[发明专利]用于内燃机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种由铁基材料构成的内燃机用活塞，包括活塞头部和活塞裙部，其中所述活塞头部具有活塞顶、环绕式顶岸以及包含环槽的环绕式环槽部分。

背景技术

现代内燃机尤其是柴油机存在的问题是，燃烧过程中产生的废气具有腐蚀性。这一问题主要涉及的是由铁基材料如钢材构成的活塞。此类活塞的环槽因这种腐蚀作用而受到进一步的磨损。这会使环槽和容置在环槽中的活塞环过早地丧失其相对于活塞顶侧燃烧空间进行密封的功能。

WO 03/025365 A1揭示一种为由铁基材料构成的活塞配设非电沉积镍基防腐层的方案。其缺点是，在发动机运行过程中，这类防护层会在环槽区域过早磨损，从而丧失防腐作用。此外以超过3μm的厚度涂布这种防护层，对于批量生产而言成本过高。

发明内容

本发明的目的是对同类型活塞进行改进，以便能凭借尽可能简单的手段在至少一个环槽区域实现有效的防腐保护。

达成该目的的解决方案为：至少一个环槽具有至少一个由锌基材料构成的嵌件。

本发明所设置的至少一个嵌件在腐蚀性环境中起牺牲阳极的作用，亦即，本发明所设置的至少一个嵌件在腐蚀性环境中被氧化腐蚀。其中活塞材料不会被腐蚀，因为用作活塞材料的铁基材料在电化序中排在本发明所设置的至少一个嵌件的锌基材料之后。由此产生的防腐保护效果能一直保持到所述至少一个嵌件的材料被完全氧化为止。

由此，借助本发明所设置的至少一个嵌件可以为本发明活塞的至少一个环槽提供符合个案要求的防腐保护。本发明的至少一个嵌件的位置和锌基材料的量均能与发动机运行时的运行条件达到最佳匹配。视情况可以将所述至少一个环槽的深度设计得比常规深度大，以便能容置本发明的至少一个嵌件，又不会在发动机安装完毕后影响活塞环相对于气缸工作面的位置。

另一优点是，借助本发明所设置的至少一个嵌件而实现的防腐保护不仅只局限于直接接触该嵌件的环槽区域。根据观测结果，紧邻该嵌件的周边区域直至距该嵌件数毫米之远的区域也得到了同样的防腐保护。因此，待保护的区域不必完全与本发明所设置的嵌件直接接触。只需要将所述至少一个嵌件的尺寸设计成使得该防腐保护效果基本覆盖环槽，并且所提供的锌基材料的量只需保证在活塞的使用期限内活塞材料自身不被腐蚀。

进一步的有益方案包含于从属权利要求中。

本发明所设置的嵌件可一体成型且可松嵌在所述至少一个环槽中。在此情况下，本发明所设置的嵌件优选处于一定的预应力下，以确保在将活塞环插入环槽之前将该嵌件固定地保持在环槽中。

本发明所设置的至少一个嵌件也可以具体通过粘接、焊接或滚压(Rollieren)的方式固定于所述至少一个环槽的槽底。

本发明所设置的至少一个嵌件优选呈带状或线丝状且可具有例如圆形、椭圆形、方形或矩形横截面。

本发明所设置的至少一个嵌件的材料应优选含有至少50wt％的锌。该材料也可由纯锌构成。本发明所设置的嵌件的材料中的锌含量主要取决于发动机运行时对锌的需求，即取决于发动机运行时的必要防腐保护的范围。

用于容置压缩环的最上面一道(即与活塞顶相邻的)环槽优选设有至少一个本发明的嵌件。

附图说明

下面参照附图详细阐述本发明的实施例。以下各图均是未按比例绘示的示意图，其中：

图1为本发明活塞的第一实施例剖面图；

图2为图1所示活塞的部分放大剖面图。

具体实施方式

图1示出本发明活塞10的实施例。在实施例中，活塞10是一体式箱式活塞并具有活塞头部11和活塞裙部12。活塞10例如可由基于铸铁或钢的材料制成。当然，本发明的活塞也可以构造成复合式活塞。

活塞头部11具有包含燃烧室14的活塞顶13、环绕式顶岸15以及包含用于容置活塞环的环槽17a、17b、17c的环绕式环槽部分16。此外在燃烧室14和环槽部分16之间还形成一封闭的环绕式冷却通道18。

活塞裙部12以已知方式具有毂19，这些毂借助毂连接件21连接在活塞头部11的底面上。毂19设有用于容置活塞销(未图示)的毂孔22。毂18以已知方式通过工作面23彼此相连。

如图1和图2所示，最上面一道环槽17a设有第一嵌件24。在实施例中，嵌件24被构造成一体式环且具有矩形横截面。嵌件24由纯锌构成，但也可由优选含有至少50wt％锌的锌合金构成。在实施例中，嵌件24例如通过点焊或滚压(Einrollieren)的方式固定在最上面一道环槽17a的槽底25。当然，环槽17a中也可以分布设置数个较小的嵌件。