[发明专利]借助于加成加工的活塞环-带结构加强

说明书

提供一种活塞，其包括设置在环带的内表面和顶底表面之间和/或设置在环带的内表面和销凸台之间的至少一个镶嵌件，以便为环带提供加强。该镶嵌件减小了环带的热变形和机械变形，从而提高了活塞环的性能，减少了漏气，并最终改善了发动机排放。该镶嵌件通过加工加工工艺制成，例如直接沉积，激光熔覆，激光烧结，电弧焊，加成焊接，等离子转移电弧喷涂，等离子焊，电弧焊，选择性激光烧结，和高速氧燃料喷涂，等离子喷涂。根据一个实施例，中间件机械地附接到活塞，并且镶嵌件被施加到中间件，以提供额外的加强。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2016年9月27日提交的美国实用专利申请No.15/277,443的优先权，其内容通过引用整体结合于本文中。

背景技术

1.技术领域

本发明总体上涉及用于内燃机的活塞，以及用于制造活塞的方法。

2.相关技术

发动机制造商正面临着提高发动机效率和性能的日益增长的需求，包括但不限于提高燃油经济性，降低油耗，改善燃油系统，增加压缩负荷和缸膛内的工作温度，减少通过活塞的热量损失，改善部件的润滑，降低发动机重量并使发动机更紧凑，同时降低与制造相关的成本。

为了提供重量减轻、制造成本降低和压缩高度减小的活塞，活塞通常设计为单件式，而没有沿着顶底表面的封闭式冷却通道。这些活塞通常被称为“无通道”活塞。另一种被设计用于提供特定性能的活塞包括两件式设计，例如钢制的活塞顶和铝制裙部。这些活塞通常被称为“铰接式”活塞。

无通道活塞和铰接活塞二者均通常包括无支撑的环带，在这种情况下，没有结构从环带延伸到活塞的另一部分以支撑环带。尽管具有无支撑环带的活塞设计提供了许多优点，例如重量减轻，制造工艺简化和成本降低，但是，具有无支撑环带的活塞可能会经历漏气。漏气通常是由于环带几何形状的热变形和机械变形导致的不正确的压缩环安置的结果，并且包括在活塞和气缸壁之间的空气-燃料混合物或燃烧气体漏到曲轴箱中的泄漏。

发明内容

本发明的一个方面包括一种用于内燃机的活塞。该活塞包括镶嵌件，其提供环带的减小的热变形和机械变形，并因此提高活塞环性能，减少漏气，并最终改善发动机的排放。该活塞包括由金属材料形成的主体。主体包括上部燃烧表面和相对地朝向的顶底表面(undercrown surface)。主体还包括从上部燃烧表面延伸并具有多个环槽的环带。主体还包括从顶底表面延伸的一对销凸台。活塞还包括镶嵌件，该镶嵌件从环带的内表面径向地延伸到顶底表面，或者从环带的内表面径向地延伸到其中一个销凸台，用于支撑环带。镶嵌件通过加成加工(additive machining)工艺形成。

本发明的另一方面提供一种制造用于内燃机的活塞的方法，该活塞包括镶嵌件，其提供环带的减小的热变形和机械变形，并因此提高活塞环性能，减少漏气，并最终改善发动机的排放。该方法包括，提供由金属材料形成的主体，该主体包括上部燃烧表面和相对地朝向的顶底表面，该主体包括具有多个环形槽的环带和从上部燃烧表面延伸，并且主体包括从顶底表面延伸的一对销凸台。该方法还包括形成镶嵌件，该镶嵌件从环带的内表面径向地延伸到顶底表面，或从环带的内表面径向地延伸到其中一个销凸台，用于支撑环带。形成镶嵌件的步骤包括加成加工工艺。

附图的简要说明

本发明的其它优点将是容易理解的，因为当通过结合附图考虑时参考以下详细描述，可以更好地理解本发明的优点，其中：

图1是根据一个示例实施例的活塞的侧剖视图，该活塞包括一对镶嵌件；

图2是图1的活塞的仰视图；

图3是根据另一示例实施例的活塞的仰视图，该活塞包括两对镶嵌件；