本发明专利技术涉及一种用于内燃机的活塞(10)，包括活塞头部(11)和活塞裙部(16)，其中所述活塞头部(11)具有环绕式环槽部分(15)和设于所述环槽部分(15)区域的环绕式冷却通道(23)，所述活塞裙部(16)具有设有毂孔(18)的活塞毂(17)，所述活塞毂借助毂连接件(19)设置在所述活塞头部(11)的底面(11a)上，其中所述活塞毂(17)通过工作面(21，22)彼此相连。根据本发明专利技术，所述冷却通道(23)的分布于所述环槽部分(15)区域的壁(23a)倾斜设置并且与活塞中轴线(M)夹一锐角(α)，并且设有至少一个向外封闭的孔(24a，24b，24c，24d)，所述孔设于工作面(21，22)和毂孔(18)之间，所述至少一个孔(24a，24b，24c，24d)与所述冷却通道(23)连通，所述冷却通道(23)和所述至少一个孔(24a，24b，24c，24d)包含一低熔点金属或低熔点金属合金形式的冷却剂(27)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的活塞
本专利技术涉及一种用于内燃机的活塞，包括活塞头部和活塞裙部，其中所述活塞头部具有环绕式环槽部分和设于所述环槽部分区域的环绕式冷却通道，所述活塞裙部具有设有毂孔的活塞毂，所述活塞毂借助毂连接件设置在所述活塞头部的底面上，其中所述活塞毂通过工作面彼此相连。
技术介绍
在现代内燃机中，活塞的活塞顶区域受到的热负荷越来越高。运行过程中这会导致活塞头部和活塞裙部之间形成巨大温差。而这也会导致活塞在冷发动机中的安装间隙不同于其在热发动机中的安装间隙。
技术实现思路
本专利技术的目的是对同类型活塞进行改进，使得运行过程中活塞头部与活塞裙部之间形成更均匀的温度分布。达成该目的的解决方案为：所述冷却通道的分布于所述环槽部分区域的壁倾斜设置并且与活塞中轴线夹一锐角，并且设有至少一个向外封闭的孔，所述孔设于工作面和毂孔之间，所述至少一个孔与所述冷却通道连通，所述冷却通道和所述至少一个孔包含一低熔点金属或低熔点金属合金形式的冷却剂。本专利技术活塞的特点在于，产生于活塞顶区域的热由活塞头部导入活塞并通过面积较大的工作面排出。借此在运行过程中使整个活塞具有更均匀的温度分布。此外还能提高整个活塞的冷却效率。本专利技术通过将冷却通道分布于环槽部分区域的壁倾斜设置可以取得以下效果：在发动机运行过程中，冷却剂做下行运动时基本上不接触这个区域，做上行运动时仅小幅接触此区域。确切而言，冷却剂大体做线性的上行或下行运动。也就是说，本专利技术的倾斜设计在发动机运行时运动的冷却剂和冷却通道分布于环槽部分区域的壁之间形成一死角，从而使得冷却剂运动时不接触或仅小幅接触位于死角中的壁区。借此避免环槽部分过热，进而防止环槽和环岸区域形成油碳。如果进一步用冷却油冷却活塞头部的底面，就能避免油碳的形成。整体上还能减少冷却油用量。通过额外加热活塞毂与活塞裙部之间的区域可以引发活塞裙部的额外热膨胀，从而减小活塞与气缸之间的热间隙。这在所使用的曲轴箱由热膨胀系数高于活塞材料的轻金属材料(例如铝基材料)制成的情况下特别有益。进一步的有益方案包含于从属权利要求中。所述冷却通道的分布于所述环槽部分区域的壁与活塞中轴线所夹的角优选不超过10°，以免因冷却通道过度狭窄而降低冷却功率。出于相同原因，该壁优选在齐环槽部分最底下一道环槽的上缘高度处开始倾斜。若设有燃烧室，则所述冷却通道的分布于该燃烧室区域的壁优选平行于该燃烧室的壁的轮廓延伸，借此优化燃烧室和容置于冷却通道内的冷却剂之间的传热。适于用作冷却剂的低熔点金属具体是指钠或钾。低熔点金属合金具体可以采用合金、低熔点铋合金和钠钾合金。所谓的合金是指室温下呈液态的镓铟锡合金系。这类合金由65wt％至95wt％镓、5wt％至26wt％铟和0wt％至16wt％锡构成。优选合金例如是含有68wt％至69wt％镓、21wt％至22wt％铟和9.5wt％至10.5wt％锡(熔点-19℃)，含有62wt％镓、22wt％铟和16wt％锡(熔点10.7℃)以及含有59.6wt％镓、26wt％铟和14.4wt％锡(三元低共熔混合物，熔点11℃)的此类合金。已知有数目众多的低熔点铋合金。其中例如包括LBE(低共熔铅铋合金，熔点124℃)，铅铋锡易熔合金(50wt％铋、28wt％铅和22wt％锡，熔点98℃)，Orion合金(Orionmetall)(42wt％铋、42wt％铅和16wt％锡，熔点108℃)，易熔焊料(52wt％铋、32wt％铅和16wt％锡，熔点96℃)，达塞特铋铅锡低熔点合金(50wt％铋、25wt％铅和25wt％锡)，伍氏合金(50wt％铋、25wt％铅、12.5wt％锡和12.5wt％镉，熔点71℃)，利波维茨低温可熔合金(50wt％铋、27wt％铅、13wt％锡和10wt％镉，熔点70℃)，哈珀合金(44wt％铋、25wt％铅、25wt％锡和6wt％镉，熔点75℃)，Cerrolow117(44.7wt％铋、22.6wt％铅、19.1wt％铟、8.3wt％锡和5.3wt％镉，熔点47℃)，Cerrolow174(57wt％铋、26wt％铟、17wt％锡，熔点78.9℃)，菲尔德金属(32wt％铋、51wt％铟、17wt％锡，熔点62℃)以及Walker合金(Walkerlegierung)(45wt％铋、28wt％铅、22wt％锡和5wt％锑)。合适的钠钾合金可以含有40wt％至90wt％的钾。特别合适的是含有78wt％钾和22wt％钠的低共熔NaK合金(熔点-12.6℃)。所述冷却剂可进一步包含锂和/或氮化锂。如果装填时使用氮气作为保护气体，该保护气体便可与锂反应生成氮化锂并以此种方式被移出冷却通道。如果在装填过程中可能存在的干空气与冷却剂发生反应，所述冷却剂就有可能进一步包含氧化钠和/或氧化钾。优选设有四个孔，其设于工作面和毂孔之间，以便在活塞中实现特别均匀的温度分布。容置在所述冷却通道和所述至少一个孔内的冷却剂的量取决于该冷却剂的热导率和期望的温度控制程度。所述冷却剂的装填高度优选不超过冷却通道的一半高度，以便取得期望的震荡效应(Shaker-Effekt)，进而在活塞中实现特别有效的热分布。在需要对在发动机运行期间排入活塞的燃烧热份额加以限制的情况下，可以通过冷却剂的装填量来进行控制。事实表明，有时候达到3％至10％的冷却通道容积的冷却剂装填量，就足以确保活塞功能。附图说明下面参照附图详细阐述本专利技术的实施例。以下各图均是未按比例绘示的示意图，其中：图1为本专利技术活塞的实施例，部分为剖面图；图2为沿图1中II-II线截取的剖面图；图3为沿图2中III-III线截取的剖面图；图4为图3所示孔的部分放大剖面图；图5为图3所示冷却通道的部分放大剖面图。具体实施方式图1至图5示出本专利技术活塞10的实施例。活塞10可以是一体式或复合式活塞。活塞10可由铁基材料和/或轻金属材料制成，其中优选铁基材料。图1至图3示出一体式箱式活塞10。活塞10具有活塞头部11，该活塞头部包括具有燃烧室13的活塞顶12、环绕式顶岸14以及用于容置活塞环(未图示)的环槽部分15。齐环槽部分15高度处设有环绕式冷却通道23。活塞10进一步具有活塞裙部16，该活塞裙部包括活塞毂17和用于容置活塞销(未图示)的毂孔18。活塞毂17通过毂连接件19连接活塞头部的底面11a。活塞毂17通过工作面21、22彼此相连(具体参见图2)。冷却通道23的分布于环槽部分15区域的壁23a倾斜设置并且与活塞中轴线M夹一不超过10°的锐角α。该壁大体从环槽部分15的最底下一道环槽15a的上缘区域开始倾斜并一直倾斜到冷却通道23的上端。冷却通道23的分布于燃烧室13区域的壁23b平行于燃烧室13的壁13a的轮廓延伸。在实施例中，活塞裙部16具有四个孔24a、24b、24c、24d。在实施例中，孔24a-d大体轴向延伸且平行于活塞中轴线M。孔24a-d也可以与活塞中轴线M成一定角度地倾斜延伸。孔24a-d设于工作面21、22和毂孔18之间。孔24a-d与冷却通道23连通。在实施例中，活塞10例如可用已知方式铸造而成，其中可借助盐芯以已知方式形成冷却通道23和孔24a-d。要点在于，至少一个孔24a具有向外的开口25。本专利技术透过开口25将冷却剂27(即前文所例举的低熔点金属或低本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞(10)，包括活塞头部(11)和活塞裙部(16)，其中所述活塞头部(11)具有环绕式环槽部分(15)和设于所述环槽部分(15)区域的环绕式冷却通道(23)，所述活塞裙部(16)具有设有毂孔(18)的活塞毂(17)，所述活塞毂借助毂连接件(19)设置在所述活塞头部(11)的底面(11a)上，其中所述活塞毂(17)通过工作面(21，22)彼此相连，其特征在于，所述冷却通道(23)的分布于所述环槽部分(15)区域的壁(23a)倾斜设置并且与活塞中轴线(M)夹一锐角(α)，并且设有至少一个向外封闭的孔(24a，24b，24c，24d)，所述孔设于工作面(21，22)和毂孔(18)之间，所述至少一个孔(24a，24b，24c，24d)与所述冷却通道(23)连通，所述冷却通道(23)和所述至少一个孔(24a，24b，24c，24d)包含一低熔点金属或低熔点金属合金形式的冷却剂(27)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.05 DE 102012008945.71.一种用于内燃机的、由铁基材料制成的箱式活塞(10)，包括活塞头部(11)和活塞裙部(16)，其中所述活塞头部(11)具有环绕式环槽部分(15)和设于所述环槽部分(15)区域的环绕式冷却通道(23)，所述活塞裙部(16)具有设有毂孔(18)的活塞毂(17)，所述活塞毂借助毂连接件(19)设置在所述活塞头部(11)的底面(11a)上，其中所述活塞毂(17)通过工作面(21,22)彼此相连，其特征在于，所述冷却通道(23)的分布于所述环槽部分(15)区域的壁(23a)倾斜设置并且与活塞中轴线(M)夹一锐角(α)，所述角度(α)最大为10°，并且设有四个向外封闭的孔(24a,24b,24c,24d)，所述孔设于工作面(21,22)和毂孔(18)之间，所述孔(24a,24b,24c,24d)与所述冷却通道(23)连通，所述冷却通道(23)和所述孔(24a,24b,24c,24d)包含一低熔点金属或低...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希·比朔夫贝格尔，
申请(专利权)人：马勒国际公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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