CN101886570A - 一种活塞冷却喷嘴结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于内燃发动机领域的活塞冷却喷嘴结构，所述的活塞冷却喷嘴结构包括喷嘴结构本体(1)，喷嘴结构本体(1)上设置一端密封的空腔(3)，空腔(3)另一端设置直径小于空腔(3)的开口端(5)，弹性元件(4)与密封钢球(6)卡装在空腔(3)内，密封钢球(6)与开口端(5)贴合，空腔(3)通过阀座(9)与喷嘴导流管(10)连通，喷嘴结构壳体(1)上的开口端(5)和密封钢球(6)之间设置温度敏感元件(8)和与温度敏感元件(8)连接的具有热胀冷缩功能的膨胀结构(7)。本发明的冷却喷嘴结构，通过温度敏感元件感应机油温度，对活塞冷却喷嘴的开启、关闭及和喷油量进行自动调节，从而节省机油流量。
Description
技术领域
本发明涉及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结构。
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，提供一种能通过机油压力和机油温度结合，调节冷却喷嘴结构喷油的开始、停止和流量大小，从而节省机油流量的活塞冷却喷嘴结构。
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结构，包括喷嘴结构本体，喷嘴结构本体上设置一端密封的空腔，空腔另一端设置直径小于空腔的开口端，弹性元件与密封钢球卡装在空腔内，密封钢球与开口端贴合，喷嘴结构壳体的空腔通过阀座与喷嘴导流管连通，所述的喷嘴结构壳体上的开口端和密封钢球之间设置温度敏感元件和与温度敏感元件连接的具有热胀冷缩功能的膨胀结构。
所述的喷嘴结构本体的空腔密封的一端设置为螺母与喷嘴结构本体连接的结构，温度敏感元件设置为圆环形中空的垫片结构，膨胀结构嵌装在温度敏感元件与密封钢球贴合的一面上，膨胀结构设置2-8个的结构，膨胀结构设置为不突出于温度敏感元件表面的结构。
所述的嵌装在温度敏感元件上的膨胀结构，其最佳结构是设置4个，膨胀结构设置为凹下于温度敏感元件表面的结构。
所述的螺母上位于空腔内的一端面上设置凸起的插销，弹性元件套装在插销上。
所述的插销设置为圆柱体的倒“T”字型结构，所述的空腔与螺母连接的一端设置直径大于空腔本体的凸台，所述的插销抵靠在凸台上，插销通过螺母固定卡装在凸台上。
所述的空腔设置为圆柱体状结构。
所述的膨胀结构均匀布置在温度敏感元件上。
所述的膨胀结构设置为一半嵌装在温度敏感元件表面上，一半凸出向垫片结构的温度敏感元件的圆环形中空位置的结构。
所述的弹性元件为圆环状的压力弹簧结构。
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，可以达到温度和机油压力互相结合，进行活塞喷嘴流量控制的目的。
本发明的活塞冷却喷嘴结构，以发动机机油压力和机油温度信号的结合作为反馈信号，对活塞冷却喷嘴的开启、关闭及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，在活塞温度不高时对其进行关闭。
本发明的冷却喷嘴结构，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，通过温度敏感元件感应机油温度，在机油温度高时，传递热量到膨胀结构，从而顶开密封钢球，使得油道与空腔及喷嘴导流管联通，机油从冷却喷嘴喷射到活塞内腔，对活塞进行冷却，机油温度低时，油道与空腔及喷嘴导流管断开，不对活塞进行冷却，节省机油流量。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的活塞冷却喷嘴结构的结构剖视示意图；
图2为图1所述的活塞冷却喷嘴结构为安装弹性元件、密封钢球、膨胀结构、温度敏感元件、插销时的结构剖视示意图；
图3为图1所述的活塞冷却喷嘴结构的A-A剖面的结构示意图；
图4为图3所示的活塞冷却喷嘴结构的B-B剖面的结构示意图；
图中标记为：1、喷嘴结构本体；2、螺母；3、空腔；4、弹性元件；5、开口端；6、密封钢球；7、膨胀结构；8、温度敏感元件；9、阀座；10、喷嘴导流管；11、插销；12、凸台；13、油道。
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、图2所示，本发明为一种活塞冷却喷嘴结构，包括喷嘴结构本体1，喷嘴结构本体1上设置一端密封的空腔3，空腔3另一端设置直径小于空腔3的开口端5，弹性元件4与密封钢球6卡装在空腔3内，密封钢球6与开口端5贴合，喷嘴结构壳体1的空腔3通过阀座9与喷嘴导流管10连通，所述的喷嘴结构壳体1上的开口端5和密封钢球6之间设置温度敏感元件8和与温度敏感元件8连接的具有热胀冷缩功能的膨胀结构7。
所述的喷嘴结构本体1的空腔3密封的一端设置为螺母2与喷嘴结构本体1连接的结构，温度敏感元件8设置为圆环形中空的垫片结构，膨胀结构7嵌装在温度敏感元件8与密封钢球6贴合的一面上，膨胀结构7设置2-8个的结构，膨胀结构7设置为不突出于温度敏感元件8表面的结构。
密封钢球6、膨胀结构7、温度敏感元件8的布置结构如图3所示。
所述的嵌装在温度敏感元件8上的膨胀结构7，其最佳结构是设置4个，膨胀结构7设置为凹下于温度敏感元件8表面的结构。
膨胀结构7在温度敏感元件8上的布置结构如图4所示。
所述的螺母2上位于空腔3内的一端面上设置凸起的插销11，弹性元件4套装在插销11上。
所述的插销11设置为圆柱体的倒“T”字型结构，所述的空腔3与螺母2连接的一端设置直径大于空腔3本体的凸台12，所述的插销11抵靠在凸台12上，插销11通过螺母2固定卡装在凸台12上。
所述的空腔3设置为圆柱体状结构。
所述的膨胀结构7均匀布置在温度敏感元件8上。
所述的膨胀结构7设置为一半嵌装在温度敏感元件8表面上，一半凸出向垫片结构的温度敏感元件8的圆环形中空位置的结构。
所述的弹性元件4为圆环状的压力弹簧结构。
本发明是一种新型的活塞冷却喷嘴结构，它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结构实际上包括两个系统，如图1所示，第一个系统是压力调节系统，包括喷嘴结构本体1、螺母2、空腔3、弹性元件4、开口端5、密封钢球6等。当机油压力比较低时，密封钢球6受到弹性元件4的压力大于机油对密封钢球6的压力，密封钢球6压缩在喷嘴结构本体1的与油道13连通的开口端5上，此时油道13与空腔3及喷嘴导流管10断开，不通过喷嘴导流管10向活塞内腔喷射机油。当机油压力达到一定的压力时(比如需要机油泵泄压的3.5bar)，密封钢球6受到的弹性元件4的压力小于机油对密封钢球6的压力，密封钢球6下移，机油通过油道13进入空腔3，再通过喷嘴导流管10喷向活塞内腔。机油压力如果进一步升高，密封钢球6进一步压缩弹性元件4，直到密封钢球6受弹性元件4压力和机油压力重新达到平衡点，这样就起到依靠机油压力调节冷却喷嘴结构喷油的开始、停止和流量大小的作用。
第二个系统是温度调节系统，包括膨胀结构7、温度感应元件8。温度敏感元件8能感应到机油温度，并把热量快速传递到膨胀结构7上，膨胀结构7是一个热胀冷缩功能的器件(内部是金属铜粉和石蜡配合而成的)，在机油温度比较低时，膨胀结构7受冷收缩，这时膨胀结构7为凹下于温度敏感元件8表面的结构，不接触密封钢球6，密封钢球6此时只受到弹性元件和机油的压力，当机油温度达到一定范围时，膨胀结构7受热膨胀伸长，从而突出于温度感应元件8的表面，顶开密封钢球6，机油通过膨胀结构7之间的间隙，从油道13流入空腔3，再进入喷嘴导流管10，喷向活塞内腔(喷嘴导流管10的开口对准活塞内腔)，机油温度越高，膨胀结构7膨胀量越大，密封钢球6下移量越大，机油的流量也越大，这样就起到依靠机油温度调节冷却喷嘴结构开始喷油，停止喷油机控制喷油流量大小的作用。
本发明的活塞冷却喷嘴结构，采用机油温度和机油压力两种方式进行控制活塞冷却喷嘴开闭及流量大小。机油温度高和机油压力大时，活塞冷却喷嘴开始工作，降低活塞温度。当活塞温度低和润滑油道机油压力低时，活塞冷却喷嘴关闭，有利于加快活塞温度升高，降低摩擦，同时增加润滑油道压力，为各轴承正常润滑提供润滑油。
本发明的温度感应元件，可以和依靠机油压力来调节机油流量的活塞冷却喷嘴同时工作，不仅能完成压力控制机油流量，同时还完成温度控制机油流量。
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。机油温度高，活塞冷却喷嘴打开，对活塞进行冷却，机油温度低，活塞冷却喷嘴关闭，不对活塞进行冷却。
本发明的喷嘴结构，其油道13中的机油来自发动机油底壳，喷嘴结构的油道13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)内腔，达到冷却活塞内腔的目的后，又流回油底壳(图上未显示)，从而实现机油的往复循环。
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结构，包括喷嘴结构本体(1)，喷嘴结构本体(1)上设置一端密封的空腔(3)，空腔(3)另一端设置直径小于空腔(3)的开口端(5)，弹性元件(4)与密封钢球(6)卡装在空腔(3)内，密封钢球(6)与开口端(5)贴合，喷嘴结构壳体(1)的空腔(3)通过阀座(9)与喷嘴导流管(10)连通，其特征在于：所述的喷嘴结构壳体(1)上的开口端(5)和密封钢球(6)之间设置温度敏感元件(8)和与温度敏感元件(8)连接的具有热胀冷缩功能的膨胀结构(7)。
2.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的喷嘴结构本体(1)的空腔(3)密封的一端设置为螺母(2)与喷嘴结构本体(1)连接的结构，温度敏感元件(8)设置为圆环形中空的垫片结构，膨胀结构(7)嵌装在温度敏感元件(8)与密封钢球(6)贴合的一面上，膨胀结构(7)设置2-8个的结构，膨胀结构(7)设置为不突出于温度敏感元件(8)表面的结构。
3.根据权利要求1或2所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的嵌装在温度敏感元件(8)上的膨胀结构(7)，其最佳结构是设置4个，膨胀结构(7)设置为凹下于温度敏感元件(8)表面的结构。
4.根据权利要求2所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的螺母(2)上位于空腔(3)内的一端面上设置凸起的插销(11)，弹性元件(4)套装在插销(11)上。
5.根据权利要求4所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的插销(11)设置为圆柱体的倒“T”字型结构，所述的空腔(3)与螺母(2)连接的一端设置直径大于空腔(3)本体的凸台(12)，所述的插销(11)抵靠在凸台(12)上，插销(11)通过螺母(2)固定卡装在凸台(12)上。
6.根据权利要求1或2所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的空腔(3)设置为圆柱体状结构。
7.根据权利要求3所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的膨胀结构(7)均匀布置在温度敏感元件(8)上。
8.根据权利要求3所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的膨胀结构(7)设置为一半嵌装在温度敏感元件(8)表面上，一半凸出向垫片结构的温度敏感元件(8)的圆环形中空位置的结构。
9.根据权利要求1或4所述的活塞冷却喷嘴结构，其特征在于：所述的弹性元件(4)为圆环状的压力弹簧结构。
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