例中，活塞头元件232包括燃烧凹陷13的凹陷边缘、活塞头12、端环槽脊14以及最高的环形沟槽16。活塞头元件232能够连接至活塞基体231，特别是通过焊接加工，例如摩擦焊接、电子束焊接或者激光焊接。
[0034]图3在放大的局部图示中示出了:根据本发明的活塞的冷却通道19和活塞头12、燃烧凹陷13的一部分、端环槽脊14、带有环形沟槽16、17、18的环形地带15以及根据图1和图2的凹陷28。
[0035]为了确定燃烧凹陷13与冷却通道19之间的壁厚，燃烧凹陷13设置有下切口29(这方面内容参见下文)。
[0036]对于端环槽脊14的高度h优选最大值为活塞顶11的通称直径DN(参见图1和图2)的9%。为了散热，冷却通道19因此以特别有益的方式相对于活塞头12和环形地带15定位。
[0037]在针对端环槽脊14的所述尺寸规定的基础上，对于活塞头12与冷却通道基体26之间的距离优选为活塞顶11的通称直径DN(参见图1和图2)的11%和17%之间。冷却通道19因此最佳地接近热的活塞头12而定位并且相对于较冷的环形沟槽16、17、18处于最佳的位置。
[0038]而且，对于冷却通道19的高度c优选为其宽度d的0.8倍至1.7倍。该尺寸规定带来了冷却通道19的最佳容量以及相对于热的燃烧凹陷13，特别是相对于凹陷边缘以及热的活塞头12和较冷的环形沟槽16、17、18的最佳对齐。
[0039]最后，对于活塞头12与冷却通道罩27之间的距离d优选为活塞顶11的通称直径DN(参见图1和图2)的3%和7%之间。该尺寸规定还带来了冷却通道19相对于热的活塞头12的最佳定位。
[0040]综上所述，对于燃烧凹陷13与冷却通道19之间在径向上的最小壁厚w优选为活塞顶11的通称直径DN的2.5%和4.5%之间。因此实现了改进的燃烧凹陷13与冷却通道19之间的热转移。
[0041]图4a、图4b、图5a以及图5b示意性地示出了发动机运转期间的冷却油的移动以及针对根据本发明的活塞的燃烧凹陷区域、活塞头区域、冷却通道区域以及环形沟槽区域中的温度地带(图4a和图4b)和针对根据现有技术的活塞的燃烧凹陷区域、活塞头区域、冷却通道区域以及环形沟槽区域中的温度地带(图5a和图5b)。
[0042]在图4a、图4b、图5a以及图5b中，示意性地表示了三个热地带，S卩，“热”、“温”以及“冷”。因此意在图示出各个活塞区域中的相对温差。
[0043]根据本发明(图4a和图4b)，相比于现有技术，冷却通道在轴向方向上被缩短。这具有冷却油实际上专门沿着燃烧凹陷的活塞头的“热”区域移动的结果。在活塞移动的每个阶段，热因此被从活塞顶的“热”区域吸入到冷却油中。意在维持从现有技术中已知的冷却油的量并且发动机管理以在发动机的运转期间快速交换冷却油的方式设计。
[0044]在现有技术(图5a和图5b)中，冷却通道通常在轴向方向上延伸以与最下方的环形沟槽齐平并且依次位于下面，通过尽可能像冷却通道一样大的辅助，在发动机的运转期间实现了充分的冷却。由于振动器的影响，冷却油在“热”区域(即，活塞头与燃烧凹陷的凹陷边缘)与“冷”区域(即，冷却通道基体)之间移动。由于冷却通道基体的区域中的明显较低的温度，实际上不再有从活塞顶到冷却油中的热吸收。
[0045]结果，相比于现有技术，在根据本发明的活塞中，产生了明显改进的活塞顶的冷却。
【主权项】
1.一种内燃机的活塞(10、110、210)，包括活塞顶(11)和活塞裙(21)，其中所述活塞顶(11)具有活塞头(12)、外周的端环槽脊(14)、带有环形沟槽(16、17、18)的外周的环形地带(15)、以及在所述环形地带(15)中的带有冷却通道基体(26)和冷却通道罩(27)的外周的封闭冷却通道(19)，其特征在于所述冷却通道基体(26)布置在最下面的环形沟槽(18)的上方。2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述冷却通道基体(26)布置在第一环形沟槽(16)与第二环形沟槽(17)之间。3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于至少部分外周的凹陷(28)被引入到所述冷却通道基体(26)下方的所述活塞顶(11)中。4.根据权利要求中1所述的活塞，其特征在于所述端环槽脊(14)的高度(h)最大值为所述活塞顶(11)的通称直径(DN)的9%。5.根据权利要求中3所述的活塞，其特征在于所述活塞头(12)与所述冷却通道基体(26)之间的距离(a)为所述活塞顶(11)的通称直径(DN)的11%与17%之间。6.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于所述冷却通道(19)的高度(c)为其宽度(d)的0.8倍至1.7倍。7.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于所述活塞头(12)与所述冷却通道罩(27)之间的距离(b)为所述活塞顶(11)的通称直径(DN)的3%与7%之间。8.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于压缩高度(KH)为所述活塞顶(11)的通称直径(DN)的38 %与45 %之间。9.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于燃烧凹陷(13)形成在所述活塞顶(11)中，并且在径向方向上所述燃烧凹陷(13)与所述冷却通道(19)之间的最小壁厚(w)为所述活塞顶(11)的通称直径(DN)的2.5%与4.5%之间。10.根据权利要求8所述的活塞，其特征在于所述燃烧凹陷(13)设置有下切口(29)。11.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述凹陷(28)具有U形或者椭圆形的横截面。12.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述活塞设计为单件活塞(10)。13.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述活塞(110、210)由至少两个彼此不可拆卸地连接的部件(131、132 ;213、232)组成。14.根据权利要求12所述的活塞，其特征在于所述活塞具有活塞基体(131)和外周的凹陷边缘加强件(132)。15.根据权利要求12所述的活塞，其特征在于所述活塞具有活塞基体(213)和外周的活塞头兀件(232)。16.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述活塞由至少一个钢材料组成。
【专利摘要】本发明涉及内燃机的活塞(10、110、210)，包括活塞顶(11)和活塞裙(21)，所述活塞顶(11)包括活塞头(12)、外周的端环槽脊(14)、带有环形沟槽(16、17、18)的外周的环形地带(15)、以及在所述环形地带(15)中的带有冷却通道基体(26)和冷却通道罩(27)的外周的封闭冷却通道(19)。根据本发明，外周的凹陷(28)容纳在冷却通道基体(26)下方的活塞顶(11)中，以便所述冷却通道基体(26)布置在最下面的环形沟槽(18)的上方。
【IPC分类】F02F3/22
【公开号】CN105392981
【申请号】CN201480032965
【发明人】赖纳·夏普, 彼得·克姆尼茨
【申请人】马勒国际有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年5月28日
【公告号】DE102013009155A1, EP3004611A1, US20160123273, WO2014190964A1