CN102022173A - 工程机械、发动机及其活塞冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的活塞冷却机构，包括冷却机油源和冷却喷嘴(11)，二者之间设置有冷却机油通道(26)，所述冷却机油源和所述冷却机油通道(26)之间还设置有限压阀(25)，所述限压阀(25)的入口(256)与所述冷却机油源连通，其出口(255)与所述冷却机油通道(26)连通。本发明所公开的发动机的活塞冷却机构能够控制冷却喷嘴根据需要喷射机油，在满足冷却需要的情况下，避免影响活塞和活塞环的膨胀，以及冷却机油不充分燃烧形成积碳。本发明还公开了一种包括上述活塞冷却机构的发动机和和一种包括上述发动机的工程机械。

Description

工程机械、发动机及其活塞冷却机构

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于发动机的活塞冷却机构。此外，本发明还涉及一种包括上述活塞冷却机构的发动机和一种包括上述发动机的工程机械。

背景技术

发动机是多种工程机械的动力来源，主要是通过将柴油或者汽油等能源的化学能转变为机械能为工程机械的运转提供动力。

在工作过程中，能源燃烧做功，推动活塞运动，进而带动与活塞连接的曲轴旋转，将机械能传递出去。然而，由于能源的不断燃烧，必然会产生大量的热量，为了防止活塞内的温度过高，一般设置有冷却系统。

现有技术中，主要是通过在活塞上设置冷却喷嘴，并通过冷却喷嘴向活塞内喷射机油达到冷却活塞的目的的。

为方便理解，现将部分相关属于解释如下：

活塞冷却喷嘴：管状喷头，冷却机油通过其实现向活塞内的喷射，达到冷却活塞的目的。

机油滤清器：用于清洁净化机油，过滤掉机油中所含杂质的装置。

积碳：因燃烧不充分而在活塞燃烧室中形成的大量碳烟和颗粒。

在发动机的工作过程中，随着活塞的运动和曲轴的旋转，活塞冷却喷嘴不断地向活塞中喷射机油，冷却活塞；然而，在发动机转速较低的情况下(特别是怠速时)，发动机的温度一般较低，此时，如果进行冷却，则很容易造成活塞和活塞环膨胀量不够，从而使得活塞与气缸套之间的间隙无法消除，造成爆震和敲缸现象的发生；另一方面，冷却机油还有可能窜到燃烧室中参与燃烧，但是受其特性的影响，又不能充分燃烧，从而形成积碳，甚至还会造成拉缸现象的发生；进一步地，由于机油的泵送量还受到转速的影响，转速较低时，泵送量也较小，此种情况下，活塞冷却喷嘴作为一个机油泄漏点势必会进一步降低油压，从而使得轴瓦等部分的润滑不足，进而造成化瓦现象的发生。

因此，如何控制冷却喷嘴根据需要喷射机油，在满足冷却需要的情况下，避免影响活塞和活塞环的膨胀，以及冷却机油不充分燃烧形成积碳，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机的活塞冷却机构，该发动机的活塞冷却机构能够控制冷却喷嘴根据需要喷射机油，在满足冷却需要的情况下，避免影响活塞和活塞环的膨胀，以及冷却机油不充分燃烧形成积碳。本发明的另一目的是提供一种包括上述发动机的活塞冷却机构的发动机和一种包括上述发动机的工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机的活塞冷却机构，包括冷却机油源和冷却喷嘴，二者之间设置有冷却机油通道，所述冷却机油源和所述冷却机油通道之间还设置有限压阀，所述限压阀的入口与所述冷却机油源连通，其出口与所述冷却机油通道连通。

优选地，所述限压阀包括活塞套和套装于所述活塞套内的活塞体，所述活塞套上开设有所述入口和所述出口，所述活塞体的一端设置有弹簧，所述弹簧的轴线平行于所述活塞体的轴线，所述入口和所述弹簧分别位于所述活塞体的两端，所述入口和所述出口连通或者截至。

优选地，所述活塞套上还开设有漏油口，所述漏油口和所述弹簧位于所述活塞体的同侧，所述漏油口通过管路与所述冷却机油源连通。

优选地，弹簧垫片，所述弹簧垫片和所述活塞体分别设置于所述弹簧的两端。

优选地，所述冷却机油源和所述限压阀之间还设置有机油滤清器。

优选地，所述冷却机油源和所述机油滤清器之间还设置有机油冷却器。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种发动机，包括活塞和活塞冷却机构，所述发动机的活塞冷却机构为上述任一项所述的发动机的活塞冷却机构。

优选地，所述发动机的活塞冷却机构的数目与所述活塞的数目相同。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种工程机械，包括支撑装置和设置于所述支撑装置的发动机，所述发动机上述任一项所述的发动机。

本发明所提供的发动机的活塞冷却机构，包括冷却机油源和冷却喷嘴，二者之间设置有冷却机油通道，冷却机油源和冷却机油通道之间还设置有限压阀，限压阀的入口与冷却机油源连通，其出口与冷却机油通道连通。由于冷却机油通道内的油压与发动机的转速相关，转速越高，油压越大，限压阀的设置，使得发动机的转速达到预定值的时候，限压阀开启，冷却机油通过限压阀和冷却机油通道到达冷却喷嘴，并通过冷却喷嘴喷向活塞内，冷却活塞，而在此时，发动机已经达到了允许的工作范围之内，活塞环也在受热后达到需要的膨胀状态，减小了活塞与气缸套之间的间隙，进而减少了窜入燃烧室中的机油；而在发动机的转速达到预定转速值之前，发动机的温度较低，无需进行冷却，限压阀的关闭，为其他需要冷却的部位储存了油压，保证了其它部位的冷却效果。可以看出，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构能够控制冷却喷嘴在适当的情况下喷射机油，从而在满足冷却需要的情况下，避免影响到活塞和活塞环的膨胀，能够快速地减小活塞和气缸套之间的间隙，降低噪声和爆震，同时还可以防止冷却机油窜到燃烧室中，出现冷却机油不充分燃烧形成积碳，最终造成拉缸的现象。

在一种优选实施方式中，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构还包括机油滤清器，机油滤清器设置于冷却机油源和限压阀之间。这样，机油滤清器可以首先过滤掉机油中的杂质，然后再经过限压阀和冷却机油通道通过冷却喷嘴喷射到活塞中，进行冷却，避免了机油中的杂质进入活塞，影响活塞的使用寿命。

本发明所提供的工程机械和发动机的有益效果与上述活塞冷却机构的有益效果相同，这里不再赘述。

附图说明

图1为本发明一种具体实施方式所提供的发动机的活塞冷却机构的结构示意图；

图2为本发明所提供的发动机的活塞冷却机构的部分结构的剖视示意图；

图3为图2所示限压阀的剖视示意图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的发动机的部分结构的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机的活塞冷却机构，该发动机的活塞冷却机构能够控制冷却喷嘴根据需要喷射机油，在满足冷却需要的情况下，避免影响活塞和活塞环的膨胀，以及冷却机油不充分燃烧形成积碳。本发明的另一核心是提供一种包括上述发动机的活塞冷却机构的发动机和和一种包括上述发动机的工程机械。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的发动机的活塞冷却机构的结构示意图。

如图1所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的本发明所提供的发动机的活塞冷却机构，包括冷却机油源和冷却喷嘴11，二者之间设置有冷却机油通道26，冷却机油源和冷却机油通道26之间还设置有限压阀25，限压阀25的入口与冷却机油源连通，其出口与冷却机油通道26连通。这样，用于冷却活塞的冷却机油从冷却机油源流出以后经过限压阀25，冷却机油通道26到达冷却喷嘴11，经由冷却喷嘴11将冷却机油喷射至活塞内。

由于在发动机转速较低的情况下，发动机的温度一般较低，此时，无需进行冷却，而且如果进行冷却，很容易造成活塞和活塞环膨胀量不够，使活塞与气缸套之间的间隙无法消除而导致爆震和敲缸现象的发生的情况；同时，由于活塞与气缸套之间存在间隙，冷却机油还很有可能窜到燃烧室中参与燃烧，从而形成积碳，造成拉缸现象的发生的隐患；进一步地，由于冷却机油的泵送量还受到发动机转速的影响，转速越高，油压越大，而冷却机油并不仅仅是用于冷却活塞，还需要冷却轴瓦等发热部件，而在转速比较低时，若冷却喷嘴仍然向活塞内喷射冷却机油则不仅会造成前面所述的问题，还会造成泵送的冷却机油的浪费使轴瓦等部件的冷却和润滑不足。

而本发明所提供的发动机的活塞冷却机构，在冷却机油通道26与冷却机油源之间设置有限压阀25，由于冷却机油通道26内的油压与随着发动机转速的升高而不断地升高，而在发动机的转速比较低时，冷却机油通道26内的油压没有达到限压阀25的预定压力值，保持关闭状态，不仅不会影响活塞与气缸套之间的间隙的消除，而且还保证了其他需要冷却的部件的冷却效果；而当发动机的转速达到预定值的时候，限压阀25开启，冷却机油通过限压阀25和冷却机油通道26到达冷却喷嘴11，并通过冷却喷嘴11喷向活塞内，冷却活塞，而在此时，发动机已经达到了允许的工作范围之内，活塞环也在受热后达到需要的膨胀状态，减小了活塞与气缸套之间的间隙，进而减少了窜入燃烧室中的机油。

当然，为了保证在限压阀25对进入活塞的冷却油的控制的基础上，不影响冷却机油对发动机其他部件的冷却，本文所述的冷却机油通道26是指专门用于冷却活塞的机油通道，用于冷却发动机的其他部件的冷却机油通过机体主油道12流通。

可以看出，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构能够控制冷却喷嘴11在适当的情况下喷射机油，从而在满足冷却需要的情况下，避免影响到活塞和活塞环的膨胀，能够快速地减小活塞和气缸套之间的间隙，降低噪声和爆震，同时还可以防止冷却机油窜到燃烧室中，出现冷却机油不充分燃烧形成积碳，最终造成拉缸的现象，同时保证各种情况下发动机各部件的冷却效果。

另外，为了保证冷却效果，在冷却机油源和机油滤清器之间还设置有机油冷却器13，以降低进入冷却机油通道26内的冷却机油的温度。

请参考图2和图3，图2为本发明所提供的发动机的活塞冷却机构的部分结构的剖视示意图；图3为图2所示限压阀的剖视示意图。

如图中所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构还包括机油滤清器21，机油滤清器21设置于冷却机油源和限压阀25之间。

如图1和图2中所示，由冷却机油源流出的冷却机油，经过机油进油口23进入机油进油通道22，然后进入机油滤清器21进行过滤，过滤完成以后的机油从机油出油通道24流出，分别进入机体主油道12和冷却机油通道26，当然，在进入冷却机油通道之间26先要经过限压阀25，有限压阀25控制冷却机油通道26的通断。

这样，冷却机油首先经过机油滤清器21的过滤，清除掉机油中的杂质，然后再经过分别经过机体主油道12冷却轴瓦等部件，以及限压阀25和冷却机油通道26通过冷却喷嘴11喷射到活塞中，冷却活塞，避免了机油中的杂质进入发动机的各部件，影响发动机的使用寿命。

如图3所示，自一种具体实施方式中，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构的限压阀25可以包括活塞套251和套装于活塞套251内的活塞体252，活塞套251上开设有入口256和出口255，活塞体252的一端设置有弹簧253，弹簧253的轴线平行于活塞体252的轴线，入口256和弹簧253分别位于活塞体252的两端，入口256和出口255连通或者截至。

这样，在工作过程中，随着发动机的转速升高，冷却机油的油压不断升高，通过限压阀25的入口256作用于活塞体252，活塞体252在冷却机油的作用下压缩弹簧253，并不断地向出口255方向移动，当油压达到预定值时，活塞体252将出口255打开，从而使得入口256和出口255连通，经由限压阀25的入口256进入的冷却机油通过出口255流出，进入冷却机油通道26，实现活塞的冷却。可以看出，上述限压阀25的结构简单，实现过程方便，降低了使用成本。

进一步地，本发明所提供的发动机的活塞冷却机构的限压阀25的活塞套251上还开设有漏油口257，漏油口257和弹簧253位于活塞体252的同侧，漏油口257通过管路与冷却机油源连通。

在工作过程中，难免会有部分冷却机油流至活塞体252的另一侧，如果该侧的冷却机油量过多，而冷却机油无法压缩，则会影响活塞体252的移动，甚至导致入口256和出口255无法连通，影响冷却效果，进而缩短发动机的使用寿命，而漏油口257的设置则可以将渗漏过来的冷却机油直接输送回冷却机油源，避免了上述情况的出现。

具体地，为了方便弹簧253的设置，同时方便对限压阀25的预定压力进行调整，本发明所提供的限压阀25还包括弹簧垫片254，弹簧垫片254和活塞体252分别设置于弹簧253的两端。从而，当需要增大预定压力时，则更换较厚的弹簧垫片254，否则，更换较薄的弹簧垫片254，很方便地满足了调整的需要。

除了上述活塞冷却机构，本发明还提供一种发动机，包括活塞和活塞冷却机构，该活塞冷却机构为以上所述的发动机的活塞冷却机构，发动机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

请参考图4，图4为本发明一种具体实施方式所提供的发动机的部分结构的结构示意图。

在一种具体实施方式中，发动机的活塞冷却机构的数目与所述活塞的数目相同。从而可以保证发动机的各活塞的冷却效果。

进一步地，除了上述发动机，本发明还提供了一种工程机械，包括支撑装置和设置于支撑装置上的发动机，发动机为上述的发动机，工程机械的其他各部分的结构与现有技术类似，请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的工程机械、发动机及其活塞冷却机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种发动机的活塞冷却机构，包括冷却机油源和冷却喷嘴(11)，二者之间设置有冷却机油通道(26)，其特征在于，所述冷却机油源和所述冷却机油通道(26)之间还设置有限压阀(25)，所述限压阀(25)的入口(256)与所述冷却机油源连通，其出口(255)与所述冷却机油通道(26)连通。

2.根据权利要求1所述的发动机的活塞冷却机构，其特征在于，所述限压阀(25)包括活塞套(251)和套装于所述活塞套(251)内的活塞体(252)，所述活塞套(251)上开设有所述入口(256)和所述出口(255)，所述活塞体(252)的一端设置有弹簧(253)，所述弹簧(253)的轴线平行于所述活塞体(252)的轴线，所述入口(256)和所述弹簧(253)分别位于所述活塞体(252)的两端，所述入口(256)和所述出口(255)连通或者截至。

3.根据权利要求2所述的发动机的活塞冷却机构，其特征在于，所述活塞套(251)上还开设有漏油口(257)，所述漏油口(257)和所述弹簧(253)位于所述活塞体(252)的同侧，所述漏油口(257)通过管路与所述冷却机油源连通。

4.根据权利要求3所述的发动机的活塞冷却机构，其特征在于，弹簧垫片(254)，所述弹簧垫片(254)和所述活塞体(252)分别设置于所述弹簧(253)的两端。

5.根据权利要求1至4任一项所述的发动机的活塞冷却机构，其特征在于，所述冷却机油源和所述限压阀(25)之间还设置有机油滤清器(21)。

6.根据权利要求1至4任一项所述的发动机的活塞冷却机构，其特征在于，所述冷却机油源和所述机油滤清器(21)之间还设置有机油冷却器(13)。

7.一种发动机，包括活塞和发动机的活塞冷却机构，其特征在于，所述发动机的活塞冷却机构为权利要求1至6任一项所述的发动机的活塞冷却机构。

8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述发动机的活塞冷却机构的数目与所述活塞的数目相同。

9.一种工程机械，包括支撑装置和设置于所述支撑装置的发动机，其特征在于，所述发动机为权利要求7或8所述的发动机。

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