不具有封闭的冷却室的、用于每个缸设有至少一个冷却油喷嘴的内燃机的活塞以及用于冷却所述活塞的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的活塞(1、100)以及一种用于冷却所述活塞(1、100)的方法，所述活塞具有环区(3)、裙部(4)以及销座孔(5)和冷却室(8)，其中，所述冷却室(8)朝着销座孔(5)的方向敞开地构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据各独立权利要求的相应前序部分的特征所述的、不具有封闭的冷却室的用于每个缸设有至少一个冷却油喷嘴的内燃机的活塞以及用于在运行状态下冷却该活塞的方法。用于制造活塞的方法是已知的。活塞例如以锻造方法、以铸造方法或其它类似的方法制造。
技术介绍
DE10106435A1涉及一种用于内燃机的活塞。该活塞包括活塞头部和活塞裙部，该活塞裙部具有一对活塞销座并且在所述活塞销座的区域中缩进地构成，使得该活塞头部在活塞销座的区域中沿径向方向凸出于缩进的活塞裙部，其中，在由活塞裙部和活塞头部限定的活塞内腔中设置有包围油射束冲击区域的导油壁。设置有至少一个通道，所述通道以如下方式从活塞内腔定向地延伸到从活塞头部径向凸出的活塞外部区域：通过通道导入的油在活塞头部凸出部分的区域中从活塞头部转向。由此能够通过大部分敞露的油流来冷却活塞的靠近活塞环的周边区域。导油面由活塞裙部的内壁与活塞头部的底侧共同构成，并且优选包括一个从射束冲击区域延伸到通道内的沟槽区域。在DE10106435A1中，油射束冲击到活塞内腔上，其中，该活塞内腔具有用于形成油冲击区域的导油壁。在此在该设计方案中，在内腔中重点不是在于将热尽可能最佳地传递到冷却介质上，而是在于使油最佳地从内部区域流出。然而，在活塞内腔的位于活塞顶部之间亦或位于活塞销之间的区域中，预计会有最多的热量产生或最大的待导出的热量，从而在现有技术中重要的是：将冷却介质导入到内成型部中以及在内成型部的区域中优化热量传递。迄今，通过借助高的材料投入和切削作业的折叠技术进行封闭的或者至少基本上封闭的冷却室的制造。
技术实现思路
本专利技术的任务是，简化活塞的制造、减少具有径向冷却室的活塞的成型程度或接合程度、改进向冷却介质的热传递以及提供一种用于冷却所述活塞的方法。该任务通过具有独立权利要求的特征的活塞和方法解决。根据本专利技术规定，冷却室朝着各销座孔的方向敞开地构成，即通常在活塞顶部下方、朝下指向地(朝着裙部下棱边的方向)敞开。通过这种设计结构，省去了用于构造封闭的冷却通道和/或冷却室的成型步骤。通过借助冷却介质(优选冷却油)湿润整个冷却室的壁，将热量从活塞顶部的区域导出并且尤其从燃烧室凹腔中导出。所述冷却室由沿销座孔的方向与燃烧室凹腔对置的整个面构成。在该区域中，在将燃烧室凹腔与冷却室分隔的壁之间向冷却介质发生热交换。冷却介质从敞开的冷却室几乎毫不受阻地朝着各销座孔的方向流出到活塞下方的区域中。通过冷却油喷嘴或喷油嘴，在内燃机运行期间，连续地输送冷却介质(优选以冷却油的形式)，并且该冷却介质与冷却室的壁进行接触。该被输送的冷却介质相对于穿过冷却室的壁的、流出的冷却介质而言具有明显更低的温度，从而其适用于将来自燃烧过程的热量导出。此外，根据本专利技术规定，冷却室包括内成型部以及至少一个冷却凹槽。内成型部构成为相对于活塞冲程轴线居中地沿各销座孔的方向与燃烧室凹腔对置。此外，所述内成型部由裙部的构成活塞底侧的轮廓限定。该裙部用于在缸内引导活塞以及用于容纳销座孔。在由裙部构成的轮廓内部以及在该轮廓外部，由裙部构成的轮廓在沿销座孔的方向背离于燃烧室凹腔的那侧上设置有至少一个冷却凹槽。在该轮廓内部，所述至少一个冷却凹槽与内成型部接触。在该轮廓外部，所述至少一个冷却凹槽位于裙部和背离于环区的壁之间。所述裙部可构成为圆柱形的或者具有支承的裙壁部段，这些裙壁部段通过缩进的连接壁(相对于活塞的外径缩进地)相互连接(箱式构造)。此外，根据本专利技术规定，设置有至少一个传输孔，用于使冷却介质穿过裙部的壁。通过设置所述传输孔，确保冷却介质均匀分布在沿销座孔的方向与燃烧室凹腔相对置的面上。由此实现在该面和使其湿润的冷却介质之间的最大的热量交换。此外，根据本专利技术规定，所述至少一个传输孔实现至少一个冷却凹槽和内成型部之间的连接，和/或所述至少一个传输孔形成至少一个冷却凹槽和至少另一个冷却凹槽之间的连接。因此，这些传输孔允许冷却介质流入到内成型部和至少一个冷却凹槽。传输孔用于在运行内燃发动机或者说内燃机期间使冷却介质体积流均匀地分布。此外，根据本专利技术规定，至少一个冷却油喷嘴朝着传输孔和/或套筒区域定向。通过针对性地将冷却油形式的冷却介质输送到传输孔和/或套筒区域中，实现在冷却功率方面更高的效率。此外，根据本专利技术规定，所述至少一个冷却油喷嘴在活塞的下止点(UT)处朝着所述至少一个传输孔的方向定向。因此在下止点处，几乎所有的冷却介质体积流都到达所述至少一个传输孔中，并且因此到达活塞的由裙部限定的内部区域中。此外，根据本专利技术规定，所述至少一个冷却油喷嘴在活塞的上止点(OT)处朝着套筒区域定向。因此在上止点处，几乎所有的冷却介质体积流都到达套筒区域中，并且因此达到活塞的由裙部限定的外部区域中。在用于冷却具有敞开的冷却室的活塞的方法方面，根据本专利技术设定有以下步骤：-使冷却油经由至少一个冷却油喷嘴输送到活塞的底侧；-将冷却油喷入到在活塞的上止点(OT)处的至少一个传输孔中；-将冷却油喷入到在活塞的上止点处的至少一个传输孔和在活塞的下止点(UT)处的至少一个套筒区域之间的区域中；-将冷却油喷入到活塞的套筒区域中的至少一个冷却凹槽中。通过先前描述的冷却方法，将来自燃烧过程的尽可能最多的热量传输到冷却油形式的冷却介质上并且将其导出。此外，根据本专利技术规定，通过所述至少一个传输孔将冷却油导入到内成型部和/或冷却凹槽中。通过为所述至少一个传输孔供以冷却油，在运行期间确保了对活塞的由裙部的轮廓限定的内部区域的供应。此外，根据本专利技术规定，冷却油能够自由地从整个冷却室流出到活塞下方的区域中。由此实现在燃烧室凹腔下方的热交换面和冷却油之间的尽可能最多的热量交换。冷却油不必首先被导入到例如某个冷却通道内部的确定的开口。在热交换之后，冷却油立即被自由地导出，并且允许更低温度的冷却油根据先前描述的方法输送到热交换面上。换句话说，根据本专利技术设置有不具有封闭的冷却通道(例如除了输入开口或输出开口之外的环形封闭的冷却通道)的活塞。由此能够以有利的方式制成由锻造的、烧结的或者浇铸的毛坯制成的一件式活塞。所述传输孔可以是被钻出的，附外地如果需要的话例如可采用ECM法(ECM-电解加工)用于对在钻孔时形成的棱边进行去毛刺或倒圆。ECM(电解加工)是概括了不同的电解加工的方法的概念。在使用ECM方法时，通过对金属的电解溶解来加工工件、例如活塞。可加工几乎所有金属，以及高合金材料、如镍基合金、钛合金或者硬化材料。在该方法中，不存在传统的金属加工的缺点(例如工具磨损、机械载荷、由于热导入形成微小裂缝、氧化层或者事后去毛刺耗费)，因为该方法是一种不输入热量的、无接触的加工方法。所有的电解加工方法的特点在于：无固有应力的材料损耗、平缓的过渡和不构成毛刺的光滑表面。因此，它们理想地适合于加工活塞上的孔。根据本专利技术的活塞可以由钢、铝、它们的合金、合金或者类似物制成。根据本专利技术的活塞也可以构成为具有多件式的。重要的是，活塞不具有封闭的冷却通道或冷却室。附图说明本专利技术的实施例在附图中示出并且下面对其进行描述。图1A和图1B示出根据本专利技术的不具有封闭的冷却室的一件式活塞的视图；图2A和图2B示出图1A和图1B的根据本专利技术的不具有封闭的冷却室的一件式活塞的另外的视图；图3示出不具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于内燃机的活塞(1、100)，所述活塞具有环区(3)、裙部(4)以及销座孔(5)和冷却室(8)，其特征在于，所述冷却室(8)朝着各销座孔(5)的方向敞开地构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 DE 102014203183.41.用于内燃机的活塞(1、100)，所述活塞具有环区(3)、裙部(4)以及销座孔(5)和冷却室(8)，其特征在于，所述冷却室(8)朝着各销座孔(5)的方向敞开地构成。2.根据权利要求1所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述冷却室(8)包括内成型部(6)以及至少一个冷却凹槽(7)。3.根据权利要求1或2所述的活塞(1、100)，其特征在于，设置有至少一个传输孔(9)，用于使冷却介质穿过裙部(4)的壁。4.根据上述权利要求中任一项所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述至少一个传输孔(9)实现至少一个冷却凹槽(7)与所述内成型部(6)之间的连接，和/或所述至少一个传输孔(9)实现至少一个冷却凹槽(7)和至少另一个冷却凹槽(7)之间的连接。5.根据上述权利要求中任一项所述的活塞(1、100)，其特征在于，至少一个冷却油喷嘴(10)朝向传输孔(9)和/或套筒区域(12)定向。6.根据上述权利要求中任一项所述的活塞(1、100)，其特征在于，所述至少一个冷却油喷嘴(10)在活塞(1、100)的下止点(UT)...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·洛尔梅斯，R·屈内尔，
申请(专利权)人：KS科尔本施密特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE