[发明专利]敞口面活塞组件

说明书

本发明提供一种具有周向槽的敞口面活塞，活塞环组件布置在该周向槽中。在周向槽的底部以及在敞口面活塞的前环槽脊与活塞面之间设置有开口。开口布置成允许燃烧反应传播通过在活塞环组件的底部与活塞面之间限定的容积，使得位于该容积中的空气和燃料混合物的至少一部分发生反应。

技术领域

本公开涉及一种活塞，更特别地，本公开涉及一种具有敞口面的活塞组件，用于减少未燃烧的烃排放。

背景技术

在传统的燃烧式发动机中，活塞在气缸内部往复运动，从而压缩和膨胀气体混合物。在某些类型的发动机中，被压缩气体是燃料和空气的混合物。这导致一特定的问题，即燃料和空气混合物占据活塞与气缸之间以及活塞表面与活塞环之间的容积，该容积称为“缝隙容积”。因为这些空间的表面积与容积之比较高，所以缝隙容积中的燃料和空气混合物被冷却到足够低的温度，导致没有发生所有预期的化学反应，并且导致燃料在燃烧阶段没有燃烧。然后，这种未燃烧的燃料从发动机排出，导致烃排放和效率降低。

发明内容

在一些实施例中，活塞组件包括活塞和活塞环组件。在一些实施例中，活塞组件例如是自由活塞。在一些实施例中，活塞组件在另一示例中被构造成用于无油操作。活塞包括至少部分地围绕活塞的外表面延伸的周向槽以及沿周向槽定位的多个开口。在一些实施例中，活塞环组件包括例如固体润滑材料。活塞环组件布置在周向槽中，其中所述多个开口构造成允许燃烧反应传播到限定在活塞环组件的内表面与活塞之间的容积中。在一些实施例中，所述多个开口中的每个开口的尺寸设计成和布置成使得沿着每个开口与活塞环组件的内表面之间的气体路径的最小开口至少是容积中的氧化剂和燃料混合物的淬熄距离(quench distance)。在一些实施例中，该淬熄距离为例如约1mm。在一些实施例中，活塞的外表面与活塞环组件的内表面之间的距离大于1mm。在一些实施例中，活塞还包括前环槽脊(front land)、活塞面和至少一个将前环槽脊附接到活塞面的结构腹板(web)。在一些实施例中，所述多个开口包括沿周向槽的多个间隔开的开口，这些开口彼此基本上等距。在一些实施例中，所述多个开口包括沿周向槽的多个间隔开的开口，这些开口具有彼此基本上相同的几何形状。在一些实施例中，所述多个开口构造成允许该容积中的至少大部分氧化剂和燃料混合物反应。在一些实施例中，所述多个开口包括沿周向槽的多个间隔开的开口，这些开口包括周向槽的底部的大部分表面区域。在一些实施例中，周向槽是第一周向槽，并且活塞组件还包括第二周向槽，该第二周向槽平行于第一周向槽布置在第一周向槽后面。在一些实施例中，燃烧反应从发动机的燃烧段传播，活塞组件构造成在所述燃烧段中平移。

在一些实施例中，发动机包括至少一个气缸和布置在所述至少一个气缸内的至少一个活塞组件。在一些实施例中，所述至少一个气缸包括燃烧段和气缸内表面。在一些实施例中，活塞组件包括活塞和活塞环组件。在一些实施例中，活塞包括至少部分地围绕活塞的外表面延伸的周向槽以及沿周向槽定位的多个开口。在一些实施例中，活塞环组件布置在周向槽内，并且所述多个开口构造成允许燃烧反应从燃烧段传播到限定在活塞环组件的内表面与活塞之间的容积中。在一些实施例中，氧化剂和燃料混合物能够从燃烧段进入限定在活塞环组件的内表面与活塞之间的所述容积中。