[发明专利]用于内燃机的活塞和内燃机

说明书

本发明涉及一种用于内燃机(11)的活塞(1)，其包括具有外表面(2)的活塞顶(3)。活塞(1)还包括至少设置在活塞顶(3)的外表面(2)的一些区域中的热管理涂层(4)，其中，所述热管理涂层(4)包括基层(5)和功能层(6)。所述基层(5)设置在活塞顶(3)与功能层(6)之间，与在活塞顶(3)的外表面(2)相邻，其中，所述基层(5)包括基层基质，该基层基质包括第一聚硅氮烷或由第一聚硅氮烷构成，并且功能层包括功能层基质，该功能层基质具有与第一聚硅氮烷不同的第二聚硅氮烷或由第二聚硅氮烷构成。

背景技术

为了提高用于内燃机的活塞的热稳定性，从最近开始，这种活塞在活塞的活塞顶的外表面上设置有涂层。此外，通过这种涂层，还可以实现对活塞的涂层外表面的保护以免受氧化。在包括活塞的内燃机中，活塞顶的这种外表面通常部分地限定内燃机的燃烧室。

在这种背景下，EP 2 818 677A1公开了一种用于内燃机的活塞，为了提高活塞的热稳定性，在该活塞的外表面上设置有包括无机聚硅氮烷的三层热管理涂层。

然而，在此发现不利的是，通过这种热管理涂层，只能以不适当的方式来避免活塞顶不允许的热量吸收，这在最坏的情况下能够导致活塞失效。

因此，本发明的目的(特别是为了消除上述缺点)是示出用于活塞和用于包括这种活塞的内燃机的新方法。

该目的通过根据独立权利要求1所述的活塞和根据独立权利要求3所述的活塞以及根据独立权利要求15所述的内燃机来实现。优选的实施例是从属权利要求的主题。

发明内容

因此，本发明的基本思想是规定一种用于内燃机的活塞，其涂覆有热管理涂层，该热管理涂层在活塞的活塞顶的外表面上包括基层和功能层。在本发明的第一方面中，这里的基层包括第一聚硅氮烷，并且功能层包括除第一聚硅氮烷以外的第二聚硅氮烷。在本发明的第二方面中，基层包括镍或填充有铝片的二氧化硅，并且功能层包括有机聚硅氮烷。

有利地，这种热管理涂层特别有效地防止活塞顶或活塞连续吸收热量，使得活塞的热稳定性总体上得到改善。此外，还可以通过热管理涂层以有利的方式来改善对活塞顶的涂层外表面的氧化保护。

在本发明的第一方面中，其可用于内燃机，特别用于机动车辆的内燃机，活塞包括具有外表面的活塞顶。活塞的外表面优选设置在活塞顶的端面上。活塞顶适当地包括包含铝合金或铁合金的活塞材料，或者由包含铝合金或铁合金的活塞材料构成。活塞还包括至少设置在活塞顶的外表面的一些区域中的热管理涂层。热管理涂层包括基层和功能层。热管理涂层的基层设置为与活塞顶的外表面相邻并且在活塞顶与热管理涂层的功能层之间。基层包括基层基质，该基层基质包括第一聚硅氮烷或由第一聚硅氮烷构成。功能层包括功能层基质，该功能层基质包括不同于第一聚硅氮烷的第二聚硅氮烷。替代地，功能层由第二聚硅氮烷构成。这种热管理涂层特别有效地保护活塞顶不受过量热量输入的影响，并且特别有效地至少防止或延迟活塞顶的氧化。

在本发明的第一方面中的活塞的有利改进方案中，第一聚硅氮烷是无机聚硅氮烷，第二聚硅氮烷是有机聚硅氮烷，反之亦然。通过有机聚硅氮烷，有利地可以实现热管理涂层的特别高的层厚度，其实现对活塞顶的特别好的保护，以不受过量热量输入的影响。此外，有机聚硅氮烷能够以特别简单的方式与添加剂混合以优化热管理涂层的性能。