[发明专利]具有密封冷却通道的活塞及其构建方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2015年1月30日提交的、序列号为62/110,191的美国临时专利申请和2016年2月2日提交的、序列号为15/011,852的美国发明专利申请的优先权，所述专利申请通过引用而整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明主要涉及内燃发动机，更具体地，涉及活塞及其构建方法。

2.相关技术

发动机制造商面临越来越多的提高发动机效率和性能的要求，包括但不限于，改进燃料经济性、改善燃料燃烧、减少燃油消耗和提高排气温度以便随后利用车内的热量。为了达到这些目标，需要增加燃烧室中的发动机运行温度。然而，在想要增加燃烧室内温度的同时，仍旧必须将活塞保持在可行的温度下。因此，已知的方式是在活塞头内结合开放和闭合的外冷却通道和内冷却通道，机油通过其中循环以降低活塞头的工作温度。外冷却通道通常围绕包括环形凹槽区域的活塞的顶部槽脊循环，而内冷却通道通常位于活塞头的上燃烧表面的下方(一般被称为“顶内”)，其通常包括凹陷的燃烧碗。这样，环带区域和燃烧表面都受益于循环机油的冷却作用。其中设有封闭的冷却通道，众所周知可以铸造封闭的冷却通道；然而该制造过程往往很昂贵。

根据本发明构建的活塞克服了上述的、与具有封闭冷却通道的活塞相关联的缺点。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供了一种用于内燃发动机的活塞。所述活塞包括具有上部和下部的活塞体，所述上部具有被构造成直接暴露于气缸孔内的燃烧气体的上燃烧表面和在上燃烧表面下方的顶内表面。活塞体具有环带区域，该环带区域被构造成用于容纳靠近上燃烧表面的至少一个活塞环，并且活塞体还具有被构造成从环带区域径向向内的环形冷却通道。冷却通道具有底板，其中所述底板具有至少一个通孔。冷却介质布置在冷却通道中，并且密封构件布置在所述至少一个通孔中以将冷却介质密封在冷却通道中。

按照本发明的另一个方面，密封构件是无螺纹的密封构件。

按照本发明的另一个方面，密封构件是带螺纹的密封构件。

按照本发明的另一个方面，密封构件可以被设置为带螺纹的锥形柄，以便将所述密封构件螺旋拧入冷却通道底板的锥形通孔中。

按照本发明的另一个方面，密封构件可以通过摩擦焊接缝固定到底板的下侧。

按照本发明的另一个方面，密封构件可以被设置为具有圆锥形的接合表面，以便形成摩擦焊接缝。

按照本发明的另一个方面，密封构件可以铆钉形式提供。

按照本发明的另一个方面，密封构件具有闭合底板上的通孔的塑性膨胀部分。

按照本发明的另一个方面，密封构件可以被压入到通孔中。

按照本发明的另一个方面，密封材料可以围绕密封构件的外周布置。

按照本发明的另一个方面，密封材料可以耐高温厌氧密封材料形式提供。

按照本发明的另一个方面，提供了一种构建用于内燃发动机的活塞的方法。所述方法包括形成活塞体，所述活塞体具有被构造成直接暴露于气缸孔内的燃烧气体的上燃烧表面，以及在上燃烧表面下方的顶内表面；形成环带区域，所述环带区域被构造成用于容纳靠近上燃烧表面的至少一个活塞环；形成从环带区域径向向内的环形冷却通道；在冷却通道的底板上形成通孔；通过所述通孔将冷却介质布置在冷却通道中；并且将密封构件布置在所述通孔中以闭合所述通孔，并将冷却介质密封在冷却通道中。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括将密封构件设置为无螺纹的密封构件。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括使密封构件的一部分塑性膨胀，以闭合和密封所述底板上的通孔。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括将密封构件摩擦焊接到冷却通道的底板下侧。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括将密封构件设置为铆钉，以及使所述铆钉在通孔中膨胀。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括将密封构件设置为塞子，以及将所述塞子压入通孔中。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括在将所述塞子压入通孔之前，围绕所述塞子的外周布置密封材料。

按照本发明的另一个方面，所述方法进一步包括将密封材料设置为耐高温的厌氧密封材料。

附图说明

当结合对当前优选实施例和最佳模式、所附权利要求和附图的以下详细描述考虑时，本发明的这些和其它方面、特征和优点将变得更容易理解，其中：