[发明专利]复杂形状的锻造活塞油道

说明书

提供一种用于内燃机的活塞，包括冷却通道和复杂的燃烧表面。活塞包括例如通过混合感应焊接连接到下部构件的上部冠构件。通过锻造在上部冠构件中形成复杂的燃烧碗。燃烧碗包括至少一个突起，并且通常包括彼此间隔开的多个突起。在锻造步骤之后和连接步骤之前，机加工与突起之间的空间相对的、顶部底面表面的部分，并且将与突起直接相对的部分保持锻造状态。冠构件例如通过混合感应焊接连接到下部构件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月23日提交的美国发明申请专利号15/078,813的权益，其全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于内燃机，特别是柴油发动机的活塞，更具体地涉及具有油道的活塞。

背景技术

在内燃机应用中，特别是对于柴油发动机，已知的是，为活塞提供形成有为冷却油而设的封闭通道的主体。油通过通道循环并冷却活塞的部分，这些部分容易受到燃烧热的损坏。活塞燃烧碗周围的外缘特别容易在过热时损坏。

冷却通道通常是环状或环形的，具有恒定的横截面，并且设置在活塞环形带内并且邻近活塞体的顶壁和外缘。该通道由靠近燃烧碗的内壁界定。油道可以是敞开的也可以是封闭的。如果是封闭的，通道在底部由底壁封闭。对于封闭的通道，可以在底壁中设置入口，用于将冷却油接收到通道中，或者可以通过其他装置将冷却油供应到通道。

传统上，柴油发动机的燃烧碗具有圆形对称形状并且具有从外缘到凹陷中心部分的光滑不间断表面。然而，今天，新碗设计成具有非传统或复杂的形状。应当理解，这些非传统形状用于更有效地燃烧燃料并且具有较少的不良排放。然而，复杂的碗形状使得传统活塞通道的碗和外缘的冷却更加困难。利用车削操作的传统机加工将不会提供具有与复杂形状的燃烧碗类似或相应的复杂形状的油道。

如果燃烧碗和油道之间的结构差异产生具有显着不同厚度的壁，或者太厚的壁不能被在油道中循环的油充分冷却，那么可能在材料中可能过热的地方出现活塞中的“热点”。热点区域可能在活塞中产生薄弱点，材料可能在该处破裂或失效。如果活塞发生故障，则会产生发动机故障，从而导致较多费用，并且可能需要车辆的新发动机。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种用于内燃机的活塞，该活塞形成有复杂的燃烧碗设计，以减少过热问题。活塞包括从外缘悬垂的环形带的上部，以及从与环形带相对的外缘向内悬垂的燃烧碗。燃烧碗包括至少一个突起，并且通常是围绕中心轴线沿周向彼此间隔开的多个突起。活塞的下部构件包括连接到环形带上部的环形带下部。下部构件还包括从环形带悬垂的侧壁，并且侧壁通过具有销孔的活塞销凸台彼此间隔开。

本发明的另一方面提供一种制造活塞的方法。该方法包括提供上部冠构件，该上部冠构件包括围绕中心轴线周向延伸的外缘、从外缘向内悬垂的燃烧碗以及从与燃烧碗相对的外缘悬垂的环形带上部。燃烧碗包括至少一个突起。该方法还包括提供下部构件，该下部构件包括环形带下部和从环形带悬垂的侧壁，侧壁通过具有销孔的活塞销凸台彼此间隔开；以及将环形带下部连接到环形带上部。

附图说明

当结合以下详细描述和附图考虑时，将更容易理解本发明的这些和其他特征和优点，其中：

图1示出了一个示例性实施例的具有封闭油道的活塞。

图2A、2B和2C示意性地示出了复杂燃烧碗的三个示例。

图3是活塞冠的示意性平面图，描绘了燃烧碗的代表性复杂形状。

图4是沿着线4-4并沿箭头方向截取的如图1所示的活塞冠的横截面。

图5是在机加工车削油道的至少一个表面之后，类似于图4的活塞冠的另一个横截面。

图6是本发明的系统和方法的实施例的流程图。

图7是另一示例性实施例的包括具有复杂形状的燃烧碗的活塞的立体图。