用于内燃机的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种活塞(1)，其包括活塞头(3)，环绕的点火带(4)和至少一个环形槽(5)。对于本文的发明专利技术至关重要的是：与活塞头(3)邻接的第一点火带部分(7)，与环形槽(5)邻接的第三点火带部分(8)和连接这两个点火带部分(7,8)并设置在它们之间的第二点火带部分(9)；第一点火带部分(7)具有轴向高度h

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机的活塞
根据权利要求1的前序部分，本专利技术涉及一种用于内燃机的活塞，所述用于内燃机的活塞包括活塞头、环绕的点火带和至少一个环形槽，所述环形槽用于容纳活塞环并与点火带邻接。此外，本专利技术涉及一种具有至少一个此类活塞的内燃机。
技术介绍
常规类型的活塞是众所周知的，其中，从活塞头到第一环形槽的外径通常设置在所述活塞的点火带(fireland)上，点火带和气缸壁之间的间隙由于该外径增大而从活塞头向第一环形槽变窄。不言而喻，圆柱形点火带也是周知的。可以分别通过锥形或圆柱形的这种点火带来实现，例如在从点火带到环形槽的过渡处还具有较大的倒角，从而有利于压力波动(pressuresurge)直接进入到槽的底部，并由此导致活塞环背面的压力增大，并且作用在所述活塞环上的接触压力也增大。由此特别有利于活塞环的密封作用。DE19818169C1公开了一种用于内燃机的活塞，该活塞具有横截面为矩形的环形槽，所述环形槽的与点火带相邻的上侧面在径向向外的方向上以扩散器方式变宽，即具有较大的倒角。因此，活塞环和槽下侧面之间的接触要比以前更快地实现，特别是当来自燃烧室的压力波动通过点火带进入第一环形槽中时，由此所述活塞环在槽下侧面抵靠更长的时间，并且因此可以实现从活塞到气缸工作面的热传递的改善。由于该原因，还可以降低在相应的环形槽中油碳化的风险。DE3407405C1公开了另一种用于内燃机的常规类型的活塞，所述活塞设置在工作平面的区域中，这些工作平面布置成相对于具有锥度的所述活塞的活塞销轴线偏移90°，这些锥度旨在防止活塞头抵靠在气缸壁上。然而，在这种类型的间隙中，即在点火带和气缸壁之间从活塞头到第一环形槽变窄，不利的是，流入所述间隙的压力波动被进一步放大。在某些情况下，通过所述放大的压力波动会产生压力峰值，尤其是在所谓的低速提前点火(LSPI)情况下，所述压力峰值潜在地增加了点火带向上破裂并因此进入燃烧室，或者位于第一环形槽和第二环形槽之间的点火带向下破裂的危险，这必须不惜一切代价避免。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种对于常规类型的活塞是改进的或至少是可替代的实施方式，所述实施方式尤其是至少使在活塞的点火带下方的压力增加最小化，并因此使点火带破裂的风险最小化。根据本专利技术，上述目的通过独立权利要求1的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。本专利技术是基于不减小气缸壁与活塞之间的间隙的总体构思，该间隙是从活塞头经由点火带沿着与点火带相邻的环形槽的方向延伸，因此导致压力增大，而不是使所述间隙变大，并且同样地构造了从点火带到环形槽的理想的陡边(sharp-edged)过渡部分，也就是说没有倒角(chamfer)或仅具有最小倒角，从而降低点火带下方的压力增大。由于由较微小的径向空隙引起的活塞头处的气缸壁与活塞之间相对紧密的间隙，当出现LSPI效应(提前点火)时，阻止了压力波动从燃烧室进入到活塞头与气缸壁之间的间隙中。其中，压力同时由于间隙而减小，该间隙以扩散器的方式向下变宽，也就是说沿环形槽的方向变宽，并且通过从点火带到环形槽的陡边过渡可以避免环形槽中压力的任何剧烈增加。在此，根据本专利技术的活塞包括活塞头、环绕的点火带和至少一个环形槽，该环形槽与点火带邻接，用于容纳活塞环。根据本专利技术，第一点火带部分与活塞头邻接，而第三点火带部分设置成与环形槽邻接。这里的第一点火带部分和第三点火带部分通过设置在它们之间的第二点火带部分连接。第一点火带部分具有轴向高度h1，第二点火带部分具有轴向高度h2，第三点火带部分具有轴向高度h3。此外，第一点火带部分具有上外径D1，第三点火带部分具有下外径D3，其中，在从第一点火带部分到第二点火带部分的过渡部分处的活塞具有外径D12。并且，在从第二点火带部分到第三点火带部分的过渡部分处具有外径D23。根据本专利技术，它还适用于：(D12-D23)/h2>(D23-D3)/h3。由此可以实现，从第一点火带部分开始的位于活塞与气缸壁之间的间隙通过第二点火带部分增大至第三点火带部分。这里，整个第一点火带部分的外径大于第三点火带部分的最大外径。由于根据本专利技术的点火带的设计实施方式，首次在活塞头的区域内实现了相对于气缸壁相对微小的径向空隙，从而实现了相对微小的间隙，当发生提前点火时，该相对微小的间隙会阻止压力波动的进入。而且，由于间隙从第一点火带部分开始，沿着第三点火带部分的方向，因此沿着与第三点火带部分邻接的环形槽的方向，变宽，因此可以实现压力降低，由此可以显著降低点火带破裂的风险以及布置在环形槽下方的点火带破裂的风险。根据本专利技术解决方案的一种有利的改进方案，在从活塞头开始至第一点火带部分的过渡部分处，和/或在从第三点火带部分到环形槽的过渡部分处，分别不设置倒角，或者设置有轴向倒角高度hF至多为0.5mm，优选至多为0.2mm的倒角。由于在从第三点火带部分到环形槽的过渡部分处分别省略了倒角或仅设置了非常小的倒角，因此额外阻止了压力向环形槽中的传播，类似地降低了点火带破裂的风险。由于在从活塞底部到第一点火带部分的过渡部分处分别省略了倒角或仅设置了非常小的倒角，所以阻止了压力传播至活塞和气缸壁之间的间隙中。在根据本专利技术解决方案的一种有利的改进方案中，第二点火带部分构造成圆锥形的(在横截面中)，其中，第二点火带部分中的外径沿着第三点火带部分的方向以连续(consistent)或一致的(monotonous)方式减小。因此，可以实现在活塞和气缸壁之间的环形间隙的连续的增加，这有助于逐渐降低当不需要的压力波动进入时的压力。在根据本专利技术解决方案的又一有利实施方式中，第二点火带部分的外径减小约0.5mm，使得适用(D12–D23)≈0.5mm。这种减小涉及点火带的轴向高度为4.5mm～7mm，优选约5.25mm的活塞。这种类型的汽油发动机通常被涡轮增压，以提高所述汽油发动机的输出并减少其功耗，因此，将实现高扭矩，尤其是在低转速的情况下。优选在这种涡轮增压的汽油发动机的情况下，精确地发生LSPI(提前点火)。其确切的物理和化学根本原因尚不清楚，本文中的一种理论认为油滴通过活塞和气缸壁之间的间隙进入燃烧室，所述燃烧室中的油滴与燃料混合并自动点火。另一种理论认为，沉积物是点火的根本原因。通过将第二点火带部分的外径减小约0.5mm，可以显著降低压力。这种压力降低至少使点火带破裂的风险降到最低。在根据本专利技术解决方案的另一有利实施方式中，适用h1+h3＝h2。因此，第一点火带部分和第三点火带部分的轴向高度h1和h3共同对应于第二点火带部分的轴向高度h2。在此还可以适用的是，第一点火带部分具有与第三点火带部分相同的轴向高度h1，使得适用h1＝h3。在该特殊设计的实施方式的情况下，已经证明，可以优化降压效果以及防止压力波动从第三点火带部分过渡到环形槽中。在根据本专利技术的解决方案的一个替代实施方式中，第二点火带部分具有台阶或是台阶，其中在从第二点火带部分到第三点火带部分的过渡部分处的外径D23以逐步的(stepped)方式/突然的(abrupt)方式减小。本文中的台阶可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃机(2)的活塞(1)，包括活塞头(3)、环绕的点火带(4)和用于容纳活塞环(6)的至少一个环形槽(5)，所述至少一个环形槽(5)与所述点火带(4)邻接，其特征在于，/n设置有与所述活塞头(3)邻接的第一点火带部分(7)，与所述环形槽(5)邻接的第三点火带部分(8)，以及连接这两个点火带部分(7,8)并设置在这两个点火带部分(7,8)之间的第二点火带部分(9)；/n所述第一点火带部分(7)具有轴向高度h

【技术特征摘要】
20190318 DE 102019203650.31.一种用于内燃机(2)的活塞(1)，包括活塞头(3)、环绕的点火带(4)和用于容纳活塞环(6)的至少一个环形槽(5)，所述至少一个环形槽(5)与所述点火带(4)邻接，其特征在于，
设置有与所述活塞头(3)邻接的第一点火带部分(7)，与所述环形槽(5)邻接的第三点火带部分(8)，以及连接这两个点火带部分(7,8)并设置在这两个点火带部分(7,8)之间的第二点火带部分(9)；
所述第一点火带部分(7)具有轴向高度h1，所述第二点火带部分(9)具有轴向高度h2，且所述第三点火带部分(8)具有轴向高度h3；
所述第一点火带部分(7)具有上外径D1，所述第三点火带部分(8)具有下外径D3，其中，所述活塞(1)在从所述第一点火带部分(7)到所述第二火带部分(9)的过渡部分处具有外径D12，并且在从所述第二点火带部分(9)至所述第三火带部分(8)的过渡部分处具有外径D23；
适用(D12-D23)/h2>(D23-D3)/h3。


2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：
第二点火带部分(9)构造成圆锥形，其中，所述第二点火带部分(9)的外径沿第三点火带部分(8)的方向以连续或一致的方式减小。


3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，适用(D12-D23)≈0.5mm。


4.根据前述权利要求中的一项所述的活塞，其特征在于，在从所述活塞头(3)到所述第一点火带部分(7)的过渡部分处，和/或从所述第三点火带部分(8)到所述环形槽(5)的过渡部分处，分别不存在倒角(13)或分别存在轴向倒角高度hF至多为0.5mm，优选至多为0.2mm的倒角(13)。


5.根据前述权利要求中的一项所述的活...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·贝伦斯，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE