CN105051358A - 包括由飞溅润滑进行冷却的活塞头的活塞 - Google Patents

Abstract

连接杆的面向活塞头的端面设置有储油罐，油被引入储油罐。在活塞的行程期间，储油罐充当振动器，油经由对应飞溅开口从储油罐喷射至活塞头。

Description

包括由飞溅润滑进行冷却的活塞头的活塞

技术领域

本发明涉及一种活塞，尤其是内燃机的活塞，其包括由飞溅油进行冷却的活塞头。

在具有高功率密度的内燃机的情形下，特定测量必须用于冷却活塞。

背景技术

公知的是，与此相关，经由布置在内燃机的曲柄空间中的飞溅喷嘴用冷却飞溅油作用于活塞。

DE2539470A1示出了具有关联水雾喷嘴的该类型活塞，其中喷射的飞溅油飞溅至向下敞开的活塞内部，因此活塞头的下侧不断地被冷却，该下侧面向活塞内部。但是，DE2539470A1证明的是，在更高功率密度的发动机的情况下，该类型的飞溅冷却是不充分的。因此DE2539470A1提议，在活塞的远离燃烧室的下端部，布置环形地环绕连接杆通路的油接槽，收集飞溅在活塞头的下侧的至少一部分油，以及在活塞的移动过程中，充当振动器空间并且保持再次撞击活塞头的收集油。

虽然因此改善了活塞的冷却，但是进一步强化冷却仍然是期望的。尤其，DE2539470A1中每个布置的难处在于，布置于连接杆的移动空间外侧的飞溅喷嘴的飞溅射流首先撞击活塞头的偏心区域，因此活塞头不可避免地被非均匀地冷却。

DE102008055911A1示出了活塞，活塞是高热加载的，并且在形成活塞头的燃烧室侧边缘的着火区附近以及在活塞的活塞环部分附近具有外环形冷却导管。为了有效冷却高热加载的着火区和活塞环部分，冷却油能够喷射至所述外冷却导管。为了排空冷却导管，径向导管设置在冷却导管的内周上，经由径向导管将外环形冷却导管连通于布置在活塞头的中央区域下方的腔室。所述腔室以振动器空间的方式作用，因此，在活塞的往复移动期间，收纳在腔室中的油将连续投掷到活塞头的下侧。油从腔室喷射沿活塞和连接杆之间的铰接方向的方向通过开口，因此能够额外地确保加强对所述接头的润滑。

DE102009032916A1和DE102009032865A1描绘了类似活塞。

但是，必须接受的是，在该类型活塞的情形下，用于冷却活塞头的油先前已经吸收了外冷却导管内的大量热，并且已经因此达到较高温度。

原则上，因此仍期望的是，展示用于冷却活塞的改进或者至少新的测量或设计。

发明内容

根据本发明，在开头提出的类型的活塞的以下情况下实现了该目的：储油罐初始收纳飞溅油并且具有朝向活塞头的飞溅出口，其布置于连接杆上，连接杆以铰接方式连接至活塞。

本发明基于的总体构思是，从连接杆侧振动器空间用冷却油作用在活塞头上，这确保有效的以及均匀的活塞头的冷却。

因为，根据本发明的优选实施例，所述振动器空间能够易于布置在非常邻近活塞头的连接杆端部侧上，并且事实上任何规格都能够用于飞溅开口的布置，所以本发明能够实现用冷却油特别有效的冷却活塞头，具有基本上非常集中的作用。

原则上用于供给油至储油罐存在各种可能性。

首先，能够经由连接杆中以及驱动连接至连接杆的曲柄轴中的导管将油引导至储油罐，其中，由此同时润滑了曲柄轴和连接杆之间的铰接连接以及连接杆和活塞之间的铰接连接。因为在活塞行程过程中由于所述储油罐实施的振动移动导致用于冷却活塞头的飞溅油经由飞溅出口保持离开储油罐，所以在该布置中能够执行操作，同时在上述提到的导管中具有用于油的较小供给压力，也即是说，仅需足够供给压力以引导足够量油至储油罐，而供给压力无需足以在飞溅出口处产生有效的飞溅射流。

取代上述提到的在曲柄轴中以及在连接杆中的线，根据特别优选实施例，能够设置的是，在活塞行程期间依靠相对静止地布置的喷嘴将飞溅油喷射至例如储油罐的漏斗状入口开口中。

根据本发明的实施例，有利于简单的生产，储油罐能够设计为半管形状壳部，半管形状壳部布置在连接杆的端表面区域上，连接杆的端表面区域面向将被冷却的活塞头，其中，壳的敞开半管侧能够布置在连接杆侧上，半管形状壳部的纵向轴线能够形成U弓形，U弓形相对于连接杆和活塞的连接接头的轴线居中。

所述壳部能够例如设计为板材金属部。相反，因为储油罐的热加载仍小，所以还可设计为塑料壳部。

附图说明

此外，关于本发明的优选特征，参考权利要求和对附图的以下解释，参考附图更详细地描述本发明的特定优选实施例。

在附图中：

图1示出了具有分配的连接杆的活塞的轴截面，其中，该截面包含连接杆和活塞之间的连接接头的轴线，

图2示出了对应于图1中的截面线II-II的所述活塞的轴截面，以及

图3示出了连接杆的活塞侧端部的立体图。

具体实施方式

根据图1和图2，根据本发明的活塞1具有含有燃烧凹槽3的活塞头2。活塞头在圆周侧由着火区4划界，着火区4在活塞的轴向向下方向上邻接环绕环部分5，环绕环部分5具有用于接收活塞环(未图示)的圆周凹槽。活塞毂6布置于活塞头2下方，具有用于接收活塞销(未图示)的毂镗孔7。

连接杆8的活塞侧端部轴向布置于活塞毂6之间，活塞销(未图示)穿过所述连接杆的活塞侧接头眼并且穿过活塞毂6。

在操作期间，活塞1热重加载。在发动机的操作期间用于冷却的油以下文进一步图示的方式喷射进环绕冷却导管9，环绕冷却导管9因此径向设置在着火区4内。此外，在发动机的操作期间，活塞头2的下侧作用冷却飞溅油。可替换地，本发明还可以使用在仅通过飞溅冷却被冷却的活塞上。

为了该目的，能够例如通过半管形状板材金属壳11来形成油储油罐10，油储油罐10布置在连接杆8的面向活塞头2的活塞侧端部一侧。所述板材金属壳11具有弯曲的纵向轴线，使得壳11形成U弯折，U弯折相对于活塞销(未图示)的轴线A居中，并且能够基本上非常紧密地毗邻连接杆8的活塞侧端部的外侧，连接杆8的外侧面向活塞头2。为了紧固板材金属壳11至连接杆8，朝向连接杆8向内突出的突起12被压印至板材金属壳11。突起12设计成支撑连接杆8外侧，在连接杆8中，突起12相对于板材金属壳11的高度确定了板材金属壳11与连接杆8的距离。突起12的轴承表面布置在板材金属壳11的内侧上，能够点焊至连接杆。

在一个纵向端部，板材金属壳11设计为漏斗状嘴13，板材金属壳11的另一纵向端部是关闭的。此外，一个或者优选多个飞溅孔14设置在板材金属壳11的面向活塞头2的一侧。由板材金属壳11形成的油储油罐10与飞溅喷嘴15相互作用，飞溅喷嘴15以静止方式布置在内燃机的曲柄空间(未图示)中，并且在活塞1的操作周期的预定阶段期间，喷射油进入板材金属壳11的嘴13因此进入油储油罐10。然后当操作周期期间活塞1运行通过其上止点时，以及由于活塞移动方向的改变发生非常高加速，先前收纳在油储油罐10中的油被保持离开飞溅孔14面向活塞头2的下侧。此处油储油罐10形成振动器空间，振动器空间的振动移动用于喷射油。

在优选实施例中，从绕着连接杆8的铰接轴线的周向来看时，飞溅孔的一些以及优选所有都相对于连接杆顶点布置在壳部11的背向入口开口13的一侧。可替换地或者额外地，壳部11中沿着U形纵向轴线的两个或多个飞溅开口14的尺寸能够随着距入口开口13的距离增加而增加。为了该目的，壳部11具有至少一个第一以及一个第二飞溅开口14，其中第二飞溅开口大于第一飞溅开口以及比第一飞溅开口进一步远离于入口开口11。

依靠两个测量，大多数油经由飞溅开口14精确地喷射，油最迫切需要用于冷却，即背向飞溅射流的连接杆的一侧。因而以目标方式改善了活塞头2的背向飞溅喷嘴15的部分的冷却。因为，在纯飞溅冷却期间，远程区域始终获得较少冷却油，与飞溅射流的距离增加，两个测量贡献于更均匀的活塞头2的冷却。结果冷却油被引导在储油罐10中的连接杆头部周围，然后尤其释放在活塞头仅通过飞溅进行冷却时最弱的点处。因此能够避免不充分冷却以及过度加热的区域，在该区域，撞击油可以改变为焦炭并且形成不期望的碳。

在活塞1的操作周期过程中，连接杆8相对于活塞1实施枢转移动，所述枢转移动导致嘴13的翻滚移动，同时改变与飞溅喷嘴15的距离。所述翻滚移动和距离改变能够用作控制通过喷嘴15产生的飞溅射流。为了该目的，飞溅射流或者飞溅喷嘴15以及嘴13能够相对于彼此对准，使得飞溅射流仅在活塞的操作周期的第一阶段期间被指向嘴13，而所述飞溅射流错开嘴13在后续或者前述第二阶段，并且直接飞溅活塞头2或者优选渗入活塞侧开口16，活塞侧开口16连通环形冷却导管9使得后者被供给冷却油，冷却油能够随后再次经由开口16或者另一开口(未图示)耗尽。以这种方式，根据本发明的油储油罐10能够被填充，使用单个油喷嘴15能够引起交替的常规飞溅或者导管冷却。

但是，根据本发明的进一步实施例，还能够在发动机的曲柄空间中分配两个飞溅喷嘴至每个活塞，一个飞溅喷嘴用以填充油储油罐10，而另一飞溅喷嘴用以飞溅活塞头2或者引入油至开口16或者冷却导管9。

取决于曲柄轴的旋转的方向经由连接杆8连接驱动至活塞1，油储油罐10的嘴13相对于飞溅喷嘴15在相互相反方向上实施翻滚移动，其中，嘴13能够在飞溅射流的方向上或者在逆着飞溅的方向上移动。在前一种情况下，在储油罐10的填充期间能够获得相对层流，而在另一情况中，能够相对急速地填充储油罐10。

取代板材金属壳11，还能够设置由另一材料(例如塑料等)组成的壳部，其中，甚至不能够高热加载的材料也是可以的，因为壳部11位于与热高加载的活塞头2足够距离处。但是，在所有构造中，壳部11应该较扁平，使得活塞头和接头连接活塞1与连接杆8的铰接轴线之间的距离能够较小，并且相应地活塞的压缩高度小。

本发明并不限于图1和图2图示的活塞形状。相反地，根据本发明的活塞头的飞溅冷却在任何活塞形状的情形下是可行的以及有利的，例如甚至在活塞具有的活塞头在燃烧室侧中是凸形球形的情况下。

Claims (12)

1.一种活塞(1)，尤其是内燃机的活塞，包括以铰接方式连接至所述活塞(1)的连接杆(8)，其特征在于，储油罐(10)设计成用于接收用于冷却活塞头(2)的飞溅油，并且具有朝向所述活塞头(2)的飞溅出口(14)，布置于所述连接杆(8)的位于活塞头侧的端部。

2.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，所述储油罐(10)经由布置在所述连接杆(8)中的线路被供给飞溅油。

3.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，所述储油罐(10)具有位于所述连接杆(8)上的优选漏斗状入口开口(13)，在所述活塞的操作周期期间，飞溅油依靠相对静止布置的喷嘴(15)能够飞溅至所述入口开口(13)中。

4.根据权利要求3所述的活塞(1)，其特征在于，所述飞溅喷嘴(15)和所述入口开口(13)相对于彼此布置成使得，在所述活塞(1)的操作周期的第一阶段期间所述飞溅射流指向所述入口开口(13)，而在操作周期的第二阶段期间所述飞溅射流错开所述入口开口(13)。

5.根据权利要求3或者4所述的活塞(1)，其特征在于，所述储油罐(10)设计为半管形状壳部(11)，其中，敞开的半管侧布置在连接杆侧，而关闭的半管侧设置有飞溅开口(14)。

6.根据权利要求5所述的活塞(1)，其特征在于，所述半管形状壳部(11)具有U形纵向轴线，U形纵向轴线大致相对于所述活塞(1)和所述连接杆(18)之间的所述连接接头的铰接轴线居中。

7.根据权利要求6所述的活塞(1)，其特征在于，所述壳部(11)具有至少一个第一以及一个第二飞溅开口(14)，其中，所述第二飞溅开口大于所述第一飞溅开口以及比所述第一飞溅开口远离所述入口开口(13)。

8.根据权利要求5、6或者7所述的活塞(1)，其特征在于，从绕着所述连接杆(8)的铰接轴线的周向来看，所述飞溅开口(14)相对于所述连接杆顶点布置在所述壳部(11)的背向所述入口开口(13)的一侧。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述壳部(11)的一个端部设计为漏斗状嘴(13)，并且另一端部是关闭的。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述壳部(11)设计为板材金属部。

11.根据权利要求3至9中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述壳部设计为塑料部。

12.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，错开所述入口开口(13)的所述飞溅射流至少暂时引导在布置在所述活塞(1)中的冷却导管(9)的活塞侧入口开口(16)中。