具有減小的頂部槽脊高度和緊密頂部槽脊活塞外形的活塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在本文中公開的主題大體涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的活塞，并且更具體地涉及具有減小的頂部槽脊(top land)高度的活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動機(jī)通常包括活塞，該活塞配置在缸內(nèi)側(cè)，該缸可設(shè)有缸套。通常提供活塞環(huán)，該活塞環(huán)配合到活塞外徑上的凹槽中。活塞的主要任務(wù)為將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功?；钊砂ɑ钊^、頂部槽脊、銷支撐件、和裙部?；钊h(huán)相對于曲軸箱密封燃燒室，并且分配并控制油?；钊h(huán)還穩(wěn)定活塞。
[0003]在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作中，常見如下動力下降，該動力下降是由于通過在頂部槽脊與缸套之間形成的間隙(或缸開孔，在此不存在缸套)而被截留在頂部槽脊高度內(nèi)的未燃燒燃料而產(chǎn)生的。在本文中可使用術(shù)語裂縫體積，以用于描述截留未燃燒燃料的該間隙體積。該未燃燒燃料降低了發(fā)動機(jī)效率并提高了總的烴排放。
[0004]減小頂部槽脊裂縫體積的一種方法為減小的頂部槽脊高度的實(shí)現(xiàn)。但是，減小的頂部槽脊高度提高頂環(huán)凹槽溫度并且引起環(huán)凹槽沉積。
[0005]在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作中，常見如下動力下降，該動力下降是由于燃燒室中沉積的積聚而產(chǎn)生的。這些沉積因燃料和油的燃燒產(chǎn)生。沉積主要由碳組成。
[0006]碳沉積在活塞的頂部槽脊中的累積導(dǎo)致缸套的磨損(拋光)和碳摩擦(由沿著襯套摩擦的碳引起的形成在襯套壁上的豎直線)。這種磨損也可導(dǎo)致替換缸套的需要。該磨損還可導(dǎo)致增加的維護(hù)和備件成本。碳累積還影響內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的性能，包括在輸出和效率的降低和耗油量的升高。
[0007]用于處理碳沉積的一種方法是緊密頂部槽脊(TTL)外形的實(shí)現(xiàn)。在TTL外形中，頂部槽脊與缸套之間的間隙減小。TTL外形控制驅(qū)動沉積的基礎(chǔ)因素，即溫度和滯留時間。通過TTL外形，活塞溫度降低，因?yàn)橐褜?shí)現(xiàn)了離開活塞去往缸開孔的熱傳導(dǎo)，并且因?yàn)橐呀档土说巾敳坎奂怪械臒嵬?。在降低的溫度下，沉積更小可能形成。TTL外形的清潔度的另一理由是因?yàn)?，頂部槽脊上和頂環(huán)凹槽中的油由于緊密間隙而始終由槽脊與襯套之間的新鮮油供應(yīng)補(bǔ)充。通過該補(bǔ)充，減少頂部槽脊上和頂環(huán)凹槽中的油的滯留時間，并且通過減少的滯留時間，也減少了沉積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開為具有減小的頂部槽脊高度的活塞的頂環(huán)凹槽上的沉積累積問題提供解決方案。
[0009]根據(jù)一個示范非限制性實(shí)施例，本發(fā)明涉及用于在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中使用的組件。該組件包括具有開孔直徑的缸和布置在缸內(nèi)的活塞?；钊O(shè)有頂部槽脊和頂環(huán)凹槽，該頂部槽脊具有頂部槽脊高度。頂部槽脊和缸設(shè)有緊密頂部槽脊間隙，并且頂部槽脊高度與開孔直徑之比小于或等于0.075。
[0010]在另一實(shí)施例中，提供用于與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(其具有缸，該缸具有開孔直徑)一起使用的活塞。活塞包括頂部槽脊，該頂部槽脊具有頂部槽脊高度且與缸具有緊密頂部槽脊間隙，并且其中，頂部槽脊高度與開孔直徑之比小于或等于0.075。
[0011]在另一實(shí)施例中，提供內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括具有開孔直徑的缸和布置在缸中的活塞，活塞具有頂部槽脊，該頂部槽脊具有頂部槽脊高度。頂部槽脊和缸設(shè)有緊密頂部槽脊間隙，并且頂部槽脊高度與開孔直徑之比小于或等于0.075。
[0012]技術(shù)方案1:一種用于在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中使用的組件100，包括:
缸110、115，具有開孔直徑；
活塞105，其配置在所述缸110內(nèi)，所述活塞105具有頂部槽脊120和頂環(huán)凹槽130，所述頂部槽脊120具有頂部槽脊高度；
所述頂部槽脊120和所述缸110具有緊密頂部槽脊間隙；并且其中，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.75。
[0013]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在額定溫度下操作時，所述緊密頂部槽脊間隙在0微米與35微米之間。
[0014]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在額定溫度下操作時，所述緊密頂部槽脊間隙在額定溫度下小于25微米。
[0015]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.05。
[0016]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.025。
[0017]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，所述活塞105由鋼制成，并且所述緊密頂部槽脊間隙對于貧燃發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.29%，并且對于化學(xué)計(jì)量燃燒發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.33%。
[0018]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案1所述的組件100，其特征在于，所述活塞105由鋁制成，并且所述緊密頂部槽脊間隙對于貧燃發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述孔直徑的0.46%,并且對于化學(xué)計(jì)量燃燒發(fā)動機(jī)而言小于所述孔直徑的0.53%。
[0019]技術(shù)方案8: —種活塞105，其用于與具有缸110的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一起使用，所述缸110具有開孔直徑，所述活塞105包括:
頂部槽脊120，其具有頂部槽脊高度并且與所述缸具有緊密頂部槽脊間隙；并且其中，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.075。
[0020]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在額定溫度下操作時，所述緊密頂部槽脊間隙在0微米與35微米之間。
[0021]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在額定溫度下操作時，所述緊密頂部槽脊間隙在額定溫度下小于25微米。
[0022]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，所述活塞105由鋁制成，并且所述緊密頂部槽脊間隙對于貧燃發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.46%，并且對于化學(xué)計(jì)量燃燒發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.53%。
[0023]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.05。
[0024]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，所述活塞105由鋼制成，并且所述緊密頂部槽脊間隙對于貧燃發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.29%，并且對于化學(xué)計(jì)量燃燒發(fā)動機(jī)而言在室溫下小于所述開孔直徑的0.33%。
[0025]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案8所述的活塞105，其特征在于，所述頂部槽脊高度與所述開孔直徑之比小于或等于0.025。
【附圖說明】
[0026]從結(jié)合附圖作出的優(yōu)選實(shí)施例的下列更詳細(xì)的說明中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的，附圖以實(shí)例的形式示出了本發(fā)明的某些方面的原理。
[0027]圖1是根據(jù)實(shí)施例的活塞組件的剖面示意圖。
[0028]圖2是根據(jù)實(shí)施例的活塞組件的片段剖面圖。
[0029]附圖標(biāo)記
100活塞組件(2)
105活塞(8)
110缸開孔(7)