CN103890362A

CN103890362A - 内燃机活塞

Info

Publication number: CN103890362A
Application number: CN201280052344.6A
Authority: CN
Inventors: 马库斯·亚历山大·希尔施
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-06-25
Also published as: EP2783096A1; US20140238333A1; JP2014532137A; BR112014007441A2; DE102011115639A1; WO2013044897A1; US9243583B2

Abstract

本发明涉及一种具有裙部部件（8、9）的内燃机活塞（1），裙部部件一方面具有内表面（17、18），另一方面具有外表面（14、19），内表面对应裙部部件（8、9）的这种区域，在该区域中裙部部件（8、9）比活塞直径“D”的7%更薄，外表面径向向外限定了裙部部件（8、9）的这种区域，该区域在圆周方向上看处于销孔轴（15）两侧大于40°的角度范围（20、20’）之外。对此内表面（17、18）面积和外表面（14、19）面积之比大于60%。由此裙部部件可弹性伸缩，这使得在温度引起的活塞裙径向膨胀时减小了裙部部件施加到气缸内壁上的压力，由此降低活塞的摩擦功率损失和装配有根据本发明活塞的发动机的CO₂排放量。

Description

内燃机活塞

技术领域

本发明涉及一种内燃机活塞，该活塞具有活塞顶，活塞环部和活塞裙连接在该活塞顶的径向外部上，其中活塞裙由两个相互面对的裙部部件构成，这两个裙部部件邻接在各自具有一个销孔的销毂上。

背景技术

开头所述类型的活塞由公开文献DE4326978已知。对此不利之处在于，在活塞环部的区域中非常紧凑地形成裙部部件，因此在由温度引起的、活塞的径向膨胀过程中在气缸壁和活塞裙之间产生应力，该应力提高了裙部部件在气缸内壁上的压力，由此增加了摩擦功率损失并且因此增加了装配有已知活塞的发动机的CO₂排放量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷并且提供具有降低的CO₂排放量的活塞。

该目的这样得以实现，即，裙部部件具有内表面，这些内表面径向向内地限定了裙部部件的这样的区域，在这些区域中裙部部件比活塞直径“D”的7%更薄；裙部部件具有外表面，这些外表面径向向外地限定了裙部部件的这样的区域，在圆周方向上观察这些区域处于销孔轴两侧的角度范围之外，其中该角度范围由销孔轴和垂直于活塞轴并且和销孔轴相交的直线限定，在圆周方向上观察这些直线位于销孔轴的两侧并且分别和销孔轴构成大于40°的角度；内表面的面积和外表面的面积之比大于60%。

由此实现了，能够弹性伸缩地形成裙部部件，以致于该裙部部件在由温度所引起的活塞径向膨胀时变得松弛，由此减小了裙部部件施加到气缸内壁上的压力，在发动机运转过程中降低了摩擦功率损失，并且也因此降低了装配有根据本发明的活塞的发动机的CO₂排放量。

本发明的有利设计是从属权利要求的主体。

附图说明

下面根据附图说明本发明的实施例。其中

图1示出了根据本发明的柴油机活塞的立体示意图，

图2示出了沿着垂直于销孔轴并且位于活塞轴上的平面穿过根据图1的活塞的截面图，

图3示出了具有裙部部件外表面图示的活塞的侧视图，以及

图4示出了裙部部件的内视图。

附图标记说明

H、D、S 尺寸

1 活塞

2 活塞顶

3 活塞顶凹坑

4、4’、4’’、4’’’气门袋

5 活塞顶岸

6 活塞环部

7 活塞裙

8、9 裙部部件

10、11 销毂

12、13 销孔

14 裙部部件8的外表面

15 销孔轴

16 活塞轴

17 裙部部件8的内表面

18 裙部部件9的内表面

19 裙部部件9的外表面

20、20’ 角度范围

21、21’ 直线

具体实施方式

图1和图2示出了由铝制成的柴油机活塞1，在其活塞顶2中成型有活塞顶凹坑3和四个气门袋4、4’、4’’、4’’’。在活塞顶2上的径向外部连接有活塞顶岸5、活塞环部6和活塞裙7。活塞裙7由两个相互面对的裙部部件8和9构成，这两个裙部部件邻接在各具有一个销孔12、13的销毂10、11上。在图1中能够容易看出裙部部件8的外表面14。

图1中示出了作为辅助线的直线21、21’，这些直线垂直于活塞轴16并且和销孔轴15相交，在圆周方向上观察这些直线设置在销孔轴15的两侧，并且这些直线限定了位于销孔轴15两侧的角度范围20、20’，这些角度范围大于40°并且和销毂10、11位于裙部部件的外表面14、19之外的范围相一致。

图2以沿着垂直于销孔轴15并且位于活塞轴16上的平面示出了活塞1的截面图。在截面图中所示的裙部部件8、9具有这样的横截面，该横截面的径向直径朝向下面的、远离活塞顶的末端逐渐减小。在具有裙部部件8和9的长度“H”的内表面17、18的上端处，裙部部件8和9的厚度“S”是活塞直径“D”的7%并且向下逐渐减小，该长度等于内表面17、18的轴向最大长度（参见图4）。裙部部件8、9在内表面17、18的区域中的最大厚度“S”在这里必须小于活塞直径“D”的7%。

图3示出了活塞1的侧视图，该图示出了裙部部件8的外表面14，而图4示出了裙部部件8的内表面17，其中表面17和裙部部件8的这个区域是相同的，在该区域中裙部部件8比活塞直径“D”的7%更薄。表面17的面积和表面14的面积之比大于60%，优选在65%和78%之间，这也适用于裙部部件9的内表面18的面积和外表面19的面积之比。因此，在受压侧的裙部部件中和背压侧的裙部部件中以及在两个裙部部件中存在根据本发明的、裙部部件的内表面17、18和外表面14、19的面积之比。

在发动机运转过程中，裙部部件8、9的外表面14、19特别紧贴在内燃机的气缸套壁上，其中，在发动机运转过程中由于活塞1的、较大的、径向的热膨胀相对于由钢铁材料制成的气缸套的、与此相比较小的、径向的热膨胀而在裙部部件8、9中产生接触力，因此裙部部件8、9随着不断加热以增加的力通过裙部部件的外表面14、19挤压在气缸套的内表面上，这在发动机运转过程中增加了活塞1的摩擦功率损失并并从而增加了发动机的CO₂排放量。

为了减小这个力并从而降低摩擦功率损失和发动机的CO₂排放量，如上所述地确定裙部部件的大小，这使得更加具有弹性地形成裙部部件，因此在活塞由温度所引起膨胀时裙部部件变得松弛，由此减小了裙部部件压在气缸内表面上的力，因此在发动机运转过程中降低了摩擦功率损失并从而最终降低了内燃机的CO₂排放量。

这里需要注意的是，不要让气缸中的活塞引导件受到损害，所以裙部部件的、基于上述测量准则所提供的、能够弹性伸缩的区域不要过大。

一般来说这样设计活塞形状，即，硬的柄杆部分的厚度大于活塞直径的7%，由此为硬的柄杆部分设置大的空隙，从而在活塞由温度所引起膨胀时，该空隙足够使得硬的柄杆部分的这个区域不会通过活塞和气缸之间的接触而受到直接的压应力。

为了保证在气缸中还能引导活塞，软的柄杆部分必须至少是整个柄杆的60%。

Claims

1.一种内燃机活塞（1），所述活塞具有活塞顶（2），活塞环部（6）和活塞裙（7）连接在所述活塞顶的径向外部上，其中所述活塞裙（7）由两个相互面对的裙部部件（8、9）构成，所述裙部部件邻接在各自具有一个销孔（12、13）的销毂（10、11）上，其特征在于，所述裙部部件（8、9）具有内表面（17、18），所述内表面径向向内地限定了裙部部件（8、9）的这样的区域，在这些区域中裙部部件（8、9）比活塞直径“D”的7%更薄；所述裙部部件（8、9）具有外表面（14、19），所述外表面径向向外地限定了裙部部件（8、9）的这样的区域，在圆周方向上观察所述区域处于销孔轴（15）两侧的角度范围（20、20’）之外，其中所述角度范围（20、20’）由销孔轴（15）和垂直于活塞轴（16）并且和销孔轴（15）相交的直线（21、21’）限定，在圆周方向上观察所述直线位于销孔轴（15）的两侧并且分别和销孔轴（15）构成大于40°的角度；内表面（17、18）的面积和外表面（14、19）的面积之比大于60%。

2.根据权利要求1所述的内燃机活塞（1），其特征在于，内表面（17、18）的面积和外表面（14、19）的面积之比大于65%。

3.根据权利要求1所述的内燃机活塞（1），其特征在于，内表面（17、18）的面积和外表面（14、19）的面积之比大于72%。

4.根据权利要求1所述的内燃机活塞（1），其特征在于，内表面（17、18）的面积和外表面（14、19）的面积之比大于78%。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的内燃机活塞（1），其特征在于，所述活塞（1）由铝制成。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的活塞（1）在柴油发动机中的应用，其中活塞销直径和气缸直径之比大于0.25，并且压缩高度和气缸直径之比在0.45和0.7之间。