CN107091166A - 用于往复活塞式内燃机的活塞 - Google Patents

用于往复活塞式内燃机的活塞 Download PDF

Info

Publication number
CN107091166A
CN107091166A CN201710083778.7A CN201710083778A CN107091166A CN 107091166 A CN107091166 A CN 107091166A CN 201710083778 A CN201710083778 A CN 201710083778A CN 107091166 A CN107091166 A CN 107091166A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
cooling duct
hole
skirt
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710083778.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107091166B (zh
Inventor
托马斯·马莉兹丘斯基
于尔根·里特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of CN107091166A publication Critical patent/CN107091166A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107091166B publication Critical patent/CN107091166B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/02—Pressure lubrication using lubricating pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0076—Pistons  the inside of the pistons being provided with ribs or fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M2250/00—Measuring
    • F01M2250/62—Load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
    • F02F2003/0061—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于往复活塞式内燃机的活塞，活塞包括活塞头(5)和活塞裙(1)，其中，活塞头(5)具有环绕的环部(6)并且在环部(6)的区域中具有环形的冷却通道，其中环部具有用于活塞环的至少一个环形槽。为了提高活塞裙和气缸之间的气缸套中的油膜的油膜温度并且由此降低活塞裙摩擦而使冷却通道从环部延伸直至活塞裙的壁。

Description

用于往复活塞式内燃机的活塞
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于往复活塞式内燃机的活塞。
背景技术
在现有技术中，例如公开文献DE 102014010106 A1公开了一种用于往复活塞式内燃机的活塞。这种类型的活塞通常布置在往复活塞式内燃机的气缸中。活塞具有活塞裙，活塞裙通常也被描述为“筒”或者“活塞筒”。在英语中，活塞裙被描述为“piston skirt”。此外，活塞具有在活塞的轴向方向上连接在活塞裙上的环部，环部具有用于活塞环的至少一个环形槽。环部是活塞头的一部分。
内燃机的摩擦由主发动机(轴承、活塞组)的摩擦和辅助机组的驱动功率构成。在此，在活塞组中产生总摩擦的大约30％，其中，活塞裙产生活塞组的大约2/3的摩擦。
活塞裙摩擦受不同影响因素的影响。例如，活塞裙摩擦取决于发动机转速、发动机负载、气缸套和活塞裙之间的间隙以及活塞裙的形状。
发明内容
本发明尤其基于这样的认识，即活塞裙摩擦还取决于活塞裙和气缸的气缸套之间的油膜的粘度。该粘度取决于油种类和油温。
因此，本发明的目的在于提供一种用于往复活塞式内燃机的改进的活塞，以能够避免常规的活塞的缺陷。本发明的目的尤其在于提供一种用于往复活塞式内燃机的活塞，以能够降低活塞裙摩擦。
上述目的通过一种具有独立权利要求的特征的用于往复活塞式内燃机的活塞实现。本发明的优选的实施例和应用是从属权利要求的内容并且在接下来的描述中部分地参考附图进一步描述。
根据本发明提供了一种用于往复活塞式内燃机的活塞，活塞以能够滑动地移动的方式在内燃机的气缸的气缸套中被引导并且以自身已知的方式包括活塞头和活塞裙。活塞裙用于在气缸管中引导活塞。活塞裙在活塞的轴向方向上连接环部。在此，轴向方向对应于活塞在汽缸中的移动方向。如之前已经确定，活塞裙也被被描述为活塞筒。活塞头也被描述为活塞顶。
活塞头具有环绕的环部，环部具有用于活塞环的至少一个环形槽，活塞头还在环形槽的区域中具有环绕的流体通道。流体通道通常且也在本文中被描述为冷却通道。冷却通道被构造成允许润滑介质(尤其是油)穿过，并且用于冷却燃烧室凹坑(其也被描述为活塞凹坑)。在此，通过燃烧过程加热的燃烧室凹坑加热润滑介质。在本文件中的将油作为强调的润滑介质示例使用的所有实施例也适用于另外的润滑介质。
在活塞头上可以设置进入孔，润滑介质能够通过进入孔流入到冷却通道中。此外可以设置排放孔，例如在周向方向上相对于进入孔以180°错开，润滑介质能够通过排放孔从冷却通道中流出。
根据本发明的通常的方面，冷却通道从环部延伸直至活塞裙的壁。因此，冷却通道不仅布置在环部的区域或者活塞头的区域中，而且还进一步向下延伸到活塞裙的区域中。“向下”在此意味着在曲轴连杆的方向上或者在活塞销的方向上远离活塞头。
朝向活塞裙的壁延伸的冷却通道提供的优点在于，在活塞环的区域中的冷却通道中被加热的润滑介质通过冷却通道被引导直至活塞裙的壁，由此实现了用于加热活塞裙的能量传输。以这种方式实现的对活塞裙的附加的加热提高了活塞裙和气缸的气缸套之间的油膜温度，由此实现了活塞裙摩擦的降低。活塞裙和气缸套之间的油膜的温度越高，那么活塞裙摩擦就越小。尤其是在非常高的负载的运行模式中，通过冷却通道的下部区域能够降低活塞筒温度并且由此避免了气缸套和活塞筒之间的油膜的热损伤。与通常作为冷却通道被构造的流体通道相对应地，流体通道的根据本发明延伸至活塞裙的壁的部段也被描述为冷却通道的一部分，即使该部段用于将在冷却通道的上部区域中被加热的润滑介质朝向活塞裙引导并将其加热，并因此实际上作为“加热通道”使用。
冷却通道可延伸至布置在环部下方的活塞裙的壁。冷却通道优选地延伸至环部的下方。活塞裙可具有用于容纳活塞销的销孔。冷却通道可环绕地形成在环部的区域中，也就是说，冷却通道在活塞的周向方向上优选地以360°环绕地延伸，从而使冷却通道在环部中环形地延伸。优选地，冷却通道的下部部分(即，从冷却通道在环部的区域中延伸至活塞裙的壁的部分)并不以360°环绕地延伸。
根据特别优选的实施例，冷却通道延伸至活塞裙的壁的背离环部的下端部区域，从而能够由此将活塞裙在其整个轴向长度上进行加热。可替换地，冷却通道能够沿着活塞裙的轴向长度的至少50％延伸，进一步优选地沿着轴向长度的至少2/3延伸或者进一步优选地沿着活塞裙的轴向长度的至少4/5延伸。
如之前已经提及，活塞裙具有用于容纳活塞销的至少一个销孔。根据另一个实施例，冷却通道可在活塞的轴向方向上延伸直至至少一个销孔的高度。特别优选地，冷却通道在活塞的轴向方向上延伸直至销孔的下端部。在此，销孔的下端部是面对在活塞上作用的连杆的端部。
根据优选实施例，冷却通道在活塞裙的壁的区域中通过至少一个第一贯通孔与用于活塞的气缸套流体地连接。换句话说，活塞裙或活塞裙的壁包括具有例如贯穿通孔的形式的贯穿孔，润滑介质通过贯穿孔能够从冷却通道到达活塞的气缸套。由此，在冷却通道的上部区域中，被加热的热润滑介质在冷却通道中被直接引导至活塞裙，从而可以进一步有效地提高活塞裙的温度。因此由此能够实现活塞裙摩擦的进一步降低。通过至少一个第一贯穿孔，被加热的润滑介质因此能够到达活塞的工作面上。至少一个贯穿孔可以在轴向方向上布置在活塞裙的中部区域中，优选地布置在活塞裙的中间高度上。
根据该实施例的优选变形，在冷却通道中布置有肋，从而加强至气缸套的油流动。肋在下文中被描述为集油肋。定义“润滑介质收集肋”为此被视为相同意义。这尤其能够由如下方式实现：集油肋布置在冷却通道中，使得由于活塞运动而在冷却通道中被来回甩动的油的一部分掉落在或者附着在集油肋上并且通过集油肋被引导至至少一个第一贯穿孔。润滑介质在冷却通道中由于活塞的上下移动的原因而引起的来回甩动也被描述为“筛动”。集油肋因此布置在至少一个第一贯穿孔的区域中，使得润滑介质的一部分在筛动期间附着在集油肋上并且然后能够沿着肋流动至至少一个第一贯穿孔。
肋可从活塞裙的壁开始从活塞裙的壁朝向活塞内部突出。肋也可以被构造成连接片或者凸起，并从活塞裙的壁开始从活塞裙的壁朝向活塞内部突出。
在此，优选地，集油肋可布置在至少一个第一贯穿孔的高度上或者布置成直接相邻于至少一个第一贯穿孔。因此，在集油肋上出现的油能够有效地被引导至至少一个第一贯穿孔。
特别地，集油肋布置成使得第一贯穿孔的下边缘相对于集油肋的水平的油或者润滑介质收集面向下错开地布置。由此产生的优点在于，即使在较低的油位时，在集油肋上也产生至第一贯穿孔的较大的过渡横截面。优选地，第一贯穿孔在此被构造成贯穿通孔，贯穿通孔延伸到集油肋的区域中并且在那里形成具有开放的通道的形式的通道形凹口，以用于容纳所收集的油或者润滑介质。
根据另个特别优选的变形，在活塞裙的壁的区域中的冷却通道中设置至少一个第二贯穿孔，冷却通道通过第二贯穿孔与气缸套流体地连接。至少一个第一贯穿孔和至少一个第二贯穿孔在活塞的轴向方向上分别布置在集油肋的相对侧上。由此产生的优点在于，在活塞的向上运动期间附着在集油肋上的润滑介质，而且在活塞的向下运动期间附着在集油肋上的润滑介质能够到达活塞的工作面。因此，在筛动润滑介质时附着在集油肋的上侧的润滑介质能够通过布置成相邻于集油肋上侧的贯穿孔到达工作面，而在活塞的向下运动时附着在集油肋的下侧的润滑介质能够通过在轴向方向上布置成相邻于集油肋下部的贯穿孔到达工作面。
根据该进一步的变形，集油肋因此布置在至少一个第一贯穿孔和至少一个第二贯穿孔之间，优选地分别直接相邻于和/或邻接于至少一个第一贯穿孔和至少一个第二贯穿孔。优选地，在周向方向上分布地(优选地沿着圆周线)布置有多个这种类型的第一和/或第二贯穿孔，从而提高从冷却通道到气缸套的热传递。
集油肋可以在活塞的周向方向上环绕地形成在活塞裙的与冷却通道相邻的壁上。周向方向在此处于垂直于活塞的轴向方向的平面中。
此外，集油肋可以具有在活塞裙的壁上环绕地延伸并且在活塞的径向方向上延伸的第一部段以及在活塞的轴向方向上延伸并且布置在第一部段的背离活塞裙的壁的端部区域中的第二部段。由此，实现了对被来回甩动的润滑介质的特别有效的捕获并且将所捕获的润滑介质输送给活塞裙中的相应的贯穿孔。在此，径向方向垂直于轴向方向。
根据本发明的集油肋的实现方式的另一优选的可能方案，集油肋的第二部段在轴向方向上不仅在活塞头的方向上延伸而且还在相反的方向上延伸，也就是说在曲轴的方向上延伸。该设计变形在如下情况下尤其是优选的：润滑介质不仅在活塞的向上运动时而且在活塞的向下运动时都被部分地捕获并且应该被输送给贯通孔。
根据另一个优选实施例，活塞裙的壁能够在面对冷却通道的侧面上具有轮廓，轮廓优选地通过沟纹形结构形成。轮廓增大了冷却通道的壁在活塞裙的一侧上的表面，由此通过在轮廓上附着的润滑介质增大了至活塞裙的热传递。
根据另一个优选的实施例，活塞裙可以在其外面上具有凹进部，凹进部环绕至少一个第一贯通孔的端部区域，也就是与活塞的气缸套相邻的端部区域。活塞裙的外面被理解为活塞裙的面对气缸套的面。凹进部可以被构造成槽或沟的形式。凹进部尤其可以被构造成宽的平坦的沟。这也降低了流体剪切面。
也可以针对至少一个第二贯通孔设置相应的凹进部。凹进部改善了由至少一个第一贯通孔的端部区域和/或至少一个第二贯通孔的端部区域流出的润滑介质在气缸套和活塞裙之间的分配。
根据另一个优选的实施例，可以设置另外的贯穿孔，尤其是贯穿通孔，另外的贯穿孔设置在冷却通道的与活塞裙相对地布置的壁上。贯穿孔接下来被描述成润滑介质回流孔。润滑介质能够通过润滑介质回流孔回流至活塞内部。优选地，润滑介质回流孔被定位成使得在冷却通道中设定对于温度传递来说优选的油位，这例如能够通过对润滑介质回流孔与冷却通达的下端部之间的间距进行匹配来实现。
在此，贯穿孔布置成在活塞的轴向方向上与冷却通道的下端部间隔开并且布置在至少一个第一贯穿孔的下方。冷却通道的下端部是最远离活塞头的下端部。润滑介质回流孔因此布置在冷却通道的面对活塞的内侧的一侧上。
在此尤其优选地，润滑介质回流孔从冷却通道的壁开始朝向活塞内腔倾斜地向下延伸，因为在这种情况下不需要弯头钻。
根据另一个优选实施例，冷却通道的用于连接冷却通道的上部区域(其环绕地形成在环部的区域中)和冷却通道的下部区域(其相邻于活塞裙的壁)的壁部段被构造成使得润滑介质被甩向活塞裙的壁。冷却通道的壁的该部分在下文中被描述为过渡壁部段。过渡壁部段优选地被构造成跳台结构。例如，冷却通道的过渡壁部段被构造成具有如下部段，该部段朝向活塞裙向下倾斜地延伸，并且在冷却通道的下部区域中连接有冷却通道的与该部段相比更陡峭地向下延伸并与活塞裙相对地布置的壁，其中，在冷却通道的壁部段和与之相比更陡峭地向下延伸的壁之间的过渡区域处形成棱角。过渡壁部段的倾斜向下延伸的部段例如可以具有截锥体的外壳面的形状。因此，在该实施例中，润滑介质在筛动期间能够特别高效地被甩向活塞裙的壁，从而改善热传递。
本发明的另一个方面涉及一种包括如在本申请中描述的活塞的装置。装置还包括体积流量调节润滑介质泵以用于为活塞提供润滑介质且还包括润滑介质泵的控制装置，其中控制装置被构造成基于能够从中推导出当前的发动机功率的内燃机运行参数对用于为活塞提供润滑介质的润滑介质体积流量进行控制或者设定，使得在运行参数的对应于第一发动机功率的第一值的情况下设定第一体积流量并且在运行参数的对应于比第一发动机功率大的第二发动机功率的第二值的情况下设定第二体积流量，第二体积流量大于第一体积流量。由此，体积流量能够通过油喷嘴进行调节，使得在冷却通道上设定出优选的油温。因此，在较小的发动机功率时设定润滑介质的较小的体积流量，并且因此在较大的发动机功率时设定润滑介质的相对较大的体积流量。
本发明的另一个方面涉及一种机动车，尤其是商用车辆，所述机动车具有如在本申请中所公开的活塞。
附图说明
本发明的之前描述的优选实施例和特征能够彼此任意组合。接下来参考附图描述本发明的另外的细节和优点。图中示出：
图1示出活塞裙摩擦对油膜温度的温度依赖关系；
图2示出根据一个实施例的活塞的部分截面；
图3示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图4A示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图4B示出根据图4A的视图A的放大图；
图5示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图6示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图7示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图8示出根据另一个实施例的活塞的部分截面；
图9示出根据另一个实施例的活塞的部分截面。
具体实施方式
相同的或者具有类似功能的部件在所有的附图中都由相同的附图标记标示，并且在某些情况下没有被单独地描述。
图1示出了取决于活塞裙和气缸套之间的油膜温度的活塞裙摩擦。在横轴上标绘油膜温度。在此，在纵轴上标绘相应的平均摩擦压力。曲线11对应于1200转/分钟的发动机转速，并且曲线12对应于1800转/分钟的发动机转速。如从图1可见，随着油膜的增高的温度，平均摩擦压力下降。为了最小化活塞裙摩擦，根据本发明，将被加热的回流油从活塞冷却通道有针对性地引导至活塞裙。由此使活塞和气缸套之间的油膜温度增加，从而导致较低的摩擦。
图2示出了本发明的第一实施例的部分截面。活塞20包括活塞头5，活塞头5具有环绕的环部6。环部6包括用于活塞环的至少一个环形槽6a。在示出的实施例中设置有三个环形槽6a。在三个环形槽的下方还布置有补偿槽。在轴向方向A上，在环部6下方连接有活塞裙1，活塞裙1与环部6相比没有完全环绕地形成。因而，活塞20并没有被构造成全筒活塞。活塞裙1滑动地支承在气缸的气缸套中，其中，活塞裙的壁10在活塞的移动期间沿着气缸套来回滑动。活塞20支承在往复活塞式内燃机的气缸活塞室(未示出)的相应气缸(未示出)中。在此，活塞裙1具有用于容纳活塞销的至少一个销孔8。在曲轴上支承的连杆(未示出)通过这样的活塞销与活塞20铰接地连接，从而通过铰接耦合连接将活塞20在气缸中的直线运动转化成曲轴围绕其旋转轴线的旋转运动。
此外，在图2中可见，活塞20具有活塞凹坑7，活塞凹坑7也被描绘成燃烧室凹坑。活塞凹坑7被构造成所谓的欧米伽形凹坑。这意味着活塞凹坑7的横截面具有至少基本上的形状。此外，在图2中可见，活塞20在环部中具有冷却通道部段3，冷却通道部段3例如能够使润滑介质(尤其是油)穿过。通过在冷却通道部段3中的润滑介质能够冷却活塞头5。然而，相对于常规的活塞，活塞20包括冷却通道2，冷却通道2从环部6或者从活塞头延伸至活塞裙的壁10。
因此，冷却通道2包括处于环部6的区域中的上部部段3以及处于活塞裙1的区域中并且与活塞裙1的壁10相邻的下部部段4。相对于冷却通道2的被以360°环绕的方式构造的上部部段3，冷却通道2的下部部段4没有被以完全环绕的方式构造，这是由于活塞20的工作面没有被以完全环绕的方式构造。
在示出的实施例中，冷却通道2的部段4的下部区域沿着活塞的轴向方向A延伸至销孔8的下端部或者基本上固定地沿着活塞裙1的整个轴向长度延伸。冷却通道2的上部部段3和下部部段4都在周向上沿着活塞20的外壁延伸。图2的实施例提供的优点在于，在上部区域3中流入到冷却通道2中的润滑介质对活塞头5进行冷却并且在此被加热。由于活塞在下部死点和上部死点之间的来回移动，冷却通道2中的润滑介质被来回甩动(“筛动”)，从而使在上部冷却通道区域3中被加热的润滑介质到达活塞裙1的壁10并且由此将其加热。通过对活塞裙1的壁10的加热，处于活塞裙的外面13和气缸套之间的油膜同样被加热，由此降低了其摩擦效果。由此能够实现活塞裙摩擦的有效降低。
此外，在图2中可见，在冷却通道2的上部区域3和冷却通道2的下部区域4之间的过渡部分被构造成使得润滑介质沿着冷却通道2的过渡壁部段9被引导。过渡壁部段9布置在冷却通道2的面对活塞内侧的一侧上并且连接冷却通道的上部区域3与冷却通道的下部区域4。过渡壁部段9倾斜地且直线地向下延伸，其中在过渡壁部段9的端部处的去往冷却通道的下部部段4的过渡部分处形成有棱角15。沿着过渡壁部段9流动的油在具有跳台形式的棱角15处被甩向活塞裙1的壁10，从而实现了利用润滑介质对活塞裙的壁10的有效润湿。
在图3中示出了活塞30的第二实施例。
在此，具有相同附图标记的组件对应于图2中的组件，并且没有被单独地描述。相应地，图4至9亦是如此。出于清晰的目的，在一些附图中省略了一些附图标记，然而这些附图标记能够从其它附图中类似地获取。
图3的实施例的特殊性在于，在活塞裙的壁10中形成有多个贯穿孔31。这些具有贯穿通孔的形式的贯穿孔31沿着活塞筒的一半高度处的圆周线以均匀的间距形成在活塞裙1的壁10中。通过这些贯穿孔31，被甩到冷却通道2的下部区域4中的润滑介质能够到达气缸套并且在那里更加快速地加热油膜。
图4A和4B示出了本发明的第三实施例。根据该实施例40，活塞40具有位于贯穿孔31的正下方并与贯穿孔相邻的集油肋41，集油肋41以部分环形的形式沿着活塞裙1的壁10的内侧延伸。在此，集油肋41具有第一部段42，第一部段42固定在活塞裙的壁10的内侧上并且在那里沿着周向方向在预定的轴向高度上环绕地延伸。在此，第一部段在径向方向上从壁10突出并且形成水平的集油面42a。在第一部段42的远端上形成有连接片43，连接片在轴向方向A上向上指向，且其长度基本上对应于贯穿孔31的半径。连接片43的上边缘由附图标记43a标示。这种类型的集油肋41提供的优点在于，在活塞移动期间被来回甩动的油部分地附着在集油肋41上，并且由此被输送给贯穿孔31。因此，通过设置集油肋提高了在活塞移动期间通过贯穿孔31被引导至气缸套的润滑介质的量。由此，能够提高气缸套上的加热效果并因此进一步降低了活塞裙摩擦。
为此，图4B示出了图4A的示图A的放大径向视图。再次看到，在朝向活塞内部的径向方向上，在贯穿孔31处首先连接有集油肋41的第一部段42，并且在第一部段42的远端上连接有在轴向方向上延伸的第二部段43。在此，集油肋41以如下方式布置：贯穿孔31的下边缘31a(即，最低位置)相对于集油肋的径向油收集面或者润滑介质收集面42a在轴向方向上向下错开地布置。这所提供的优点在于，即使在集油肋上的较低油位的情况下，也实现至贯穿孔31的较大的过渡横截面。在此，贯穿孔被构造成贯穿通孔，使得贯穿通孔在活塞裙的内侧延伸至集油肋的区域中并且在那里形成具有用于容纳所捕获的油或者润滑介质的开放通道的形式的通道形容纳部。
图5示出了本发明的第四实施例。该实施例的活塞50的特殊性在于，除了之前描述的贯穿孔31之外还设置有另外的贯穿孔51(第二贯穿孔)，第二贯穿孔在沿轴向方向A看时布置在第一贯穿开孔31的下方，并且优选地在径向方向上相对于贯穿孔31稍微错开地布置。
另外的特殊性在于集油肋52的实施例。集油肋52也具有第一部段54，第一部段54在径向方向上以远离活塞裙的壁10的内侧的方式延伸。然而，在第一部段54的远端上布置有在轴向方向上延伸的第二部段53，第二部段53沿着轴向方向不仅向上地而且也向下地以远离第一部段54的方式延伸。因此，图5的集油肋52被构造成T形。这所提供的优点在于，在该实施例中，润滑介质不仅在活塞的向上运动期间而且在活塞的向下运动期间都被集油肋捕获并且被输送给上部的贯穿孔31或者下部的贯穿孔51。由此进一步提高了在冷却通道2中被加热的润滑介质向气缸套的输送并进而还进一步改善了摩擦降低效果。
图6示出了活塞60的第五实施例。该实施例的特殊性在于，活塞裙的壁10的内侧具有轮廓61。该轮廓当前被构造成沟纹结构。由此增大了活塞裙1的壁10的内侧的表面，由此提高了油在活塞裙1的壁10上的热传递。
图7中示出了活塞70的第六实施例。该实施例的特殊性在于，凹进部71以环绕的槽或者切口的形式(其包围贯穿孔31)设置在活塞裙1的壁10的外面13上。凹进部71具有的效果在于对穿过贯穿孔31流出到气缸套上的油进行更有效地分配。这又加速了气缸套的油膜的加热并且因此更加快速和有效地降低活塞裙摩擦。
图8示出了活塞80的第七实施例。该实施例的特殊性在于，贯穿孔82(润滑介质回流孔)布置在冷却通道2的内侧上。润滑介质回流孔82尤其布置成与冷却通道的下部区域4的下端部4a间隔开并且同时布置在贯穿孔31的下方，冷却通道通过该贯穿孔与气缸套流体地连接。可以通过确定润滑介质回流孔82的径向高度来设定润滑介质储备箱81的油位。通过润滑介质回流孔82，在冷却通道2中被来回甩动的润滑介质能够再次回流到活塞内腔中并且通过这种方式再次被输送到润滑介质循环中。润滑介质回流孔82被构造成倾斜地下降，由此提供了制造技术上的优点，原因在于通过这种方式使润滑介质回流孔82的装入不需要角钻。
需要强调的是，图2至8示出的实施例变体能够任意地彼此组合。这例如根据在图9中示出的活塞90的实施例变体示出，多个在之前描述的优选实施例变体组合成一个实施例。
尽管参考了确定的实施例对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以实施不同的变形并且可以使用等效物作为替代。额外地，还可以实施多种修改，而不会脱离相关的范围。因此，本发明不应该受到所公开的实例的限制，而是应该包括所有的落入到所附权利要求的范围中的实施例。尤其是，本发明也以不取决于所引用的权利要求的方式要求对从属权利要求的内容和特征的保护。
附图标记列表
1 活塞裙 2 冷却通道
3 上部部段 4 下部部段
5 活塞头 6 环部
6a 环形槽 7 活塞凹坑
8 销孔 9 过渡壁部段
10 活塞裙的壁
11 在1200转/分钟时取决于油膜温度的活塞裙摩擦
12 在1800转/分钟时取决于油膜温度的活塞裙摩擦
13 外面 14 壁
15 棱角 20 活塞
30 活塞 31 第一贯穿孔
31a 下部边缘 40 活塞
41、52 集油肋 42、54 集油肋的第一部段
42a 集油面 43、53 集油肋的第二部段
50 活塞 51 第二贯穿孔
60 活塞 61 轮廓
70 活塞 71 凹进部
80 活塞 81 润滑介质
82 润滑介质回流孔 90 活塞
A 轴向方向

Claims (17)

1.一种用于往复活塞式内燃机的活塞(20；30；40；50；60；70；80；90)，其包括活塞头(5)和活塞裙(1)，
其中，所述活塞头(5)具有环绕的环部(6)并且在所述环部(6)的区域中具有环形的冷却通道，所述环部具有用于活塞环的至少一个环形槽，其特征在于，所述冷却通道(2)从所述环部延伸直至所述活塞裙的壁(10)。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(2)延伸直至所述活塞裙(1)的所述壁(10)的背离所述环部(6)的下端部区域(4)。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，
a)所述活塞裙(1)具有用于容纳活塞销的至少一个销孔(8)；并且
b1)所述冷却通道(2)在所述活塞的轴向方向上延伸直至所述至少一个销孔(8)的高度；且/或b2)所述冷却通道在所述活塞的轴向方向上延伸直至所述销孔(8)的下端部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(2)在所述活塞裙(1)的所述壁(10)的区域中通过至少一个第一贯通孔(31)与用于所述活塞的气缸套流体地连接。
5.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述至少一个第一贯通孔(31)在轴向方向上布置在所述活塞裙的中间高度上。
6.根据权利要求4或5所述的活塞，其特征在于集油肋(41；52)，所述集油肋布置在所述冷却通道(2)中，使得由于活塞运动而在所述冷却通道中被来回甩动的油的一部分掉落在所述集油肋(41；52)上并且通过所述集油肋(41)被引导至所述至少一个第一贯穿孔(31)。
7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于，
a)所述集油肋(41；52)布置在所述至少一个第一贯穿孔(31)的高度上或者布置成直接相邻于所述至少一个第一贯穿孔；且/或
b)所述第一贯穿孔(31)的下边缘(31a)布置成相对于所述集油肋(41，52)的水平集油面(42a)向下错开；且/或
c)所述贯穿孔是贯穿通孔，所述贯穿通孔延伸到所述集油肋的区域中并且在那里形成通道形凹口。
8.根据权利要求6或7所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(2)在所述活塞裙的所述壁(10)的区域中通过至少一个第二贯穿孔(51)与所述气缸套流体地连接，其中，所述至少一个第一贯穿孔(31)和所述至少一个第二贯穿孔(51)在所述活塞的轴向方向(A)上分别布置在所述集油肋(52)的相对侧上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的活塞，其特征在于，所述集油肋(41；52)具有第一部段(42；54)和第二部段(43；53)，所述第一部段在所述活塞裙的所述壁上环绕地延伸并且在所述活塞的径向方向上延伸，所述第二部段在所述活塞的轴向方向上延伸并且布置在所述第一部段(42；54)的背离所述活塞裙(1)的所述壁的端部区域上。
10.根据权利要求8和9所述的活塞，其特征在于，所述集油肋(52)的所述第二部段(53)在轴向方向上不仅在所述活塞头的方向上延伸而且还在相反的方向上延伸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙的所述壁(10)在面对所述冷却通道(2)的侧面上具有轮廓(61)，并且所述轮廓(61)优选地由沟纹结构形成。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙(1)在其外面(13)上具有环绕所述至少一个第一贯通孔(31)的端部区域的凹进部(71)，所述凹进部例如具有槽或沟的形式，所述凹进部用于将从所述第一贯穿孔(31)的所述端部区域中流出的润滑介质分配到所述气缸套和所述活塞裙(1)之间。
13.根据权利要求4至12中任一项所述的活塞，其特征在于润滑介质回流孔(82)，所述润滑介质回流孔设置在所述冷却通道(2)的与所述活塞裙(1)相对地布置的壁(14)上，其中，所述润滑介质回流孔(82)布置成在所述活塞的轴向方向上与所述冷却通道(2)的下端部(4a)间隔开并且布置在所述至少一个第一贯穿孔(31)的下方。
14.根据权利要求13所述的活塞，其特征在于，所述润滑介质回流孔(82)从所述冷却通道(2)的所述壁(14)朝向活塞内腔向下倾斜地延伸。
15.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，
a)所述冷却通道(2)的过渡壁部段；
a1)所述过渡壁部段布置在所述冷却通道(2)的面对所述活塞的内侧的侧面上；以及
a2)所述过渡壁部段将所述冷却通道(2)的上部区域(3)连接到所述冷却通道(2)的下部区域(4)，所述上部区域环绕地形成在所述环部(6)的区域中，所述下部区域邻接于所述活塞裙(1)的所述壁(10)；
a3)所述过渡壁部段具有部段(9)，所述部段朝向所述活塞裙(1)倾斜地向下延伸并且通过所述冷却通道(2)的壁(14)邻接在所述冷却通道的所述下部区域(4)中，所述冷却通道的所述壁与所述部段相比更陡峭地向下延伸并且与所述活塞裙(1)相对地布置；
b)其中，所述冷却通道的所述壁部段(9)和相对于所述部段更陡峭地向下延伸的所述壁(14)之间的过渡区域形成棱角(15)。
16.一种装置，其包括：
a)根据前述权利要求中任一项所述的活塞；
b)体积流量调节润滑介质泵，其用于为所述活塞提供润滑介质；以及
c)所述润滑介质泵的控制装置，其中，所述控制装置被构造成基于能够从中推导出当前的内燃机功率的内燃机运行参数对向所述活塞提供的润滑介质的润滑介质体积流量进行控制或者调节，使得在所述运行参数的对应于第一发动机功率的第一值的情况下设定第一体积流量，并且在所述运行参数的对应于比所述第一发动机功率大的第二发动机功率的第二值的情况下设定第二体积流量，所述第二体积流量大于所述第一体积流量。
17.一种机动车，尤其是商用车辆，其具有根据权利要求1至15中任一项所述的活塞。
CN201710083778.7A 2016-02-18 2017-02-16 用于往复活塞式内燃机的活塞 Active CN107091166B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016001926.3A DE102016001926A1 (de) 2016-02-18 2016-02-18 Kolben für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine
DE102016001926.3 2016-02-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107091166A true CN107091166A (zh) 2017-08-25
CN107091166B CN107091166B (zh) 2021-01-29

Family

ID=57944315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710083778.7A Active CN107091166B (zh) 2016-02-18 2017-02-16 用于往复活塞式内燃机的活塞

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10502158B2 (zh)
EP (1) EP3208453B1 (zh)
KR (1) KR20170097565A (zh)
CN (1) CN107091166B (zh)
DE (1) DE102016001926A1 (zh)
RU (1) RU2734889C2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973237A (zh) * 2017-12-20 2019-07-05 曼卡车和巴士股份公司 用于润滑连杆大头轴承的装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017130961A1 (de) 2017-12-21 2019-06-27 Man Truck & Bus Ag Kolben für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine
DE102021134521A1 (de) * 2021-12-23 2023-06-29 Newgreen Ag Dieselmotor mit Hochdruck-Einspritzung und Aufladung

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020046593A1 (en) * 2000-10-18 2002-04-25 Carmo Ribeiro Multi-axially forged piston
US20090151555A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Lapp Michael T Piston with a cooling gallery
CN201916070U (zh) * 2010-12-20 2011-08-03 浙江吉利汽车研究院有限公司 往复式发动机的活塞
CN103206282A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 福特环球技术公司 操作燃烧发动机润滑系统的方法和装置
US20130186365A1 (en) * 2011-09-06 2013-07-25 Mahle Koenig Kommanditgesellschaft Gmbh & Co Kg Piston, cylinder and engine with crown precision cooling
CN103403406A (zh) * 2011-03-01 2013-11-20 马勒国际公司 内燃机活塞
CN103403407A (zh) * 2011-03-01 2013-11-20 马勒国际公司 内燃机活塞
CN103688043A (zh) * 2011-05-20 2014-03-26 费德罗-莫格尔公司 具有冷却通道的钢活塞及其制造方法
CN104379917A (zh) * 2012-05-05 2015-02-25 马勒国际公司 用于内燃机的活塞
CN104641095A (zh) * 2012-07-20 2015-05-20 费德罗-莫格尔公司 具有油冷却通道的活塞及其构造方法
CN104775921A (zh) * 2014-01-14 2015-07-15 福特环球技术公司 稳健的直接喷射燃料泵系统
CN105308299A (zh) * 2013-05-31 2016-02-03 马勒国际有限公司 用于内燃机的活塞

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB493126A (en) * 1936-07-23 1938-09-30 Louis Birkigt Improvements in and relating to liquid circulating means
DE733038C (de) * 1941-09-17 1943-03-18 Mahle Kg Brennkraftmaschinenkolben mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Kuehlmittels
JPS54116516A (en) * 1978-03-01 1979-09-10 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
US4493292A (en) * 1983-06-09 1985-01-15 Automotive Engine Associates Heat piped piston
DE3502644A1 (de) * 1985-01-26 1986-07-31 M.A.N.-B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Oelgekuehlter, mehrteiliger tauchkolben fuer hubkolbenbrennkraftmaschinen
DE3506399A1 (de) * 1985-02-23 1986-08-28 Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren mit schmiernut
SU1560759A1 (ru) * 1987-07-06 1990-04-30 Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей Поршень двигател внутреннего сгорани
BR8803970A (pt) * 1988-07-15 1990-03-20 Metal Leve Sa Embolo articulado refrigerado
DE4018252A1 (de) * 1990-06-07 1991-12-12 Man B & W Diesel Ag Oelgekuehlter kolben
DE4243571C2 (de) * 1992-12-22 1997-05-28 Opel Adam Ag Ölversorgung für den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
US6477941B1 (en) 1999-10-08 2002-11-12 Federal-Mogul World Wide, Inc. Dual gallery piston
JP4486270B2 (ja) * 2001-02-22 2010-06-23 三菱重工業株式会社 スカート注油構造
US6532913B1 (en) * 2001-11-27 2003-03-18 Caterpillar Inc Piston cooling fin
DE102004017909A1 (de) * 2004-04-13 2005-11-10 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Kühlung von zumindest einem Kolben einer Brennkraftmaschine
JP2006226152A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Toyota Motor Corp 内燃機関
DE102005042003A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-08 Mahle International Gmbh Gebauter, flüssigkeitsgekühlter Kolben
JP2011256812A (ja) * 2010-06-10 2011-12-22 Nippon Soken Inc 内燃機関のピストン
US8739746B2 (en) * 2012-01-31 2014-06-03 Ford Global Technologies, Llc Variable oil pump diagnostic
JP2013209903A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Daihatsu Motor Co Ltd ピストン構造
DE102012017217A1 (de) * 2012-08-31 2014-05-15 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor
JP6171644B2 (ja) 2013-07-12 2017-08-02 マツダ株式会社 車両の制御装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020046593A1 (en) * 2000-10-18 2002-04-25 Carmo Ribeiro Multi-axially forged piston
US20090151555A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Lapp Michael T Piston with a cooling gallery
CN201916070U (zh) * 2010-12-20 2011-08-03 浙江吉利汽车研究院有限公司 往复式发动机的活塞
CN103403406A (zh) * 2011-03-01 2013-11-20 马勒国际公司 内燃机活塞
CN103403407A (zh) * 2011-03-01 2013-11-20 马勒国际公司 内燃机活塞
CN103688043A (zh) * 2011-05-20 2014-03-26 费德罗-莫格尔公司 具有冷却通道的钢活塞及其制造方法
US20130186365A1 (en) * 2011-09-06 2013-07-25 Mahle Koenig Kommanditgesellschaft Gmbh & Co Kg Piston, cylinder and engine with crown precision cooling
CN103206282A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 福特环球技术公司 操作燃烧发动机润滑系统的方法和装置
CN104379917A (zh) * 2012-05-05 2015-02-25 马勒国际公司 用于内燃机的活塞
CN104641095A (zh) * 2012-07-20 2015-05-20 费德罗-莫格尔公司 具有油冷却通道的活塞及其构造方法
CN105308299A (zh) * 2013-05-31 2016-02-03 马勒国际有限公司 用于内燃机的活塞
CN104775921A (zh) * 2014-01-14 2015-07-15 福特环球技术公司 稳健的直接喷射燃料泵系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973237A (zh) * 2017-12-20 2019-07-05 曼卡车和巴士股份公司 用于润滑连杆大头轴承的装置
US11220938B2 (en) 2017-12-20 2022-01-11 Man Truck & Bus Ag Device for lubricating a big-end bearing

Also Published As

Publication number Publication date
CN107091166B (zh) 2021-01-29
EP3208453B1 (de) 2020-11-18
US20170241373A1 (en) 2017-08-24
RU2734889C2 (ru) 2020-10-23
EP3208453A1 (de) 2017-08-23
BR102017003087A2 (pt) 2017-12-12
RU2017104922A3 (zh) 2020-05-22
US10502158B2 (en) 2019-12-10
RU2017104922A (ru) 2018-08-16
KR20170097565A (ko) 2017-08-28
DE102016001926A1 (de) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11692780B2 (en) Heat exchangers
CN107091166A (zh) 用于往复活塞式内燃机的活塞
CN104641095B (zh) 具有油冷却通道的活塞及其构造方法
CN102422005B (zh) 具有带有波状外形凸缘的中心冷却油沟的活塞
US7735462B2 (en) Piston for an internal combustion engine and combination a piston provided with an oil injection device
US7748361B2 (en) Piston for a combustion engine, and combustion engine
CN104295454B (zh) 用于风力涡轮机的轴承
CN104364507B (zh) 具有附加冷却通道的活塞及具有该活塞的内燃机
CN104864098B (zh) 机械密封装置
CN102639850A (zh) 加强的双油腔活塞及其构造方法
US8616114B2 (en) Piston with central directional oil flow and wrist pin lubrication feature and method of construction thereof
CN103649508A (zh) 用于内燃机的活塞
CN104153886B (zh) 轴承环供油装置
CN103842634A (zh) 对置活塞发动机中的汽缸的冲击冷却
CN108026859A (zh) 具有低结构高度的活塞
KR102455163B1 (ko) 액체 냉매를 통해 실린더 라이너를 냉각시킬 수 있는 적어도 하나의 실린더를 갖춘 내연 기관
CN104246193A (zh) 带有增强冷却通道的活塞
DE112007002529T5 (de) Variabler Turbolader und Verfahren zum Rückführen von Öl von hydraulischer Antriebseinrichtung
CN105710419A (zh) 一种自冷却型钻头
US10221807B2 (en) Particular arrangement of a cooling duct connecting bore of a cooling duct
CN100334325C (zh) 蒸汽轮机和运行蒸汽轮机的方法
CN109386397B (zh) 内燃机
CN103764983A (zh) 用于增强冷却的发动机装置
CN205715709U (zh) 隔板式多层套筒调节阀
CN103511270B (zh) 立式旋转压缩机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant