具有低结构高度的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的活塞(1)，该活塞具有材料锁合地与下部(2)接合的上部(3)，该下部(2)包括一个活塞裙(6)和至少一个销孔(7)，该上部(3)包括燃烧室凹坑(11)并且包括具有活塞顶边缘(27)的活塞顶(5)，其特征在于，至少一个接合部位(4)设置在活塞环区(9)的区域中并且设置在燃烧室凹坑(11)的外壁中，并且活塞压缩高度(h1)和活塞的直径(d1)的比值小于0.53。

A piston with a low structural height

The invention relates to a piston (1) for an internal combustion engine, which has an upper (3) engaging a material locking ground and a lower part (2), the lower (2) including a piston skirt (6) and at least one pin hole (7), the upper (3) including a combustor pit (11) and a piston top (5) with a piston top edge (27), characterized by at least one. The joint position (4) is set in the area of the piston ring area (9) and is set in the outer wall of the combustion chamber pits (11), and the ratio of the piston compression height (H1) to the piston diameter (D1) is less than 0.53.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低结构高度的活塞
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的用于内燃机的具有低结构高度的活塞。
技术介绍
由WO2014/159634A1已知一种制成活塞件，其用于构成一种活塞装置。一个制成活塞具有下部，该下部具有活塞裙并且包含冷却通道的下表面。下部包括径向碗状的内表面。制成活塞装置此外具有上部，其具有径向外部的碗状的表面，其与所述径向内部的碗状的表面可接合。上部具有径向环绕的内壁，其包括径向内部的表面。径向内部的壁具有径向指向内部的表面，其相对于径向内部的碗状表面在一个区域内具有非平行的角度，在该区域中径向内部的表面与径向内部的连接面的径向最内部的边缘相交。在用于内燃机的活塞中，所谓的压缩高度是特征性的特性参数，其中压缩高度对应于在活塞销的轴线和活塞的上边缘之间的距离。内燃机的结构高度尤其通过内燃机的活塞的压缩高度确定。内燃机的活塞的其它的影响内燃机结构高度的特征性的特性参数是所谓的在活塞上部的区域中构成的燃烧室凹坑的燃烧室凹坑深度。经由相对深的燃烧室凹坑，可以改善在内燃机气缸中的燃烧，在该内燃机中应用活塞。燃烧室凹坑设计得越深，然而压缩高度和因此内燃机的结构高度越高。此外在具有低结构高度的活塞中也必须确保混合气或气体向燃烧室中流入和从燃烧室中流出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种活塞、尤其是冷却通道活塞，其相对于已知的具有低结构高度的活塞降低重量并且可以实现改善的混合气或气体交换。该目的通过权利要求1的特征实现。根据本专利技术规定，至少一个接合部位设置在活塞环区的区域中并且设置在燃烧室凹坑的外壁中，并且活塞压缩高度与活塞的直径的比值小于0.53。活塞的直径特别是为应用准备好的、即加工完成的活塞的外直径。接合部位因此位于材料锁合地接合的活塞的需要精加工的区域中。因此尤其可以通过用于构成活塞环区和/或燃烧室凹坑的精加工移除焊接突起。不需要单独的工作步骤。同时在获得所需要的强度时达到活塞的所需要的结构高度。由此以有利的方式提供一种活塞，其可以实现规定的内燃机的优化的结构高度。这又减小了由内燃机例如在车辆中所需要的结构空间。根据本专利技术的活塞也可以实现质量优化的内燃机的制造。通过具有这样的小的压缩高度的活塞，节省了在制造活塞时的材料以及制成的活塞的重量。由此又可以降低了燃料消耗。通过内燃机的优化的结构高度和由此减小的用于内燃机的结构空间，又可以形成新的车辆设计。此外根据本专利技术规定，内部的接合部位在燃烧室凹坑的外壁中的位置设置在加工完成的燃烧室凹坑底部的上方。因此在制造燃烧室凹坑时，内部的摩擦焊接突起被移除。进一步的加工步骤是不需要的。此外根据本专利技术规定，在活塞的活塞顶中设置至少一个凹部。通过所述至少一个凹部减小运动部件在气缸内部的碰撞。例如阀可伸入到凹部的区域中，而不与具有所述至少一个凹部的活塞接触。此外气缸盖也可以具有与所述至少一个凹部相对应的内部轮廓。在此通过在活塞中的所述至少一个凹部阻止与气缸中的刚性部件的接触。气缸盖中的轮廓可以例如用于将混合气或气体导入燃烧室中或从燃烧室中导出。此外，根据本专利技术规定，所述至少一个凹部具有至少一个空隙，所述空隙至少部分地突破活塞顶的活塞顶边缘。通过该空隙可以实现活塞在气缸中的最大移动位移。活塞可以在空隙的区域中接近气缸盖，而无需面对与阀接触的危险。混合气可以无阻碍地进入燃烧室中。在燃烧之后，基本上气态的混合物同样在活塞较大接近气缸盖的情况下离开燃烧室。此外，根据本专利技术规定，所述至少一个空隙设计成弓形段形状的。由此提供从空隙直至气缸壁的连接。空隙在其外形中具有活塞的形状。此外根据本专利技术规定，所述至少一个凹部构成至少一个阀槽。阀槽可以实现在活塞接近上死点时将打开的阀容纳到活塞顶的区域中。由此确保，具有小的结构高度的活塞可以在气缸内走过最大可能的移动位移。工作冲程可以因此在小的结构高度时被最大化。由燃烧获得的能量可以有效地转变成运动能量。此外，根据本专利技术规定，在一条线、即在压力侧和背压侧之间的线与第一阀槽的中心点之间的距离大于在该线和第二阀槽的中心点之间的距离。由此在俯视图中观察，可以实现阀槽的位置主要在活塞顶的一半中。此外因此确保，在凹部或阀槽之间保留足够的材料，以便不弱化活塞顶。此外，根据本专利技术规定，在一条线、即在压力侧和背压侧之间的线与第一阀槽的中心点之间的距离至少是在该线和第二阀槽的中心点之间的距离的两倍。由此确保，在阀槽之间存在足够的距离。存在足够的材料，以便确保内燃机的可靠运行。此外，根据本专利技术规定，活塞的活塞裙具有用于减小摩擦的涂层。由此通过活塞的具有小的结构高度的构造已经减小的、在气缸壁和活塞之间的摩擦被进一步降低。该涂层的优点是非常高的耐疲劳强度、突出的滑动特性和显著提高活塞寿命。涂层的层厚度例如是大约0.01mm。涂层的层厚度可以在0.005mm和0.1mm之间。此外根据本专利技术规定，活塞具有冷却通道。由此在而后构成为冷却活塞的、根据本专利技术的具有低的压缩高度(KH)的活塞中附加地实现有效导出在燃烧时产生的热量。此外，根据本专利技术规定，设置至少一个延长的入口，用于油流入冷却通道。设置油作为冷却介质。通过延长的入口，较大量的油可以被维持在冷却通道中。在内燃机的运行期间形成用于冷却油的存储器。通过入口的长度改变，可以影响在存储器中的冷却油液位。此外根据本专利技术规定，冷却通道在其轮廓中具有成型到其中的凹部。通过该凹部，油或冷却油可以更加接近燃烧室凹坑的壁。由此改善了在燃烧室凹坑与油之间的热交换。例如由燃烧室凹坑向位于冷却通道中的冷却油的热传递被加速。此外，根据本专利技术规定，成型到冷却通道中的凹部与燃油喷雾在燃烧室凹坑中的撞击位置相对应。在所述凹部设置在冷却通道中时，可以实现通过燃油喷雾导入燃烧室凹坑中的热能经由燃烧室凹坑的壁直接传递到油上。热量在其形成位置附近被排出。活塞不会非必要地加热。活塞的寿命由此被提高并且具有至少一个根据本专利技术的活塞的内燃机的故障可能性由此被减小。此外，根据本专利技术规定，上部构成为半热锻造的上部。在钢的半热成形(即温成形)时主要在650℃至900℃的温度范围内进行加工。在该范围内相对于冷变形而言，屈服应力在大多数的钢类型时减小超过一半。相应可适用的温度与钢类型、活塞大小和成形阶段的数量相关并且活塞特定地确定。一种相对于冷变形而言费用有利的活塞制造通过半热成形通过节省多个挤压工作过程得到，这些挤压工作过程具有麻烦的中间处理(中间退火、中间涂层)。近终形(near-net-shape)或成形到终形(net-shape)的活塞或省去热处理耗费使得可以通过半热成形实现便宜的活塞制造。在一种可能的用于制造用于内燃机的活塞的方法中将下部与上部不可松脱地材料锁合地接合，下部具有活塞裙和至少一个销孔并且上部包括燃烧室凹坑和具有活塞顶边缘的活塞顶，下部和上部优选通过摩擦焊接接合。在制成燃烧室凹坑以及环形部分(活塞环区)时移除相应的摩擦焊接突起。换句话说，根据本专利技术在一个设计中规定，制成的活塞的尺寸如此选择，使得活塞压缩高度KH和活塞的直径DK的比值≤0.53。活塞压缩高度KH从活塞的面对燃烧室的上侧测量，一直朝向活塞销的中轴线方向。活塞的直径DK是可交付使用的活塞的外直径。“可交付使用”意味着，活塞在其制造之后已经完成加工并且可以安装到发动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞(1)，该活塞具有材料锁合地与下部(2)接合的上部(3)，该下部(2)包括一个活塞裙(6)和至少一个销孔(7)，该上部(3)包括燃烧室凹坑(11)并且包括具有活塞顶边缘(27)的活塞顶(5)，其特征在于，至少一个接合部位(4)设置在活塞环区(9)的区域中并且设置在燃烧室凹坑(11)的外壁中，并且活塞压缩高度(h1)与活塞的直径(d1)的比值小于0.53。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 DE 102015216553.11.一种用于内燃机的活塞(1)，该活塞具有材料锁合地与下部(2)接合的上部(3)，该下部(2)包括一个活塞裙(6)和至少一个销孔(7)，该上部(3)包括燃烧室凹坑(11)并且包括具有活塞顶边缘(27)的活塞顶(5)，其特征在于，至少一个接合部位(4)设置在活塞环区(9)的区域中并且设置在燃烧室凹坑(11)的外壁中，并且活塞压缩高度(h1)与活塞的直径(d1)的比值小于0.53。2.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，内部的接合部位(4)在燃烧室凹坑(11)的外壁中的位置设置在加工完成的燃烧室凹坑底部的上方。3.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，在活塞(1)的活塞顶(5)中设置至少一个凹部(20)。4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述至少一个凹部(20)具有至少一个空隙(28)，所述空隙至少部分地突破活塞顶(5)的活塞顶边缘(27)。5.根据权利要求3或4所述的活塞，其特征在于，所述至少一个空隙(28)设计成弓形段形状的。6.根据权利要求3至5中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述至少一个凹部(20)构成至少一个阀槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·魏斯，G·卢茨，J·米勒，E·奥特利奇基，
申请(专利权)人：KS科尔本施密特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE