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具有燃燒碗的活塞及使用該活塞的發動機.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480027126.6

申請日:

2014.05.01

公開號:

CN105209738A

公開日:

2015.12.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):F02F 3/26變更事項:申請人變更前:卡特彼勒公司變更后:卡特彼勒公司變更事項:地址變更前:美國伊利諾斯州變更后:美國伊利諾伊州|||實質審查的生效IPC(主分類):F02F 3/26申請日:20140501|||公開
IPC分類號: F02F3/26; F02F3/28; F02M61/14 主分類號: F02F3/26
申請人: 卡特彼勒公司
發明人: A·內斯; S·庫賴爾; T·卡默迪納; J·基爾肯尼
地址: 美國伊利諾斯州
優先權: 2013.05.13 US 13/892396
專利代理機構: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280 代理人: 徐舒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480027126.6

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2017.04.26|||2016.06.29|||2016.01.27|||2015.12.30

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種活塞,其用于平衡燃燒效率和由于氮氧化物產生所致的起煙,包括形成燃燒碗的燃燒面,燃燒碗具有在徑向向外方向上銳度增加的復合曲率。外碗表面限定鄰近內碗表面的大曲率半徑,以及鄰近圓柱形壁表面的中等曲率半徑。內碗表面、外碗表面和壁表面共同形成燃燒碗的輪廓,使得燃燒碗的直徑為約124mm,以便在具有約15∶1至17∶1的壓縮比的直接噴射壓燃式內燃發動機中構建約0.71的碗孔比。

權利要求書

權利要求書
1.  一種活塞(20),其用于在直接噴射壓燃式內燃發動機(8)中平衡燃燒效率和有氮氧化物產生的起煙,所述直接噴射壓燃式內燃發動機(8)具有約175mm的氣缸孔(52),所述活塞(20)包括:
活塞主體(22),其限定縱軸線(100),并包括外主體表面(28)和燃燒面(30),所述縱軸線(100)在所述第一軸向主體端(24)和所述第二軸向主體端(26)之間延伸,所述外主體表面(28)在所述第一軸向主體端(24)和所述第二軸向主體端(26)之間延伸,所述燃燒面(30)在所述第一軸向主體端(24)之上;
所述燃燒面(30)形成燃燒碗(32),且包括錐形內碗表面(34)和凹形外碗表面(36),所述外碗表面(36)從所述內碗表面(34)延伸至圓柱形壁表面(38),并具有在徑向向外方向上銳度增加的復合曲率;
所述燃燒面(30)進一步形成環形活塞邊緣(40),所述環形活塞邊緣(40)圍繞所述燃燒碗(32)圓周延伸,并包括平坦邊緣表面(42)和凸起唇緣表面(44),所述凸起唇緣表面(44)在所述平坦邊緣表面(42)和所述壁表面(38)之間過渡,并與限定所述燃燒碗(32)邊界的所述壁表面(38)具有相交部(46);以及
所述外碗表面(36)限定鄰近所述內碗表面(34)的大曲率半徑,以及鄰近所述壁表面(38)的中等曲率半徑,所述唇緣表面(44)限定小曲率半徑,每一者均在縱向剖面中,并且所述內碗表面(34)、所述外碗表面(36)和所述壁表面(38)共同形成所述燃燒碗(32)的輪廓,使得所述燃燒碗(32)的直徑為約124mm,且所述燃燒碗(32)的容積為約190cm3,以使當所述活塞(20)安裝于所述發動機(8)中用于服務時,構建約0.71的碗孔比和15∶1至17∶1的壓縮比。

2.  根據權利要求1所述的活塞(20),其中,所述外碗表面(36)具有底部區段(48)和過渡區段(50),所述底部區段(48)與所述內碗表面(34)相鄰并限定所述大曲率半徑;所述過渡區段(50)從所述底部區 段(48)延伸至所述壁表面(38)并限定所述中等曲率半徑;且
其中,所述大曲率半徑為所述中等曲率半徑的大約兩倍,且所述中等曲率半徑為所述小曲率半徑的大約五倍;且
其中,所述平坦邊緣表面(42)限定平面,且所述燃燒碗(32)的所述底部區段(48)離所述平面的深度大于所述中等曲率半徑并小于所述大曲率半徑。

3.  根據權利要求2所述的活塞(20),其中,所述大曲率半徑為約24mm,所述中等曲率半徑為約12mm,所述深度為約20mm;
其中,所述內碗表面(34)在所述縱向剖面中限定了約137°的錐角,且所述碗容積為約194cm3。

4.  根據權利要求3所述的活塞(20),其中,所述圓柱形壁表面(38)的高度為從約2mm至約3mm,所述唇緣表面(44)從所述平坦邊緣表面(42)下降約3mm或更小的軸向距離,且所述小曲率半徑為約3mm或更小;且
其中,限定所述小曲率半徑的所述唇緣表面(44)的曲率是均勻的,且在所述外主體表面(28)和所述唇緣表面(44)之間的所述平坦邊緣表面(42)的直徑為約25mm。

5.  根據權利要求1所述的活塞(20),其中,所述碗直徑為124.25mm,使得所述碗直徑與氣缸孔直徑之比為0.71。

6.  一種直接噴射壓燃式內燃發動機(8),其包括:
發動機殼體(10),其限定氣缸孔(52),并包括進氣通道(14)和排氣通道(16),所述氣缸孔(52)具有約175mm的氣缸孔直徑,所述進氣通道(14)和所述排氣通道(16)中的每一者與所述氣缸孔(52)流體連通;
氣缸蓋(12),其與所述發動機殼體(10)聯接;
燃料噴射器(18),其安裝在所述氣缸蓋(12)中并配置成直接將燃料噴射到所述氣缸(54)中;
活塞(20),其放置在所述氣缸孔(52)內并包括活塞主體(22),所述活塞主體(22)限定縱軸線(100),并包括外主體表面(28)和燃燒面(30),所述縱軸線(100)在第一軸向主體端(24)和第二軸向主體端(26)之間延伸,所述外主體表面(28)在所述第一軸向主體端(24)和所述第二軸向主體端(26)之間延伸,所述燃燒面(30)在所述第一軸向主體端(24)之上;
所述燃燒面(30)形成燃燒碗(32),且包括錐形內碗表面(34)和凹形外碗表面(36),所述外碗表面(36)從所述內碗表面(34)延伸至圓柱形壁表面(38),并具有在徑向向外方向上銳度增加的復合曲率;
所述燃燒面(30)進一步形成環形活塞邊緣(40),所述環形活塞邊緣(40)圍繞所述燃燒碗(32)圓周延伸,并包括平坦邊緣表面(42)和凸起唇緣表面(44),所述凸起唇緣表面(44)在所述平坦邊緣表面(42)和所述壁表面(38)之間過渡,并與限定所述燃燒碗(32)邊界的所述壁表面(38)具有相交部(46);以及
所述外碗表面(36)限定鄰近所述內碗表面(34)的大曲率半徑,以及鄰近所述壁表面(38)的中等曲率半徑,所述唇緣表面(44)限定小曲率半徑,每一者都在縱向剖面中,并且所述內碗表面(34)、所述外碗表面(36)和所述壁表面(38)共同形成燃燒碗(32)的輪廓,使得所述燃燒碗(32)的直徑與所述氣缸孔(52)的直徑(145)之比為約0.71,所述燃燒碗(32)的容積為約190cm3,以獲得所述發動機(8)中15∶1至17∶1的壓縮比。

7.  根據權利要求6所述的發動機(8),其中,所述大曲率半徑為所述中等曲率半徑的大約兩倍,并且所述中等曲率半徑為所述小曲率半徑的大約五倍。

8.  根據權利要求7所述的發動機(8),其中,所述大曲率半徑為約24mm,并且所述中等曲率半徑為約12mm;
其中,所述平坦邊緣表面(42)限定平面,且所述燃燒碗(32)的所述底部區段(48)離所述平面的深度大于所述中等曲率半徑且小于所述大 曲率半徑。

9.  根據權利要求8所述的發動機(8),其中,所述深度為約20mm且所述碗容積為約194cm3;
其中,所述內碗表面(34)在所述縱向剖面中限定錐角,且所述錐角與所述噴射角(300)相差10°或更大的角度。

10.  根據權利要求9的所述的發動機(8),其中,所述錐角為約137°,且所述噴射角為約150°。

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具有 燃燒 活塞 使用 發動機
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