[发明专利]具有冠部冷却喷嘴的活塞

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月10日提交的第61/168,291号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及用于内燃机的活塞，更具体地涉及具有内部油料冷却特性的柴油机活塞。

背景技术

已知柴油发动机的中空活塞构造被用于提供增强的冷却能力，从而在废弃排放物方面产生积极的作用，并且延长其使用寿命。在这些应用中，通常的发动机润滑油被用于帮助冷却(传递性地convectively)活塞的热的头部，或者特别是活塞的冠底区域以及活塞的外环带区域。在某些中空的活塞构造中，可在活塞环带区域附近使用单一的外冷却油腔，或者在冠部区域下方使用一个中心油腔，或者各种开放式或封闭式几何形状组合的两个油腔对(双油腔)。双油腔活塞通常具有一个环形的径向外冷却油腔和一个敞开的中心冷却油腔，该中心冷却油腔形成在上冠部和下冠部之间。该外油腔和中心油腔可彼此分离或者被设置为彼此通过多油道流体连通，该油道贯穿中部的肋延伸。此外，已知销润滑通道从一个或两个油腔延伸至活塞销。该润滑通道可以，例如，延伸至销毂的活塞销孔内和/或横向间隔开的销毂之间。该外油腔，不论是形成为单油腔还是双油腔构造，都特别适合于冷却活塞的环带区域，而中心油腔，如果存在的话，特别适合于冷却中心冠部区域，该中心冠部区域部分由燃烧室壁或圆顶形成，该燃烧室壁或圆顶直接暴露于热燃烧气体中。

该燃烧圆顶以及下面的中心冠部区域(例如冠底)在使用过程中暴露于极端热量中。如果在下冠区域没有对热量进行适当的控制，都会导致某些问题。例如，在冠底可能会逐渐形成积碳。该积碳增加了活塞的重量，导致不平衡并最终脱落。在各活动组件间可能由于存在松散的碳片而引起刮伤。另一个在冠底区域过多的热堆积的问题与废气排放物有关。如果柴油发动机内的燃烧温度没有得到很好的控制，燃烧过程相关的效率和排放就不能得到有效的调节。而且进一步地，如果活塞温度被允许升高地太多，润滑油可能过热并可能过早地化学分解，从而降低其使用寿命。

因此，为了有效调节冠底区域的温度，中心油腔需要提供充分流量的冷却液体，例如润滑油。多年以来，发动机设计者试图在中心冠部区域提供充分的油流量的同时避免油由于过热导致的油的劣化以避免上述问题。如果在冠底区域中没有充足的油料供应，或者如果油被允许维持在该区域太长的时间，该过热的油料以及它的冷却和润滑功能就会消失。

因此，需要提供一种改进的活塞设计，特别是用于柴油发动机，在发动机工作过程中使用润滑油使得该冠底区域得到最佳的冷却效果。

发明内容

本发明涉及一种内燃机活塞，该活塞具有上冠部和下冠部。该上冠部包括上燃烧壁，燃烧力作用于该燃烧壁上，一冠底表面形成在上燃烧壁的下表面。该下冠部包括至少一个销毂，用于连接连杆。一外冷却油腔形成于上冠部和下冠部之间。一进油口直接与冷却油腔连通以引导油料进入外冷却油腔。一出油口与该进油口间隔开，并直接连通该外油腔以引导油料流出该外冷却油腔。一喷油嘴直接与该出油口连通以引导至少部分油料通过该出油口从该外冷却油腔朝着冠底流出。在运行过程中随着活塞的往复运动中，该喷油嘴使得油料从外冷却油腔流出并大致朝着冠底喷射循环。除了可以提高冷却性能以外，该喷油嘴特别适合于供应充足的油料至冠底使得油料不会过热。

根据本发明的另一个方面，提供一种在内燃机中利用油料冷却往复运动的活塞的方法。该方法包括步骤：提供一活塞，该活塞具有一上燃烧壁，一内部外油腔和一冠底区域，燃烧力作用于该燃烧壁上，该冠底区域直接位于上燃烧壁的正下方并相对于该外冷却油腔基本同心设置。该活塞在内燃机内基本沿着中心往复轴往复运动。在所述往复运动步骤的同时，冷却油料被引导流入外油腔。外油腔内的油料通过出油口排出。该方法进一步包括引导冷却油料从外油腔通过喷油嘴流向冠底。

附图说明

结合下列具体描述和附图进行考虑，本发明的上述及其他特征和优点将会更加容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的双油腔活塞的大致沿着销孔轴的横截面视图；

图2是沿着图1中的线2-2的横截面视图；

图3是本发明垂直于销孔轴的可选的单油腔活塞的实施例的横截面视图；

图4是大致沿着图3的线4-4的横截面视图。

具体实施方式