包括隔热涂层的双金属活塞头制造技术

提供了活塞和包括活塞的发动机，并且活塞包括活塞头，活塞头由顶表面、圆周侧表面和涂覆到顶表面的至少一部分的隔热涂层(TIC)限定。顶部限定顶表面并由铝质材料制成，且底部由铁质材料制成。TIC可以是二氧化硅。可以对活塞头的顶表面进行阳极氧化以接收TIC。TIC可以是0.05毫米至约0.15毫米厚。活塞头可以包括冠部，冠部具有限定顶表面的环形表面、冠部碗形表面和内圆周表面。TIC可以进一步涂覆于冠部碗形表面和内冠部圆周表面中的一个或多个的至少一部分。

Bimetallic piston head with thermal insulation coating

The piston and the engine including the piston are provided, and the piston includes the piston head, which is limited by the top surface, the circumferential surface and at least part of the thermal insulation coating (TIC) applied to the top surface. The top defines the top surface and is made of aluminium material, and the bottom is made of iron material. TIC can be silicon dioxide. The top surface of the piston head can be anodized to receive TIC. TIC can range from 0.05 mm to about 0.15 mm thick. The piston head may include a crown with a ring surface defining the top surface, a bowl surface of the crown and an inner circumferential surface. TIC can be further coated on at least one or more parts of the bowl-shaped surface of the crown and the circumferential surface of the inner crown.

【技术实现步骤摘要】
包括隔热涂层的双金属活塞头引言在内燃机(ICE)的燃烧循环期间，空气/燃料混合物被提供给ICE的发动机缸体内的汽缸。空气/燃料混合物被压缩和/或点燃并燃烧，以通过位于汽缸内的往复活塞提供输出扭矩。
技术实现思路
根据示例性实施例的一个方面，提供了一种用于内燃机的活塞。活塞可包括由顶表面、圆周侧表面、底腔和涂覆到顶表面的至少一部分的绝热涂层(TIC)限定的活塞头。活塞头还包括顶部和底部，顶部限定顶表面并由铝质材料制成，底部形成活塞头的其余部分并由铁质材料制成。顶部和底部可以通过焊接连接。TIC可以是二氧化硅。在涂覆TIC之前，可以对活塞头的顶表面进行阳极氧化。TIC可具有约0.05毫米至约0.15毫米的厚度。活塞头包括冠部，冠部由以下限定：从圆周表面向内延伸并限定活塞头顶表面的环形表面；冠部碗形表面；和内冠部圆周表面，其在环形表面的内边缘和冠部碗形表面的外周之间延伸。冠部碗形表面可以是凸起的。TIC可以进一步涂覆于冠部碗形表面和内冠部圆周表面中的一个或多个的至少一部分。圆周侧表面可包括一个或多个圆周活塞环槽。根据示例性实施例的一方面，提供了一种内燃机。发动机可包括：限定一个或多个汽缸孔的汽缸体；一个或多个活塞，其对应于一个或多个汽缸孔中的每一个并且配置为在其中往复运动。每个活塞可包括由顶冠部、圆周侧表面、底腔和涂覆到环形表面的至少一部分的绝热涂层(TIC)限定的活塞头。顶冠部可以由从圆周表面向内延伸并限定活塞头顶表面的环形表面、冠部碗形表面和在环形表面的内边缘和冠部碗形表面的外周之间延伸的内冠部圆周表面限定。活塞头包括顶部和底部，顶部限定顶表面并且包括铝质材料，底部形成活塞头的其余部分并且包括铁质材料。每个活塞头的顶部和底部可以通过焊接连接。每个活塞头的TIC可以是二氧化硅。在涂覆TIC之前，可以对活塞头的顶表面进行阳极氧化。TIC可具有约0.05毫米至约0.15毫米的厚度。TIC可以进一步涂覆于冠部碗形表面和内冠部圆周表面中的一个或多个的至少一部分。顶部可以配置为使得顶部限定涂覆TIC的冠部的每个部分。TIC可以进一步涂覆于冠部碗形表面和内冠部圆周表面的至少一部分。根据示例性实施例的以下详细描述和附图，示例性实施例的其他目的、优点和新颖特征将变得更加明显。附图说明图1示出了根据一个或多个实施例的发动机的侧视图；图2A示出了根据一个或多个实施例的活塞头的横截面侧视图；图2B示出了根据一个或多个实施例的活塞头的横截面侧视图；图2C示出了根据一个或多个实施例的活塞头的横截面侧视图；和图2D示出了根据一个或多个实施例的活塞头的横截面侧视图。具体实施方式在此描述了本公开的实施方式。然而，应该理解，所公开的实施方式仅仅是示例，并且其他实施方式可以采用各种和替代形式。这些附图不一定按比例；某些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定部件的详细信息。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。本文提供双金属活塞，以及包含该双金属活塞的发动机，该双金属活塞包括隔热涂层(TIC)。具体地，包括具有上部铝质部分和下部铁质部分的活塞头的活塞提供增强的机械益处，同时使不期望的热传递最小化。铝质顶部与各种TIC兼容，例如二氧化硅TIC。参考附图中的图1，示出了内燃发动机，包括限定多个汽缸孔13的汽缸壳体12，每个汽缸孔13具有大致圆柱形的壁14。为了清楚起见，仅示出和描述了一个汽缸孔13。靠近汽缸孔13的一端是汽缸盖11，汽缸盖与活塞20的顶表面31配合以限定可变容积燃烧室15。汽缸盖11限定进气口16和排气口17，它们分别由阀选择性地打开，例如由提升阀18和19打开。进气口16和排气口17设置成与燃烧室15选择性连通，以便将空气或空气-燃料混合物引入燃烧室15和从燃烧室15排出燃烧产物。活塞头30由顶表面31和圆周侧表面32限定。圆周侧表面32从顶表面31向下延伸并且通常限定圆柱形活塞头30。在一些实施例中，活塞头30可以是非圆柱形的，只要顶表面31大致对应于汽缸孔13的横截面几何形状即可。活塞头30可任选地包括一个或多个圆周轴向间隔的活塞环槽33，可任选地从圆周侧表面向内延伸，所述活塞环槽配置为接收活塞环(未示出)。活塞环可用于密封燃烧室15、控制汽缸孔13内的油迁移、以及防止加压气体逸出到曲轴箱9中的一种或多种。活塞头30可选地还包括底腔34。活塞头30还可包括销凸台部52，该凸台部52从顶表面31向下延伸，用于布置在底腔34内。活塞20配置为在汽缸孔13内可滑动的往复运动。圆周侧表面32与汽缸壁14可接合，以引导活塞20往复运动并吸收可能由汽缸施加在活塞20上的推力。顶表面31形成燃烧室15的一个壁，当活塞20移动时，该壁引起燃烧室15的膨胀或收缩，这是在内燃机工作循环中操作所需的。为了利用活塞20作为产生动力的装置，活塞20可操作地与外部元件接合，诸如车辆的曲轴62。例如，曲轴62可以将一个或多个活塞20的往复运动转换成旋转运动并将后者转换到车辆传动系的一个或多个车轮。曲轴62可以经由一个或多个相应的连杆58操作性地连接到一个或多个活塞20；例如，每个连杆58可以经由活塞销56联接到销凸台52的活塞销孔54。在一些实施例中，活塞销孔54可以形成在穿过圆周侧表面32的一个或多个位置。在这样的实施例中，销凸台52可以是可选特征。图2A-D示出活塞头30的横截面侧视图。活塞头30包括限定顶表面31并包括铝的顶部35、包括铁质材料的底部36和被涂覆到顶表面31的至少一部分上的隔热涂层(TIC)38。活塞头30示于图2A-D中，为了清楚的非限制性目的，并没有示出诸如销凸台部52和一个或多个环槽33的一些特征，并且应当理解，一个或多个环槽33可以存在于活塞头30的顶部35内和/或底部36。活塞头30有利地通过其两部分结构来获得铁质底部36的坚固机械性能和铝质顶部35的重量节省方面。铝质顶部35进一步提供了与沉积在其上的TIC38相关的材料兼容性方面。在发动机10运行期间，希望使保持在每个燃烧室15内或附近的热能最大化。TIC38减少、最小化或以其他方式防止从每个燃烧室15到其附属活塞20的热传递。TIC38涂覆于顶表面31的至少一部分。图2A示出了将TIC38涂覆于顶表面31的外径向部分的实施例。图2B示出了其中TIC38涂覆于全部顶表面31的实施例。在其他实施例中，TIC38可以以不同的量和/或位置被涂覆到顶表面31上，以诸如优化热屏蔽方面。例如，可以识别顶表面31的高温区域并且可以在那里涂覆TIC38。在一些实施例中，TIC38的厚度可以基于顶表面31的在发动机10的操作期间吸收更多热量的部分而变化。顶部35限定顶表面31。在一些实施例中，顶部35限定TIC38所涂覆的顶表面31。此后，顶部35和底部36可相对于活塞头30的高度H变化。图2A示出了底部36在底腔34上方延伸的实施例。图2B示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃机的活塞，包括：活塞头，其由以下限定：顶表面；圆周侧表面；底腔；和涂覆于所述顶表面的至少一部分的绝热涂层(TIC)，其中所述活塞头包括顶部和底部，所述顶部限定所述顶表面并包括铝质材料，所述底部形成所述活塞头的其余部分并包括铁质材料。

【技术特征摘要】
2017.11.09 US 15/8076981.一种用于内燃机的活塞，包括：活塞头，其由以下限定：顶表面；圆周侧表面；底腔；和涂覆于所述顶表面的至少一部分的绝热涂层(TIC)，其中所述活塞头包括顶部和底部，所述顶部限定所述顶表面并包括铝质材料，所述底部形成所述活塞头的其余部分并包括铁质材料。2.一种内燃机，包括：限定一个或多个汽缸孔的汽缸体，一个或多个活塞，其对应于所述一个或多个汽缸孔中的每一个并且配置为在其中往复运动，其中每个活塞包括：活塞头，其由以下限定：顶冠部，其由以下限定：环形表面，其从圆周表面向内延伸并限定活塞头表面，冠部碗形表面，和内冠部圆周表面，其在所述环形表面的内边缘和所述冠部碗形表面的外周之间延伸；圆周侧表面；底腔；和涂覆于所述环形表面的至少一部分的绝热涂层(TIC)，其中所述活塞头包括顶部和底部，所述顶部限定所述顶表面并包括铝质材料，所述底部形成所述活塞头的其余部分并包括铁质材料。3.根据上述权利要求中任一项所述的活塞或内燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·兹法利，M·德马特泰斯，F·C·佩谢，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US