[发明专利]用于涂覆活塞的方法

说明书

本发明涉及一种用于用涂层(12)涂覆活塞(1)的方法。其减少了活塞(1)上的沉积物、提高了相关联内燃机的效率并增加了使用寿命，这是因为为了涂覆涂层(12)，利用溶剂、黏合剂和分布在黏合剂中的中空玻璃球(14)以及陶瓷颗粒(15)来制备悬浮液，并将该悬浮液施加在活塞(1)上，其中，去除溶剂以制备涂层(12)。本发明还涉及一种以这种方式来涂覆的活塞(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆内燃机的活塞的方法。另外，本发明还涉及一种以这种方式涂覆的活塞。

背景技术

活塞在内燃机中投入使用并且可调节地设置在内燃机的气缸中。通常具有火力岸的活塞的活塞顶与气缸一起界定燃烧室，在内燃机操作时，燃料混合物在该燃烧室中燃烧。活塞(特别是活塞顶)和气缸因此暴露于高温和热化学负载。

为了提高内燃机的效率和/或改进所谓的爆震行为，燃料的受控且充分的燃烧是必要的。这特别需要整个燃烧室内的期望温度分布或期望最低温度。活塞利用其界定燃烧室的部件(即特别是活塞顶)来构成燃烧室的边缘，该边缘与相邻燃烧室相比能够潜在地具有降低的温度。这导致沉积物(特别是烟灰)和/或不期望的燃料燃烧减少。由于活塞通常具有设置在活塞顶附近的冷却管道，活塞(并且特别是活塞顶)在操作期间经由该冷却管道冷却，所以该效果得到加强。

根据DE 31 33 223 C2，已知将活塞(特别是活塞顶)涂覆有涂层，该涂层通过预定的热穿透能力并通过预定的热导率来降低界定燃烧室的活塞区域的强烈冷却。涂层包括被容纳在聚酰胺硬质泡沫中的中空球体和无机物质。

根据DE 10 2012 025 283 A1，已知使用闭孔泡沫作为活塞的涂层。

在DE 10 2017 207 236 A1中公开了一种活塞，其涂覆有基于二氧化锆的陶瓷复合热障涂层。

根据现有技术已知的活塞涂层的缺点特别在于从燃烧室到活塞的热量输入的不充分和/或不规则的阻挡或减少。这在操作中导致活塞上的沉积物增加和/或相关联的内燃机的效率降低。

因此，本发明涉及的目的在于，针对用涂层涂覆活塞的方法并且针对这种活塞，指示改进的或至少不同的实施例，其区别在于在操作中活塞上的沉积物减少，和/或相关联内燃机的效率提高。

该问题根据本发明通过独立权利要求的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

发明内容

本发明基于通过施加陶瓷悬浮液来涂覆活塞的总体构思，其中陶瓷颗粒和中空玻璃球以分布的方式布置在悬浮液中。这允许陶瓷颗粒和中空玻璃球在悬浮液中以及因此在通过施加悬浮液所制备的涂层中的均匀分布。因此，在热特性方面，特别是在热穿透深度的减小和/或利用该涂层实现的热障方面，导致了该涂层在整个涂层上均匀地形成。此外，以这种方式，陶瓷颗粒和中空玻璃球能够以这种方式以简化的方式、以期望的分布和/或期望的尺寸(特别是粒度分布)来施加在活塞上，其中中空玻璃球和陶瓷颗粒的粒度分布和形状保持在随后制备的涂层中。因此，根据本发明的构思允许制备一种涂层，该涂层中中空玻璃球和陶瓷颗粒均匀分布，并且该涂层中能够可靠地并以针对性的方式来选择陶瓷颗粒和中空玻璃球的形状和/或尺寸。因此，通过涂层，在活塞与由活塞在内燃机的相关联气缸中界定的燃烧室之间实现了改进的热穿透深度的减小。同时，通过减小到活塞的热穿透深度，涂层导致热感应负载和活塞损坏的减小。因此，减少了活塞上的沉积物并改善了燃烧室中燃料的燃烧，从而提高了内燃机的效率并增加了活塞的使用寿命。

此外，根据本发明的涂层还导致有利的设置，特别是热传导和热容量的降低，以使得在燃烧室中的活塞的表面上的温度发生快速适应。因此，在吸入或引入空气-燃料混合物时发生表面或涂层的适宜冷却，并且在混合物燃烧时发生温度的快速升高。因此，发生温度的快速“摆动”，也被本领域专家称为“热摆动”。