專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，尤其是一種通過平穩(wěn)地冷卻來降低 燃燒室溫度從而減少因異常燃燒所引起的損壞、噪音、振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞。
背景技術(shù)：
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室4由布置在汽缸體1中的活塞2的 上表面和布置在汽缸體1的上表面上的墊圈上的汽缸蓋3形成(在汽 缸蓋3的下表面上形成遮蓋汽缸的上部的燃燒室的凹陷上表面)。通過連桿5活塞2連接到曲軸使得能夠?qū)⒒钊?的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2A是活塞的俯視圖，圖2B是主視圖，圖2C是沿圖2A中的線 A-A的剖視圖，圖2D是活塞2的仰視圖(從圖2A中的方向A看)以 及圖2E是活塞頂部的底部的俯視圖。如這些圖所示，在活塞2的上表面，即活塞頂部2a的上表面上形 成閥套(2c:用于排氣閥的閥套，2d:用于進(jìn)氣閥的閥套)，在進(jìn)氣/ 排氣閥的最大循環(huán)時(shí)閥套防止閥和活塞的碰撞。在活塞中活塞頂部2a 的下表面是向上凹陷的(除了銷座2b外)，并且銷座2b彼此面對面地 形成并具有貫通銷座2b的銷孔2b'，使得連桿的小端通過活塞銷與活 塞孔2b'連接。另一方面，在裝配有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)由于過量供給使 得燃燒室4中的壓縮比過度地增加時(shí)，在燃燒中與上死點(diǎn)周圍的過量 空氣快速混合會(huì)導(dǎo)致例如爆震的異常燃燒。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件被由異常燃燒引起的高溫和高壓而損害， 例如對進(jìn)氣/排氣閥的損害、活塞的破損和粘著、以及汽缸蓋的閥橋中 的裂縫，這些損傷降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的耐用性。此外存在的問題是，當(dāng)車輛啟動(dòng)或改變速度時(shí)異常燃燒造成燃燒噪聲。此外存在的問題是，異常燃燒在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)造成異常振動(dòng)。 在上述情況中，通過延遲點(diǎn)火(發(fā)火)正時(shí)或減小燃燒室4內(nèi)的 溫度來防止由異常燃燒引起的燃燒過程。但是，當(dāng)點(diǎn)火正時(shí)延遲時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就會(huì)降低，并且當(dāng)向燃燒室周圍的汽缸蓋設(shè)置水套(冷 卻水通道)以降低燃燒室內(nèi)的溫度時(shí)，則應(yīng)該改變汽缸蓋的材料。本發(fā)明的背景技術(shù)章節(jié)中公開的信息僅用來增強(qiáng)對本發(fā)明的一般 背景技術(shù)的理解，并且它不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是承認(rèn)或以任何形式暗示該信 息形成已經(jīng)為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的各個(gè)方面涉及提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，其可通過冷卻內(nèi) 燃機(jī)周圍來降低內(nèi)燃機(jī)中的溫度，而不需要改變汽缸蓋的材料，其采 取了通過防止異常燃燒來降低燃燒室內(nèi)的溫度的方法。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置可包括在布置在 汽缸體內(nèi)的活塞與布置在汽缸體上的汽缸蓋之間形成的燃燒室，其中 在活塞內(nèi)在活塞頂部的底面上形成表面區(qū)域擴(kuò)大部。表面區(qū)域擴(kuò)大部可被配置為凹入活塞頂部的底面。表面區(qū)域擴(kuò)大部可包括至少一個(gè)彎曲部以排出供應(yīng)至其上的油。表面區(qū)域擴(kuò)大部可在形成進(jìn)氣閥套的活塞頂部的底面處垂直于活 塞銷的縱軸形成。表面區(qū)域擴(kuò)大部可在形成排氣閥套的活塞頂部的底面處垂直于活 塞銷的縱軸形成。表面區(qū)域擴(kuò)大部可在形成進(jìn)氣閥套的活塞頂部的底面處垂直于活 塞銷的縱軸形成，并且可在形成排氣閥套的活塞頂部的底面處垂直于 活塞銷的縱軸形成。表面區(qū)域擴(kuò)大部可包括至少一個(gè)壓紋。表面區(qū)域擴(kuò)大部可包括至少一個(gè)冷卻槽。冷卻槽可從活塞頂部的底面上的一側(cè)延伸到兩個(gè)銷座之間。 冷卻槽可形成為圓頂形狀，所述形狀在垂直于活塞銷的縱軸的方 向上是長形的。冷卻片可形成在冷卻槽之間，冷卻片和冷卻槽順序地形成。 活塞冷卻噴嘴可被布置到汽缸體上，并且將油供應(yīng)到活塞頂部的底面上以提高冷卻效率?；钊鋮s噴嘴可被布置在汽缸體的曲軸箱的上端部。 本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)從附圖和下面的具體實(shí)施方式
中將是顯而易見的或者在合并入本文中的附圖和下面的具體實(shí)施方式
中得以更加詳細(xì)地闡明，附圖和下面的具體實(shí)施方式
一起用于通過實(shí)施例來解釋本發(fā)明的某些原理。


圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性剖視圖。圖2A是相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的活塞的俯視圖。圖2B是活塞的主視圖。圖2C是沿圖2A中線A-A的剖視圖。圖2D是活塞的仰視圖。圖2E是活塞頂部的底部的俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性剖視圖。 圖4A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的形成有活塞的進(jìn)氣閥套 的部分的剖視圖。圖4B是圖4A中所示的活塞頂部的底部的俯視圖。 圖4C是活塞的仰視圖。圖4D是用于形成活塞頂部的底部形狀的活塞頂部下鑄模的透視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式做出詳細(xì)參考，其實(shí)施例圖示在 附圖中并在下面說明。盡管將結(jié)合示例性實(shí)施方式描述本發(fā)明，但要 理解的是，本說明書并非要將本發(fā)明限制于那些示例性實(shí)施方式。相 反，本發(fā)明不但要涵蓋示例性實(shí)施方式，而且要涵蓋可包括在由所附 的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替代、修改、等 價(jià)形式以及其他實(shí)施方式。圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式的裝配有活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)的 配置的視圖，其中簡單地顯示了汽缸體l、活塞2、汽缸蓋3和連桿5。如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，活塞2被布置在汽缸體1中，連桿5與 活塞2連接，并且汽缸蓋3被布置在汽缸體1的上部，使得燃燒室4 與活塞2的上表面一起形成。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，如在下文中將解釋的那樣，使用在 燃燒室4下降低活塞2的溫度的方法。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，汽缸體1裝配有活塞冷卻噴嘴6以 增強(qiáng)活塞2的冷卻效果?；钊鋮s噴嘴6是向活塞2的內(nèi)側(cè)(g卩，活塞頂部2a的底部)噴射 發(fā)動(dòng)機(jī)油的裝置，其安裝在汽缸體l的曲軸箱的上端上。然而，只要活塞冷卻噴嘴不干擾連桿5的大端和連接到該大端的 曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，則其可安裝在任何位置并且不限于在特定位置上。然而，活塞冷卻噴嘴6的噴嘴端部應(yīng)該面向活塞2的頂部2a的底 部，使得能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油噴射到活塞頂部的底部。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，噴嘴的端部可面向布置有進(jìn)氣閥的 部分，即，布置有進(jìn)氣閥套2d的頂部2a的底部(參看圖2A)。然而，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，活塞冷卻噴嘴6可被布置在 汽缸體1的對側(cè)，使得噴嘴面向布置有活塞2的排氣閥套2c的頂部2a 的底部。同時(shí)，活塞冷卻噴嘴6的發(fā)動(dòng)機(jī)油輸入部(管道)在連接到曲軸 箱的下部的油風(fēng)扇的油表面下延伸以將油吸入到油風(fēng)扇中。可選的， 發(fā)動(dòng)機(jī)油輸入部(管道)可延伸到汽缸體1中形成的油溝的內(nèi)部以吸 取在油溝內(nèi)流動(dòng)的油，該油溝用于將油風(fēng)扇中的油輸送到汽缸蓋。這 是用于接收發(fā)動(dòng)機(jī)油的普通結(jié)構(gòu)，并且沒有詳細(xì)顯示。另一方面，圖4A是與圖2C (比較改進(jìn)前/后)相對應(yīng)的視圖，圖 4B是與圖2E相對應(yīng)的視圖，并且圖4C是與圖2D相對應(yīng)的視圖。如這些圖所示，表面區(qū)域擴(kuò)大部在活塞2的頂部2a的底部上形成。 在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，表面區(qū)域擴(kuò)大部的至少一個(gè)端部可包括 具有預(yù)定曲率的彎曲部，使得供給到該表面區(qū)域擴(kuò)大部的油可容易地 沿其彎曲部排出。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，表面區(qū)域擴(kuò)大部可形成為各種形狀，并且形成有冷卻槽2f。艮口，在活塞的頂部2a的底部上以預(yù)定距離形成一對冷卻槽2f，并 且兩個(gè)冷卻槽2f之間的部分的作用是作為相對于冷卻槽2f突出的冷卻 片2e。此外，冷卻槽2f和冷卻片2e垂直于插入至銷座2b的孔中的活塞 銷的軸線而形成。圖4B是從上面看到的活塞頂部的底部的視圖，這樣看到冷卻槽相 對于冷卻片2e突出。圖4C是從活塞頂部看到的活塞的頂部的仰視圖(圖4C中的相位 與圖4B旋轉(zhuǎn)90度的相位相同)?？梢钥吹嚼鋮s槽2f形成為圓頂形狀， 其是長形的并且朝向活塞的上表面凹陷，并且冷卻槽2f的端部是圓形 的。如圖示活塞頂部下鑄模的圖4D中所示，由被配置以形成冷卻槽 2f的突起2f'形成冷卻片2e和冷卻槽2f。突起2f'以預(yù)定距離相隔地 形成在活塞頂部下鑄模7的上表面上，該下鑄模用于對活塞2的內(nèi)部 成型。由突起2f'之間的空間形成冷卻片2e。表面區(qū)域擴(kuò)大部可由多個(gè)突起2f'形成規(guī)則或不規(guī)則的圖案，并 且槽和突起的形狀和數(shù)目不受限制。也就是說，在活塞頂部的底部上， 如上所述可以各種方式形成突起和槽，例如，以規(guī)則的間隔形成各自 具有規(guī)則的矩形截面的冷卻片，或者可以規(guī)則的間隔形成半圓形的突 起，或者重復(fù)地形成各自具有三角形或半圓形截面的突出物和凹陷。 在本發(fā)明進(jìn)一步的其他實(shí)施方式中，冷卻槽可形成有壓紋。同時(shí)，表面區(qū)域擴(kuò)大部可在從活塞冷卻噴嘴6噴射發(fā)動(dòng)機(jī)油的位 置處形成，以用于與活塞冷卻噴嘴6交互地提升(冷卻活塞)。在此配置中，發(fā)動(dòng)機(jī)油均勻地施加在整個(gè)擴(kuò)大的表面區(qū)上(例如， 在上面圖示的實(shí)施方式中，由冷卻槽2f和冷卻片2e擴(kuò)大的表面區(qū))， 使得發(fā)動(dòng)機(jī)油的冷卻作用遍布于整個(gè)擴(kuò)大區(qū)，從而更有效的冷卻活塞 的頂部。因此，在上面的實(shí)施方式中，在活塞頂部2a的底部上從活塞的中 心軸在形成進(jìn)氣閥套2d的部分(進(jìn)氣側(cè))處形成冷卻片2e和冷卻槽2f。此外，冷卻片2e和冷卻槽2f在頂部2a的底部上水平地形成。 此外，冷卻片2e和冷卻槽2f從頂部2a的一側(cè)延伸到兩個(gè)銷座2b 之間。因此，從活塞冷卻噴嘴6噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)油被施加到冷卻片2e和冷 卻槽2f上，使得可以比當(dāng)沒有形成這些部件時(shí)更大的面積進(jìn)行冷卻。如上所述，由于在頂部的底部上的表面區(qū)域擴(kuò)大部進(jìn)行更有效的 冷卻，因此熱量從頂部2a的上表面，即活塞2的上表面，有效地傳遞 到頂部的底部，使得與活塞的上表面接觸的燃燒室4的溫度(具體地， 為燃燒室內(nèi)混合物的溫度)被降低，從而防止在某些位置處的異常點(diǎn) 火所引起的異常燃燒。具體地，在異常燃燒發(fā)生處的進(jìn)氣部進(jìn)行有效地冷卻，從而有效 地防止由于過量供應(yīng)空氣所引起的異常燃燒。如上所述，由于通過冷卻活塞以降低燃燒室的溫度而防止異常燃 燒，因此減少了由異常燃燒產(chǎn)生的高溫和高壓所引起的問題，例如， 對進(jìn)氣/排氣閥的損害、汽缸蓋的閥橋中的裂縫、以及活塞頂部的破損。此外，由于不存在異常燃燒，因此當(dāng)車輛起動(dòng)或變速時(shí)不會(huì)產(chǎn)生 異常燃燒噪聲和異常振動(dòng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式，由于通過冷卻活塞降低燃燒 室內(nèi)的溫度，因此汽缸蓋不需要水套，使得不需要改變汽缸蓋的材料。為了便于在權(quán)利要求中進(jìn)行解釋和精確地定義，參照附圖中所顯 示的特征的位置，使用術(shù)語"上"和"下"來描述示例性實(shí)施方式的 這些特征。為了解釋和描述的目的，上面已經(jīng)提出了對本發(fā)明的具體示例性 實(shí)施方式的描述。它們并非是窮舉的或要限制本發(fā)明于所公開的精確 形式，并且根據(jù)上述教導(dǎo)，很顯然有可能具有許多更改和變化。選擇 和描述示例性實(shí)施方式是為了解釋本發(fā)明的某些原理及其實(shí)際應(yīng)用， 從而使本領(lǐng)域其他專業(yè)技術(shù)人員能夠做出和利用本發(fā)明的各種示例性 實(shí)施方式，以及做出和利用其各種替代和更改形式。要注意的是本發(fā) 明的范圍由本文所附的權(quán)利要求及其等效形式來限定。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其包括在布置在汽缸體內(nèi)的活塞與布置在所述汽缸體上的汽缸蓋之間形成的燃燒室，其中在所述活塞內(nèi)在所述活塞頂部的底面上形成表面區(qū)域擴(kuò)大部。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū)域擴(kuò)大部被配置為凹入所述活塞頂部的底面。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部包括至少一個(gè)彎曲部以排出供應(yīng)至其上的油。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部在形成進(jìn)氣閥套的所述活塞頂部的底面處垂直于活塞銷的縱 軸形成。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部在形成排氣閥套的所述活塞頂部的底面處垂直于活塞銷的縱 軸形成。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部在形成進(jìn)氣閥套的所述活塞頂部的底面處垂直于活塞銷的縱 軸形成，并且在形成排氣閥套的所述活塞頂部的底面處垂直于所述活 塞銷的縱軸形成。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部包括至少一個(gè)壓紋。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述表面區(qū) 域擴(kuò)大部包括至少一個(gè)冷卻槽。
9、 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述冷卻槽 從所述活塞頂部的底面上的一側(cè)延伸到兩個(gè)銷座之間。
10、 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述冷卻 槽形成為圓頂形狀，其在垂直于活塞銷的縱軸的方向上是長形的。
11、 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中冷卻片形 成在所述冷卻槽之間，所述冷卻片和所述冷卻槽順序地形成。
12、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中活塞冷卻 噴嘴被布置到所述汽缸體上，并且將油供應(yīng)到所述活塞頂部的底面上 以提高冷卻效率。
13、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其中所述活塞 冷卻噴嘴被布置在所述汽缸體的曲軸箱的上端部。
14、 一種活塞，其包括如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置。
15、 一種客車，其包括如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞冷卻裝置，其包括在布置在汽缸體內(nèi)的活塞與布置在汽缸體上的缸蓋之間形成的燃燒室，其中在活塞內(nèi)部在活塞頂部的底面上形成表面區(qū)域擴(kuò)大部。
文檔編號F01P3/08GK101598059SQ20081019087
公開日2009年12月9日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者高甲錫 申請人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社;起亞自動(dòng)車株式會(huì)社