用于内燃机的活塞制造技术

本发明专利技术涉及用于内燃机的活塞(1)，具有位于活塞顶(3)区域中的环绕式环段(2)，具有对流区域，所述对流区域具有至少一个腔室，所述腔室包含冷却介质并且例如是环绕式内通道(5)，并且具有布置于环段(2)和对流区域之间对环段(2)热绝缘的热绝缘区域，所述热绝缘区域例如是与所述环段和对流区域共轴布置的环绕式外通道(4)。此处，本发明专利技术重要的是，外通道(4)呈热绝缘体的形式，其降低大致径向向外的热流，并且将环段(2)相对于活塞顶和内通道(5)处的高温进行热绝缘，而内通道(5)呈冷却通道的形式，包括传热介质用于通过对流改善热从活塞顶到活塞(1)的下侧(7)的热消散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的活塞
本专利技术涉及用于内燃机的活塞，根据权利要求1前序部分，具有在活塞顶区域中的环绕式环段、对流区域以及布置于环段和对流区域之间的热绝缘区域。
技术介绍
从DE102004038464A1，通用活塞是公知的，尤其是内燃机的冷却通道活塞，其具有上部分和下部分，上部分和下部分能够彼此单独生产，随后能够结合在一起，其中，上部分具有至少三个径向环绕式结合辐，下部分同样具有至少三个径向环绕式结合辐，在结合处理期间这些辐接合在一起，经由这些辐将上部分可靠地连接下部分。从DE10028926A1，复合式活塞是公知的，其具有由高耐热材料制成的活塞顶以及包含毂的下部分，其中，活塞顶和下部分通过中央螺栓连接而彼此连接。为了防止燃烧气体进入活塞中，活塞顶以其外区域的锥形或者凸形支撑面置于下部分上或者中间部分上，其中，在上部分和下部分之间布置有单独的板，该板将下部分中存在的冷却通道隔离于上部分中存在的腔室。高应力的玫瑰油以及柴油发动机现在已经需要加强效应以还能够保证铝活塞长期的耐久性。通过曾经升高的温度，由于输出增加，在活塞环以及活塞槽岸区域中会发生增加的热输入，这会引起在活塞环上以及尤其在凹槽底中油碳的积聚增加。该油碳层又会功能为绝缘体，会贡献于活塞环的过度加热，因此破坏活塞环。
技术实现思路
本专利技术因此涉及改善通用类型活塞的实施例的问题，尤其通过改善热消散能够增加活塞的效率和耐久性。该问题根据本专利技术的独立权利要求1的主题解决的。有利实施例是从属权利要求的主题。本专利技术是基于这样的总体构思：在内燃机的活塞中大致从活塞顶直接到活塞下侧实施热消散，以及在活塞下侧将活塞顶区域中的环段的热分开，使得能够可靠地防止尤其在环段区域中迄今发生的高温，所述高温例如会导致形成油碳以及与此关联会破坏活塞环。根据本专利技术的活塞以公知方式具有：位于活塞顶区域中的环绕式环段；热绝缘区域，其优选构建为位于环段区域中的环绕式外通道；以及对流区域，其优选构建为与其共轴布置的内通道。根据本专利技术，热绝缘区域布置于环段和对流区域之间，并且相对于对流区域对环段因此还对活塞环进行热绝缘。对流区域包括一个或多个腔室，优选内通道构建为冷却通道，包含传热介质用于通过对流将热从活塞顶消散至活塞下侧。内通道能够构建为连续的环绕式通道。其优选包含传热介质，传热介质是液体，处于活塞的指定操作温度下。热绝缘区域优选同样包括一个或多个腔室，特别优选连续的环绕式外通道。此处，优选地，空气、另一气体、真空或者另一差传热材料(诸如例如金属泡沫)布置在外通道中，使得至少降低热从活塞顶或者分别从内通道经由外通道朝向环段的传递。但是，外通道还可以完全填充有固态材料，固态材料的传热性低于活塞材料的传热性。环段本身能够经由沿着气缸壁延伸的活塞环被冷却，其中，该冷却是充足的，迄今为止不存在问题，因为能够保证分别与活塞顶或者尤其与活塞碗的热解耦。在根据本专利技术的活塞中，环段因此通过外通道被相对于内通道和活塞顶或者分别活塞碗热绝缘，由此环段区域中的热应力因此还有活塞环区域中的热应力能够显著降低，使得能够优选完全避免迄今为止此处发生的碳化。在根据本专利技术方案的有利进一步开发中，外通道和内通道通过分割壁彼此隔开，分割壁构建为单独结构部件或活塞的一体部件。在分割壁作为单独结构部件的实施例中，例如外通道能够由进入环段内侧的一半通道的对应一圈制造，内通道能够由进入活塞上部分的外侧的相反一半通道的对应一圈制造。随后，分割壁以插入部件的方式安装，并且将活塞上部分可靠地连接(例如焊接)至活塞下部分。在该情况下，因此，活塞构建为复合式活塞，包括活塞上部分、活塞下部分和分割壁。分割壁此处例如同样通过焊接连接或者通过简单的夹紧被固定在活塞中。另一方面，如果分割壁构建为活塞的一体部件，活塞通常包括活塞上部分、活塞下部分以及环段部分，其中，分割壁本身形成活塞下部分的一体部件。此处，而且，关注复合式活塞的形式，其中，活塞上部分和活塞下部分和具有活塞上部分和活塞下部分的环段部分彼此焊接。无论分割壁的构造，分割壁可确保外通道与内通道的隔离，因此确保作为热绝缘体的外通道的构造以及作为冷却通道的内通道的构造的隔离。方便地，分割壁由弹簧钢尤其是弹簧板制成，或者由塑料尤其是聚酰亚胺(PI)或者聚醚醚酮(PEEK)制成。该列表已经暗示的是，实际分割壁能够由各种材料实现，迄今为止其是制造为活塞的单独部分，其中，尤其使用耐温塑料是特别有利的，因为后者一方面是轻的，另一方面具有低传热性。低重量尤其倾向于降低活塞移动所需的能量，而差传热性额外地降低了热从活塞碗或者分别在活塞顶中朝向环段的传递。在根据本专利技术方案的进一步有利实施例中，传热介质是液体金属，尤其钠或者钾。所有钠钾合金在100℃以下熔化，因此在内燃机的操作期间是液态的，并且具有高传热性，这使得从活塞顶朝向活塞下侧实现快速热消散。优选地，传热介质仅局部填充冷却通道，由此在内燃机的操作期间其被设定为被惯性力相对于活塞交替的向上以及向下移动。此处，液体相对于活塞在内燃机中的通常安装位置在面向活塞顶的上侧接收热，以及在背离活塞顶的下侧散发该热。以该方式，依靠强迫对流，与仅通过热传导实现的热流密度相比，在分别大致轴向或者垂直方向即离开活塞顶的方向上能够实现大致更高的热流密度。此外，根据本专利技术，能够使用传热介质，诸如例如液体金属，它们能够暴露于约300℃以上的更高温度，常规发动机油可承受而不会损坏。从而，活塞顶还能够达到非常高的温度，而不会发生油碳化，油在相邻冷却通道中循环。温度仅需要在活塞下侧是较低的，在下侧用油进行喷雾以用于冷却。可替换地，此处也可以存在另一环绕式常规冷却通道，油以常规方式经由对应供给口及排放开口分别从活塞下侧被喷入该常规冷却通道中，其中，根据本专利技术的对流区域于是大致布置于活塞顶和常规供油的冷却通道之间。当然，除了液体金属，还可想到其他冷却流体，其中，为了更好地传热，冷却通道构建为封闭式冷却通道，位于其中的传热介质与喷到活塞下侧的油不同。根据本专利技术，相比于活塞材料的传热性，布置于环段和对流区域之间的热绝缘区域引起降低分别沿大致水平或者径向向外方向热的传输。从而，内通道中传热介质(诸如例如液体金属)的高温不会导致过多的热输入至环段而在环凹槽中形成油碳。在根据本专利技术方案的进一步有利实施例中，分割壁斜向于活塞轴线布置，即截面布置为板弹簧的形式并且在活塞顶区域中具有较小直径。分割壁的斜向位置此处引起在活塞向下移动的情形下传热介质沿着分割壁流动，因此冷却后者，而在活塞向上移动的情形下，极大程度上被加热的传热介质很快被从活塞顶传输到活塞下侧，在下侧被油的喷雾在此冷却。分割壁的倾斜位置此处对冷却效果构成显著改善。本专利技术的进一步重要的特征及优势将见于从属权利要求、附图及与附图关联的说明书。应该理解的是，以上提到的以及下文进一步解释的特征能够不仅以此处示出的组合使用，而且可以其他组合或者单独使用，这并不超出本专利技术的范围。附图说明本专利技术优选示范实施例图示于附图中，并且在以下说明中进一步详细解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的结构部件。分别以示意图示出了：图1是根据本专利技术的活塞的截面图，外通道以及内通道之间有分割壁，其形成活塞的一体部件，图2是类似图1的视图，但分割壁作为单独结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞(1)，具有位于活塞顶(3)区域中的环绕式环段(2)，具有对流区域，所述对流区域具有至少一个腔室，所述腔室包含用于将热从活塞顶消散至活塞(1)的下侧(7)的传热介质，并且具有布置于所述环段(2)和所述对流区域之间对所述环段(2)热绝缘的热绝缘区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.18 DE 102012206392.71.一种用于内燃机的活塞(1)，具有位于活塞顶(3)区域中的环绕式环段(2)，具有对流区域，所述对流区域具有至少一个腔室，所述腔室包含用于将热从活塞顶消散至活塞(1)的下侧(7)的传热介质，并且具有布置于所述环段(2)和所述对流区域之间对所述环段(2)热绝缘的热绝缘区域；所述热绝缘区域包括外通道(4)，所述腔室包括布置于其径向内侧并且与其同心的内通道(5)；所述传热介质是液体金属钠、钾或者包含钠和/或钾的合金；所述内通道(5)构建封闭式冷却通道，所述传热介质封闭在所述内通道(5)中，且局部填充所述内通道，在内燃机的操作期间被设定为因惯性力而相对于活塞交替的向上以及向下移动。2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述外通道(4)和内通道(5)通过分割壁(8)彼此隔开，所述分割壁(8)构建为单独结构部件或所述活塞(1)的一体部件。3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述分割壁(8)是单独构造，由弹簧钢或塑料制成。4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述弹簧钢为弹簧板。5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述塑料为聚酰亚胺或者聚醚醚酮。6.根据权利要求2至5中任一项所述的活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨沙奥利弗·布泽克，
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