本发明专利技术提供了一种用于内燃机的活塞，其包括一密封冷却通道，该密封冷却通道在上冠部的碗边缘下方围绕中心轴周向延伸。具有高导热系数的含金属组合物填充部分密封冷却通道以进行散热。该含金属组合物包括一基材以及多个金属颗粒，该基材的熔点低于181℃，该金属颗粒的导热系数大于基材的导热系数。例如，该含金属组合物可以包括散布在硅油中的铜颗粒，或者散布在碱金属混合物中的铜颗粒。在高温运行过程中，由于活塞在缸膛内往复运动，该基材为液态并且流过整个冷却通道，以对上冠部和下冠部进行散热。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有局部填充含导热金属组合物的冷却通道的活塞相关申请的交叉引用本申请要求2012年11月2日提交的第61/721，682号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。
本专利技术主要涉及用于内燃机的活塞，以及用于制造该活塞的方法。
技术介绍
用于内燃机中的活塞(例如重型柴油机活塞)在运行过程中通常曝露在极其高的温度下，尤其是沿着活塞的上冠部曝露在极其高的温度下。因此，为了调节温度，活塞通常设计具有位于上冠部下方的冷却通道，而且当活塞沿着发动机的缸膛往复运动时，在该冷却通道内喷入有冷却油。该油沿着上冠部的内表面流动，并为上冠部散热。然而，为了在运行过程中控制活塞温度，必须不断保持油的高流量。另外，由于内燃机的高温使得油会随着时间而逐步降解，因此，必须定期更换油以维持发动机的寿命。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种用于内燃机的活塞。该活塞包括一由金属材料制成的本体部。该本体部包括一上冠部以及一沿至少部分上冠部延伸的密封的冷却通道。一含金属组合物设置在密封的冷却通道中。该含金属组合物包括一基材以及多个金属颗粒，该基材的熔点低于isrc，该金属颗粒的导热系数大于基材的导热系数。本专利技术的另一方面提供了一种制造用于内燃机的活塞的方法。该方法包括以下步骤:将含金属组合物注入冷却通道内；以及密封该冷却通道。在高温运行过程中，含金属组合物流遍密封的冷却通道。通常，基材是液态的，并且沿着上冠部的内表面运载固态的金属颗粒，以去除上冠部内表面的热量。在发动机的使用寿命中，含金属组合物不会因为高温而降解，也不会发生冷却通道焦化的情况。该含金属组合物起到冷却剂的作用，并且从该含金属组合物中获得的较高的传热速率阻止了氧化以及随之而来的侵蚀现象的发生。另外，该含金属组合物能够重新分布热流，从而减少了沿着上冠部外表面的积碳，并且还能够减少沿着上冠部外表面所使用的任何润滑油的降解。该含金属组合物所带来的优点还可以延长发动机的保养周期之间的时间间隔。除上述以外，这种冷却方法可以用于特殊需要，甚至可以有意引起沿着活塞顶部的均匀的较高温度。这将有利地影响发动机的热动态，并且在废气中提供额外的热量以被其他电器使用。【附图说明】参考下面具体描述并结合附图进行考虑，本专利技术的其它优点将容易领会，同时能被更好地理解，其中:图1是根据本专利技术一个典型实施例的活塞的侧剖视图。【具体实施方式】请参阅附图，其中，各个附图中相同的附图标记标示相应的部分，图1主要示出了典型的用于内燃机的活塞20。该活塞20包括密封的冷却通道22，其部分填有具有高导热系数的含金属组合物24。该含金属组合物24通常包括散布在硅油或其他同样高温稳定的液相中的铜或铝颗粒的悬浮物。在另一个实施例中，该含金属组合物24包括多种金属的混合物，例如遍布于一种或多种碱金属中的铜颗粒。图1的典型的活塞20为重型柴油机活塞，其设置在内燃机的缸膛内。然而，任何其他形式的活塞也可以在冷却通道22中采用含金属组合物24。如图1所示，该活塞20包括本体部26，其围绕中心轴A周向延伸并从上端28沿该中心轴A纵向延伸至下端30。本体部26由金属材料制成，例如钢、铝或它们的合金。在该典型实施例中，本体部26包括上冠部32、下冠部34、一对销座36以及裙部38。活塞20的上冠部32包括外表面40和相对而置的内表面42。上冠部32的外表面40在上端28处具有碗形结构，在运行过程中，该碗形结构直接曝露于缸膛中的热燃烧气体。冷却通道22沿上冠部32的至少部分内表面42延伸，并与碗形结构相对，从而使得容纳在该冷却通道中的含金属组合物24在运行过程中可以驱散热的碗形结构上的热量。在该典型的实施例中，密封的冷却通道22在上冠部32的碗边缘70下方围绕中心轴A周向延伸。如图1所示，上冠部32包括分别围绕中心轴A周向延伸且从上端28朝下端30纵向延伸的第一外肋44和第一内肋46。第一肋44、46彼此间隔开，且第一内肋46设置在第一外肋44与中心轴A之间。第一外肋44的外表面40具有多个用于容纳活塞环54的环槽52，这些环槽背向中心轴A并围绕中心轴A周向延伸。第一内肋46包括从上冠部32的外表面40延伸至冷却通道22的开口 56，以在密封冷却通道22之前使含金属组合物24被注入该冷却通道22内。然而，在另一优选实施例中，开口 56沿着活塞20的非止推面形成在下冠部34的第二内肋50中。塞子58通常螺纹连接在开口 56内，然后用粘合剂(例如高温环氧树脂组合物)密封。然而，开口 56也可以选择地采用其他方法密封，例如将塞子58通过钨极惰性气体(TIG)保护焊、激光焊或钎焊焊接至开口 56。另一密封技术包括将塞子58压配进开口 56中，这与螺纹或焊接技术相比耗费的生产时间较少。活塞20的本体部26还包括从上冠部32朝着下端30延伸的下冠部34。该下冠部34具有外表面40，该外表面40具有至少一个用于容纳活塞环54的环槽52。该下冠部34还包括与外表面40相对而置的内表面42。下冠部34包括与上冠部32的第一外肋44对齐且相连的第二外肋48，以及与上冠部32的第一内肋46对齐且相连的第二内肋50。第二肋48、50在上端28与下端30之间围绕中心轴A周向延伸，并且通过下冠部34的内表面42彼此间隔开。因此，如图1所示，上、下冠部32、34的内肋46、50和外肋44、48之间形成了密封的冷却通道22。第二肋48、50通常通过摩擦焊缝60连接至第一肋44、46，但是也可以通过其他形式的焊接或连接方式连接。如图1所示，上冠部32的内表面42与第一内肋46之间形成冷却室62。该冷却室62沿部分上冠部32的内表面42径向延伸并沿中心轴A纵向延伸，并且朝下端30敞开。在运行过程中，冷却室62曝露于缸膛，且油可以被喷入冷却室62中，以降低活塞20的温度。活塞20的本体部26还包括一对销座36，该对销座从下冠部34下垂并具有一对垂直于中心轴A延伸的横向间隔开的销孔64。本体部26还包括从下冠部34下垂的裙部38。该裙部38横向连接至销座36，并将销座36彼此间隔开。裙部38的外表面40呈凸状以用于与缸膛配合。虽然图1所示的活塞20位一件式结构，但活塞20也可选择地包括其他设i+o如上所述，含金属组合物24具有高导热系数，以在内燃机的运行过程中对热的上冠部32进行散热。含金属组合物24的导热系数(以瓦特每米-开尔文(W/m.K)度量)大于标准冷却油的导热系数的5至1000倍。在一个实施例中，含金属组合物24的导热系数至少为100W/m.Ko基于冷却通道22的总体积，含金属组合物24通常填充冷却通道22的20vol.%至50vol.%。在一个实施例中，含金属组合物24填充冷却通道22的20vol.%至30vol.%。因此，在内燃机的运行过程中，含金属组合物24流遍整个冷却通道22，并且随着活塞20在缸膛中往复运动而对上、下冠部32、34进行散热。含金属组合物24包括多个散布在基材68中的金属颗粒66。基材68的含量通常为基于含金属组合物24的总体积的50vol.%至99vol.%。在一个实施例中，基材68的含量为基于含金属组合物24的总体积的70vol.%至90vol.%。在另一实施例中，基材68的含量为基于含金属组合物24的总本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞，其特征在于，该活塞包括：一本体部，其包括一上冠部以及一沿至少部分所述上冠部延伸的冷却通道，该冷却通道为密封的；一设置在所述冷却通道中的含金属组合物；所述含金属组合物包括一基材以及多个金属颗粒，该基材的熔点低于181℃，该金属颗粒的导热系数大于基材的导热系数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃伦·博伊德·林顿，米格尔·阿泽维多，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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