不具有封閉的冷卻室的、用于每個缸設有至少一個冷卻油噴嘴的內燃機的活塞以及用于冷卻所述活塞的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于內燃機的活塞(1、100)以及一種用于冷卻所述活塞(1、100)的方法，所述活塞具有環區(3)、裙部(4)以及銷座孔(5)和冷卻室(8)，其中，所述冷卻室(8)朝著銷座孔(5)的方向敞開地構成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及根據各獨立權利要求的相應前序部分的特征所述的、不具有封閉的冷卻室的用于每個缸設有至少一個冷卻油噴嘴的內燃機的活塞以及用于在運行狀態下冷卻該活塞的方法。用于制造活塞的方法是已知的?；钊缫藻懺旆椒?、以鑄造方法或其它類似的方法制造。
技術介紹
DE10106435A1涉及一種用于內燃機的活塞。該活塞包括活塞頭部和活塞裙部，該活塞裙部具有一對活塞銷座并且在所述活塞銷座的區域中縮進地構成，使得該活塞頭部在活塞銷座的區域中沿徑向方向凸出于縮進的活塞裙部，其中，在由活塞裙部和活塞頭部限定的活塞內腔中設置有包圍油射束沖擊區域的導油壁。設置有至少一個通道，所述通道以如下方式從活塞內腔定向地延伸到從活塞頭部徑向凸出的活塞外部區域：通過通道導入的油在活塞頭部凸出部分的區域中從活塞頭部轉向。由此能夠通過大部分敞露的油流來冷卻活塞的靠近活塞環的周邊區域。導油面由活塞裙部的內壁與活塞頭部的底側共同構成，并且優選包括一個從射束沖擊區域延伸到通道內的溝槽區域。在DE10106435A1中，油射束沖擊到活塞內腔上，其中，該活塞內腔具有用于形成油沖擊區域的導油壁。在此在該設計方案中，在內腔中重點不是在于將熱盡可能最佳地傳遞到冷卻介質上，而是在于使油最佳地從內部區域流出。然而，在活塞內腔的位于活塞頂部之間亦或位于活塞銷之間的區域中，預計會有最多的熱量產生或最大的待導出的熱量，從而在現有技術中重要的是：將冷卻介質導入到內成型部中以及在內成型部的區域中優化熱量傳遞。迄今，通過借助高的材料投入和切削作業的折疊技術進行封閉的或者至少基本上封閉的冷卻室的制造。
技術實現思路
本專利技術的任務是，簡化活塞的制造、減少具有徑向冷卻室的活塞的成型程度或接合程度、改進向冷卻介質的熱傳遞以及提供一種用于冷卻所述活塞的方法。該任務通過具有獨立權利要求的特征的活塞和方法解決。根據本專利技術規定，冷卻室朝著各銷座孔的方向敞開地構成，即通常在活塞頂部下方、朝下指向地(朝著裙部下棱邊的方向)敞開。通過這種設計結構，省去了用于構造封閉的冷卻通道和/或冷卻室的成型步驟。通過借助冷卻介質(優選冷卻油)濕潤整個冷卻室的壁，將熱量從活塞頂部的區域導出并且尤其從燃燒室凹腔中導出。所述冷卻室由沿銷座孔的方向與燃燒室凹腔對置的整個面構成。在該區域中，在將燃燒室凹腔與冷卻室分隔的壁之間向冷卻介質發生熱交換。冷卻介質從敞開的冷卻室幾乎毫不受阻地朝著各銷座孔的方向流出到活塞下方的區域中。通過冷卻油噴嘴或噴油嘴，在內燃機運行期間，連續地輸送冷卻介質(優選以冷卻油的形式)，并且該冷卻介質與冷卻室的壁進行接觸。該被輸送的冷卻介質相對于穿過冷卻室的壁的、流出的冷卻介質而言具有明顯更低的溫度，從而其適用于將來自燃燒過程的熱量導出。此外，根據本專利技術規定，冷卻室包括內成型部以及至少一個冷卻凹槽。內成型部構成為相對于活塞沖程軸線居中地沿各銷座孔的方向與燃燒室凹腔對置。此外，所述內成型部由裙部的構成活塞底側的輪廓限定。該裙部用于在缸內引導活塞以及用于容納銷座孔。在由裙部構成的輪廓內部以及在該輪廓外部，由裙部構成的輪廓在沿銷座孔的方向背離于燃燒室凹腔的那側上設置有至少一個冷卻凹槽。在該輪廓內部，所述至少一個冷卻凹槽與內成型部接觸。在該輪廓外部，所述至少一個冷卻凹槽位于裙部和背離于環區的壁之間。所述裙部可構成為圓柱形的或者具有支承的裙壁部段，這些裙壁部段通過縮進的連接壁(相對于活塞的外徑縮進地)相互連接(箱式構造)。此外，根據本專利技術規定，設置有至少一個傳輸孔，用于使冷卻介質穿過裙部的壁。通過設置所述傳輸孔，確保冷卻介質均勻分布在沿銷座孔的方向與燃燒室凹腔相對置的面上。由此實現在該面和使其濕潤的冷卻介質之間的最大的熱量交換。此外，根據本專利技術規定，所述至少一個傳輸孔實現至少一個冷卻凹槽和內成型部之間的連接，和/或所述至少一個傳輸孔形成至少一個冷卻凹槽和至少另一個冷卻凹槽之間的連接。因此，這些傳輸孔允許冷卻介質流入到內成型部和至少一個冷卻凹槽。傳輸孔用于在運行內燃發動機或者說內燃機期間使冷卻介質體積流均勻地分布。此外，根據本專利技術規定，至少一個冷卻油噴嘴朝著傳輸孔和/或套筒區域定向。通過針對性地將冷卻油形式的冷卻介質輸送到傳輸孔和/或套筒區域中，實現在冷卻功率方面更高的效率。此外，根據本專利技術規定，所述至少一個冷卻油噴嘴在活塞的下止點(UT)處朝著所述至少一個傳輸孔的方向定向。因此在下止點處，幾乎所有的冷卻介質體積流都到達所述至少一個傳輸孔中，并且因此到達活塞的由裙部限定的內部區域中。此外，根據本專利技術規定，所述至少一個冷卻油噴嘴在活塞的上止點(OT)處朝著套筒區域定向。因此在上止點處，幾乎所有的冷卻介質體積流都到達套筒區域中，并且因此達到活塞的由裙部限定的外部區域中。在用于冷卻具有敞開的冷卻室的活塞的方法方面，根據本專利技術設定有以下步驟：-使冷卻油經由至少一個冷卻油噴嘴輸送到活塞的底側；-將冷卻油噴入到在活塞的上止點(OT)處的至少一個傳輸孔中；-將冷卻油噴入到在活塞的上止點處的至少一個傳輸孔和在活塞的下止點(UT)處的至少一個套筒區域之間的區域中；-將冷卻油噴入到活塞的套筒區域中的至少一個冷卻凹槽中。通過先前描述的冷卻方法，將來自燃燒過程的盡可能最多的熱量傳輸到冷卻油形式的冷卻介質上并且將其導出。此外，根據本專利技術規定，通過所述至少一個傳輸孔將冷卻油導入到內成型部和/或冷卻凹槽中。通過為所述至少一個傳輸孔供以冷卻油，在運行期間確保了對活塞的由裙部的輪廓限定的內部區域的供應。此外，根據本專利技術規定，冷卻油能夠自由地從整個冷卻室流出到活塞下方的區域中。由此實現在燃燒室凹腔下方的熱交換面和冷卻油之間的盡可能最多的熱量交換。冷卻油不必首先被導入到例如某個冷卻通道內部的確定的開口。在熱交換之后，冷卻油立即被自由地導出，并且允許更低溫度的冷卻油根據先前描述的方法輸送到熱交換面上。換句話說，根據本專利技術設置有不具有封閉的冷卻通道(例如除了輸入開口或輸出開口之外的環形封閉的冷卻通道)的活塞。由此能夠以有利的方式制成由鍛造的、燒結的或者澆鑄的毛坯制成的一件式活塞。所述傳輸孔可以是被鉆出的，附外地如果需要的話例如可采用ECM法(ECM-電解加工)用于對在鉆孔時形成的棱邊進行去毛刺或倒圓。ECM(電解加工)是概括了不同的電解加工的方法的概念。在使用ECM方法時，通過對金屬的電解溶解來加工工件、例如活塞。可加工幾乎所有金屬，以及高合金材料、如鎳基合金、鈦合金或者硬化材料。在該方法中，不存在傳統的金屬加工的缺點(例如工具磨損、機械載荷、由于熱導入形成微小裂縫、氧化層或者事后去毛刺耗費)，因為該方法是一種不輸入熱量的、無接觸的加工方法。所有的電解加工方法的特點在于：無固有應力的材料損耗、平緩的過渡和不構成毛刺的光滑表面。因此，它們理想地適合于加工活塞上的孔。根據本專利技術的活塞可以由鋼、鋁、它們的合金、合金或者類似物制成。根據本專利技術的活塞也可以構成為具有多件式的。重要的是，活塞不具有封閉的冷卻通道或冷卻室。附圖說明本專利技術的實施例在附圖中示出并且下面對其進行描述。圖1A和圖1B示出根據本專利技術的不具有封閉的冷卻室的一件式活塞的視圖；圖2A和圖2B示出圖1A和圖1B的根據本專利技術的不具有封閉的冷卻室的一件式活塞的另外的視圖；圖3示出不具有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于內燃機的活塞(1、100)，所述活塞具有環區(3)、裙部(4)以及銷座孔(5)和冷卻室(8)，其特征在于，所述冷卻室(8)朝著各銷座孔(5)的方向敞開地構成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.21 DE 102014203183.41.用于內燃機的活塞(1、100)，所述活塞具有環區(3)、裙部(4)以及銷座孔(5)和冷卻室(8)，其特征在于，所述冷卻室(8)朝著各銷座孔(5)的方向敞開地構成。2.根據權利要求1所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述冷卻室(8)包括內成型部(6)以及至少一個冷卻凹槽(7)。3.根據權利要求1或2所述的活塞(1、100)，其特征在于，設置有至少一個傳輸孔(9)，用于使冷卻介質穿過裙部(4)的壁。4.根據上述權利要求中任一項所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述至少一個傳輸孔(9)實現至少一個冷卻凹槽(7)與所述內成型部(6)之間的連接，和/或所述至少一個傳輸孔(9)實現至少一個冷卻凹槽(7)和至少另一個冷卻凹槽(7)之間的連接。5.根據上述權利要求中任一項所述的活塞(1、100)，其特征在于，至少一個冷卻油噴嘴(10)朝向傳輸孔(9)和/或套筒區域(12)定向。6.根據上述權利要求中任一項所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述至少一個冷卻油噴嘴(10)在活塞(1、100)的下止點(UT)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·洛爾梅斯，R·屈內爾，
申請(專利權)人：KS科爾本施密特有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE