[发明专利]内燃机的活塞

说明书

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种内燃机的活塞，其具有活塞轴和活塞顶。本发明还涉及一种具有至少一个这样的活塞的内燃机。

背景技术

当前，作为超过60kW每升的立方容积的非常高的具体动力等级的结果，增压柴油发动机经常存在内燃机的活塞(并且特别是活塞基部)的动力热负荷。在该例子中活塞基部面对具有其燃烧室口(combustion chamber bowl)的燃烧室，并且因此需要承受最高的热负荷。为了能够长期地操作这样的内燃机或这样的柴油发动机，需要实施特别是减小了活塞(特别是其活塞顶)的热负荷的活塞的冷却，并且此外需要防止参与了汽缸中的活塞的润滑的焦化油，特别是在临近顶岸的环形沟槽中。

发明内容

根据本发明，该问题由独立权利要求1的主题解决。从属权利要求涉及有益的实施例。

本发明基于如下的主要概念：以增加与汽缸壁或布置在相关的汽缸中的汽缸衬套的抵接面的方式构成内燃机的活塞的轴形式，并且因此能够实现活塞的改进的冷却并且还有改进的热传递。根据本发明的活塞在该例子中具有所述活塞轴和活塞顶，其中设置有闭合的在其中布置有冷却介质的冷却通道。燃烧室口进一步布置在活塞顶中。根据本发明，活塞轴现在具有球状的并且同时圆形的截面形状，其明显不同于之前从现有技术中已知的球状且椭圆形的截面形状，并且其中关于活塞直径的圆度偏差小于0.5/1000。在该例子中，术语“球状”意在意味着活塞沿着其活塞轴线以桶状的方式构成，也就是说，在活塞顶的区域中以及在活塞轴的下端的区域中活塞的直径比在其间的直径更小。在该例子中，应当总是在相对于活塞轴线横向的平面中考虑圆度偏差。因此，超过该高度，则半径由于凸度而不同。在该例子中球状结构使得轴壁能够在活塞的抵接的改变期间在汽缸上或在汽缸衬套上圆形滑动。由于轴壁的球状圆形的实施例的结果，根据本发明，与汽缸或汽缸衬套抵接的面增加，并且因此从活塞向汽缸的热传递的可能性也增加了。在该例子中测试已经示出，作为根据本发明的活塞轴的球状且圆形的实施例的结果以及因此改进的热传递，在活塞顶中能够实现明显的温度降低。

在根据本发明的技术方案的有益的发展中，导热涂层布置在活塞的轴面上。经由这样的例如具有增加的石墨比例以及因此改进的导热性的导热涂层，能够实现另外的改进的从活塞向汽缸的热传递以及因此改进的活塞的冷却。

在根据本发明的技术方案的有益的发展中，冷却通道在顶岸的方向上在活塞基部的区域中沿径向向外扩展。顶岸从活塞基部尽可能地向第一环形沟槽延伸，从而接纳活塞环。由于根据本发明设置的冷却通道的在顶岸的方向上沿径向方向向外的扩展，第一环形沟槽中的温度能够被减少高达10K，凭此特别是能够防止在所述的第一环形沟槽中的油炭形成的问题，但至少大大地减少。另外地或可替代地，冷却通道也能够在燃烧室口的方向上在活塞基部的区域中扩展，也就是说，径向向内。由此也能够获得活塞的改进的冷却。

在根据本发明的技术方案的另一个有益的发展中，活塞构成为具有上部和连接至其(特别是焊接至其)的下部的两部分，其中冷却通道部分地形成在上部中且部分地形成在下部中。在该例子中，这样的多部件的活塞提供了如下的可能性：通过铣削和/或孔的方式在轴的方向上使冷却通道向下扩展，并且由此实现冷却介质的改进的热排放，所述冷却介质在操作期间在活塞轴的方向上在闭合的冷却通道中前后移动。如果冷却通道例如在活塞轴的方向上通过铣削的方式而扩展，则其在面对下活塞侧的内壁上具有起伏的形状，该起伏的形状导致增加的表面并且还导致因此的改进的热传递。除了由于该加工的结果也带来冷却通道基部的起伏的形状的这样的空心铣削，也可以设置明显更深地延伸到活塞轴中且由此带来进一步的改进的热排放的另外的孔。

在根据本发明的技术方案的有益的发展中，从下活塞侧突出的肋布置在下活塞侧处冷却通道的区域中。这些肋优选地仅在内轴壁和其与活塞基部的连接处之间的区域的上方延伸，并且同时具有如下若干功能：一方面，由于这样的肋的结果，表面增加了至少1.2至2倍，凭此也增加了向从下方注入的油的热传递，并且由此能够改善热排放以及活塞的整体的冷却。另一方面，肋引导注入的油越过中央轴线朝向相反侧。另外，通过这样的活塞，油的注射喷嘴能够以倾斜的方式定位，凭此喷油嘴的碰撞位置依据上死点和下死点之间的活塞位置而移动，并且凭此带来特别均匀的冷却。由于开放的冷却通道的结果，这不能以这样的方式实施，因为喷油嘴总是需要被导向到开放的冷却通道的供给孔上从而总是能够将足够的油注入到冷却通道中。