专利名称：用于冷却活塞的方法和冷却的活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据两个独立权利要求的相应的前序部分特征的一种用于冷却内燃机的活塞的方法和一种内燃机的活塞，在所述方法中，承受至少一个燃料射束的活塞顶通过喷出的油来冷却。
背景技术：
WO 2007/110056A1中公开了一种用于内燃机的活塞，在其环绕的冷却通道中设置平行于活塞顶设置的环状分隔壁。所述分隔壁具有一个或多个喷嘴状开口。油用作活塞的冷却介质。开口的油喷出射束定向到活塞顶下侧上。在此，喷出射束撞到下侧的一些区域上，所述区域在相对置的上侧上的区域承受至少一个燃料射束。在内燃机中的活塞运行时，由于燃料燃烧，在活塞顶的上侧以及活塞本身上产生高温。不利的是高温下的运行影响活塞的运行安全性，因为在高温下活塞可能在气缸内膨胀并且由此在活塞上产生其它的摩擦条件。活塞顶上侧上的高的热负荷也会导致活塞材料疲劳并且长时间之后由于过热而导致活塞材料变废。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种开头所述类型的方法和活塞，借此可降低活塞在运行时的温度。根据本发明，该任务以下述方式得以解决所述油连续地有针对性地被喷射到活塞顶下侧的这样的区域上，该区域位于活塞顶(Kolbenboden)的不直接承受燃料射束的区域的对面。根据本发明的内燃机活塞的冷却可产生如下优点—方面，通过借助于油来进行有针对性的冷却，降低了活塞中的燃烧室凹腔上的温度和环形槽上的温度。另一方面，通过降低的工作温度提高了活塞的运行安全性。在此， 根据本发明，活塞、尤其是活塞顶的表面温度得到降低。此外，通过冷却降低了活塞材料疲劳的危险。也长期防止了材料变废，例如防止材料裂纹、材料磨损和/或材料耗损。另外， 通过分隔元件中的适合数量的开口和适合的开口直径可最佳地冷却活塞。通过压力室中适合的压力可使油从压力室中最佳地喷出，从而避免在活塞下侧上形成油积碳。在本发明的一种有利的方案中，活塞具有至少一个中断的冷却通道，由此冷却通道本身并不完全在活塞中环绕。在本发明的另一种有利的方案中，活塞具有多个冷却通道， 所述冷却通道分别是中断的并且彼此间隔开地在优选一个平面中环绕。这些冷却通道在此优选分别与活塞中轴线隔开相同距离地设置在一个平面中。作为替换方案，在另一种有利的方案中，活塞的冷却通道也可作为一个完整的冷却通道在活塞中环绕。根据本发明，分隔元件定位在冷却通道中并且将活塞的冷却通道划分为两个区域。在冷却通道中的一个形成的区域是在容积上减小的冷却通道并且另一个形成的区域是在原先的冷却通道中形成的压力室，该压力室的容积大约等于冷却通道的容积和所述减小的冷却通道的容积之差。 分隔元件在此具有至少一个开口，油从所述开口出发连续喷出并且油从所述开口出发被喷射到活塞顶下侧上。 这样构造分隔元件，使得其配合冷却通道的形状。由此，分隔元件可配合地定位在冷却通道中。在此，分隔元件可设计成一个部件。作为替换方案，分隔元件也可由多个零部件构成并且所述零部件组合成一个分隔元件。分隔元件可具有分隔壁形式的平面形状、具有凸拱的形状、具有倾斜的形状或具有任意其它可能的几何形状。分隔元件的尺寸在此适配于活塞的应用。因此根据活塞的尺寸和由此也根据冷却通道的尺寸适配地确定分隔元件的尺寸。在本发明的一种优选的方案中，分隔元件由金属或轻金属、优选钢、钢合金、铝或铝合金制成。另外，分隔元件可由塑料或硬质材料制成。分隔元件优选借助成形工艺如铸造、借助变形工艺如锻造或压制和/或借助切削的制造工艺如车削、磨削或铣削制成。活塞的冷却通道中的压力室形成在冷却通道的一部分壁和分隔元件的一部分壁之间。根据本发明，压力室填充处于压力下的油。作为替换方案，压力室也可填充任意另一种冷却介质。活塞中压力室的一部分表面优选借助制造工艺、优选借助切削的制造工艺进行加工以便形成良好的表面质量。良好的表面质量允许分隔元件配合地装入借助制造工艺如磨削和/或铣削加工出的冷却通道中。在此优选从侧面加工所述压力室的一部分壁，也就是说，例如在两件式的活塞的情况下，刀具分别从侧面在分隔元件和压力室壁的接触面上配合地加工压力室壁以及加工压力室的其余表面。通过将分隔元件配合地装入冷却通道中可形成封闭的压力室，因为冷却通道的壁和分隔元件构成具有小公差的配合。在本发明的另一种有利的方案中，冷却通道中的由分隔元件构成的压力室通过至少一个密封元件、优选借助至少一个密封环元件和/或至少一个硬橡胶在分隔元件和冷却通道的部分接触面上相对于活塞中的冷却通道密封，以避免压力室中的压力损失。根据分隔元件和冷却通道的接触面的形状和设计方案优选使用密封环元件和/或硬橡胶。在填充油的压力室中优选建立1.5至10巴、优选约3巴的压力。由此压力连续建立在压力室中并且油连续地积聚在压力室中。在此，新油分别以一定的压力和体积流量连续补充到压力室中，从而保持为运行设定的压力。在填充油的压力室中建立的压力优选通过连杆或销借助泵作用或喷射来产生。在通过销供给油时，例如可通过销孔来供给油。根据活塞的应用和大小，可配合地设定另一在1. 5巴至10巴的界限之外的压力。作为本发明的一种优选的方案，分隔元件借助摩擦锁合连接、优选螺纹连接或压接固定在冷却通道上。在螺纹连接的情况下，分隔元件定位在冷却通道中并且优选借助至少一个螺栓和或活塞中的至少一个螺纹固定在冷却通道上。在压接的情况下，这样将分隔元件固定在冷却通道中，使得优选在分隔元件和冷却通道之间形成不可分开的连接。替换或附加地，分隔元件可借助材料锁合连接、优选粘接和/或焊接固定在冷却通道上。在材料锁合连接的情况下，定位在冷却通道中的分隔元件优选固定粘接在冷却通道上和/或优选与冷却通道焊接在一起。由此在分隔元件和冷却通道之间形成不可分开的连接。在另一种有利的方案中，冷却通道中的分隔元件借助成形工艺、优选铸造来制造。 活塞在此也优选通过成形工艺、例如砂型铸造或金属型铸造构造为一件式的活塞。于是，冷却通道和位于其中的分隔元件一同在例如砂型铸造时通过失芯技术直接在活塞中制造。作为替换方案，分隔元件在金属型铸造时也可直接借助失芯技术在铸造时被一同铸造到活塞中。作为替换方案，上部和下部可单独铸造，其中，分隔元件在铸造上部或下部时被一同铸造出ο作为替换方案，活塞或上部和下部也可借助变形工艺如锻造或压制、或借助切削工艺如车削或铣削来制造。作为替换方案，上部和下部也可分别借助不同的制造工艺来制造。一件式的活塞优选由金属或轻金属、优选由铁、钢、钢合金、铝或铝合金制成。在两件式的包括上部和下部的活塞中，可为上部和下部使用相同或不同的材料。用于上部和下部的材料优选是金属或轻金属、尤其是铁、钢、钢合金、铝或铝合金。接下来仅示例性地说明分隔元件中一个唯一开口的设计方案。压力室中的处于压力下的并且用于冷却活塞的油通过分隔元件中的至少一个开口被连续朝向活塞下侧喷射。 所述油优选连续地有针对性地被喷射到活塞顶下侧的这样的区域上，该区域位于活塞顶的不直接承受燃料射束的区域的对面。由此正好冷却活塞的未通过至少一个燃料射束冷却的区域。由温度测量可知在这样的区域(燃料射束在活塞中不撞到这些区域上且这些区域不被燃料射束的燃油冷却)内会出现100°c且更高的温度。在活塞中被燃料射束撞到的区域的温度比不被燃料射束撞到的区域的温度要低。燃料射束可理解为导入到燃烧室中的燃油射束，其撞到活塞顶的表面上并且在燃烧室中燃烧。开口可构造在分隔元件本身之中或通过两个或更多的、可一起组合成一个分隔元件的零部件构成。根据冷却通道的设计方案，分隔元件也构造成分配环或环的形式，就冷却通道的圆形、环形和/或椭圆形的环绕而言，油通过分隔元件的开口相应配合地喷射到活塞顶下侧上。冷却通道也可在圆形、环形和/或椭圆形环绕的情况下在延伸上中断，使得仅在将各个中断区域假想连接时得到完整的圆形、环形和/或椭圆形形状。分隔元件中的开口优选构造为普通的孔。在此，不对分隔元件中的开口在表面和形状方面进行制造技术上的特殊加工。作为替换方案，开口也可构造为文丘里喷嘴或另一种喷嘴类型。在此，作为替换方案，也可将作为普通孔的开口按照喷嘴的形式钻出，从而产生喷嘴式孔。作为替换方案，开口可在铸造分隔元件本身时就已加入到分隔元件中。作为本发明的另一种有利的方案，开口优选构造为管状的、狭槽状的和/或喷嘴状的。在一种将开口设计为宽狭槽的方案中，形成狭槽状开口，从其中可喷出宽的面状射束。根据本发明，开口这样朝活塞顶下侧的一个区域定向，使得油连续地有针对性地被喷射到活塞顶下侧的该区域上，该区域位于活塞顶的不直接承受所述至少一个燃料射束的区域的对面。替换或附加地，在另一种有利的方案中，开口也可朝活塞顶下侧的一个区域定向，使得油连续地有针对性地被喷射到活塞顶下侧的该区域上，该区域位于活塞顶的直接承受所述至少一个燃料射束的区域的对面。由此，在使用至少两个开口的情况下，活塞顶下侧的在对面侧(相反侧)承受燃料射束的区域和活塞顶下侧的在对面侧不直接承受燃料射束的区域可借助相应的开口(例如相应配置的开口)来喷射，使得承受燃料射束的区域被其中一个开口喷射并且不承受燃料射束的区域被另外一个开口喷射。作为替换方案，油也可通过一个唯一的开口被喷射到活塞下侧的一个区域上，所述区域在对面侧上在一些局部区域中承受燃料射束并且在一些局部区域中不承受燃料区域。在另一种有利的构型中， 分隔元件中的开口的形状和设计方案也可变化，使得在一个分隔元件中存在多个不同的开口类型。在本发明的另一种有利的方案中，通过活塞的冲程运动所述油从压力室出发通过分隔元件的开口附加地朝向活塞顶下侧喷出和加速。尤其是当活塞从燃烧室中再次移出并且燃烧室在此扩大时，由于压力室中的油的惯性，压力室中的压力通过活塞的冲程运动被增大。为了在活塞运行期间实现活塞的最佳冷却，必须将分隔元件中的开口数量协调一致。为了最佳冷却也必须调整开口的直径。分隔元件中开口的尺寸在此要根据分隔元件的尺寸和活塞所需的冷却功率进行调整。在另一种有利的方案中，优选为一个完整环绕的通道使用1至180个开口。用于中断的冷却通道的开口数量借助一因数得出，该因数可由中断的冷却通道的长度和完整环绕的冷却通道的长度之比计算出。因此，在50%环绕的冷却通道中，优选开口数量为1至90，因为所得出的比值为0.5。替换或补充地，开口数量和开口直径的比值可以在1 10 1/mm(每毫米十分之一个)和360 1 l/mm(每毫米360个) 之间。在本发明的另一种有利的方案中，活塞包括上部和下部，在组合该活塞时可由上部和下部形成至少一个共同的支承面。由此可在该支承面的区域中将单独的分离元件简单地定位和安装在活塞中。在本发明的另一种有利的方案中，活塞包含至少一个冷却狭槽和/或至少一个冷却孔。所述冷却狭槽和/或冷却孔可以优选分别设置在各中断的冷却通道之间，使得借助于冷却狭槽和/或冷却孔加强对活塞或者说活塞顶的冷却。
借助四个附图详细阐述本发明的优选的实施方式。附图如下图1为活塞的局部图，在活塞的冷却通道中分隔元件借助支撑螺栓固定在冷却通道上；图2和3为活塞局部图中的分隔元件，其借助硬橡胶和螺栓固定在活塞的冷却通道中；和图4为活塞局部图中的分隔元件的另一种实施例。
具体实施例方式附图1至4中示出用于内燃机的活塞1的局部图。活塞1在三种实施例中分别构造相同的并且接下来首先对其进行概括说明。之后，分别详述这三种实施例。最后，参考这三种实施例说明运行状态中的活塞。在四个附图中相同部件使用同一附图标记并且新的附图标记在附图中用于不同部件。用于内燃机的活塞1在三种实施例中包括上部2和下部3。上部2相对于下部3单独制造。在上部2和下部3之间可形成至少一个共同的支承面。在三种实施例中分别形成两个支承面4、5。上部2和下部3在实施例中借助摩擦锁合连接、例如借助唯一的螺纹连接彼此连接(未示出)。为了定位上部2和下部3，使用销钉，该销钉将所述两个支承面4、5配合地定位。替换或附加地，上部和下部也可借助另一种摩擦锁合连接、例如压接彼此连接。替换或附加地，上部和下部也可借助材料锁合连接、例如粘接和/或焊接彼此连接。活塞1具有至少一个燃烧室凹腔6 (在实施例中唯一的燃烧室凹腔6)、至少一个环形槽7 (在实施例中三个环绕整个活塞1的环形槽7)、唯一的活塞顶17、至少一个冷却通道9(在实施例中两个在活塞1中中断的冷却通道9)和至少一个用于将油从相应的冷却通道9排出的排出口 10(在实施例中多个用于相应的中断的冷却通道9的排出口 10)。另外， 在根据图1至3的实施例中，活塞1为每个中断的冷却通道9具有一个唯一的在槽中的、在相应的中断的冷却通道9中环绕的密封环8并且在根据图4的实施例中具有两个在相应的中断的冷却通道9中环绕的密封环8。密封环8在活塞1中的首先任务是将相应的中断的冷却通道9相对于气缸套的区域密封。在实施例中，多个燃油射束撞到活塞顶17的上侧上 (在图1至4中未示出)。接下来示例性地详细说明活塞1中的两个中断的冷却通道9之一。另一中断的冷却通道构造成相同的。所述两个中断的冷却通道9在此分别这样设置在活塞1中，S卩，它们位于一个平面中并且与活塞中轴线(在冲程方向上看)隔开相同距离地在活塞1中彼此隔开相同距离，由此在各个实施例中形成对称设置。所述两个中断的冷却通道9在此分别基于其尺寸构成一个约150°的角。具有这两个中断的冷却通道9的活塞1可附加地在有些位置上具有至少一个冷却狭槽和/或至少一个冷却孔，在所述位置上在两个中断的冷却通道9之间存在距离。在实施例中，在所述位置上分别设置两个冷却狭槽，以便进一步支持冷却。接下来所描述的活塞1中的两个中断的冷却通道9之一在实施例中通过分隔元件 11被划分为两个区域。冷却通道9的一个形成的区域是压力室12，该压力室形成于冷却通道9的壁的一部分和分隔元件11的壁的一部分之间。冷却通道9的另外的第二区域是在容积上相对于原始冷却通道9减小的冷却通道9a。在所述三个实施例中，中断的冷却通道9仅具有一个唯一的分隔元件11，该分隔元件仅由一个唯一的零部件构成。分隔元件11在整个中断的冷却通道9的区域中环绕一次。分隔元件11在根据图1至4的实施例中还具有至少一个开口 16。这些实施例分别具有多个开口 16，其在各个实施例中还将被详细说明。作为替换方案，分隔元件可由多个用于组合成一个完整的分隔元件的零部件构成，该分隔元件组合成在中断的冷却通道的区域中完整环绕。至少一个开口在此也可通过至少两个分隔元件构成，由此在组合所述至少两个分隔元件时形成至少一个唯一的开口。在所述实施例中，分隔元件11例如由铝合金制成。接下来，分别对所述三个实施例进行详细说明。分隔元件11在根据图1的实施例中借助摩擦锁合连接、例如螺纹连接固定在中断的冷却通道9中。
为了螺纹连接，在该实施例中，在活塞1的中断的冷却通道9中使用支撑螺栓13， 其借助螺纹拧紧在活塞1的下部3中。为了将分隔元件11固定在活塞1的中断的冷却通道9中，优选使用三个支撑螺栓13。作为替换方案，可用任意其它的螺栓类型、如圆柱头螺栓来代替支撑螺栓，以便将分隔元件11固定在活塞1上。此外，下部3在设置支撑螺栓13 的位置上具有配合的螺纹孔。此外，分隔元件11在这些位置上具有配合的固定孔14，在所述位置上支撑螺栓13 定位在分隔元件11下方。下面示例性地说明图1所示的使用的支撑螺栓13之一。通过将支撑螺栓13定位在分隔元件11的固定孔14中，分隔元件11可在支撑螺栓13的上侧上借助螺母固定于支撑螺栓上，支撑螺栓以其下侧借助螺纹拧紧于下部3中。根据图1，分隔元件11在此以一个区域平置于下部3的一个平面上，从而形成压力室12。分隔元件11的另一区域与冷却通道9的壁借助至少一个密封元件、优选借助至少一个密封环元件15和/或至少一个硬橡胶相对于活塞1中减小的冷却通道9a密封。在根据图1的实施例中，为分隔元件11分别使用一个唯一的密封环元件15，其密封在分隔元件11 和冷却通道9的壁之间压力室12。在此，根据图1，密封环元件15嵌入分隔元件11中的槽中。作为替换方案，分隔元件可借助硬橡胶相对于冷却通道壁密封，硬橡胶例如在下部中定位在分隔元件和冷却通道壁之间。为了在使用分隔元件11之前形成良好的表面质量，借助制造工艺、优选借助切削制造工艺如铣削和/或磨削来加工活塞1中的压力室12的表面，使得用于该实施例中的密封环元件15可良好地密封并且分隔元件11可很好地在冷却通道中贴靠在下部3上。在该实施例中，压力室首先被铣削并且然后被磨削，从而形成光滑的高质量表面。在某些活塞方案中、如在铸造的活塞中，也可放弃所述方法步骤。替换或附加地，分隔元件也可借助另一种摩擦锁合连接、优选压接固定在冷却通道中。为此，通过将分隔元件例如楔形地插入或者说压入下部中，分隔元件和冷却通道的壁形成摩擦锁合的连接。替换或附加地，分隔元件也可借助材料锁合连接、优选粘接和/或焊接固定在冷却通道中。为此将分隔元件与冷却通道壁粘接和/或焊接。在该实施例中，借助多个位于活塞1的下部3中的进油孔(未在图1中示出)向压力室12中输送油。根据图1的分隔元件11具有多个开口 16，其构造成管状的。在此，根据图1，分隔元件11具有多个管状的上端部分，其彼此间隔开地设置。例如借助钻孔在所述上端部分中分别加工出根据图1的管状开口 16。孔形的开口 16在此不进行特殊加工。可通过开口 16 的形状使油有针对性地被喷射到活塞顶下侧18上。通过根据图1的上端部分16的尺寸，从压力室12喷出的油不会被喷入到积聚在减小的冷却通道9a内的油中，因为该上端部分突出于积聚在减小的冷却通道9a中的油。作为替换方案，各个开口也可构造为喷嘴状的、例如文丘里喷嘴式的。由此，从压力室喷出的油的压力与从普通孔喷出的油的压力相比进一步增大或者说优化。接下来详细说明图2和3的实施例。
在根据图2和3实施例中，在分隔元件11中设置凹腔，其构成压力室12。分隔元件11在此平置于在中断的冷却通道9的区域中环绕的硬橡胶20上，硬橡胶配合地插入下部3中的中断的冷却通道9的凹部中。硬橡胶20在此配合冷却通道9的轮廓。凹腔通过穿过下部3和硬橡胶20的连杆或销借助于至少一个分别穿过下部3和硬橡胶20的进油孔 21借助于泵作用或喷射被供给油。在根据图2和3的实施例中，活塞1具有多个进油孔21。 在凹腔中通过从进油孔21在压力下被供给的油不断建立压力，其中，新供给的油以规定的压力和以规定的体积流量连续地后续流入压力室12、即流入凹腔中。根据图3，通过分隔元件11中的至少一个固定孔14(在该实施例中优选为三个固定孔14)并且通过硬橡胶20中的至少一个孔(在该实施例中优选为三个孔)，至少一个圆柱头螺栓22 (在该实施例中优选为三个圆柱头螺栓2 穿过分隔元件11和硬橡胶20并且借助至少一个螺纹(在该实施例中为三个螺纹)与下部3拧紧。在此，每个圆柱头螺栓22 穿过一个固定孔14和硬橡胶20的一个孔并且根据图3借助于螺纹拧接。由此，分隔元件 11和硬橡胶20与活塞1的下部3固定连接并且在中断的冷却通道9中形成通过硬橡胶20 密封的压力室12。根据图2和3的分隔元件11具有多个狭槽状开口 16，在图2和3中分别仅示出一个开口 16。分隔元件11具有多个配合的狭槽状上端部分，其分别具有一个狭槽状开口 16。 上端部分在此分别具有深度T。狭槽状开口 16在根据图2和3的实施例中分别在分隔元件 11或者说相应的上端部分中被钻出。接下来简要描述图2中的狭槽状开口 16。图2中所示的狭槽状开口 16分别借助于在中断的冷却通道9中的上端部分以一定的角区段(例如40° )在中断的冷却通道中环绕。由此，当油从分隔壁11的狭槽状开口 16中狭槽状地喷出时，借助开口 16的狭槽形状可喷射活塞顶下侧18的一个面状区域。作为替换方案，分隔元件也可粘接在硬橡胶上。随后，可将与冷却通道的下部区域相配合的硬橡胶粘接在冷却通道中的凹部中。接下来详述图4的实施例。在根据图4的实施例中，分隔元件11作为一个部件摩擦锁合地嵌入活塞1的下部 3中并且与其固定。在此，在下部3和分隔元件11之间形成两个接合区域23。根据图4，分隔元件11的压力室12借助两个密封环8相对于减小的冷却通道9a和气缸套密封，所述密封环分别定位在根据图4的分隔元件11的一个槽中。在上部2的背离环形槽7的一部分壁和位于分隔元件11中的凹腔之间形成压力室12，油从该压力室中通过分隔元件11的至少一个开口 16流出。在该实施例中，分隔元件11具有多个开口 16。所述开口在此分别配合地设置在分隔元件11中，使得根据图4 一个开口 16例如形成于分隔元件11的上方接片中。在根据图4的实施例中，所述开口 16分别在分隔元件11中被钻出。通过相应的钻孔的深度和形状产生管状开口 16，其将流出的油配合地朝向活塞顶下侧18引导。另外，分隔元件11具有多个进油孔21。在图4中仅示出一个开口 16和一个进油孔21。接下来示例性地说明根据图1至4的三种实施例的活塞1在内燃机中的运行。在实施例中通过连杆和销借助泵作用或喷射在压力下被供给的油经由进油孔21 流入中断的冷却通道9的压力室12中。由此，油分布在压力室12中。在此在压力室12中建立的压力、优选约3巴的压力可连续地将油从分隔元件11的开口 16朝活塞顶下侧18的方向喷出。从每个开口 16喷出一个唯一的射束19。在根据图1和4的实施例中，射束19 基于相应的钻孔形状的开口 16的管状造型而具有大致圆形的射束19。在根据图2和3的实施例中，相应的射束19按照喷出的面状的油壁的形式构成，因为根据图2和3的开口 16 的形状分别是狭槽状的。撞到活塞顶下侧18上的射束19在所述三个实施例中借助相应的开口 16的定向准确地撞到活塞顶下侧18的这样的区域上，这些区域位于活塞顶17的不直接承受燃料射束的区域的对面。替换或附加地，也可借助相应的开口的定向将油喷射到活塞顶下侧的这样的区域上，这些区域位于活塞顶的直接承受燃料射束的区域的对面。当活塞1下降、即当燃烧室扩大时，由于油的惯性，油在较高的压力下(在所述三个实施例中油分别具有大于3巴的压力)通过相应的开口 16从压力室12中喷出并且从开口 16朝活塞顶下侧18方向加速。刚刚喷入减小的冷却通道9a中的油随后再次通过多个排出口 10从减小的冷却通道9a中排出。为了具有至少一个冷却狭槽和/或至少一个冷却孔的活塞，在另一种可能的代替上述实施例的实施方式中，活塞可构造为单支承活塞(Einauf lagenkolben)，也就是说该活塞仅需一个唯一的(内)支承面。作为内支承面例如参见图1中位于内部(靠近活塞中轴线)的支承面4。在上述实施例的另一种可能的代替方案中，活塞中的冷却通道也可是环绕的。分隔元件配合冷却通道的形状和大小进行调整。例如可使用一件式的、环绕的分隔元件。优选在环绕的冷却通道的情况下使用六至八个固定装置(例如支撑螺栓或圆柱头螺栓)以及配合数量的螺纹以将分隔元件固定在环绕的冷却通道中。作为替换方案，在另一种实施方式中，活塞仅具有一个唯一的冷却通道并且在此活塞的该冷却通道是中断的，使得冷却通道围绕活塞中轴线形成小于360°的角度。分隔元件配合冷却通道的形状和大小进行调整。在另一种替换的实施方式中，活塞包括铸造的上部和单独铸造的下部。在这种活塞中，分隔元件也可借助成形工艺、优选铸造在活塞部件的冷却通道中一同被制造，其方式是例如下部借助铸造工艺、如砂型铸造或金属型铸造来制造并且例如借助失芯技术直接在下部中铸造出分隔元件。在另一种替换的实施方式中，也可将包括上部和下部的整个活塞作为一件式的活塞与分隔元件一同铸造出。在另一种替换的实施方案中，可在活塞中实现图1至4所示的三种实施方案的任
思组合。附图标记列表1 活塞2 上部3 下部4 支承面5 支承面
6燃烧室凹腔
7环形槽
8密封环
9冷却通道
9a减小的冷却通道
10排出口
11分隔元件
12压力室
13支撑螺栓
14固定孔
15密封环元件
16开口
17活塞顶
18活塞顶下侧
19射束
20硬橡胶
21进油孔
22圆柱头螺栓
23接合区域
T(狭槽状开口的)深度
权利要求
1.用于冷却内燃机的活塞(1)的方法，其中，承受至少一个燃料射束的活塞顶(17)通过喷射的油来冷却，所述油通过在填充油的压力室(1 中产生的压力从压力室(1 出发通过分隔元件(11)的至少一个开口(16)有针对性地被喷射到活塞顶下侧(18)的至少一个区域上，所述分隔元件定位在活塞(1)的冷却通道(9)中并且由此在冷却通道(9)中在冷却通道(9)的一部分壁和分隔元件(11)的一部分壁之间构成可填充油的所述压力室 (12)，其特征在于，将所述油连续地有针对性地喷射到活塞顶下侧(18)的这样的区域上， 该区域位于活塞顶(17)的不直接承受燃料射束的区域的对面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述填充油的压力室(1 中建立1.5 巴至10巴、优选约3巴的压力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在填充油的压力室(1 中建立的压力经由连杆或销借助于泵作用或喷射来产生。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述油附加地连续地有针对性地喷射到活塞顶下侧(18)的这样的区域上，该区域位于活塞顶(17)的直接承受燃料射束的区域的对面，从而承受燃料射束的区域和不承受燃料射束的区域都被喷射。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过活塞(1)的冲程运动，将所述油从压力室(12)出发通过分隔元件(11)的开口(16)附加地朝向活塞顶下侧(18)喷出和加速。
6.内燃机的活塞(1)，其包含活塞顶(17)和冷却通道(9)，所述活塞顶承受至少一个燃料射束，具有至少一个开口(16)的分隔元件(11)定位在所述冷却通道中，由此在冷却通道 (9)的一部分壁和分隔元件(11)的一部分壁之间形成压力室(12)，所述压力室填充处于压力下的油，其特征在于，所述开口(16)是如此定向的，使得油连续地有针对性地喷射到活塞顶下侧(18)的这样的区域上，该区域位于活塞顶(17)的不直接承受燃料射束的区域的对面。
7.根据权利要求6所述的活塞(1)，其特征在于，所述开口(16)是如此定向的，使得油连续地有针对性地喷射到活塞顶下侧(18)的这样的区域上，该区域位于活塞顶(17)的直接承受燃料射束的区域的对面。
8.根据权利要求6或7所述的活塞(1)，其特征在于，所述活塞(1)具有至少一个中断的冷却通道(9)。
9.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，所述分隔元件(11)借助摩擦锁合连接、优选螺纹连接或压接固定在冷却通道(9)上。
10.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，所述分隔元件(11)借助材料锁合连接、优选粘接和/或焊接固定在冷却通道(9)上。
11.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，所述分隔元件(11)由多个零部件构成。
12.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，在冷却通道(9)中的通过分隔元件(11)构成的压力室(12)经由至少一个密封元件、优选借助于至少一个密封环元件 (15)和/或至少一个硬橡胶00)相对于活塞(1)中的冷却通道(9)密封。
13.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，所述开口(16)构造成管状的、狭槽状的和/或喷嘴状的。
14.根据上述权利要求之一所述的活塞(1)，其特征在于，所述活塞(1)包含至少一个冷却狭槽和/或至少一个冷却孔。
全文摘要
本发明涉及一种用于冷却内燃机的活塞(1)的方法，其中，承受至少一个燃料射束的活塞顶(17)通过喷射的油来冷却，所述油通过在填充油的压力室(12)中产生的压力从压力室(12)出发通过分隔元件(11)的至少一个开口(16)有针对性地被喷射到活塞顶下侧(18)的至少一个区域上，所述分隔元件定位在活塞(1)的冷却通道(9)中并且由此在冷却通道(9)中在冷却通道(9)的一部分壁和分隔元件(11)的一部分壁之间构成可填充油的所述压力室(12)，根据本发明将所述油连续地有针对性地喷射到活塞顶下侧(18)的这样的区域上，该区域位于活塞顶(17)的不直接承受燃料射束的区域的对面。
文档编号F01P3/08GK102575614SQ201080032559
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月23日 优先权日2009年7月25日
发明者M·拉夸, V·莱纳特 申请人:Ks科尔本施密特有限公司