的打开和关闭时间。随着活塞移动通过其BC位置，从排气端口14中流出的排气产物由通过进气端口16流入汽缸的充气空气代替。在到达BC之后，活塞反转方向，并且端口再次被活塞关闭。当活塞继续朝向TC移动时，汽缸12中的充气空气在端面22和24之间被压缩。每个端面被成形用于与对置活塞的相邻端面形成燃烧室。当活塞前进到汽缸缸孔中的其相应TC位置时，燃料通过汽缸12的侧壁中的一个或更多个开口38被直接喷射到充气空气内(该过程被称为“直接侧面喷射”)，并且充气空气与燃料的混合气在被形成在活塞18和20的端面22和24之间的燃烧室中被压缩。当压缩引起混合气到达点燃温度时，燃料点燃。燃烧导致朝向其相应BC位置驱动活塞分开。
活塞结构：用于对置活塞发动机的活塞(“对置活塞”)与倚着气门控制的进气和排气端口位于其中的发动机的汽缸盖形成燃烧室的常规活塞不同地被构建。在对置活塞发动机中，活塞在带端口的汽缸中一起移动以在其端面之间形成燃烧室。此外，对置活塞的移动控制汽缸端口的打开和关闭以允许充气空气流入发动机的汽缸和排气从发动机的汽缸中流出。
在第一实例中，常规活塞的端面通常包括被成形为使得充气空气能够与沿着活塞在其中移动的汽缸的轴线喷射的燃料的喷雾混合的碗状部。这种碗状部具有关于活塞的轴线对称的形状。相比之下，对置活塞的端面具有其特征必须适应沿汽缸的径向或切向方向、通常来自一对直径对置燃料喷射器的燃料喷射的碗状部。这种碗状部不关于活塞的轴线对称。
在第二实例中，常规活塞支撑一个环带区域和肘节销。然而，除了这些特征之外，对置活塞必须在活塞的开放端附近支撑第二环带区域，以便从汽缸缸孔刮除过多机油，并且当活塞移动通过上止点时维持进气端口或排气端口的密封。第二环带需要比用于常规活塞更长的用于对置活塞的活塞裙部。
表征对置活塞的第三特征是包括肘节销轴承支撑的联动装置组件，所述肘节销轴承支撑允许连接杆、肘节销和活塞在肘节销遍及发动机的运转循环经历连续压缩载荷的环境中的相互作用。美国专利9,470,136描述并图示了对置活塞发动机中的活塞轴承组件，其中双轴肘节销/轴承界面引起轴向分布的轴承节段的周期性分开以允许润滑剂到达肘节销和轴承的对置外表面。肘节销被支撑在被安装在活塞的内部中的大致立方体结构中，其中该结构被完全包围在活塞裙部中。
肘节销支撑结构与汽缸裙部分开，并且因此裙部的外部没有凸台和肘节销孔使得它存在到汽缸缸孔的连续圆柱形方面，由此当配备有至多两组活塞环时提供燃烧室和曲轴箱之间的高度有效密封。然而，所付的代价是需要多个组装步骤并且加重量添加到活塞的复杂且昂贵的结构。另外，尽管裙部的连续圆柱形方面实现燃烧室和曲轴箱之间的有效密封，但是它也导致裙部和汽缸缸孔之间的界面中的摩擦的产生。
图2用于对置活塞发动机的现有技术活塞组件的透视图。活塞100具有冠部103和具有大致管状侧壁105的裙部。冠部的端面107具有被配置为与对置活塞的端面碗状部协作形成燃烧室的碗状部108。提供了用于将由燃料喷射器喷出的燃料引导到碗状部内的对置喷射沟槽。一个这种喷射沟槽109在图中是可见的。内环带区域110被提供在用于安置压缩环和机油控制环的冠部的圆周侧表面中。外环带区域112被提供在用于安置机油刮除环的裙部的侧壁中。连接杆120具有用于耦接到曲轴(未见)的曲拐的大端122和被定位在由侧壁105限定的内部空间中的小端(未见)。机油凹槽124被形成在大端122的轴承表面中。钻孔的机油递送通道(未见)在连接杆120中从机油凹槽124纵向地延伸到连接杆的小端。细长纵向狭槽125在大端和小端之间被形成在连接杆的轴126的对置侧面中，以当连接杆在发动机运转期间随着钟摆状运动而摆动时适应固定机油喷射装置(未示出)。
参考图3和4，活塞100包括被固定到冠部下表面并且被设置在由裙部105包围的空间中的肘节销轴承组件200。如图3中所示，肘节销支撑结构包括上支撑构件230和下支撑构件240。上支撑构件230包括接收肘节销210的轴承表面220，所述肘节销210通过螺纹紧固件211被安装到连接杆120的小端127。上和下支撑构件230和240被结合在肘节销210周围，并且通过四个紧固件202(其中三个在图3中是可见的)被固定到冠部下表面，所述四个紧固件202可螺纹地安置在被形成在冠部下表面中的内部凸台(未见)中。如图3中所见，下轴承支撑构件240中的开口242接收连接杆120。当被组装时，肘节销支撑结构保持肘节销210用于由连接杆120在开口242中的钟摆状振荡引起的轴承表面220上的振荡。在美国专利9,038,593和9,175,725中示出了类似的单部件肘节销轴承结构。
图4示出了被安装在活塞100中的肘节销轴承组件200，其中活塞被设置在现有技术对置活塞发动机的汽缸261的缸孔中。当以所示出的方式被组装时，上支撑构件230提供了内部环状冷却廊道265的底壁。如图3和4中所示，上支撑构件230包括在内部环状冷却廊道265的底壁中具有进口开口269的进口通道267。按照图4，固定机油喷射装置270被定位为将机油流272引导到进口通道267，该流通过所述进口通道267进入环状冷却廊道265。在一些实例中，固定机油喷射装置可以与进口通道基本上对齐，如图中所示；在其他实例中，由固定喷射装置喷出的机油流可以被偏转到进口通道。不希望将进口通道267置于与肘节销210的轴线对齐，因为固定机油喷射装置270将会需要在汽缸之间提供发动机空间，由此增加汽缸间间隔和发动机长度。进口通道267不能被放置在图3中所示的被紧固件202占据的位置中。因此，可用于图3和4上所示的肘节销组件200中的进口通道267的最佳位置是被正交地对齐到肘节销210的上支撑构件的直径对置部分。然而，甚至这些位置也具有缺点。例如，必须提供汽缸侧壁271和汽缸体274的侧面之间的间隙用于放置固定机油喷射装置270，这将下限置于发动机的宽度上。另外，固定机油喷射装置270突出到连接杆120行进通过的扇形运动包络273内。连接杆120和固定机油喷射装置270之间的间隙通过在连接杆120的轴中形成细长纵向狭槽125来形成，所述细长纵向狭槽125削弱连接杆120并且增加其制造成本。相同的缺点在美国专利9,038,593和9,175,725中示出的类似的单部件肘节销轴承结构中是明显的。
肘节销支撑结构的消除：用于对置活塞发动机的更简单的、更轻的活塞的结构消除了现有技术的内部肘节销支撑结构。图5、6A和6B图示了用于对置活塞发动机的活塞300而无与诸如图3和4中所示的肘节销组件相关联的结构限制的示例。活塞300具有纵向轴线302、具有端面311的冠部310、以及被附接到冠部或与冠部一体形成的裙部320。冠部310具有包括基本上圆周地带312(由于其邻近端面311而被称为“顶部地带”)的圆柱形侧壁，所述基本上圆周地带312在居中于纵向轴线302上的基本上圆形周边边缘313处会合端面311。冠部上的基本上圆周内环带区域314沿裙部320的方向延伸远离地带312。裙部320包含延伸远离冠部310到达裙部的开放外端321的侧壁322。端面311被成形为与对置活塞发动机中的对置活塞相邻端面形成燃烧室。端面311的形状包括被配置为不是与汽缸盖一起而是与对置活塞的端面中的碗状部一起限定燃烧室的碗状部316。端面311的图5中所示的形状仅在它与对置活塞的端面协作形成对置活塞发动机中的燃烧室的程度上限制本发明的范围。端面将会具有完全相同的形状是可能的，但不是必要的。许多此类端面形状是可能的；参见例如在美国专利8,800,528、US公开2013/0213342、WO公开2012/158756、US公开2014/0014063、US公开2015/0122227、US公开2016/0290224和US公开2017/0030262中描述并图示的活塞端面结构。
外环带区域323在活塞的外端321附近被形成在侧壁322的圆周部分325中。侧壁322被形成有通过两个对置盒状壁部分328被彼此分开的两个对置弧形侧壁部分327。弧形侧壁部分327朝向开放端321延伸远离冠部310。相对于纵向轴线302，弧形侧壁部分327可以具有与冠部310和侧壁的圆周部分325相同的直径。在其他实例中，弧形侧壁部分可以具有适合于适应在发动机运转期间经历的推力差的形状和尺寸。盒状壁部分328从弧形侧壁部分327被插入，并且在内环带区域314和外环带区域323之间的侧壁322的部分中纵向地行进。盒状壁部分328具有肘节销凸台333，其中直径对置的横向间隔开的肘节销孔开口335被形成在肘节销孔336的相应端部处。肘节销孔开口335沿着肘节销孔轴线337被同轴地对齐。现在将会描述具体活塞轴承实施例，但是仅出于图示的目的而呈现该实施例。其他轴承结构被考虑，但是都将会利用横向间隔开的肘节销孔开口335。
参考图6A、6B和6C，活塞300包括限定具有肘节销轴线352的肘节销350被接收并被保持在其中的肘节销孔336的一部分的内壁340。内壁340的一侧在肘节销孔开口335之间延伸。在所示出的示例中，轴承套筒354被接收并被安置在一侧的凹入部分341中。套筒354和肘节销孔开口335一起限定该示例的肘节销孔336。按照图6A、6B和6C，内部环状冷却廊道342至少部分地由基本上圆周顶部地带312的内表面限定。内壁340还充当内部环状冷却廊道342的底壁，所述内部环状冷却廊道342位于冠部310中以实现地带312和内环区域314在发动机运转期间的冷却。
图6C示出了肘节销350被安装在活塞300的肘节销孔中的活塞组件。肘节销350具有被接收并被支撑在肘节销孔开口335中的两个端部350e。肘节销350具有倚着轴承套筒354和两个端部350e的对置表面旋转的轴颈表面。肘节销350通过螺纹紧固件362被附接到连接杆360的小端359，这将活塞配置用于以图1中所示的方式安装在对置活塞发动机中，其中连接杆的大端361将会被耦接到曲轴的曲柄销。肘节销350通过盘状帽363被固定防止肘节销孔中的横向移动，所述盘状帽363通过诸如凹槽、压配合等的标准特征被保持在凸台333中。
对置喷射区域：到目前为止描述的活塞结构消除了对于图2-4的现有技术活塞的肘节销支撑结构的需要。利用这种改善，关于将冷却液和燃料递送到活塞的元件的放置的限制被显著放宽。有益结果可以参考图7-9来理解。
图7是在没有表面特征的情况下平面地看见活塞300的冠部310上的端面311以及表示当活塞300在发动机运转期间在TC和BC位置之间反复运动时连接杆的大端361(图6C)行进的移动360°圆形路径的运动包络400的示意图。运动包络400的外边缘405和406表示当活塞300在发动机运转的相继行程上的TC和BC之间的中途时由大端361的外边缘所到达的极限位置。运动包络400可以由包络轴线410限定，当肘节销350和连接杆360如图6C中所示的那样被组装到活塞时，所述包络轴线410基本上正交于肘节销轴线352；在肘节销350和连接杆360没有被耦接到活塞的情况下(图6A和6B)，相同的关系由肘节销孔轴线337和正交于肘节销孔轴线337的基本上圆形周边边缘313的直径给出。
在图7中通过参考数字267指示了如受图3和4中所示的现有技术肘节销支撑结构的进口通道的一般现有技术位置。然而，由于不存在附接到图5和6A-6C中所示的活塞300的内部的单独肘节销支撑结构，进口通道不被限制于位于与肘节销350正交地对齐的直径对置位置(如通过通过具有由图4例举的现有技术布置的情况图示的)。替代地，进口通道自由位于在肘节销350和运动包络400之间弓形地偏移的位置处，具有使独特活塞构造成为可能的结果。这些位置在图7中通过被标记“用于放置进口通道的额外空间”的阴影区域来指示。
图8示在活塞的基本上圆形周边边缘313、碗状部316和纵向轴线302可见的情况下出了冠部310的端面311。内部环状冷却廊道342通过虚线来指示。出于图示本发明的方面的目的，常规二维网格2被叠加在端面上。二维网格具有第一轴线420和正交于第一轴线420的第二轴线422。如果活塞300未被完全组装(如图6A和6B中所见)，轴线420、422中的一个对应于肘节销孔轴线337，并且轴线420、422中的另一个是活塞300的基本上圆形周边边缘313的直径；否则，如果活塞如图6C中所示的那样被完全组装，轴线中的一个对应于肘节销轴线352，并且另一个轴线对应于包络轴线410。正交轴线420和422限定端面311的四个象限。为了图示，这些象限可以以一般方式被表示为I、II、III和IV。端面311包括一对喷射区域430和432，燃料喷射器(其未被示出)跨过该喷射区域430和432将燃料直接喷射到至少部分地由碗状部316限定的燃烧室内。用于允许机油流进入内部环状冷却廊道342的进口通道433位于与喷射区域430和432基本上对齐的内壁340中。
喷射区域430和432被设置在端面311的相应直径对置象限中。该图示出了被设置在象限I和III中的喷射区域430和432，但是这不意味着进行限制，因为它们可以替代地与进口通道433一起在象限II和IV中。喷射区域430和432中的每一个沿着基本上圆形周边边缘313的相应弓形区段延伸，并且与基本上圆形周边边缘同心。喷射区域430和432可以或可以不以直径对置方式被对齐。优选地，喷射区域430和432中的每一个的弓形程度对向大约50-70度的角α，其中角的顶点在与纵向轴线302一致的基本上圆形周边边缘的中心处。
按照图8，在大多数情况下，喷射沟槽435在冠部310中被形成在端面311的周边部分中以适应从燃料喷射器喷嘴到碗状部316内的燃料喷射。每个喷射沟槽435位于喷射区域430和432中的相应喷射区域中。每个喷射沟槽从基本上圆形周边边缘313延伸到碗状部316。喷射沟槽435具有将由燃料喷射器沿预定方向喷出的燃料喷雾引导到部分地由碗状部316形成的燃烧室中的湍流充气空气内的形状。优选地，端面311具有一对喷射沟槽435。图8示出了跨过碗状部316以直径对置方式基本上对齐的两个喷射沟槽435。然而，这不意欲进行限制。可以存在喷射区域没有沟槽的情况，而且可以以一定方式被构型为适应具体燃料喷雾型式。例如，喷射区域可以具有被成形为适应具体燃料喷雾型式的平滑弧形的稍浅的凹陷。另外，沟槽的相对定位可以偏离根据关于发动机结构和燃烧性能的设计考虑的直径对置。
喷射沟槽的形状经常存在热斑在燃烧期间出现在活塞端面中的边缘和其他表面不规则。热斑导致不对称的热应力、磨损和可能地活塞冠部破裂。即使在表面轮廓更不明显(诸如没有沟槽)的情况下，喷射区域可以忍受比更靠近碗状部的内部的端面更高的热负荷。在任何情况下，希望为在喷射区域下方的冠部下表面的部分提供定向冷却。因此，在图8和8A所示的示例中，进口通道433与沟槽435基本上圆周对齐，由此被定位为将由固定喷射装置喷出的相应机油流引导到环状冷却廊道342内，其中该流可以冲击最接近沟槽435的环状冷却廊道的表面部分。冲击机油流能够为与喷射区域相关的热斑发生的冠部的区域提供相对高的传热特性。
对于轻、中和/或重载用途或对于大缸孔应用，活塞300的结构的材料和方法可以是常规的。例如，冠部和裙部部分可以单独由兼容和/或互补材料形成(例如，锻钢冠部、铸铁裙部部分)，并且通过焊接或铜焊被结合。额外地或替代地，包括打印技术的形成技术能够被用来形成一起或所有活塞300和其部件。材料能够包括分层结构、混合结构、复合结构等，包括热障涂层、陶瓷-金属复合材料(例如，金属陶瓷)、高温金属合金和激光烧蚀/结构化表面。
发动机应用。图9示出了通过图5-6C中的独特活塞结构成为可能的发动机构造。图9是通过具有汽缸体500的对置活塞发动机的中间切平面获取的局部示意图，其中多个汽缸502沿着汽缸体的长度以直列阵列方式进行设置。尽管看见每个汽缸的一般和每个汽缸的仅一个活塞，但是本领域技术人员将会意识到一对活塞被对置地设置在每个汽缸502中。每个活塞504包含根据图6C和8构建的活塞组件，所述活塞组件包括具有肘节销轴线的肘节销506，所述肘节销506将活塞耦接到在具有基本上正交于肘节销轴线的包络轴线的连接杆运动包络中摆动的连接杆510。每对活塞的每个活塞504具有冠部，所述冠部具有端面和在所述端面中被配置为与对置活塞的碗状部协作形成燃烧室的碗状部518。端面包括燃料跨过其被喷射到碗状部内的一对喷射区域520。喷射区域520按照图8被设置在端面的相应直径对置象限中，所述直径对置象限由肘节销轴线和包络轴线限定。如图8中所示，每个喷射区域沿着与冠部的基本上圆形周边边缘通信的相应圆弧延伸。这种构造允许发动机的紧凑结构，因为固定机油喷射装置能够从曲轴箱的侧壁向内被移动，并且燃料喷射器522可以相对于汽缸体的长度被倾斜地安装，由此产生更紧凑的发动机轮廓。另外，这种构造允许不再必须适应固定机油喷射装置的连接杆510的简化的且增强的结构。
本领域技术人员将会意识到本说明书中阐述的特定实施例仅仅图示了本发明，并且各种更改是可能的，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下对其进行各种更改。

Claims (8)

1.一种用于对置活塞发动机的活塞，包含：
具有端面的冠部，所述端面包含被配置为与对置活塞的相邻端面协作以形成燃烧室的碗状部；
所述冠部的基本上圆周顶部地带，所述基本上圆周顶部地带在基本上圆形周边边缘处会合所述端面；
裙部，所述裙部包含延伸远离所述冠部的侧壁；
肘节销孔，所述肘节销孔穿过所述侧壁，所述肘节销孔具有肘节销孔轴线；
所述肘节销孔被配置为接收肘节销，所述肘节销将所述活塞耦接到在运动包络中摆动的连接杆，所述运动包络表示当所述活塞在发动机运转期间反复运动时所述连接杆的大端行进的圆形路径；以及
所述端面包括一对喷射区域，燃料跨过所述一对喷射区域被喷射到所述碗状部内；
其中所述喷射区域被设置在所述端面的相应直径对置象限中，所述直径对置象限由所述肘节销孔轴线和基本上正交于所述肘节销孔轴线的所述基本上圆形周边边缘的直径限定；以及
其中每个喷射区域沿着与所述基本上圆形周边边缘同心的相应圆弧延伸；
所述端面进一步包含一对喷射沟槽，每个喷射沟槽被形成在相应喷射区域中，并且从所述基本上圆形周边边缘延伸到所述碗状部；以及
所述冠部进一步包含内部环状冷却廊道和机油喷射装置进口通道，所述内部环状冷却廊道至少部分地由所述基本上圆周顶部地带的内表面限定，所述机油喷射装置进口通道与所述喷射沟槽基本上对齐地被定位在所述内部环状冷却廊道中。
2.根据权利要求1所述的活塞，其中所述喷射沟槽位于直径对置位置中。
3.根据权利要求1所述的活塞，其中每个喷射区域的弓形程度对向50-70度的角，其中所述角的顶点在所述基本上圆形周边边缘的中心处。
4.一种用于对置活塞发动机的活塞组件，包含：
具有端面的冠部，所述端面包含被配置为与对置活塞的相邻端面协作以形成燃烧室的碗状部；
所述冠部的基本上圆周顶部地带，所述基本上圆周顶部地带在基本上圆形周边边缘处会合所述端面；
裙部，所述裙部包含延伸远离所述冠部的侧壁；
所述侧壁中的肘节销孔；
具有肘节销轴线的肘节销，所述肘节销被接收在所述肘节销孔中；
连接杆，所述连接杆被耦接到所述肘节销用于在运动包络中摆动，所述运动包络表示当所述活塞在发动机运转期间反复运动时所述连接杆的大端行进的圆形路径；
所述端面中的在所述基本上圆形周边边缘处的一对喷射沟槽，燃料通过所述一对喷射沟槽被喷射到所述碗状部内；
所述冠部进一步包含内部环状冷却廊道和机油喷射装置进口通道，所述内部环状冷却廊道至少部分地由所述基本上圆周顶部地带区域的内表面限定，所述机油喷射装置进口通道与所述喷射沟槽基本上对齐地被定位在所述内部环状冷却廊道中；以及
所述喷射沟槽位于由所述肘节销轴线限定的所述端面的相应直径对置象限中，并且所述基本上圆形周边边缘的直径基本上正交于所述肘节销孔轴线。
5.根据权利要求4所述的活塞组件，其中所述喷射沟槽沿着所述基本上圆形周边边缘的相应弓形部分被定位，每个弓形部分跨越大约70°并且基本上居中在所述直径对置象限中的一个中。
6.一种对置活塞发动机，包含：
具有多个汽缸的汽缸体，所述多个汽缸沿着所述汽缸体的长度以直列阵列方式被设置；
一对活塞，所述一对活塞被对置地设置在每个汽缸中；
每个活塞包含具有肘节销轴线的肘节销，所述肘节销将所述活塞耦接到在连接杆运动包络中摆动的连接杆，所述连接杆运动包络表示当所述活塞在发动机运转期间反复运动时所述连接杆的大端行进的圆形路径，所述活塞进一步包含冠部，所述冠部具有端面和在所述端面中的被配置为与对置活塞的相邻端面的碗状部协作以形成燃烧室的碗状部，所述端面包括一对喷射区域，燃料跨过所述一对喷射区域被喷射到所述碗状部内；
其中所述喷射区域被设置在所述端面的相应直径对置象限中，所述直径对置象限由所述肘节销轴线和基本上正交于所述肘节销孔轴线的所述基本上圆形周边边缘的直径限定；以及
其中每个喷射区域沿着与所述基本上圆形周边边缘同心的相应圆弧延伸；
所述端面进一步包含一对喷射沟槽，每个喷射沟槽被形成在相应喷射区域中，并且从所述基本上圆形周边边缘延伸到所述碗状部；以及
所述冠部进一步包含内部环状冷却廊道和机油喷射装置进口通道，所述内部环状冷却廊道至少部分地由所述冠部的基本上圆周顶部地带的内表面限定，所述机油喷射装置进口通道与所述喷射区域对齐地被定位在所述内部环状冷却廊道中。
7.根据权利要求6所述的发动机，其中所述喷射沟槽位于直径对置位置中。
8.根据权利要求6所述的发动机，其中每个喷射区域的弓形程度对向50-70度的角，其中所述角的顶点在所述基本上圆形周边边缘的中心处。
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