[发明专利]内燃机活塞

说明书

本发明涉及一种内燃机活塞（10、110、210），该活塞具有活塞头（11、111、211）和活塞裙，其中该活塞头（11、111、211）具有环绕的活塞环部（15、115、215）以及在该活塞环部（15、115、215）的区域中的环绕的冷却通道（16、116、216），该冷却通道具有冷却通道底（17、117、217）和冷却通道顶（18、118、218）。根据本发明，该冷却通道（16、116、216）具有收缩部（20、120、220）。

技术领域

本发明涉及一种内燃机活塞，该活塞具有活塞头和活塞裙，其中该活塞头具有环绕的活塞环部以及在该活塞环部的区域中的环绕的冷却通道并且该活塞裙分别具有其受压侧和背压侧的工作面。

背景技术

在现代化的内燃机中，这种活塞承受高的机械负荷以及特别高的热负荷。因此原则上需要通过将冷却剂输送到冷却通道中、特别是活塞顶的区域中而使活塞的冷却始终达到最佳的程度。

发明内容

本发明的目的在于，这样改进这种活塞，即，进一步改进活塞顶区域中的冷却作用。

实现方案在于，使冷却通道具有收缩部。

本发明基于流体动力学的连续方程，即，关于在流动的液体中液流横断面的收缩部引起液流速度的提高。在根据本发明的活塞中，根据本发明设置的收缩部在和振荡器效果的共同作用下不仅使得在冷却通道中环绕流动的冷却剂得到充分混合，而且还通过收缩部有针对性地进行加速并且朝活塞顶的方向输送。这样使得经充分混合并且从而冷却的冷却剂在每次活塞冲程中明显比在迄今为止已知的活塞中更加有效且更加频繁地流经活塞顶区域中的、冷却通道的、特别热的侧壁部分。因此提高了冷却通道壁和冷却剂之间的导热系数并且从而明显改善了根据本发明的活塞的冷却效果。

有利的扩展方案由从属权利要求给出。

根据本发明设置的收缩部以适宜的方式具有到冷却通道底的间距，该间距至少等于冷却通道的轴向高度的三分之一和/或最大等于冷却通道的轴向高度的三分之二。由此能够非常有效地加速冷却剂向冷却通道顶的方向流动。为了优化该加速效果，收缩部到冷却通道底和到冷却通道顶优选具有大致相等的距离。

该收缩部适宜地形成为环绕的收缩部，以沿着整个冷却通道产生加速效果。

一个优选的扩展方案在于，由恰好在冷却通道壁处的材料增强部形成收缩部，并且冷却通道顶大体上形成为圆拱顶形状。由此迫使冷却剂在冷却通道顶的区域中呈圆形环绕流动，因此每次活塞冲程中冷却剂多次地和冷却通道壁相互作用。对此，较低温度的冷却剂始终通过收缩部得到加速和补给。在大体上呈圆拱顶形状的冷却通道顶在其最宽的位置上的径向尺寸至少等于收缩部径向尺寸的两倍时，这种作用特别有效。在这种情况下，不太热的冷却剂向下流动，因此没有明显地妨碍较低温度的冷却剂经过收缩部朝向冷却通道顶的方向流动。

本发明的另一个优选的设计在于，通过恰好两个相互面对的、在两个冷却通道壁上的材料增强部形成收缩部。这种设计特别适用于由多个部件经摩擦焊接而成的活塞，在焊缝延伸通过冷却通道时，焊瘤形成了相互面对的材料增强部，这些材料增强部引起了收缩部。

在该设计方案中特别有利的是，冷却通道顶在其顶点上具有分流器，该分流器设置在相对于收缩部的中间位置。在这种情况下，迫使通过收缩部加速流动的冷却剂在冷却通道顶的区域中形成两股反向旋转的流体，这两股冷却剂流体在每次活塞冲程中能够多次地和冷却通道的侧壁相互作用。对此，较低温度的冷却剂始终通过收缩部得到加速和补给。在冷却通道顶在其最宽的位置上的径向尺寸至少等于收缩部径向尺寸的两倍时，这种作用特别有效。在这种情况下，不太热的冷却剂向下流动，因此没有明显地妨碍较低温度的冷却剂经过收缩部流动。

为了优化这种效果，可以额外地使冷却通道顶的、连接在分流器上的区域形成为弧形或圆形的横截面。此外，使分流器形成为V形或锥形的横截面是特别适宜的。