整体式无通道活塞及其构造方法
【专利摘要】提供有一种用于内燃发动机的无通道活塞及其构造方法。所述活塞具有沿中心纵轴延伸的整体式活塞主体。所述活塞主体具有一上壁，形成上燃烧表面，其具有第一和第二部分，第一部分沿上壁的外缘环形地延伸，且第二部分形成一燃烧室。上壁具有在燃烧室下面上的顶部底表面，与上燃烧表面的第二部分直接相反。当沿中心纵轴观察时，顶部底表面具有开放暴露的二维表面面积，其在活塞主体的最大外直径所限定的面积的约35?60％之间，从而提供有一广阔的区域，溅射或喷洒的油能够自由地接触该区域。
【专利说明】整体式无通道活塞及其构造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交于2013年11月7日的美国临时申请序列N0.61/901,287和提交于2014年6月13日的美国临时申请序列N0.62/011,876以及提交于2014年11月7日的美国实用申请序列N0.14/535，839的优先权，其通过全文引用并入本申请。
【背景技术】
[0003]1.
技术领域
[0004]本发明大体涉及内燃发动机，且更特别地涉及其活塞。
[0005]2.相关技术
[0006]发动机制造商正面临日益增长的改进发动机效率和性能的需求，包括但不限于改进燃料经济性、降低油耗、改进燃料系统、提高缸径内的压缩载荷和操作温度、减少通过活塞的热损失、改善组成部件的润滑、减小发动机重量并使发动机更紧凑，同时又要减少与制造相关的花费。尽管需要提高燃烧室内的压缩载荷和操作温度，但是仍然有必要维持活塞温度在可行的限制范围内。因此，尽管需要提高燃烧室内的压缩载荷和操作温度，但是实现该目标需要进行权衡，这些需要的“增大”限制活塞压缩高度的程度从而限制整个活塞大小，重量就能够减小。这在具有封闭或部分封闭的冷却通道的典型活塞结构的情况下尤其麻烦，封闭或部分封闭的冷却通道被认为是降低活塞的操作温度所必须的。进一步，制造具有连接在一起的上部和下部的活塞以沿结合接缝形成封闭或部分封闭的冷却通道，其花费由于用来将上部和下部结合在一起的连接工艺而通常会增加。进一步，发动机重量能够减小的程度受到需要采用钢制造前述的“包含冷却通道的(cooling gallery-containing)”活塞的影响，这样它们才能承受施加于活塞上的增大的机械载荷和热载荷。
[0007]根据本发明构造的活塞克服了现有活塞结构的上述缺陷和其它缺陷，通过阅读本公开文件并查看本申请中的附图，这对本领域的技术人员来说将是显而易见的。
【发明内容】
[0008]—种根据本发明构造的活塞，其采用整块钢制造，从而为活塞提供增强的强度和耐用性，以承受缸径内增大的压缩载荷和温度，例如那些在现代高性能发动机中可见的载荷和温度。进一步，由于所述活塞新颖的单件结构，与制造活塞相关的花费也由于未采用用来将活塞上部和下部连接在一起的典型工艺而降低了。进一步，在根据本发明构造的活塞中，压缩高度(CH)和活塞重量能够相对于包括封闭或部分封闭的冷却通道的活塞显著减小，特别是由于所述活塞去掉了通常用于形成冷却通道的底板，从而使所述活塞设置于其中的发动机能够制造得更加紧凑、更加轻量且燃油经济性更高。
[0009]根据本发明的一个方面，提供有一种用于内燃发动机的无通道(galleryless)活塞。所述活塞具有沿一中心纵轴延伸的整体式活塞主体，所述活塞沿该中心纵轴在内燃发动机的缸径内往复运动。活塞主体具有一上壁，形成上燃烧表面，其具有一环形带区域，从上燃烧表面向下延伸，用于容纳至少一个活塞环。活塞主体进一步包括一对从环形带区域向下延伸的裙部，用于辅助引导缸径内的活塞，以及一对销座，其提供一对横向间隔的销孔，销孔沿销孔轴线对齐，用于容纳肘销。上燃烧表面具有第一和第二部分，第一部分沿上壁的外缘环形地延伸，第二部分形成从第一部分径向向内向下延伸的燃烧室。上壁具有形成于燃烧室下面上的顶部底表面，与上燃烧表面的第二部分直接相反。当沿中心纵轴观察时，顶部底表面具有开放暴露的投影二维表面面积，其在活塞主体的最大外直径所限定的面积的约35-60%之间，从而提供有一广阔的区域，溅射或喷洒的油能够自由地接触该区域，以在使用时增强对活塞的冷却。
[0010]根据本发明的另一方面，顶部底表面的总三维表面积大于活塞主体面积的40%。
[0011]根据本发明的另一方面，顶部底表面的总三维表面积可在活塞主体面积的约40-90%之间。
[0012]根据本发明的另一方面，顶部底表面的直径可在活塞主体的最大外直径的约75-90%之间。
[0013]根据本发明的另一方面，燃烧室具有最大的燃烧室直径，且顶部底表面的直径为最大燃烧室直径的至少85%。
[0014]根据本发明的另一方面，顶部底表面的直径可在最大燃烧室直径的100-140%之间。
[0015]根据本发明的另一方面，活塞主体具有一对槽腔，槽腔从销座沿销孔轴线径向向外延伸至环形带区域，所述槽腔限定所述顶部底表面的至少一部分、第一部分的下面的一部分以及环形带区域的内表面的一部分，其中槽腔的总三维表面积可在活塞主体的最大二维面积的约45-85%之间。
[0016]根据本发明的另一方面，槽腔的总三维表面积大于活塞主体的最大二维面积的60%。
[0017]根据本发明的另一方面，槽腔的总三维表面积大于活塞主体的最大二维面积的70%。
[0018]根据本发明的另一方面，销座可具有沿销孔轴线相互间隔开第一距离的径向最外表面，所述第一距离小于活塞主体的最大外直径的60%。
[0019]根据本发明的另一方面，提供有一种构造用于内燃发动机的无通道活塞的方法。所述方法包括采用机械加工、锻造或铸造工艺的其中一种形成整体式活塞主体，所述活塞主体具有一上壁，所述上壁具有一上燃烧表面，以及一环形带区域，所述环形带区域从上燃烧表面向下延伸。上燃烧表面形成为具有第一和第二部分，第一部分沿上壁的外缘环形地延伸，第二部分形成从第一部分径向向内向下延伸的燃烧室。上壁形成为具有在燃烧室下面上的顶部底表面，与第二部分正好相反。活塞主体进一步形成为具有一对从环形带区域向下延伸的裙部以及一对横向间隔开的销孔，所述销孔沿销孔轴线对齐，用于容纳肘销。当沿中心纵轴观察时，顶部底表面形成为具有开放地可观察的投影二维表面积，其在由活塞主体的最大外直径限定的一面积的约35-60 %之间。
[0020]根据本发明的另一方面，所述方法包括形成顶部底表面，使其总三维表面积大于活塞主体面积的40 %。
[0021 ]根据本发明的另一方面，所述方法包括形成顶部底表面，使其总三维表面积在活塞主体面积的约40-90%之间。
[0022]根据本发明的另一方面，所述方法可进一步包括形成顶部底表面，使其总三维表面积大于活塞主体面积的50%。
[0023]根据本发明的另一方面，所述方法包括形成顶部底表面，使其直径在活塞主体的最大外直径的约75-90%之间。
[0024]根据本发明的另一方面，所述方法可进一步包括形成顶部底表面，使其直径为燃烧室的最大直径的至少85%。
[0025]根据本发明的另一方面，所述方法可进一步包括形成顶部底表面，使其直径在最大燃烧室直径的100-140%之间。
[0026]根据本发明的另一方面，所述方法可进一步包括采用机械加工、锻造或铸造工艺形成一对槽腔，所述槽腔从销座沿销孔轴线径向向外延伸至环形带区域，所述槽腔限定所述顶部底表面的至少一部分、第一部分的下面的一部分以及环形带区域的内表面的一部分，槽腔的总三维表面积在活塞主体的最大二维面积的约45-85%之间。
[0027]根据本发明的另一方面，所述方法可进一步包括形成销座，使其具有沿销孔轴线相互间隔开第一距离的径向最外表面，所述第一距离小于活塞主体的最大外直径的60%。
【附图说明】
[0028]当结合以下优选实施例及最佳方式、所附权利要求和附图的具体说明考虑时，本发明的这些和其它方面、特征以及优势将变得更容易理解，其中:
[0029]图1为大体沿根据本发明的一个方面构造的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0030]图2为大体横向于图1中的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0031 ]图3为大体沿图1中的活塞的中心销孔轴线截取的仰视截面图；
[0032]图4为图1的活塞部分剖开的透视图；
[0033]图5为大体沿根据本发明的另一实施例构造的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0034]图6为大体横向于图5中的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0035]图7为大体沿图5中的活塞的中心销孔轴线截取的仰视截面图；
[0036]图8为图5的活塞部分剖开的透视图；
[0037]图9为大体沿根据本发明的又另一实施例构造的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0038]图10为大体横向于图9中的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0039]图11为大体沿图9中的活塞的中心销孔轴线截取的仰视截面图；
[0040]图12为图9的活塞部分剖开的透视图；
[0041]图13为根据本发明的又另一实施例构造的活塞的透视图；
[0042]图14为大体横向于图13中的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0043]图15为根据本发明的又另一实施例构造的活塞的透视图；
[0044]图16为大体横向于图15中的活塞的销孔轴线截取的截面图；
[0045]图17为大体横向于根据本发明的又另一实施例构造的活塞的中心销孔轴线截取的截面图；
[0046]图18为大体沿活塞的中心销孔轴线截取的图17的活塞的截面图；
[0047]图19A-B为现有技术中包括冷却通道的活塞的经验数据表；
[0048]图19C为图1-12和15-18的无通道活塞的经验数据表。
【具体实施方式】
[0049]更具体地参照附图，图1-4所示为根据本发明的一个优选实施例构造的活塞10的视图，其用于在内燃发动机(例如现代紧凑的高性能汽车发动机)的缸径或汽缸内腔(未显示)中往复运动。活塞10构造为具有采用单件材料形成的整体式主体12，例如通过机械加工、锻造或铸造，之后如果需要的话还可能进行精加工，构造完成。因此，活塞10不具有连接在一起的多个部件，例如相互连接的上部和下部，这对具有由冷却通道底板界定或部分界定的封闭或部分封闭的冷却通道的活塞来说很常见。相较而言，活塞10为“无通道的”，因为其不具有冷却通道底板或其它界定或部分界定冷却通道的特征。采用钢制造的活塞主体12坚固耐用，满足现代高性能内燃发动机的高性能需求，即升高的温度和压缩载荷。用于构造主体的钢(B卩，钢合金)可为SAE 4140级或可不同，取决于活塞10在特定发动机应用中的需求。由于活塞10是无通道的，除了以下所讨论的其它方面以外，主体12的新颖的结构最大程度减小了活塞10的重量和压缩高度(CH)，从而使活塞10设置于其中的发动机能够实现重量减小以及制造得更加紧凑。又进一步，即使为无通道的，以下所讨论的以及附图中所示的新颖的结构也使活塞10能够在使用中充分冷却，以承受最严酷的操作温度。
[0050]活塞主体12具有提供顶壁的上头部或顶部13，也指上壁14，其提供了上燃烧表面16，上燃烧表面16直接暴露于内燃发动机的缸径内的燃烧气体。上燃烧表面16包括环形第一部分18，其形成为基本为平面的表面，沿上壁14的外缘延伸，以及第二部分20，其由上壁14的燃烧室壁部分21所限定。第二部分20具有非平面的、凹凸的表面22，其从平面的第一部分18向下延伸，并沿燃烧室壁部分21的最上表面延伸。一顶部底表面24形成于燃烧室壁部分21的下面，与上燃烧表面16的第二部分20正好相反。当从底部向前观察活塞时，除了销孔40之外，顶部底表面24限定于此处为可见的表面，其中顶部底表面24离开上燃烧表面16的第二部分20延伸的距离不大于燃烧室壁部分21的最小厚度(t)的两倍。因此，顶部底表面24通常形成为适配燃烧室26的第二部分20，以提供距离燃烧室26的最小距离，且基本为燃烧室壁部分21的凹凸表面22的相反侧上的表面。当从活塞10(图1-4)、1(T (图5-8)、10〃(图9-12)、10〃(图 13-14)、10〃〃(图 15-16)、1(/""(图 17-18)的下面观察时，顶部底表面24、2f、24〃〃开放地暴露，且其没有由封闭或部分封闭的冷却通道界定，也没有由任何其它顶部底表面24、2f附近用于保持油或冷却液的特征界定。
[0051]上壁14的环形第一部分18形成上壁14的外缘，其环绕从其向下延伸出来的环形燃烧室26，且因此，燃烧室26在上燃烧表面16的最上第一部分18下凹进。燃烧室26所示为其轮廓用于提供一上顶点，也称为中心顶点28，其可位于沿活塞10的中心轴线30同轴或可相对于活塞中心轴线30径向偏移。顶部13进一步形成环形带区域32，其从上燃烧表面16向下延伸，以提供一个或多个环形槽34，用于接纳一个或多个相应的活塞环(未显示)。
[0052]活塞主体12进一步包括一底部36。底部36包括一对从上部13且通常是从上壁14向下延伸的销座38ο销座38各自都具有销孔40，考虑到钢结构优选为无刷的(bushless)，其中销孔40沿销孔轴线42同轴地相互横向间隔，销孔轴线42通常横向于中心纵轴线30延伸。销座38具有通常为扁平的、径向最外的表面，称为外面43，沿销孔轴线40相互间隔开一距离PB，所示为相互之间大体平行，其中PB的尺寸取最小值，从而使凹进的、大体为杯状的区域(以下称为槽腔(pocket) 50)的暴露面积最大化，槽腔50大体沿销孔轴线40在销座38外侧径向延伸以及沿顶部底表面24向上延伸。槽腔50形成顶部底表面24的一部分，且沿上燃烧表面16的环形第一部分18的下侧表面径向向外延伸超过顶部底表面24，且沿环形带区域32的内表面从上壁14向下延伸。因此，在使槽腔50的二维和三维表面积最大化的情况下，至少部分由于最小化的距离PB的原因，由飞溅或从曲柄箱向上喷洒的油接触到槽腔50的暴露的表面所引起的冷却得以增强，从而协助上燃烧表面16、顶部底表面24以及环形带区域34的一部分的进一步冷却。
[0053]销孔40每个都具有一最上负载承受凹表面，以下称为最上表面44，与环形带区域32的最下表面46共面或基本共面地延伸。因此，压缩高度CH得以最小化(压缩高度为从销孔轴线42至上燃烧表面16延伸的尺寸)。销座38经由外侧板(也称为撑板46)相连接，与底部36的裙部(也称为裙板48)正好相反。裙板48和撑板46限定开放的通道49，所述开放的通道49从撑板46和裙板48的最下或底表面51延伸至顶部底表面24。开放的通道49提供了通至油的直接通道，油直接飞溅或从曲柄箱内喷洒至顶部底表面24上，从而使整个顶部底表面24都被来自曲柄箱内的油直接溅射，同时又使油关于肘销(未显示)自由地溅射，且进一步，显著降低活塞10的重量。因此，虽然不具有典型的封闭或部分封闭的冷却通道，无通道活塞10的通常开放的结构实现对顶部底表面24的最佳冷却和对销孔40内的肘销连接的润滑，而同时又减小油在燃烧室附近的表面上的阻滞时间(大量油留在表面上的时间)。这能够减少不合需要的焦化油的积累，例如，这会在具有封闭或基本封闭的冷却通道的活塞中发生。因此，活塞10在扩大使用过程中保持“干净”，从而使其保持基本免于碎肩积累。
[0054]由于顶部底表面24的最佳冷却是直接位于上燃烧表面16下面的顶部底表面24的百分比，其中所述上燃烧表面16直接暴露于来自曲柄箱的溅射或喷洒的油。活塞10、1(Τ、10〃、10〃〃、川〃〃的经验数据列表于图19C中，以下做进一步讨论，以及“现有技术”中具有封闭或部分封闭的冷却通道的活塞的数据列表于图19Α和19Β中，展示了顶部底表面24、24\24〃、24〃〃 '24""'增强的直接暴露于直接从曲柄箱溅射的油中，其中的一些数据以下将做更具体的讨论。应当认识到，分别示于图5-8、9-12、13-14、15-16和17-18中的活塞1(T、10〃、^/〃、川〃〃、^/"〃包括与以上针对活塞10所述类似的特征，且因此，相信已没必要再针对各个进行进一步描述，只需要理解稍微修改各个燃烧室壁部分的结构提供了绝大部分在与活塞1(/ UO'1"'、…〃〃、^/〃〃的暴露的顶部底表面]"、24〃、24/〃、24〃〃、24〃/〃相关的数据方面的区别，这既是针对总表面积(遵循表面轮廓的三维面积)，也是针对投影表面积(二维面积，平面的，如平面图中所示)。活塞KKKTUO'1"'、10〃〃、10〃〃/的顶部底表面24、24/、24〃、24〃/、24〃〃、24〃〃/具有总暴露表面积，限定为遵循顶部底表面24、2f、24〃〃'24""轮廓的三维面积，其大于缸径面积的40%，且在缸径面积的约40-90%之间，且因此，在活塞 10、1(/ ,17MO777MO77777 (图3、5、9、13、15、17)的最大外直径OD所限定的二维面积的约40-90%之间。举例说明而不具有限制作用，图1-4的活塞10在107mm的缸径中的总顶部底表面面积为约6773mm2，且总表面积可在缸径面积的约75-80%;图5-8的活塞1(T在106.5mm的缸径中的总顶部底表面面积为约4613mm2，且总表面积可在缸径面积的约50-55 % ;图9-12的活塞10〃在103mm的缸径中的总顶部底表面面积为约7060mm2，且总表面积可在缸径面积的约80-85 % ；图15-16的活塞10〃〃在I 1mm的缸径中的总顶部底表面面积为约3978mm2，且总表面积可在缸径面积的约40-45%;图17-18的活塞ΙΟ""'在99mm的缸径中的总顶部底表面面积为约5630mm2，且总表面积可在缸径面积的约70-75%。
[0055]又进一步，顶部底表面24、24/、24//、24〃〃、24〃〃/具有一投影表面积，限定为从活塞10、10,、10"、10"" W的底部大体沿中心纵轴30、3(Τ观察的二维面积，在缸径面积的约35-60%之间，且因此，在活塞10、1(T、10〃、10〃〃、10〃〃'的最大外直径OD限定的面积的约35-60%之间。举例说明而不具有限制作用，图1-4的活塞10在107_的缸径中的投影顶部底表面面积为约387 5mm2，且投影顶部底表面面积可在缸径面积的约40-45 %之间；图5-8的活塞1(T在107mm的缸径中的投影顶部底表面面积为约3621mm2，且投影顶部底表面面积可在缸径面积的约40-45 %之间；图9-12的活塞10〃在103mm的缸径中的投影顶部底表面面积为约3814mm2，且投影顶部底表面面积可在缸径面积的约45-60 %之间；图15-16的活塞10〃〃在IlOmm的缸径中的投影顶部底表面面积为约3619mm2，且投影顶部底表面面积可在缸径面积的约35-40%之间；图17-18的活塞1""'在99mm的缸径中的投影顶部底表面面积为约3436mm2，且投影顶部底表面面积可在缸径面积的约40-45 %之间。
[0056]又进一步，根据本发明构造的顶部底表面24、24/、24〃、24〃〃、24〃〃/的暴露区域的直径D在缸径直径的约75-90 %之间，且因此，在活塞1、110〃、10〃〃、10〃〃'的最大外直径OD的约75-90%之间。举例说明而不具有限制作用，图1-4的活塞10的暴露的顶部底表面24的直径D(图2)在107mm的缸径中为约88mm;图5-8的活塞1(T的暴露的顶部底表面的直径D(图6)在107mm的缸径中为约88_;图9_12的活塞10〃的暴露的顶部底表面24〃的直径D(图9)在1 3mm的缸径中为约86mm;图15-16的活塞10〃 〃的暴露的顶部底表面24〃 〃的直径D在11Omm的缸径中为约89mm;图17-18的活塞10〃〃7的暴露的顶部底表面24〃〃 ’的直径D在99mm的缸径中为约83mm。
[0057]又进一步，根据本发明构造的顶部底表面24、24/、24〃、24〃〃、24〃〃/的暴露区域的直径D在燃烧室2636' WH""的直径CD的约85-140%之间，与针对具有封闭或基本封闭的冷却通道的活塞最大为100%形成对比。举例说明而不具有限制作用，图1-4的活塞10的暴露的顶部底表面24的直径D在燃烧室直径为约73mm时为约88mm;图5-8的活塞10'的暴露的顶部底表面的直径D在燃烧室直径为约80mm时为约88mm;图9-12的活塞10〃的暴露的顶部底表面24〃的直径D在燃烧室直径为约65mm时为约86mm;图15-16的活塞10〃〃的暴露的顶部底表面24〃〃的直径D在燃烧室直径为约10mm时为约89_;图17-18的活塞1""'的暴露的顶部底表面24"^的直径D在燃烧室直径为约72_时为约83_。暴露的顶部底表面24,247、24〃、24〃〃、24〃〃的相对表面积和相对直径的这些百分比远超过已知的活塞，且在某些情况下，为高达三倍或更大。因此，上燃烧表面16、16'、^〃、…〃〃、…〃?可经由来自曲柄箱的向上溅射的油直接冷却，如果需要的话，该曲柄箱可在喷油嘴的协助下进行连接。
[0058]此外，活塞10、1(Τ、10"、10""、10""'具有各自的槽腔50、5(T、50〃、50〃〃，如以上所述。槽腔50的表面积为约6693mm2，其为107mm的缸径区域面积的约74%，且因此，其可配置为在由上燃烧表面16的最大外直径OD限定的二维面积的约70-80%之间。槽腔5(T的表面积为约4777mm2，其为106.5mm的缸径区域面积的约80%，且因此，其可配置为在由上燃烧表面167的最大外直径O D限定的二维面积的约7 5 - 8 5 %之间。槽腔5 O 〃的表面积为约5400mm2，其为103mm的缸径区域面积的约65 %，且因此，其可配置为在由上燃烧表面16〃的最大外直径O D限定的二维面积的约6 O - 7 O %之间。槽腔5 O 〃〃的表面积为约5 3 9 2mm 2，其为IlOmm的缸径区域面积的约57%，且因此，其可配置为在由上燃烧表面16〃〃的最大外直径OD限定的二维面积的约50-60%之间。槽腔5(/""的表面积为约3757mm2，其为99mm的缸径区域面积的约49%，且因此，其可配置为在由上燃烧表面16""'的最大外直径OD限定的二维面积的约45-55%之间。因此，槽腔50、507、50〃、50〃〃、50////7的表面积能够大大有助于对直接位于槽腔503(/、50〃、50〃〃、50〃〃/上方的上燃烧表面16、16/、16〃、16〃〃、16〃〃,的区域的冷却。
[0059]根据本发明的另一方面，活塞1"'的顶部底表面24~在相反的裙部之间和在销座之间延伸，其为凹面的形式。因此，在活塞1^的往复运动期间，将油从活塞的一侧引导至活塞的另一侧，从而用于进一步增强对活塞的冷却。
[0060]许多修改或变型根据以上教导都是有可能的。因此，需要理解，除了以上所述，本发明也可以其它方式实施，本发明的范围由最终许可的权利要求书限定。
【主权项】
1.一种用于内燃发动机的无通道活塞，包括: 沿一中心纵轴延伸的整体式活塞主体，所述活塞沿该中心纵轴在内燃发动机的缸径内往复运动，所述活塞主体具有一上壁，形成上燃烧表面，其具有一环形带区域，从所述上燃烧表面向下延伸，用于容纳至少一个活塞环;一对从所述环形带区域向下延伸的裙部，用于辅助引导缸径内的活塞，并具有一对销座，其提供一对横向间隔的销孔，销孔沿销孔轴线对齐，用于容纳一肘销;所述上燃烧表面具有第一和第二部分，所述第一部分沿所述上壁的外缘环形地延伸，且所述第二部分形成从所述第一部分径向向内向下延伸的燃烧室;所述上壁具有形成于所述燃烧室下面上的顶部底表面，与所述上燃烧表面的所述第二部分直接相反，当沿所述中心纵轴观察时，所述顶部底表面具有开放暴露的投影二维表面面积，其在所述活塞主体的最大外直径所限定的面积的约35-60 %之间。2.根据权利要求1所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的总三维表面积大于所述活塞主体的面积的40%。3.根据权利要求2所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的总三维表面积大于所述活塞主体的面积的50 %。4.根据权利要求2所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的总三维表面积大于所述活塞主体的面积的60%。5.根据权利要求2所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的总三维表面积大于所述活塞主体的面积的70 %。6.根据权利要求1所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的直径在所述活塞主体的所述最大外直径的约75-90%之间。7.根据权利要求1所述的无通道活塞，其中，所述燃烧室具有最大的燃烧室直径，且所述顶部底表面的直径为所述最大燃烧室直径的至少85%。8.根据权利要求7所述的无通道活塞，其中，所述顶部底表面的直径在所述最大燃烧室直径的100-140%之间。9.根据权利要求1所述的无通道活塞，其中，一对槽腔从所述销座沿所述销孔轴线径向向外延伸至所述环形带区域，所述槽腔限定所述顶部底表面的至少一部分、所述第一部分的下面的一部分以及所述环形带区域的内表面的一部分，所述槽腔的总三维表面积在所述活塞主体的所述最大二维面积的约45-85%之间。10.根据权利要求9所述的无通道活塞，其中，所述槽腔的总三维表面积大于所述活塞主体的所述最大二维面积的60%。11.根据权利要求10所述的无通道活塞，其中，所述槽腔的总三维表面积大于所述活塞主体的所述最大二维面积的70%。12.根据权利要求1所述的无通道活塞，其中，所述销座具有沿所述销孔轴线相互间隔开第一距离的径向最外表面，所述第一距离小于所述活塞主体的所述最大外直径的60%。13.—种构造用于内燃发动机的无通道活塞的方法，包括: 采用机械加工、锻造或铸造工艺的其中一种形成整体式活塞主体，所述活塞主体具有一上壁，所述上壁具有一上燃烧表面，以及一环形带区域，所述环形带区域从上燃烧表面向下延伸，上燃烧表面具有第一和第二部分，第一部分沿上壁的外缘环形地延伸，且第二部分形成从第一部分径向向内向下延伸的燃烧室，上壁具有在燃烧室下面上形成的顶部底表面，与第二部分正好相反，活塞主体具有一对从环形带区域向下延伸的裙部以及一对横向间隔开的销孔，所述销孔沿销孔轴线对齐，用于容纳肘销，当沿中心纵轴观察时，顶部底表面具有开放地可观察的投影二维表面积，其在由活塞主体的最大外直径限定的一面积的约35-60% 之间。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述顶部底表面形成为其总三维表面积大于活塞主体的面积的40 %。15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述顶部底表面形成为其总三维表面积大于所述活塞主体的面积的50%。16.根据权利要求13所述的方法，其中，顶部底表面形成为其直径在活塞主体的最大外直径的约75-90%之间。17.根据权利要求13所述的方法，其中，顶部底表面形成为其直径为燃烧室的最大直径的至少85 %。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述顶部底表面形成为其直径在最大燃烧室直径的100-140%之间。19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括采用机械加工、锻造或铸造工艺形成一对槽腔，所述槽腔从销座沿销孔轴线径向向外延伸至环形带区域，所述槽腔限定所述顶部底表面的至少一部分、第一部分的下面的一部分以及环形带区域的内表面的一部分，槽腔的总三维表面积在活塞主体的最大二维面积的约45-85 %之间。20.根据权利要求13所述的方法，进一步包括形成销座，使其具有沿销孔轴线相互间隔开第一距离的径向最外表面，所述第一距离小于活塞主体的最大外直径的60%。
【文档编号】F02F3/00GK105940213SQ201480070113
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】J·里费, M·威内恩格尔
【申请人】费德罗-莫格尔动力系统有限公司