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1、(10)申请公布号 CN 104271916 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 7 1 9 1 6 A (21)申请号 201380019685.8 (22)申请日 2013.04.12 102012103195.9 2012.04.13 DE F02B 23/06(2006.01) (71)申请人卡特彼勒能源方案有限公司 地址德国曼海姆 (72)发明人 R伯温 E德雷霍布尔 C德雷科斯勒 M拉普 (74)专利代理机构北京市中咨律师事务所 11247 代理人吴鹏 马江立 (54) 发明名称 内燃发动机的活塞 (57) 摘要 本发明涉及内燃发动机的活塞(1)。。
2、所述活 塞(1)可包括具有中心轴线M的活塞裙部(1.1) 和在上方界定所述活塞裙部(1.1)的具有直径D 的活塞顶(2)。所述活塞顶(2)可由具有宽度b 的活塞顶边缘(2.1)和具有深度t的活塞顶凹部 (2.2)形成。所述活塞顶凹部(2.2)可包括带有 具有直径d的开口截面的活塞凹部壁(2.2a)。具 有内径dn的至少一个凹槽(3)可设置在所述活塞 顶边缘(2.1)内并相对于所述中心轴线M沿周向 U延伸。所述内径dn可比所述直径d大。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.10.13 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/001075 2013.。
3、04.12 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/152864 EN 2013.10.17 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104271916 A CN 104271916 A 1/1页 2 1.一种内燃发动机的活塞(1)，该活塞包括： 具有中心轴线M的活塞裙部(1.1)；和 在上方界定所述活塞裙部(1.1)的具有直径D的活塞顶(2)，其中所述活塞顶(2)由 具有宽度b的活塞顶边缘(2.1)和具有深度t的活塞顶凹部(2.2)形成，所。
4、述活塞顶凹部 (2.2)包括带有具有直径d的开口截面的活塞凹部壁(2.2a)； 具有内径dn的至少一个凹槽(3)，所述凹槽(3)设置在所述活塞顶边缘(2.1)内并相 对于所述中心轴线M沿周向U延伸，其中所述内径dn比所述活塞顶凹部(2.2)的开口截面 的直径d大。 2.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，所述凹槽(3)关于于中心轴线M具有 径向延伸范围r且1mm1.1d，其比直径d、 即开口截面的直径大至少10。由于具有内径dn的至少一个凹槽其可以称为紊流凹 槽，在活塞顶边缘上方发生的挤流可终止并且可建立紊流部分。燃烧可以通过紊流部分而 说 明 书CN 104271916 A 3/4页。
5、 5 优化。挤流可在与该挤流垂直的方向上被活塞顶边缘上的一个或多个凹槽中断并转变成紊 流。 0030 在本发明又一示例性实施例中，所述至少一个紊流凹槽可以例如靠近活塞顶凹部 设置、设置在活塞顶边缘的中心和/或设置于在活塞裙部或气缸壁附近的外径上。后者也 可引起点火环区(ring land)死空间容积的减小。这种情况下，凹槽的外径可对应于活塞 的直径D。 0031 在本发明另一示例性实施例中，也可以使位于活塞顶边缘内侧的凹槽朝向活塞凹 部壁移位，使得内径dn将与活塞凹部的开口截面的直径d一样大。然而，可以此方式实现 的效果可与扩大的活塞凹部所获得的效果相同并且或许是可忽略的。 0032 在本发明。
6、的又一示例性实施例中，凹槽可在到活塞顶边缘的过渡区域内具有半径 R1、R2，其中内半径R1和外半径R2两者的尺寸可介于1mm与5mm之间，优选2mm至3mm。所 述半径不会太小，使得边缘不会过热。由于几何形状的不连续性和进而可实现的紊流效果 降低，所述半径也不会太大。上述措施可增强燃烧室中的紊流。增强的紊流可在气缸中引 起加速的燃烧以及更快和改善的燃烧。这可以提高发动机的效率和爆震裕度。在本发明的 该示例性实施例中，活塞顶的直径D可对应于活塞直径。活塞顶凹部的开口截面的直径d 加上两倍的活塞顶边缘的宽度b可等于活塞直径D。开口截面的直径d或凹部直径与活塞 顶的直径D或活塞直径之比d/D可介于0。
7、.4与0.6之间。活塞顶凹部的深度t与活塞顶的 直径D或活塞直径之比t/D可介于0.15与0.35之间。 0033 在本发明另一示例性实施例中，出于该目的也有利的是，凹槽具有关于中心轴线M 的径向延伸范围r，且1mmr0.5b或2mmr0.4b。紊流的效果可取决于凹槽 的径向延伸范围r。可假设径向延伸范围r的最小尺寸是约1mm至2mm，使得可实现的紊流 效果有效。径向延伸范围r越小，则可在活塞顶边缘上设置越多的凹槽。 0034 此外，在本发明另一示例性实施例中，可以有利的是凹槽关于中心轴线M的轴向 方向(即，在中心轴线M的轴向方向上)具有高度h，其中1mmh0.2t或2mmh 0.1t。这同样。
8、适用于凹槽的高度h。凹槽的高度h不应小于约1mm至2mm的最小尺寸， 使得可实现的紊流效果有效。 0035 在本发明的另一示例性实施例中，也可以有利的是设置分布在活塞顶边缘的宽度 b上的两个、三个、四个或更多个凹槽。在形成多个凹槽的情况下，可增强紊流效果。参数径 向延伸范围r、高度h和数目的哪种组合确保最大紊流效果可取决于相应的燃烧室条件。 0036 此外，在本发明又一示例性实施例中，可有利的是凹槽沿着整个周向U延伸。对称 的安装空间条件有时可以是有利的，其中也可设置与对称的偏差。凹槽在周向U上的延伸 范围可适合相应的流动条件。凹槽可在整个周向U上延伸，或者可以局部区段的形式设置 在周向U的一。
9、部分上，在后一种情况下尤其是设置在进气门的区域内。 0037 此外，在本发明又一示例性实施例中，可有利的是凹槽具有相对于中心轴线M共 轴或偏心地设置的对称轴线S。对称的安装空间条件有时是有利的，其中也可设置与对称 的偏差例如在对称轴线S、S相对于中心轴线M偏心地布置的椭圆形活塞凹部的情况 中。对于偏心布置，可为进气门和排气门的区域确保不同的流动条件。 0038 在本发明另一示例性实施例中，也可有利的是凹槽具有基本几何形状G，其中基本 几何形状G具有圆形或椭圆形/扁圆形/卵形的形式。周向上的不同流动条件可通过即使 说 明 书CN 104271916 A 4/4页 6 凹槽相对于中心轴线M对称地布置也与圆形形式有偏差来确保。 0039 在本发明又一示例性实施例中，还可有利的是设置至少两个凹槽，其中所述凹槽 可具有相同或不同的基本形状G、G。不同凹槽几何形状的组合确保了对特定的安装空间 和流动条件的最佳适应。 说 明 书CN 104271916 A 1/1页 7 图1 图2a图2b 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104271916 A 。