形状复杂的活塞油道与由铸造金属或粉末金属工艺制成的活塞冠部的利记博彩app
【专利说明】形状复杂的活塞油道与由铸造金属或粉末金属工艺制成的活塞冠部
相关串请的交叉引用
[0001]本申请要求2013年2月18日提交的第61/766，055号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
[0002]本发明大体涉及用于内燃机，特别是柴油发动机的活塞，更具体地涉及具有油道的活塞。
【背景技术】
[0003]众所周知，在内燃机的应用中，特别是在柴油发动机中，活塞的本体被形成为具有封闭的冷却油的油道。油在油道中流通并冷却活塞的容易受到燃烧热损坏的部件。围绕燃烧碗的上边缘在过热时特别容易被损坏。
[0004]冷却油道大致为具有恒定横截面的环形或环状，该冷却油道设置于活塞环带的内侧并且邻近活塞本体的顶壁和边缘。油道由邻近燃烧碗的内壁界定。油道可以敞开或封闭。如果封闭，油道的底部通过底壁封闭。对于封闭的油道来说，用于将冷却油引入油道的入口可设置在底壁上，或冷却油可以通过其他方式流入油道。
[0005]传统地，柴油发动机的燃烧碗具有圆形的对称形状，并具有从外边缘到中心凹陷部分的平滑的无间断的表面。然而，今天，新设计的碗具有非传统的或复杂的形状。应该理解的是，这些非传统的形状被用来更有效地燃烧燃料并带来更少的不希望的排放。然而，复杂的碗的形状使带有传统的活塞油道的碗和边缘的冷却更为困难。利用车削操作的传统加工无法为油道提供与复杂形状的燃烧碗相似或相应的复杂形状。
[0006]如果燃烧碗和油道之间的结构上的差异导致壁具有明显不同的厚度，或导致壁太厚而无法通过油道内流通的油充分冷却，那么活塞可能会在材料过热的地方导致“热点”。该热点区域可能成为活塞的薄弱点，导致此处的材料破裂或失效。如果活塞发生故障，这将导致发动机失效造成重大损失，并可能需要为车辆更换一个全新的发动机。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目的是提供由铸造金属或粉末金属工艺制成的带有油道的活塞冠部，以及形成这种油道的方法，本发明适应于非传统的复杂形状的燃烧碗，并维持薄且均匀的壁厚以避免产生过热。
[0008]本发明提供用于铸造金属和粉末金属的活塞的油道，该活塞带有复杂形状的燃烧碗，以及用于形成这种油道的方法，其提供燃烧碗和油道之间的大体均匀的壁厚。本发明减少或消除热点，并允许油道内的油将活塞的边缘和其他区域以及燃烧碗维持在可接受的温度极限的范围内。
[0009]该油道的形状被形成为与复杂形状的燃烧碗相同或基本相似。油道由铸造金属工艺或粉末金属工艺成型，然后在合适的地方通过常规的车削操作加工来扩大油道并修整某些表面。无法通过常规的车削加工操作进行修正的油道内的区域和表面(诸如凹陷和凸起)保留其初始状态。在车削加工过程中，环形槽被形成，将油道的形状以朝向碗边缘的方向延伸。
[0010]本文中所用的术语“复杂”是指活塞冠部内的燃烧碗的形状并不是传统的形状，或者在其外周边，或者在外周边的内侧，或两者都不是传统的形状。“复杂”的形状指的是燃烧碗的与传统不同的所有形状，其可以具有，例如包括笔直的、弯曲的、或弧形的区段的边缘，或者在碗内、或其外周边、或两者均具有凸块，突起，肋，凹陷等等。总之，复杂的形状是不可通过常规的车削加工操作加工的任何形状。
[0011]本发明优选用于柴油发动机的活塞，尽管本发明也可用于任何内燃机的活塞，以及用于使用液体或气体燃料的发动机。
[0012]在形成活塞的冠部后，该冠部连接至活塞的第二部分以形成完整的活塞。该第二部分通常包括侧壁和销毂的剩余部分。冠部和第二部分通过任何已知的方式连接在一起，但优选通过摩擦焊接。这种类型的连接工艺例如在专利US6260472中公开。
【附图说明】
[0013]结合下面的详细描述和附图，本发明的这些和其他特征以及优点将更为容易理解，其中:
[0014]图1示出了带有封闭的油道的活塞。
[0015]图2A，2B和2C示意性地示出了三种通用类型的复杂的燃烧碗。
[0016]图3是活塞冠部的示意性平面图，示出了燃烧碗的典型的复杂形状。
[0017]图4是如图1所示的活塞冠部沿着4-4的箭头方向截取的横截面视图。
[0018]图5是随后进行油道的至少一个表面的车削加工的类似于图4的活塞冠部的另一横截面视图。
[0019]图6是按照本发明的一个实施例的系统和方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]图1示出了一种典型的活塞100，如果燃烧碗具有复杂的形状，那么本发明可被应用在该活塞中。活塞100包括活塞冠部构件10和下部构件102，该下部构件102包括侧壁104和销毂106。活塞冠部10和下部构件102优选通过摩擦焊接牢牢地固定在一起以形成完整的活塞100。
[0021]该活塞100具有油道，油在该油道中流通以将活塞(特别是上表面，燃烧碗和外边缘)的温度维持在可接受的温度极限的范围内。该油道包括位于冠部构件10内的油通道105。该油道可像本领域中公知的那样敞开或封闭。如果封闭，油道的底壁通常作为下部构件102的一部分。
[0022]活塞冠部构件10具有在图3中绘制出的典型的复杂的燃烧碗12。碗12的形状基本上是一个具有四个侧面15，16，17和18的方形。在所绘制的形状，该侧面是笔直的，带有圆角 21,22,23 和 24。
[0023]应当理解的是，该燃烧碗的形状和侧面15-18的线性仅仅是复杂的燃烧碗一个例子。按照本发明，燃烧碗可以具有任何周边或内部形状，带有任何数量的侧面或侧部。该侧面和内表面也可以具有任何形状，例如被示出的笔直的，或弯曲的，或弧形的，并且可具有笔直的，弯曲的或弧形的区段或部分，或可以具有凸块，突起，凹陷，肋等等。此外，角21-24，或侧部之间的交叉点或接头，可以具有任何形状，并且可以伸入碗内或从其凹陷。
[0024]活塞碗的形状可以在其外围上(如图2A所示)是复杂的，或者在碗的径向内部区域(如图2B所示)是复杂的，或者同时在其外围和内部区域(如图2C所示)都是复杂的。图2A，2B和2C示出了典型的这三种通用类型的复杂形状的燃烧碗。本发明提供了一种适应于具有这种复杂形状的燃烧碗的油道和油通道。
[0025]该活塞冠部和整个活塞由铸造金属或粉末金属材料制成。活塞冠部10的形状通过这些工艺形成。在示出的实施例中，油通道通过铸造金属或粉末金属工艺制成，随后进行加工工艺。
[0026]图4是最初成形的活塞冠部10的横截面图。该工艺形成了一个环形槽30，该环形槽30并不一定具有周向均匀的宽度“W”或者均匀的深度“D”。在燃烧碗的侧面离活塞冠部的外表面最远处，槽30的宽度较大。图3中的数字40指示出这些区域。类似地，在侧部之间的角或交叉点处的该区域中，槽30最窄。
[0027]在按照本发明的一个优选实施例的形成油道的后续步骤中，油道的形状被加工成图5所示的形状。在加工处理的一个步骤中，由构件50表示的加工工具(以箭头52示出的方向)被插入到油道30内，并用于修整油通道的外表面，以完全围绕碗形成环形槽60。该车削加工使油通道延伸到活塞冠部的上游(靠近顶部环槽和邻近活塞的顶面或边缘80)。完全加工成形的槽60在初始通道30的上方延伸。
[0028]“车削加工”或简称的“车削”是一种加工工艺，其中，当工件旋转(例如在车床上旋转)时，切割工具(通常是非旋转的刀头)线性移动。“车削加工”可以指的是在工件的内表面或外表面上的这种切割或修整操作。在加工油通道的某些表面中，该车削加工修整或形成内表面。
[0029]该车削加工工艺也可用于加工和修整油通道30的某