CN101865015A - 一种活塞冷却喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于内燃发动机润滑系统的活塞冷却喷嘴，所述的活塞冷却喷嘴的喷嘴基座(1)上设置与油道(8)连通的空腔(7)，温度敏感装置(4)安装在空腔(7)内，空腔(7)与喷嘴导流管(10)连通，温度敏感装置(4)与空腔(7)底部之间安装处于拉紧状态的弹性元件(3)，空腔(7)与油道(8)连通的喷嘴基座(1)边沿设置直径尺寸大于空腔(7)的结构，形成倾斜面(5)，温度敏感装置(4)一端设置沿凸起一端设置直径尺寸大于温度敏感装置(4)周的凸起结构(11)，凸起结构(11)与倾斜面(5)贴合。本发明的活塞冷却喷嘴，对活塞冷却喷嘴的开启压力和喷油量能进行自动调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机润滑系统的活塞冷却控制领域，更具体的说，是涉及一种活塞冷却喷嘴。
背景技术
随着各国对整车油耗限制和排放法规的越来越严格，世界各大汽车公司都在为提高发动机性能而投入重金。降低整车油耗大多数主机厂采用缸内直喷和涡轮增压等技术，另一方面是降低发动机的重量和尺寸，减轻整车的有效质量，这两个方面造成了发动机的升功率不断提升，已经由过去的35-50kW/L提高到目前的55-80kW。发动机的升功率直接影响发动机的热负荷，升功率的升高也就意味着热负荷的增大，导致燃烧室和活塞的工作温度升高，过高活塞温度会导致汽油机产生爆震，为了能够降低活塞的工作温度，现在增压发动机大多数采用活塞冷却喷嘴的方法，来降低活塞温度，满足发动机过高的热负荷增加。
目前的活塞冷却喷嘴利用机油压力进行控制，即通过内置的弹簧预紧力把钢珠密封在进油端口，当机油压力大于弹簧的预紧力时，钢珠压缩弹簧，润滑油通过冷却喷嘴对活塞进行喷射，由于润滑油的温度低于活塞的温度，因此起到冷却活塞的效果。但由于活塞需要冷却主要发生在大负荷易于发生爆震的工况区域，和机油压力并没有直接的联系，因此单纯的依靠机油压力来调节对活塞的冷却方式往往会给发动机带来很多的负面影响，还不一定达到理想的预期效果，最终导致车辆的燃油耗增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种以机油温度信号作为反馈信号，从而实现活塞冷却喷嘴开闭合喷油量自动调节，能实现对活塞灵活冷却的活塞冷却喷嘴。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种活塞冷却喷嘴，包括喷嘴基座，喷嘴导流管，喷嘴导流管通过阀座与喷嘴基座连接，所述的活塞冷却喷嘴还包括弹性元件，具有热胀冷缩功能的温度敏感装置，倾斜面，所述的喷嘴基座上设置与油道连通的空腔，温度敏感装置活动安装在空腔内，空腔与喷嘴导流管连通，温度敏感装置与空腔底部位置之间安装处于拉紧状态的弹性元件，空腔与油道连通的喷嘴基座边沿设置直径尺寸大于空腔的结构，从而形成倾斜面，温度敏感装置一端设置沿凸起一端设置直径尺寸大于温度敏感装置的沿温度敏感装置一周的凸起结构，凸起结构与倾斜面贴合。
所述的空腔设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置设置为与空腔的内表面贴合的配合安装结构。
所述的空腔设置为长方体状结构，所述的温度敏感装置设置为长方体状结构。
所述的弹性元件为回复弹簧结构，所述的温度敏感装置与空腔的底部靠近的一面设置出中空结构，所述的弹性元件一端与温度敏感装置的中空结构的底部固定连接，弹性元件另一端与空腔的底部固定连接。
所述的喷嘴基座上的空腔的底部设置沿空腔一周的突起的凸台，所述的凸台上设置一个或一个以上的长条状的挺柱，所述的挺柱抵靠在温度敏感装置上。
所述的凸台设置为与空腔表面呈直角夹角的结构，所述的挺柱最佳设置为2-6个，所述的挺柱均匀布置在凸台上。
所述的倾斜面与凸起结构贴合时，其沿倾斜面一周为面与面贴合的结构。
所述的温度敏感装置采用石蜡材料，所述的石蜡外层设置由可膨胀制作而成的温度敏感装置外壳，从而形成可伸缩的柱塞状的温度敏感装置。
所述的与凸起结构贴合的倾斜面上设置耐磨层，所述的耐磨层采用经过渗氮淬火处理普通钢材料。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明的活塞冷却喷嘴，它以发动机机油温度信号作为反馈，对活塞冷却喷嘴的开启压力和喷油量进行自动调节，从而把发动机的热负荷和冷却喷嘴工作特性联系在一起，在活塞温度高的时候对其进行冷却，在活塞温度不高的时候对其进行关闭，这就使得发动机在怠速和小负荷运转时，大大降低了机油泵的机械损耗，提升了发动机的燃油经济性，尤其对整车进行ECE+EUDC工况，整车燃油经济性提升更加明显。
附图说明
图1为本发明所述的活塞冷却喷嘴的剖视结构示意图；
图2为本发明所述的活塞冷却喷嘴未安装温度敏感装置时的剖视结构示意图；
图3为本发明所述的温度敏感装置的结构示意图；
图中标记为：1、喷嘴基座；2、挺柱；3、弹性元件；4、温度敏感装置；5、倾斜面；6、凸台；7、空腔；8、油道；9、阀座；10、喷嘴导流管；11、凸起结构；12、耐磨层；13、温度敏感装置外壳。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1，附图2所示，本发明为一种活塞冷却喷嘴，包括喷嘴基座1，喷嘴导流管10，喷嘴导流管10通过阀座9与喷嘴基座1连接，所述的活塞冷却喷嘴还包括弹性元件3，具有热胀冷缩功能的温度敏感装置4，倾斜面5，所述的喷嘴基座1上设置与油道8连通的空腔7，温度敏感装置4活动安装在空腔7内，空腔7与喷嘴导流管10连通，温度敏感装置4与空腔7底部位置之间安装处于拉紧状态的弹性元件3，空腔7与油道连通的喷嘴基座1边沿设置直径尺寸大于空腔7的结构，从而形成倾斜面5，温度敏感装置4一端设置沿凸起一端设置直径尺寸大于温度敏感装置4的沿温度敏感装置4一周的凸起结构11，凸起结构11与倾斜面5贴合。
所述的空腔7设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置4设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置4设置为与空腔7的内表面贴合的配合安装结构。
所述的空腔7设置为长方体状结构，所述的温度敏感装置4设置为长方体状结构。
所述的弹性元件3为回复弹簧结构，所述的温度敏感装置4与空腔7的底部靠近的一面设置出中空结构，所述的弹性元件3一端与温度敏感装置4的中空结构的底部固定连接，弹性元件3另一端与空腔7的底部固定连接。
所述的喷嘴基座1上的空腔7的底部设置沿空腔7一周的突起的凸台6，所述的凸台6上设置一个或一个以上的长条状的挺柱2，所述的挺柱2抵靠在温度敏感装置4上，与温度敏感装置4固定连接。
所述的凸台6设置为与空腔7表面呈直角夹角的结构，所述的挺柱2最佳设置为2-6个，所述的挺柱2均匀布置在凸台6上。
所述的倾斜面5与凸起结构11贴合时，其沿倾斜面5一周为面与面贴合的结构。
所述的温度敏感装置4采用石蜡材料，所述的石蜡外层设置由可膨胀制作而成的温度敏感装置外壳13，从而形成可伸缩的柱塞状的温度敏感装置4。
所述的与凸起结构11贴合的倾斜面5上设置耐磨层12，所述的耐磨层12采用普通钢，普通钢要经过渗氮淬火处理。
本发明涉及一种新的活塞冷却喷嘴的控制思路，即采用机油温度作为活塞是否需要冷却的标志，机油温度高，说明发动机负荷大、活塞温度高。
本发明通过具有热胀冷缩功能的温度敏感装置4作为感应机油温度的原件，机油温度高时，温度敏感装置4发生膨胀，导致凸起结构11与倾斜面5分离(凸起结构11与倾斜面5分离的间隙大小，与温度敏感装置4选用的材料及其膨胀系数大小相关，因此，可以根据对喷油量的要求，选择不同膨胀系数的材料作为温度敏感装置4)，这就使得凸起结构11与的倾斜面5分离，从而油道8与空腔7及喷嘴导流管10连通，这样，就有就可以从油道8中进入空腔7，然后从喷嘴导流管10喷射到活塞内腔(活塞内腔图上未显示，喷嘴导流管10的开口对准活塞内腔)。
当机油温度降低后，温度敏感装置4发生收缩，这时凸起结构11与倾斜面5又贴合到一起，使得油道8与空腔7断开，机油无法进入空腔7和喷嘴导流管10，这就达到活塞冷却喷嘴关闭，不对活塞进行冷却的目的，这时还节省了机油流量。
本发明的喷嘴，其油道8中的机油来自发动机油底壳，喷嘴的油道8可以连接在机油泵(图上未显示)之后，机油滤清器(图上未显示)之前，也可以安装在机油滤清器之后。机油喷向活塞(图上未显示)，达到冷却活塞的目的后，又流回油底壳(图上未显示)，实现机油的往复循环。
本发明的活塞冷却喷嘴，可以应用在发动机上，也可以应用在其他机械系统上。
本发明的活塞冷却喷嘴包括三个系统，如图1所示，第一个系统是喷嘴系统，由喷嘴导流管10和阀座9组成，它是保证冷却喷嘴以一定的喷射角度和流量对活塞内腔进行冷却喷射。第二个系统是紧固系统，它把喷嘴和发动机机体的油道连接固定在一起，并且提供冷却喷嘴柱塞的运动空间冷却喷嘴本身就是一个螺栓，它可以固定在发动机机体上)。第三个系统是温度测量和执行系统，它包括挺柱2、弹性元件3(即回位弹簧)、温度敏感装置4、倾斜面5、凸台6、空腔7、凸起结构11、耐磨层12、温度敏感装置外壳13。
本发明的结构，通过紧固系统把喷嘴系统和温度测量和执行系统安装在发动机机体上。当发动机停机或者温度比较低时，弹性元件3(回位弹簧)通过一定的张紧力将温度敏感装置4拉向空腔7底部的防线，从而使得凸起结构11与的倾斜面5贴合在一起，实现温度敏感装置4对空腔7的密封。
当发动机热负荷比较大时，发动机的机油温度也会升高，依靠温度敏感装置4的材料良好的导热性能，快速把热量传递到温度敏感装置4，温度敏感装置4受热后发生膨胀，温度敏感装置4向靠近油道8的方向移动，从而使得凸起结构11与的倾斜面5分离，这时，机油通过喷嘴导流管10对活塞内腔进行喷射冷却。
当发动机突然由较高的机油温度向怠速工况运转时，由于机油温度比较高，活塞冷却喷嘴还处在开通喷射状态，会导致机油压力偏低，这时，机油在油道8的位置发生散射，温度敏感装置4短时间内接触不到机油，从而温度敏感装置4的温度迅速下降，温度敏感装置4发生收缩，弹性元件3的回位弹簧拉动驱动温度敏感装置4向空腔7底部的方向迅速移动，从而关闭活塞冷却喷嘴。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种活塞冷却喷嘴，包括喷嘴基座(1)，喷嘴导流管(10)，喷嘴导流管(10)通过阀座(9)与喷嘴基座(1)连接，其特征在于：所述的活塞冷却喷嘴还包括弹性元件(3)，具有热胀冷缩功能的温度敏感装置(4)，倾斜面(5)，所述的喷嘴基座(1)上设置与油道(8)连通的空腔(7)，温度敏感装置(4)活动安装在空腔(7)内，空腔(7)与喷嘴导流管(10)连通，温度敏感装置(4)与空腔(7)底部位置之间安装处于拉紧状态的弹性元件(3)，空腔(7)与油道连通的喷嘴基座(1)边沿设置直径尺寸大于空腔(7)的结构，从而形成倾斜面(5)，温度敏感装置(4)一端设置沿凸起一端设置直径尺寸大于温度敏感装置(4)的沿温度敏感装置(4)一周的凸起结构(11)，凸起结构(11)与倾斜面(5)贴合。
2.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的空腔(7)设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置(4)设置为圆柱体状结构，所述的温度敏感装置(4)设置为与空腔(7)的内表面贴合的配合安装结构。
3.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的空腔(7)设置为长方体状结构，所述的温度敏感装置(4)设置为长方体状结构。
4.根据权利要求2或3所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的弹性元件(3)为回复弹簧结构，所述的温度敏感装置(4)与空腔(7)的底部靠近的一面设置出中空结构，所述的弹性元件(3)一端与温度敏感装置(4)的中空结构的底部固定连接，弹性元件(3)另一端与空腔(7)的底部固定连接。
5.根据权利要求4所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴基座(1)上的空腔(7)的底部设置沿空腔(7)一周的突起的凸台(6)，所述的凸台(6)上设置一个或一个以上的长条状的挺柱(2)，所述的挺柱(2)抵靠在温度敏感装置(4)上。
6.根据权利要求5所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的凸台(6)设置为与空腔(7)表面呈直角夹角的结构，所述的挺柱(2)最佳设置为2-6个，所述的挺柱(2)均匀布置在凸台(6)上。
7.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的倾斜面(5)与凸起结构(11)贴合时，其沿倾斜面(5)一周为面与面贴合的结构。
8.根据权利要求4所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的温度敏感装置(4)采用石蜡材料，所述的石蜡外层设置由可膨胀制作而成的温度敏感装置外壳(13)，从而形成可伸缩的柱塞状的温度敏感装置(4)。
9.根据权利要求1或7所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于：所述的与凸起结构(11)贴合的倾斜面(5)上设置耐磨层(12)，所述的耐磨层(12)采用采用经过渗氮淬火处理普通钢材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |