[发明专利]组装的或焊接的活塞的具有扩大的冷却室的活塞上部

说明书

本发明涉及一种内燃机的活塞，其构造成优选组装的或焊接的通过液体冷却的活塞，包括一个活塞下部和一个具有燃烧室凹腔（7）的活塞上部（1）。所述活塞构件通过在径向上彼此间隔开的、共同构成一个分离平面（4）的接合接片（2、3）支撑并且优选材料锁合地、优选借助焊接连接或者优选摩擦锁合地、优选借助螺纹连接接合。活塞上部（1）包括一个用于容纳活塞环的活塞环区（10）和一个环形的、一直延伸到活塞下部中的冷却通道（11），该冷却通道通过多个连接通道（15）与一个内部冷却室（16）处于连通。在冷却通道上邻接多个向活塞顶（6）方向定向的、构造成盲孔的凹槽（12），所述凹槽（12）设计成从冷却通道（11）出发一直到相应凹槽（12）的凹槽底部（14）锥形扩宽。凹槽底部（14）可构造成大波纹形（增大表面）或小波纹形的。活塞也可构造成具有一个活塞上部（1）和一个活塞下部且没有分离平面（4）的一件式活塞。

技术领域

本发明涉及一件式和两件式的内燃机活塞以及一种用于制造这种活塞的方法。

背景技术

为了遵守排放极限值或者说为了达到排放目标和油耗目标需提高燃烧温度和燃烧压力以优化燃烧，由此尤其是活塞上部承受高度热载荷。这种内燃机的运行温度可超过活塞材料允许的极限，因此有引起热老化的危险，在热老化时活塞材料合金的强度和形状稳定性丧失。为了将活塞的热载荷降低到最小程度，使用这样的活塞，在其中集成一个环形的冷却通道，一部分内燃机润滑油作为冷却剂经由喷射嘴被喷入该冷却通道中、流过冷却通道然后离开。DE 197 50 012 A1公开了一种冷却通道活塞，该活塞在活塞环区的区域中与侧面径向错开地围成一个环形的冷却通道。流过该冷却通道的冷却剂起散热作用，这种液体冷却的效果主要取决于通过冷却通道的冷却剂的体积流量。

随着内燃机单位功率的增强，要求优化通过液体冷却的活塞的已知设计。因此，除了环形的冷却通道外，还需要有针对性地用冷却剂对活塞其它区域。为了实现该措施，DE41 18 400 A1公开了一种组装的活塞，该活塞具有从冷却通道起向活塞顶方向延伸的、具有彼此平行延伸的壁的冷却缝槽。

发明内容

本发明所基于的任务是通过低成本的措施优化一件式和两件式活塞的活塞上部承受高度热载荷区域中的冷却效果并且与此相应提出一种活塞和制造这种活塞的方法。

从现有技术出发，本发明提出一种内燃机的活塞，其构造成通过液体冷却的活塞，包括一个活塞下部和一个具有燃烧室凹腔的活塞上部，所述活塞上部和活塞下部通过在径向上彼此间隔开的、构成一个分离平面的接合接片支撑和接合，在活塞上部中设置环形的、一直延伸到活塞下部中的冷却通道，该冷却通道通过多个连接通道与内部冷却室处于连通，以及具有多个向活塞顶方向定向的、构造成盲孔的、构成冷却室的凹槽，所述凹槽设计成从冷却通道出发一直到相应的凹槽的凹槽底部朝向燃烧室凹腔锥形扩宽，其中，在活塞上部中相邻设置的各凹槽交替地径向向内或径向向外倾斜地设置。

此外，本发明提出一种内燃机的活塞，其构造成一件式的通过液体冷却的活塞，包括一个活塞下部和一个具有燃烧室凹腔的活塞上部，在活塞上部中设置环形的冷却通道，该冷却通道通过多个连接通道与内部冷却室处于连通，以及具有多个向活塞顶方向定向的、构造成盲孔的、构成冷却室的凹槽，所述凹槽设计成从冷却通道出发一直到相应的凹槽的凹槽底部朝向燃烧室凹腔锥形扩宽，其中，在活塞上部中相邻设置的各凹槽交替地径向向内或径向向外倾斜地设置。

此外，本发明提出一种用于制造内燃机的通过液体冷却的活塞的活塞上部的方法，所述活塞上部与活塞下部接合，活塞上部包括一个燃烧室凹腔以及一个冷却通道，该冷却通道与多个向活塞顶方向定向的、构造成盲孔的凹槽连接，在活塞上部中相邻设置的各凹槽交替地径向向内或径向向外倾斜地设置，为制造所述凹槽设置下述步骤：

放入与凹槽的形状相对应的、从冷却通道出发一直到相应的凹槽的凹槽底部锥形扩宽地构造的铸型体，所述铸型体在铸造过程之前定位在用于活塞上部的铸型中；

在铸造和冷却活塞上部之后通过冲洗移除铸型体。