CN107850004A - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的活塞，具有至少一个大致环形的冷却通道，该冷却通道具有上边界和下边界。上边界在对应于穿过活塞头部轴线的平面或垂直于前述平面的平面的至少一个位置(12)中比在这些平面之间的区域中更加远离活塞头部。

Description

用于内燃机的活塞

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的活塞。

对于柴油发动机活塞，燃烧室的边缘为经受热量和机械应力影响最大的区域之一。由于通常使用的活塞合金的强度随着温度升高而急剧降低，所以在活塞中通常形成有环形冷却通道，该冷却通道内充满来自于活塞下侧的一股油。一方面，这种冷却通道降低了温度。冷却通道形成得越高，这种效果就越显著。然而同时，通过为此目的所需的空腔，降低了抗弯曲的几何惯性矩，并造成机械应力升高。因此，存在一种特定的利害冲突，因为一方面要降低温度，而另一方面要保持尽可能最高的几何惯性矩。

现有技术

具有在活塞头部方向上相对较“高”地形成的冷却通道的活塞是已知的早先使用的对象。而且，在一些情况下将冷却通道制成波状的形式。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于设计一种用于内燃机的活塞，该活塞对环形冷却通道的温度降低效果和强度降低影响之间的平衡进行了改进。

这个目的通过权利要求1所描述的活塞而得以实现。

因此，该活塞具有至少一个大致环形的冷却通道，该冷却通道具有上边界和下边界。在这里，上边界在对应于穿过活塞销轴线的平面或垂直于前述平面的平面的至少一个位置中比在这些平面之间的区域中更加远离活塞头部。穿过活塞销轴线的平面包含前述的轴线以及活塞轴线，大致圆柱形的活塞围绕该活塞轴线形成。这个平面可以称为销平面。垂直于这个销平面的平面也包含活塞轴线并且可以称为运行平面。在操作期间，该活塞在活塞销上弯曲到一定程度，以使得活塞在销平面中经受张力并且在运行平面中经受压力。

根据本发明，冷却通道的上边界在至少一个(并且优选为多个，且特别是前述的所有四个)位置中的降低使这些特别地经受机械应力的区域中的几何惯性矩增加。同时，通过使冷却通道的上边界更靠近活塞头部可以在区域之间实现特别广泛的温度下降。在这些应力较小的区域中，使得降低几何惯性矩的相对较大空腔并不是关键的。

但是，在前述的平面中，几何惯性矩可以保持相当高，并且由根据本发明的冷却通道实现的冷却效果在初始计算中被证明是足够的。在特别受到机械应力的区域中，如燃烧室边缘，存在的压力因此可以降低，并且同时，也可以广泛地利用冷却通道在受到较小机械应力的区域中减轻重量的可能性。而且，很可能仅仅通过适当地改变用于铸造的盐芯而成本中立地实现前述的优点。

在其它权利要求中描述了根据本发明的活塞的优选的进一步发展。

虽然一个可行的实施例在于将冷却通道围绕其整个圆周的下边界保持在同一水平面，但是作为备选，可以想到这样的实施例，即冷却通道的下边界在其进口和其出口之间的至少一个区域中比在进口和出口的区域中更加远离活塞头部，也就是说，下边界也降低了。通过这种方式，一方面在对强度没有任何负面影响的情况下，可以额外地节省重量。另一方面，在降低的区域中形成有储油器，该储油器在活塞的向下行程中不排空。通过这种方式，特别是在油泵关闭时的部分负载运行中，热量在冷却通道中传送。

围绕前述平面延伸至少±10°和/或最多±25°对于那些位置的周边来说已经证明是有利的，冷却通道的上边界在那些位置中比在其间的区域中更加远离活塞头部。在这里，在活塞轴线的方向上观察环形冷却通道并且因此环形冷却通道在360°的整圈上延伸。优选地，上边界在前述的圆周延伸上保持在同一水平面。

优选地，冷却通道的上边界以及可选的下边界在相应边界更加远离活塞头部的位置和位于其间的区域之间倾斜地延伸。

目前，沿着圆周倾斜地延伸至少大约10°和/或最多大约25°(优选大约20°)是特别优选的。

至于与活塞头部的增加的距离，当沿着活塞轴线在“较高”区域中测量时，如果这个距离增加了冷却通道总高度的至少大约20％，则目前是优选的。

使用根据本发明的活塞可以实现冷却通道的期望的冷却效果，特别是如果冷却通道在更靠近活塞头部的水平面上的上边界与最上方的活塞环槽的上槽侧面沿着活塞轴线大约位于同一高度。

优选地，根据本发明的活塞除了可选地设置的铸造的活塞环支撑件和/或可选地设置的随后适配的活塞衬套以外可以制成一个部件。但是，没有提供活塞的原始两部件的构造(例如分为上部和下部并随后组装)。

在这个背景下，根据本发明的活塞优选为铸造件。

根据本发明的活塞的材料优选为铝、铝合金或钢，特别是在铸造过程的框架内。

附图说明

在下文中，将对通过图中的示例示出的本发明的实施例进行更加具体的描述。

该图示出了用于在根据本发明的活塞中形成冷却通道的盐芯的透视图。

具体实施方式

从图中所示的盐芯10可以看出，该盐芯用于形成大致环形的冷却通道，在所示的情况中，该冷却通道制成在四个位置12中比在其间的区域中具有更低的高度，这四个位置12围绕销平面和运行平面延伸±10°。也就是说，冷却通道的上边界在前述位置中比在其间的区域中更加远离活塞头部(在图中位于顶部)。在上边界的两个水平面之间，在区域14中，其沿着圆周倾斜地延伸大约20°，以使得大约30°的区域分别保持在沿着圆周的斜坡之间，在所示的情况下，冷却通道的上边界在不变的水平面上处于更高的位置。

在所示的示例中，冷却通道的下边界16大致保持为在同一水平面上。而且，在所示的实施例中，冷却通道的横截面大致为椭圆形，并且在所示的情况下，冷却通道的横截面略微向外倾斜。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的活塞，其包括至少一个大致环形的冷却通道，所述冷却通道具有上边界和下边界(16)，所述上边界在对应于穿过活塞销轴线的平面或与前述平面垂直的平面的至少一个位置(12)中比在这些平面之间的区域中更加远离活塞头部。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，而且，所述冷却通道的所述下边界在位于下边界进口和下边界出口之间的至少一个区域中比在所述进口和所述出口的区域中更加远离所述活塞头部。

3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，具有更加远离所述活塞头部的上边界的所述位置(12)围绕前述的平面在圆周方向上延伸至少±10°和/或最大±25°。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，所述冷却通道的所述上边界在具有更加远离所述活塞头部的上边界的所述位置(12)和其间的区域(14)之间倾斜地延伸。

5.根据权利要求4所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，倾斜延伸沿着圆周形成为至少大约10°和/或最大大约25°，优选地延伸大约20°。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，在所述上边界更加远离所述活塞头部的那些位置中，当沿着所述活塞轴线测量时，所述上边界在位于前述位置之间的一个区域中比在所述区域之间更加远离所述活塞头部至少大约所述冷却通道的高度的20％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，在位于更靠近所述活塞头部的水平面上，所述冷却通道的所述上边界与最上方的活塞环槽的上侧面处于大约相同的高度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，所述活塞制成一个部件，可选地具有至少一个铸造的活塞环支撑件和/或可选地具有至少一个适配的活塞衬套。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，所述活塞为铸造件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的活塞，其特征在于，所述活塞由铝、铝合金或钢制成。