用于往復式發動機的活塞組件的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 在本文中公開的主題大體涉及往復式發動機，并且更具體而言，涉及用于往復式發動機的活塞組件。
【背景技術】
[0002]往復式發動機(例如，往復式內燃發動機)利用氧化劑(例如，空氣)燃燒燃料來生成熱燃燒氣體，其又驅動汽缸內的活塞(例如，往復式活塞)。具體而言，熱燃燒氣體膨脹并且相對于活塞施加壓力，其在膨脹沖程期間使活塞從汽缸的頂部部分線性地移動至底部部分。活塞將由燃燒氣體施加的壓力和活塞的線性運動轉換成驅動一個或多個負載(例如，發電機)的旋轉運動(例如，經由連接桿和聯接至活塞的曲軸)。活塞和相關結構(例如，活塞組件)的構造可顯著地影響廢氣排放(例如，未燃燒烴)和發動機效率，以及潤滑劑(例如，油)消耗。而且，活塞組件的構造可顯著地影響往復式發動機的操作壽命。因而，改善活塞組件的構造將是合乎需要的。
【發明內容】
[0003]在下面總結了在范圍上與原主張保護的發明相適的特定實施例。這些實施例不意圖限制主張保護的發明的范圍，而是這些實施例僅意圖提供本發明的可能形式的簡要總結。事實上，本發明可涵蓋可與在下面提出的實施例相似或不同的多種形式。
[0004]在一個實施例中，用于往復式發動機的功率汽缸系統包括汽缸，該汽缸具有內環形壁并且限定具有開孔直徑的腔。該系統包括具有活塞的活塞組件，該活塞配置在汽缸內并且構造為以往復的方式移動。活塞和汽缸的內環形壁由小于開孔直徑的大約百分之0.5的直徑冷間隙分離。活塞組件包括:最頂部凹槽，其在活塞的頂岸下方繞活塞周向地延伸；和環，其配置在最頂部凹槽內。一個或更多個通道形成在頂岸或環的上表面中，并且構造為使燃燒氣體能夠從腔流到最頂部凹槽的內表面與環的內面之間的空間。
[0005]在一個實施例中，用于往復式發動機的功率汽缸系統包括活塞，該活塞構造為當活塞定位在汽缸內時，在功率汽缸系統的活塞的頂岸與汽缸的內環形壁之間形成緊密頂岸間隙。活塞組件還包括最頂部環凹槽，其繞活塞周向地延伸并且構造為支撐環。一個或更多個通道定位在最頂部環凹槽的上表面中或環的上面中，并且當環配置在最頂部環凹槽內時，該一個或更多個通道通向最頂部環凹槽，并且從活塞的外周向內延伸至在最頂部環凹槽的一部分與環的內周向面之間限定的空間。
[0006]在一個實施例中，用于往復式發動機的功率汽缸系統包括具有開孔直徑的汽缸。活塞定位在汽缸內，并且緊密頂岸間隙提供在活塞的頂岸與汽缸的內環形壁之間。環在活塞的頂岸下方定位在活塞的最頂部凹槽內。汽缸、環、和頂岸限定頂岸腔。一個或更多個徑向通道與頂岸腔和頂部環的內面附近的空間流體地連通，并且該一個或更多個徑向通道構造為促進燃燒氣體從頂岸腔到該空間的轉移。
[0007]技術方案1:一種用于往復式發動機的功率汽缸系統，包括: 汽缸，其具有內環形壁且限定具有開孔直徑的腔；
活塞組件，包括:
活塞，其配置在所述汽缸內并且構造為在所述汽缸內以往復的方式移動，其中，所述活塞和所述內環形壁由比所述開孔直徑的大約百分之0.5小的直徑冷間隙分離；
最頂部凹槽，其在所述活塞的頂岸下方繞所述活塞周向地延伸；
環，其配置在所述最頂部凹槽內，其中，所述環構造為在所述活塞在所述汽缸內移動時接觸所述汽缸的內環形壁；和
一個或更多個通道，其形成在所述頂岸或所述環的上表面中，其中，所述一個或更多個通道構造為使燃燒氣體能夠從所述腔流到所述最頂部凹槽的內表面與所述環的內面之間的空間。
[0008]技術方案2:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述活塞是鋁活塞，所述活塞組件是緊密頂岸活塞組件，且所述活塞的頂岸的外表面與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙是所述開孔直徑的大約百分之0.36至百分之0.5。
[0009]技術方案3:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述活塞是鋼活塞，所述活塞組件是緊密頂岸活塞組件，且所述活塞的頂岸的外表面與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙是所述開孔直徑的大約百分之0.2至百分之0.32。
[0010]技術方案4:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述活塞組件是緊密頂岸活塞組件，且所述活塞的頂岸的外表面與所述汽缸的內環形壁之間的所述直徑冷間隙基于所述活塞的材料的第一熱膨脹系數與鋁的第二熱膨脹系數的比率。
[0011]技術方案5:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述活塞的頂岸的外表面與所述汽缸的內環形壁之間的徑向間隙在所述往復式發動機的在額定溫度下的操作期間小于大約25微米。
[0012]技術方案6:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個通道通向所述最頂部凹槽并且定位在一個或更多個分離的位置處。
[0013]技術方案7:根據技術方案1所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個通道中的至少一些在所述最頂部凹槽的頂表面中徑向地延伸。
[0014]技術方案8:—種用于往復式發動機的功率汽缸系統，包括:
活塞，其構造為當所述活塞定位在所述汽缸內時，在所述活塞的頂岸與所述功率汽缸系統的汽缸的內環形壁之間形成緊密頂岸間隙；
最頂部環凹槽，其繞所述活塞周向地延伸且構造為支撐環；和一個或更多個通道，其定位在所述最頂部環凹槽的上表面中，其中，當所述環配置在所述最頂部環凹槽內時，所述一個或更多個通道通向所述最頂部環凹槽并且從所述活塞的外周向內延伸至在所述最頂部環凹槽的一部分與所述環的內周向面之間限定的空間。
[0015]技術方案9:根據技術方案8所述的系統，其特征在于，所述活塞是鋁活塞，并且所述緊密頂岸間隙是所述汽缸的開孔直徑的大約百分之0.36至百分之0.5的，在所述活塞的頂岸的外周與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙。
[0016]技術方案10:根據技術方案8所述的系統，其特征在于，所述活塞是鋼活塞，并且所述緊密頂岸間隙是所述汽缸的開孔直徑的大約百分之0.2至百分之0.32的，在所述活塞的頂岸的外周與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙。
[0017]技術方案11:根據技術方案8所述的系統，其特征在于，所述緊密頂岸間隙是所述活塞的頂岸的外周與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙，并且基于所述活塞的材料的第一熱膨脹系數與鋁的第二熱膨脹系數的比率。
[0018]技術方案12:根據技術方案8所述的系統，其特征在于，所述緊密頂岸間隙是在所述系統的在額定溫度下的操作期間小于大約25微米的，在所述活塞的頂岸的外表面與所述汽缸的內環形壁之間的徑向間隙。
[0019]技術方案13:根據技術方案8所述的系統，其特征在于，包括所述環，其中，一個或更多個附加通道延伸到所述環的頂表面至所述空間。
[0020]技術方案14:一種用于往復式發動機的功率汽缸系統，包括:
汽缸，其具有開孔直徑；
活塞，其定位在所述汽缸內，其中，緊密頂岸間隙提供在所述活塞的頂岸與所述汽缸的內環形壁之間；
環，其在所述活塞的頂岸下方定位于所述活塞的最頂部凹槽內，其中，所述汽缸的內環形壁、所述環、和所述頂岸限定頂岸腔；和
一個或更多個徑向通道，其與所述頂岸腔和部分地由所述環的內面限定的空間流體地連通，其中，所述一個或更多個徑向通道構造為促進燃燒氣體從所述頂岸腔到所述空間的轉移。
[0021]技術方案15:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述活塞的頂岸的外表面和所述汽缸的內環形壁由比所述開孔直徑的大約百分之0.5小的直徑冷間隙分離。
[0022]技術方案16:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述活塞是鋼活塞，并且所述活塞的頂岸的外表面和所述汽缸的內環形壁由比所述開孔直徑的大約百分之0.32小的直徑冷間隙分離。
[0023]技術方案17:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述緊密頂岸活塞的頂岸的外表面和所述汽缸的內環形壁在所述系統在額定溫度下的操作期間由比大約25微米小的徑向間隙分離。
[0024]技術方案18:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個徑向通道中的至少一些延伸到所述最頂部凹槽的頂表面中。
[0025]技術方案19:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述一個或更多個徑向通道中的至少一些延伸到所述環的頂表面中。
[0026]技術方案20:根據技術方案14所述的系統，其特征在于，所述緊密頂岸間隙是所述活塞的頂岸的外周與所述汽缸的內環形壁之間的直徑冷間隙，并且基于所述活塞的材料的第一熱膨脹系數與鋁的第二熱膨脹系數的比率。
【附圖說明】
[0027]當參照附圖閱讀下列詳細描述時，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理