[发明专利]带有冷却通道冷却插入件的活塞及其构建方法

说明书

提供了一种用于内燃发动机的活塞及其构建方法。所述活塞具有顶部和底部。顶部具有包括顶面和凹入其中的燃烧碗的上燃烧表面。环形燃烧碗边沿在顶面与燃烧碗的侧壁之间延伸。底部具有底壁和从所述底壁悬垂的一对销座。顶部被固定到所述底部，在所述顶部和所述底部之间形成有环形冷却通道。燃烧碗的侧壁具有限定冷却通道的一部分的径向朝外侧面，在径向朝外侧面中靠近燃烧碗边沿处形成有环形槽。冷却环被布置在环形槽中。冷却环引导冷却剂靠近燃烧碗边沿，以促进燃烧碗边沿的冷却。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2015年1月30日提交的、序列号为62/110,083的美国临时专利申请和2016年2月1日提交的、序列号为15/011,784美国发明专利申请的优先权，所述专利申请通过引用而整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明总体涉及内燃发动机，更具体地，涉及在内燃发动机中使用的活塞。

2.相关技术

内燃机制造商常常寻求提高发动机性能和燃料经济性的方法。为了提高燃料经济性，发动机制造商可以诸如减小油泵尺寸，但这又会减小提供给活塞的冷却油的体积，这会导致活塞或至少活塞的一部分(即公认为在使用期间活塞最热的区域之一的燃烧碗边沿)过热。性能和燃料经济性均可以通过增加压缩负荷和气缸孔内的温度来提高，但活塞必须能够适应这样的负荷和温度而不会失效，特别是在潜在的乏油环境下。

典型地，活塞的顶壁，尤其是燃烧碗的边缘或边沿，与活塞的任何其它区域相比经受最高的工作温度。这是因为燃烧是从邻近的燃烧碗中开始的，边沿限定通常径向向内突出的稍微锐利的边缘，并且与周围区域相比较，由于边沿暴露于燃烧热量下的相对较高的表面-体积比，因此易于快速加热。

发明内容

本发明提供了一种用于内燃发动机的活塞。所述活塞具有包括顶部和底部的活塞体。顶部具有被构造成直接暴露于气缸孔内的燃烧气体之中的上燃烧表面。上燃烧表面具有顶面和凹入其中的燃烧碗。燃烧碗具有底板和向上朝顶面延伸的环形侧壁。环形燃烧碗边沿在顶面与侧壁之间延伸。底部具有底壁和从底壁悬垂的一对销座，销座具有轴向对准的销孔，而所述底壁具有进油口。顶部被固定到底部，其间形成环形冷却通道。底壁形成冷却通道的一部分，进油口延伸到冷却通道中。侧壁具有限定一部分冷却通道的径向朝外的侧面，在径向朝外的侧面中形成靠近燃烧碗边沿的环形槽。冷却环布置在环形槽中。冷却环被构造成延缓和引导其中的冷却剂靠近燃烧碗边沿，以便于冷却燃烧碗边沿。

按照本发明的另一方面，冷却环被卡入所述环形槽中而形成弹性偏置配合。

按照本发明的另一方面，冷却环具有弹性偏置为彼此间隔关系的相对的自由端。

按照本发明的另一方面，在横截面中观察，冷却环具有周向非连续的壁，以通过允许油直接与径向朝外的侧壁接触来进一步促进燃烧碗边沿的冷却。

按照本发明的另一方面，所述壁具有通过环形间隙彼此隔开的弓形自由边缘，其中所述环形间隙面向所述环形槽以促进燃烧碗边沿的冷却，并且所述弓形自由边缘接触所述环形槽以便容纳冷却环中的油，从而进一步增强油在燃烧碗边沿区域中的冷却效果。

按照本发明的另一方面，所述相对的自由端是开放的，以允许油从所述冷却环向外流出，便于使连续的、新鲜的油循环供给通过冷却环，由此进一步增强油在燃烧碗边沿的区域中的冷却效果。

按照本发明的另一方面，所述壁具有与所述底壁上的进油口轴向对准的进油端口，以便于将新鲜的油供给引入到冷却环，由此进一步增强油在燃烧碗边沿的区域中的冷却效果。

按照本发明的另一方面，在横截面中观察，冷却环具有周向连续的壁。

按照本发明的另一方面，冷却环具有密封于其中的冷却介质。