具有高挤流活塞的内燃机
专利汇可以提供具有高挤流活塞的内燃机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且具有高挤流 活塞 的 内燃机 。一种用于柴油 发动机 的活塞顶，其中所述顶具有含与喷射器同轴的环形槽，喷射器以 辐射 、非 涡流 模式喷入燃油。所述环形槽具有一内部中央顶部分和一弯曲的外部部分，所述内部中央顶部分与注入的燃油 角 度平行，所述弯曲的外部部分使被活塞压缩的空气足够弯曲到向中 心轴 线导引回并与沿内部中央顶部分喷入的燃油混合，以促进混合和减少烟灰的形成。，下面是具有高挤流活塞的内燃机专利的具体信息内容。
1、一种用于内燃(IC)往复式发动机的活塞，所述活塞包括：
一具有一连接件的圆柱形结构，该圆柱形结构响应由空气和从一喷射器注入 的燃油量产生的一燃烧事件以提供往复运动，所述喷射器以一辐射的、大体非涡 流模式从一中央位置提供燃油注入；和
一在所述圆柱形结构的端部形成的顶，所述顶具有一环形槽，所述环形槽具 有一与所述喷射器所在的所述中央位置大体同轴的中心轴线，并包括一内部中央 顶部分和一尖顶，所述尖顶相对于所述中心轴线形成一角度，使所述内部中央顶 部分与所述注入的燃油大致平行，所述环形槽还包括一大体上弯曲的外部部分， 所述弯曲的外部部分围绕曲面并朝向所述中心轴线导引被活塞压缩的空气，以与 所述燃油混合并沿所述尖顶被导引。
2、根据权利要求1所述的活塞，其中：所述环形槽的外直径不大于所述活塞 直径的40％。
3、根据权利要求1所述的活塞，其中：所述内部中央顶部分与所述燃油注入 路径之间的角度在0-5度之间。
4、根据权利要求1所述的活塞，其中：所述中央位置与所述活塞轴线同轴。
5、根据权利要求1所述的活塞，其中：所述环形槽的所述弯曲部分相对于所 述中央顶部分被构形用以使所述弯曲部分翻转流体通过大于180°。
6、根据权利要求1所述的活塞，其中：所述中央顶部分的夹角在50-80°之 间。
7、根据权利要求2所述的活塞，其中：所述尖顶与所述注入的燃油之间的角 度在0-5％之间。
8、根据权利要求7所述的活塞，其中：所述内部中央顶部分相对于所述活塞 的所述中心轴线的夹角在50°和80°之间。
9、根据权利要求8所述的活塞，其中：所述中心轴线与所述圆柱体的中心轴 线同轴。
10、根据权利要求9所述的活塞，其中：所述环形槽与所述活塞顶之间的交 叉部分是圆形的。
11、一种内燃机，包括：
一具有至少一个用于接纳一活塞的气缸的缸体；
一圆柱形活塞，其能在所述气缸内往复运动以响应包含空气和从一喷射器注 入的燃油量的一燃烧事件，所述喷射器以一辐射的、大体非涡流模式从一中央位 置提供燃油注入；
一燃油喷射器，其以一计量并定时的量将燃油喷射到燃烧室中；
所述活塞具有一在其端部面向所述燃烧室形成的顶，所述顶具有一环形槽， 所述环形槽具有一与所述喷射器所在的所述中央位置大体同轴的中心轴线和一内 部中央顶部分，该中央顶部分相对于所述中心轴线形成一角度，使所述内部中央 顶部分与所述注入的燃油大致平行，所述环形槽还包括一大体上弯曲的外部部分， 该弯曲的外部部分围绕曲面并朝向所述中心轴线导引被活塞压缩的空气，以与所 述燃油混合并沿所述内部中央顶部分的尖顶被导引。
12、根据权利要求11所述的内燃机，其中：所述环形槽的外直径不大于所述 活塞直径的40％。
13、根据权利要求11所述的活塞，其中：所述内部中央顶部分被构形用以具 有一燃油被注入所述燃烧室的角度的0-5％之间的角度。
14、根据权利要求11所述的内燃机，其中所述中央位置与所述活塞轴线同轴。
15、根据权利要求11所述的活塞，其中：所述环形槽的所述弯曲部分相对于 所述中央顶部分被构形用以使所述弯曲部分翻转流体通过大于180°。
16、根据权利要求11所述的内燃机，其中：所述内部中央顶部分的夹角在 50-80°之间。
17、根据权利要求12所述的内燃机，其中：所述内部中央顶部分相对于注入 所述燃烧室的所述燃油形成一0-5°之间的角度。
18、根据权利要求17所述的内燃机，其中：所述内部中央顶部分的夹角在 50-80°之间。
19、根据权利要求18所述的内燃机，其中：所述中心轴线与所述活塞的所述 中心轴线同轴。
20、根据权利要求19所述的内燃机，其中：所述环形槽与所述顶之间的交叉 部分是圆形的。
技术领域
背景技术
提供具有往复活塞的气缸内的柴油发动机燃烧室是常见的。活塞从最大容积 移动移位到最小容积，在此过程中，进入到燃烧室内的空气被压缩同时其温度升 高。在邻近最小容积或上上死点(TDC)时，燃油被注入压缩的空气中，由此产 生的混合物被点燃为活塞提供膨胀冲程。有两个主要系统用来相对活塞定位燃油 注入。第一个是高涡流系统，其中燃油被注入且空气绕活塞顶以圆周运动流动。 另一个是静态或零涡流布置，其中燃油从中央位置以均匀的放射状模式和分布注 入。为了增强压缩空气和燃油的混合，一种所谓的墨西哥帽(Mexican Hat)被建议用 于活塞顶。这包含具有弯曲的环状外部部分的中央尖顶以促进空气和燃油的分子 内的混合。
然而，对于不断地减少排放物限制，特别是在烟灰生成区域，传统的顶部结 构使烟灰和氧化的减少受到限制。
因此，本领域所需的是一种具有使烟灰最少并提高燃烧效率的结构的活塞。
发明内容
本发明的另一种形式是一种包括气缸体的内燃发动机，所述气缸体具有至少 一个用于接纳活塞的气缸。圆柱形活塞能在所述气缸内往复运动以响应包含空气 和从喷射器注入的燃油量的燃烧事件，所述喷射器以辐射的、大体非涡流模式从 中央位置提供燃油注入；燃油喷射器以计量并定时的量将燃油喷射到燃烧室中； 所述活塞具有在其端部面向所述燃烧室形成的顶，所述顶具有一环形槽，所述环 形槽具有与所述喷射器所在的所述中央位置大体同轴的中心轴线和内部中央顶部 分，该中央顶部分相对于所述中心轴线形成一角度，使所述内部中央顶部分与所 述注入的燃油大致平行，所述环形槽还包括一大体上弯曲的外部部分，该弯曲的 外部部分围绕曲面并朝向所述中心轴线导引被活塞压缩的空气，以与所述燃油混 合并沿所述内部中央顶部分的尖顶被导引。
附图说明
参照以下对本发明实施例配图的描述，本发明的上述及其他特点和优势，以 及实现它们的方法将变得更加明显并且本发明将更容易被理解。其中：
图1是本发明实施例所述具有活塞的发动机的横截面图；以及
图2是图1中活塞的放大示意图。
几个示意图上相应的参考数字表示相应部件。本范例阐述了本发明一种形式 的实施例，而诸如此类的范例都不得以任何方式用来解释限制本发明的范围。
具体实施方案
如图1所示，表示一种往复式内燃机类型的发动机10。发动机10通过燃烧室 内的燃烧冲程推动往复式活塞运动来工作。如图1所示，活塞的往复运动通过曲 轴转换为旋转运动。但是，对于本领域技术人员应该很明显的是，活塞的往复运 动可以通过线性发电机的形式被利用，其中活塞和铁磁材料的运动产生电力输出。
发动机10包括缸体12，缸体12具有用于接纳往复式活塞16的多个孔14， 只示出了其中的一个孔。缸孔14可以与缸体12浇铸成整体，或者如此处所示， 可以是分离的衬套，以加强恢复进程。
活塞16包括圆柱形结构18，圆柱形结构18具有用于接纳连接至连杆24的肘 销22的枢轴连接件20。连杆24可旋转地连接至曲轴28上的曲柄轴柄或曲柄销 26，对活塞16的往复运动做出响应以提供旋转动力输出，曲轴28适当地轴颈在 缸体12内。应当指出的是，是否要提供多个活塞取决于发动机10规格和占空比。
活塞16在气缸14内往复运动以限定由气缸14、活塞16的顶32、及头部34 界定的燃烧室30。头部34包括进气通道36和排气通道38。燃烧空气穿过进气通 道36通过进气阀40进入燃烧室30。燃烧产物通过排气阀42从排气口38排出燃 烧室30。
对于本领域技术人员很明显的是，吸入的空气可以通过涡轮增压器的压缩机 加压并通过后冷却器冷却。经过排气口38的排放气体典型地通过涡轮增压器涡轮 机，然后至排放物后处理装置。通常也提供废气再循环装置，废气再循环装置将 冷却或未冷却的部分废气提供给进气通道36，以降低燃烧温度和减少氮氧化物。
如所示的发动机10以压燃式循环运行，其中通过进气通道36和进气阀40进 入燃烧室30的空气被加压到燃油被压缩的热量点燃的程度，其中所述燃油是从燃 油喷射系统48通过管线46由喷射器嘴44在适当时间以适当数量注入的。来自喷 射器嘴44的注入可以来自各种系统，包括高压共轨、分配泵和压力在喷嘴形成的 直接燃油喷射。由通过互连50的ECM52控制燃油喷射系统48。
在任何一种系统中，燃油以辐射模式从与喷射器44的轴同轴的轴线A被注入， 以遍布燃烧室30。本领域技术人员熟知的是，喷射器40内提供的离散孔的数量、 它们的截面的流动面积和它们相对喷射器44的中心轴线A的角度是根据发动机 10的设计规格选择的。虽然喷油嘴44的优选位置为与燃烧室30的轴共轴，但是 对于本领域技术人员很明显的是，喷油嘴44可以偏离中心轴。
根据本发明，活塞16具有改善燃烧过程的顶32。顶32的结构如图2中的放 大图所示。活塞顶32具有与活塞体18连接的上表面54。应当指出的是，活塞体 18具有用于适当的压缩的周向槽56、58和60和刮油环(未示出)。
上表面54具有由外直径64限定的环形槽62。不管喷射器44在燃烧室30的 中线或其他地方，所述环形槽62都与喷射器44的轴同轴。所述环形槽62具中央 顶部分66，中央顶部分66具有与轴线A同轴的尖顶68。中央顶部分66与环形弯 曲部分70合为一体，环形弯曲部分70具有至外直径64的大体上的曲面，这样使 槽62内被压缩的空气围绕部分70曲线运动并被朝向中心轴线A导引。
中央顶部分66的外形为大约平行于注入72从喷射器44上的点74的角度。 如图2所示，相对轴线A的角Φ-β的范围为0°到5°。顶部分的表面与轴线A的 夹角在大约50°到80°之间。槽62的外直径64不大于活塞直径的40％，从而在槽 62内引起强烈的发嗖嗖声运动。相对于中央顶部分，外部弯曲部分70的外形使流 体翻转大于180°。
在运行中，活塞16从下死点朝向头部34移动，以减小燃烧室30的容积，从 而加压燃烧室30内的空气并升高燃烧室30内空气的温度。当活塞朝向上死点移 动时，从尖顶66得中央顶部分66使空气从尖顶向下移动并绕弯曲部分70至其本 身上。当喷射事件开始时，喷射的高压增加空气的运动以加强和提高混合物。最 终结果是大大降低烟尘形成。此外，离开相对小的槽的油/气混合物的增加的湍流 增强了烟尘的氧化，以防止微粒的产生。应当注意，在图2中，外直径64和尖顶 68是曲面的，以防止锐角转角的出现，从而出现局部的热点和重压。应当指出的 是，来自喷射器44的燃油不能具有相对中心轴线A的涡流，以促进空气中的燃油 微粒的有效卷吸。还应该指出的是，只要槽62的中心轴线与燃油喷射器的轴线同 轴，则槽62可以偏离活塞16的中心轴线。
虽然本发明已通过至少一个实施例被描述，在本公开的精神和范围内本发明 可进一步修改。因此，此次申请意欲涵盖利用其总的精神的本发明的任何变化、 使用或改编。此外，本申请意欲涵盖在没有脱离本发明涉及的和所附权利要求所 定义的范围内的本技术的已知或习惯做法。
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