專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的、用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
從示例US 3221718和DE 3733964中已知具有機(jī)油入口的冷卻活塞。該機(jī)油入口 用作從與具有內(nèi)壁的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體相連的機(jī)油噴嘴配送的冷卻機(jī)油的捕獲漏斗，其被構(gòu)造成 漏斗形狀，為圓柱形、橢圓形或者為激流艇(venture jet)的形式。為了在該冷卻管道中實(shí) 現(xiàn)以這種方式捕獲的機(jī)油的更佳分配，將另外的分隔件插入到該冷卻管道的與機(jī)油入口的 出口表面相對(duì)的壁中。使用這樣的形狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)該獲得的結(jié)果是從機(jī)油噴嘴擴(kuò)散的機(jī)油蒸氣被捕獲并 且通到冷卻管道中。這些結(jié)構(gòu)證明了 由于該冷卻機(jī)油在進(jìn)入所述入口期間的不利的流動(dòng) 和摩擦狀況，在實(shí)現(xiàn)該冷卻管道的連續(xù)的機(jī)油填充液位方面存在問(wèn)題。US 7051684試圖克服上述問(wèn)題和缺點(diǎn)。然而，在US 7051684中，機(jī)油冷卻管道的 填充液位以及在所述活塞的所述機(jī)油冷卻管道中循環(huán)以實(shí)現(xiàn)活塞充分冷卻的機(jī)油量方面 仍然存在問(wèn)題。具體而言，如果所述活塞的機(jī)油管道中機(jī)油液位變低，則存在問(wèn)題。當(dāng)發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速處于較高范圍時(shí)，低的機(jī)油液位可能導(dǎo)致太多空氣與機(jī)油混合。空氣是非常差的熱 導(dǎo)體，這顯著降低了冷卻效率。US 7051684中的設(shè)計(jì)方案的另一個(gè)問(wèn)題是機(jī)油冷卻管道中 的機(jī)油循環(huán)過(guò)慢。機(jī)油冷卻管道中的機(jī)油循環(huán)過(guò)慢將會(huì)進(jìn)一步降低冷卻效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)，該冷卻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)相比更高效。該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它權(quán)利要求及說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了本發(fā)明的 有利實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)，該活塞包括一 體形成在所述活塞中的機(jī)油冷卻通道。所述機(jī)油冷卻通道的底表面面向所述活塞的頂表 面，并且所述機(jī)油冷卻通道的頂表面背對(duì)著所述活塞的所述頂表面。所述機(jī)油冷卻通道設(shè) 有沿橫向彼此分開(kāi)的機(jī)油入口和機(jī)油出口。所述機(jī)油冷卻通道的所述底表面和/或所述機(jī) 油冷卻通道的所述頂表面相對(duì)于設(shè)置在所述活塞中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口的中心軸線傾斜。該方面的優(yōu)點(diǎn)在于能夠更好地控制機(jī)油流動(dòng)，從而使冷卻效率提高。另一優(yōu)點(diǎn)在于在在所述內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸的幾乎完整的一圈旋轉(zhuǎn)中，可以迫使機(jī) 油從機(jī)油入口移動(dòng)到機(jī)油出口。在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述底表面相對(duì)于所述活塞銷(xiāo)開(kāi)口從機(jī)油入 口到機(jī)油出口向下傾斜。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是在活塞從下止點(diǎn)(BDC)向上止點(diǎn)(TDC)移動(dòng)的同時(shí)，迫使機(jī)油 自動(dòng)移動(dòng)到所述出口。
在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述頂表面相對(duì)于所述活塞銷(xiāo)開(kāi)口從機(jī)油入 口到機(jī)油出口向上傾斜。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于在活塞從TDC向BDC移動(dòng)的同時(shí)，迫使機(jī)油自動(dòng)移動(dòng)到所述出口。在本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述機(jī)油出口設(shè)有機(jī)械止擋部。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于能夠更好地控制機(jī)油液位。在本發(fā)明的再一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述機(jī)油入口設(shè)有機(jī)械止擋部。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于能夠更好地控制機(jī)油循環(huán)。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種冷卻內(nèi)燃機(jī)中的活塞的方法，包括如下步驟在 所述活塞中提供機(jī)油冷卻通道；經(jīng)由機(jī)油入口將機(jī)油提供到所述機(jī)油冷卻通道中；將機(jī)油 從所述機(jī)油入口輸送到設(shè)于所述機(jī)油通道中的機(jī)油出口 ；在所述活塞從下止點(diǎn)(BDC)向上 止點(diǎn)(TDC)移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)所述機(jī)油冷卻通道的底表面迫使所述機(jī)油從所述機(jī)油入口移 動(dòng)到所述機(jī)油出口，所述機(jī)油冷卻通道的底表面相對(duì)于設(shè)置在所述活塞中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口的 中心軸線傾斜，以及/或者，在所述活塞從TDC向BDC移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)所述機(jī)油冷卻通道 的頂表面迫使所述機(jī)油從所述機(jī)油入口移動(dòng)到所述機(jī)油出口，所述機(jī)油冷卻通道的頂表面 沿著與所述底表面相反的方向傾斜。


從以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述中，可以最佳地理解本發(fā)明以及上述及其它目的和優(yōu) 點(diǎn)，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，其中示意地示出圖1是根據(jù)本發(fā)明的、用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例的示意性橫截 面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意地描繪了根據(jù)本發(fā)明的、用于內(nèi)燃機(jī)活塞100的冷卻結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施 例的橫截面圖。所述活塞100包括本體101、頂表面112、燃燒室腔體114、機(jī)油冷卻通道 102、活塞銷(xiāo)開(kāi)口 104、機(jī)油入口 121、機(jī)油入口機(jī)械止擋部120、機(jī)油出口 131和機(jī)油出口機(jī) 械止擋部130。通過(guò)附接到機(jī)油泵140的噴嘴145將機(jī)油提供到所述活塞中的機(jī)油冷卻通道102。 如圖1中箭頭147所示，從下方將機(jī)油注入到活塞中的機(jī)油入口 121。機(jī)油泵140可以與用 于將機(jī)油循環(huán)到發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的泵是同一個(gè)泵。也可以使用單獨(dú)的泵140來(lái)將機(jī)油注入活塞中。燃燒室腔體通常用于自點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴機(jī)油發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，自然吸氣式汽機(jī)油 發(fā)動(dòng)機(jī)的頂部分可以正好相反，即具有圓頂而不是腔體，以增大壓縮比。這兩個(gè)示例說(shuō)明 根據(jù)所使用的燃料以及想要優(yōu)化的目標(biāo)或性能，活塞頂部分可以有很多不同的設(shè)計(jì)?；钊?00的本體101可以由能夠耐受燃燒室中的溫度的任何材料制成，為此，主要 使用鋁合金，但也可以想到其它合金。在圖1中，活塞銷(xiāo)孔104的位置處于機(jī)油冷卻通道102下方。在不同的活塞設(shè)計(jì) 中，活塞銷(xiāo)孔的位置可以不同，并且可以布置成靠近活塞頂部、位于活塞中部或者更靠近活塞底部。機(jī)油冷卻通道102 —體形成在活塞100中。所述機(jī)油冷卻通道102的底表面面向 所述活塞100的頂表面112，并且設(shè)有沿橫向彼此分開(kāi)的機(jī)油入口 121和機(jī)油出口 131。所 述機(jī)油冷卻通道102的底表面相對(duì)于設(shè)置在所述活塞100中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口 104的中心軸線 傾斜。在圖1中，通過(guò)線180和線182，可以更好地理解所述機(jī)油冷卻通道102的所述傾 斜的底表面。線184是表示活塞100的中心軸線的線。線182表示與活塞100的所述中心 軸線184垂直的線。線180表示與所述機(jī)油冷卻通道102的底表面平行的線。在圖1中， 該底表面從機(jī)油入口 121到機(jī)油出口 131向下傾斜。由108表示的傾斜度可以在0. 1-20 度的范圍內(nèi)。當(dāng)活塞從下止點(diǎn)(BDC)向上止點(diǎn)(TDC)移動(dòng)時(shí)，迫使機(jī)油處于該機(jī)油冷卻通 道的底表面處，并且由于該機(jī)油冷卻通道的底表面的傾斜度，迫使機(jī)油從機(jī)油入口 121移 動(dòng)到機(jī)油出口 131。與所述機(jī)油冷卻通道102的底表面相比，所述機(jī)油冷卻通道102的頂表面可以沿 相反方向傾斜，即，當(dāng)活塞從TDC向BDC移動(dòng)時(shí)，迫使機(jī)油處于該機(jī)油冷卻通道的頂表面處， 并且由于該機(jī)油冷卻通道的頂表面的傾斜度，迫使機(jī)油從機(jī)油入口 121移動(dòng)到機(jī)油出口 131。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，僅機(jī)油冷卻通道102的底表面具有傾斜度。在另一示例 性實(shí)施例中，僅機(jī)油冷卻通道102的頂表面具有傾斜度。在又一示例性實(shí)施例中，機(jī)油冷卻 通道102的頂表面和底表面均具有傾斜度。與該機(jī)油冷卻通道的底表面相比，該機(jī)油冷卻 通道的頂表面的傾斜度可以具有不同的相反傾斜角。所述機(jī)油出口設(shè)有機(jī)械止擋部130。該機(jī)械止擋部130用于阻止機(jī)油全部從機(jī)油 冷卻通道102漏掉，即，該止擋部將確保機(jī)油冷卻通道102中總有一些機(jī)油用于冷卻所述活 塞100。通過(guò)選擇該機(jī)油冷卻通道的底表面的合適傾斜度，能夠?qū)⒗鋮s效率優(yōu)化成所期望的 冷卻效率。機(jī)油入口 121也設(shè)有機(jī)械止擋部120。該機(jī)械止擋部120的功能在于防止機(jī)油從 機(jī)油入口 121漏掉，S卩，迫使機(jī)油從機(jī)油入口 121循環(huán)到機(jī)油出口 131。機(jī)械止擋部130的高度由110表示，該高度可以根據(jù)期望的性能來(lái)選擇，S卩，較高 的機(jī)械止擋部將確保在給定的時(shí)刻在該機(jī)油冷卻通道內(nèi)收集有更多的機(jī)油。機(jī)械止擋部 120的高度由106表示，并且，與使用較低的機(jī)械止擋部120相比，較高的機(jī)械止擋部120可 以使得在給定時(shí)刻更多的機(jī)油循環(huán)到出口 131。注入到機(jī)油冷卻通道102中的機(jī)油量可以 由泵140的泵壓力和流量來(lái)決定。這可以根據(jù)不同的目的進(jìn)行調(diào)節(jié)，即，如果想要更高的冷 卻效率，則可以使用較高的泵壓力，并且/或者可以將噴嘴更換成具有更大流通能力的噴 嘴。該冷卻結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在如下車(chē)輛中，例如運(yùn)貨汽車(chē)、卡車(chē)、客車(chē)、私人汽車(chē)、輪式裝 載機(jī)和建筑設(shè)備車(chē)輛等。本發(fā)明可適用于任何內(nèi)燃機(jī)，例如柴機(jī)油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽機(jī)油發(fā)動(dòng)機(jī)、和具有一個(gè)或多 個(gè)氣缸的雙燃料/混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。絕不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明局限于上述實(shí)施例的示例，在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情 況下，可以實(shí)現(xiàn)多種進(jìn)一步的變體和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)，所述活塞包括一體形成在所述活塞中的機(jī)油冷卻 通道，所述機(jī)油冷卻通道的底表面面向所述活塞的頂表面，并且所述機(jī)油冷卻通道的頂表 面背對(duì)著所述活塞的所述頂表面，所述機(jī)油冷卻通道設(shè)有沿橫向彼此分開(kāi)的機(jī)油入口和機(jī) 油出口，其特征在于，所述機(jī)油冷卻通道的所述底表面和/或所述機(jī)油冷卻通道的所述頂 表面相對(duì)于設(shè)置在所述活塞中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口的中心軸線傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其中，所述底表面相對(duì)于所述活塞銷(xiāo)開(kāi)口從所述 機(jī)油入口到所述機(jī)油出口向下傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其中，所述頂表面相對(duì)于所述活塞銷(xiāo)開(kāi)口從所述 機(jī)油入口到所述機(jī)油出口向上傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其中，所述機(jī)油出口設(shè)有機(jī)械止擋部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其中，所述機(jī)油入口設(shè)有機(jī)械止擋部。
6.一種冷卻內(nèi)燃機(jī)中的活塞的方法，包括如下步驟 在所述活塞中提供機(jī)油冷卻通道；經(jīng)由機(jī)油入口將機(jī)油提供到所述機(jī)油冷卻通道中； 將機(jī)油從所述機(jī)油入口輸送到設(shè)于所述機(jī)油通道中的機(jī)油出口 ； 在所述活塞從下止點(diǎn)(BDC)向上止點(diǎn)(TDC)移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)所述機(jī)油冷卻通道的底 表面迫使所述機(jī)油從所述機(jī)油入口移動(dòng)到所述機(jī)油出口，所述機(jī)油冷卻通道的底表面相對(duì) 于設(shè)置在所述活塞中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口的中心軸線傾斜，以及/或者，在所述活塞從TDC向BDC 移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)所述機(jī)油冷卻通道的頂表面迫使所述機(jī)油從所述機(jī)油入口移動(dòng)到所述機(jī) 油出口，所述機(jī)油冷卻通道的頂表面沿著與所述底表面相反的方向傾斜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻結(jié)構(gòu)。所述活塞包括一體形成在所述活塞中的機(jī)油冷卻通道。所述機(jī)油冷卻通道的底表面面向所述活塞的頂表面，并且所述機(jī)油冷卻通道的頂表面背對(duì)著所述活塞的所述頂表面。所述機(jī)油冷卻通道設(shè)有沿橫向彼此分開(kāi)的機(jī)油入口和機(jī)油出口。所述機(jī)油冷卻通道的所述底表面和/或所述機(jī)油冷卻通道的所述頂表面相對(duì)于設(shè)置在所述活塞中的活塞銷(xiāo)開(kāi)口的中心軸線傾斜。
文檔編號(hào)F16J1/09GK102076936SQ200880130167
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者安德斯·漢森, 拉爾斯·倫丁, 肯尼斯·阿斯克 申請(qǐng)人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司