CN102076936A - 内燃机活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机活塞的冷却结构。所述活塞包括一体形成在所述活塞中的机油冷却通道。所述机油冷却通道的底表面面向所述活塞的顶表面，并且所述机油冷却通道的顶表面背对着所述活塞的所述顶表面。所述机油冷却通道设有沿横向彼此分开的机油入口和机油出口。所述机油冷却通道的所述底表面和/或所述机油冷却通道的所述顶表面相对于设置在所述活塞中的活塞销开口的中心轴线倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的、用于内燃机活塞的冷却结构。
背景技术
从示例US 3221718和DE 3733964中已知具有机油入口的冷却活塞。该机油入口用作从与具有内壁的发动机壳体相连的机油喷嘴配送的冷却机油的捕获漏斗，其被构造成漏斗形状，为圆柱形、椭圆形或者为激流艇(venture jet)的形式。为了在该冷却管道中实现以这种方式捕获的机油的更佳分配，将另外的分隔件插入到该冷却管道的与机油入口的出口表面相对的壁中。
使用这样的形状结构，应该获得的结果是：从机油喷嘴扩散的机油蒸气被捕获并且通到冷却管道中。这些结构证明了：由于该冷却机油在进入所述入口期间的不利的流动和摩擦状况，在实现该冷却管道的连续的机油填充液位方面存在问题。
US 7051684试图克服上述问题和缺点。然而，在US 7051684中，机油冷却管道的填充液位以及在所述活塞的所述机油冷却管道中循环以实现活塞充分冷却的机油量方面仍然存在问题。具体而言，如果所述活塞的机油管道中机油液位变低，则存在问题。当发动机转速处于较高范围时，低的机油液位可能导致太多空气与机油混合。空气是非常差的热导体，这显著降低了冷却效率。US 7051684中的设计方案的另一个问题是机油冷却管道中的机油循环过慢。机油冷却管道中的机油循环过慢将会进一步降低冷却效率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机活塞的冷却结构，该冷却结构与传统的结构相比更高效。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。其它权利要求及说明书公开了本发明的有利实施例。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于内燃机活塞的冷却结构，该活塞包括一体形成在所述活塞中的机油冷却通道。所述机油冷却通道的底表面面向所述活塞的顶表面，并且所述机油冷却通道的顶表面背对着所述活塞的所述顶表面。所述机油冷却通道设有沿横向彼此分开的机油入口和机油出口。所述机油冷却通道的所述底表面和/或所述机油冷却通道的所述顶表面相对于设置在所述活塞中的活塞销开口的中心轴线倾斜。
该方面的优点在于：能够更好地控制机油流动，从而使冷却效率提高。
另一优点在于在：在所述内燃机的曲柄轴的几乎完整的一圈旋转中，可以迫使机油从机油入口移动到机油出口。
在本发明的另一个示例性实施例中，所述底表面相对于所述活塞销开口从机油入口到机油出口向下倾斜。
该实施例的优点是：在活塞从下止点(BDC)向上止点(TDC)移动的同时，迫使机油自动移动到所述出口。
在本发明的另一个示例性实施例中，所述顶表面相对于所述活塞销开口从机油入口到机油出口向上倾斜。
该实施例的优点在于：在活塞从TDC向BDC移动的同时，迫使机油自动移动到所述出口。
在本发明的又一个示例性实施例中，所述机油出口设有机械止挡部。
该实施例的优点在于能够更好地控制机油液位。
在本发明的再一个示例性实施例中，所述机油入口设有机械止挡部。
该实施例的优点在于能够更好地控制机油循环。
在本发明的另一方面，提供了一种冷却内燃机中的活塞的方法，包括如下步骤：在所述活塞中提供机油冷却通道；经由机油入口将机油提供到所述机油冷却通道中；将机油从所述机油入口输送到设于所述机油通道中的机油出口；在所述活塞从下止点(BDC)向上止点(TDC)移动的同时，通过所述机油冷却通道的底表面迫使所述机油从所述机油入口移动到所述机油出口，所述机油冷却通道的底表面相对于设置在所述活塞中的活塞销开口的中心轴线倾斜，以及/或者，在所述活塞从TDC向BDC移动的同时，通过所述机油冷却通道的顶表面迫使所述机油从所述机油入口移动到所述机油出口，所述机油冷却通道的顶表面沿着与所述底表面相反的方向倾斜。
附图说明
从以下对实施例的详细描述中，可以最佳地理解本发明以及上述及其它目的和优点，但本发明不限于这些实施例，其中示意地示出：
图1是根据本发明的、用于内燃机活塞的冷却结构的示例性实施例的示意性横截面图。
具体实施方式
图1示意地描绘了根据本发明的、用于内燃机活塞100的冷却结构的示例性实施例的横截面图。所述活塞100包括本体101、顶表面112、燃烧室腔体114、机油冷却通道102、活塞销开口104、机油入口121、机油入口机械止挡部120、机油出口131和机油出口机械止挡部130。
通过附接到机油泵140的喷嘴145将机油提供到所述活塞中的机油冷却通道102。如图1中箭头147所示，从下方将机油注入到活塞中的机油入口121。机油泵140可以与用于将机油循环到发动机轴承的泵是同一个泵。也可以使用单独的泵140来将机油注入活塞中。
燃烧室腔体通常用于自点火发动机，例如柴机油发动机。然而，自然吸气式汽机油发动机的顶部分可以正好相反，即具有圆顶而不是腔体，以增大压缩比。这两个示例说明：根据所使用的燃料以及想要优化的目标或性能，活塞顶部分可以有很多不同的设计。
活塞100的本体101可以由能够耐受燃烧室中的温度的任何材料制成，为此，主要使用铝合金，但也可以想到其它合金。
在图1中，活塞销孔104的位置处于机油冷却通道102下方。在不同的活塞设计中，活塞销孔的位置可以不同，并且可以布置成靠近活塞顶部、位于活塞中部或者更靠近活塞底部。
机油冷却通道102一体形成在活塞100中。所述机油冷却通道102的底表面面向所述活塞100的顶表面112，并且设有沿横向彼此分开的机油入口121和机油出口131。所述机油冷却通道102的底表面相对于设置在所述活塞100中的活塞销开口104的中心轴线倾斜。
在图1中，通过线180和线182，可以更好地理解所述机油冷却通道102的所述倾斜的底表面。线184是表示活塞100的中心轴线的线。线182表示与活塞100的所述中心轴线184垂直的线。线180表示与所述机油冷却通道102的底表面平行的线。在图1中，该底表面从机油入口121到机油出口131向下倾斜。由108表示的倾斜度可以在0.1-20度的范围内。当活塞从下止点(BDC)向上止点(TDC)移动时，迫使机油处于该机油冷却通道的底表面处，并且由于该机油冷却通道的底表面的倾斜度，迫使机油从机油入口121移动到机油出口131。
与所述机油冷却通道102的底表面相比，所述机油冷却通道102的顶表面可以沿相反方向倾斜，即，当活塞从TDC向BDC移动时，迫使机油处于该机油冷却通道的顶表面处，并且由于该机油冷却通道的顶表面的倾斜度，迫使机油从机油入口121移动到机油出口131。
在一个示例性实施例中，仅机油冷却通道102的底表面具有倾斜度。在另一示例性实施例中，仅机油冷却通道102的顶表面具有倾斜度。在又一示例性实施例中，机油冷却通道102的顶表面和底表面均具有倾斜度。与该机油冷却通道的底表面相比，该机油冷却通道的顶表面的倾斜度可以具有不同的相反倾斜角。
所述机油出口设有机械止挡部130。该机械止挡部130用于阻止机油全部从机油冷却通道102漏掉，即，该止挡部将确保机油冷却通道102中总有一些机油用于冷却所述活塞100。通过选择该机油冷却通道的底表面的合适倾斜度，能够将冷却效率优化成所期望的冷却效率。
机油入口121也设有机械止挡部120。该机械止挡部120的功能在于防止机油从机油入口121漏掉，即，迫使机油从机油入口121循环到机油出口131。
机械止挡部130的高度由110表示，该高度可以根据期望的性能来选择，即，较高的机械止挡部将确保在给定的时刻在该机油冷却通道内收集有更多的机油。机械止挡部120的高度由106表示，并且，与使用较低的机械止挡部120相比，较高的机械止挡部120可以使得在给定时刻更多的机油循环到出口131。注入到机油冷却通道102中的机油量可以由泵140的泵压力和流量来决定。这可以根据不同的目的进行调节，即，如果想要更高的冷却效率，则可以使用较高的泵压力，并且/或者可以将喷嘴更换成具有更大流通能力的喷嘴。
该冷却结构可以设置在如下车辆中，例如运货汽车、卡车、客车、私人汽车、轮式装载机和建筑设备车辆等。
本发明可适用于任何内燃机，例如柴机油发动机、汽机油发动机、和具有一个或多个气缸的双燃料/混合燃料发动机。
绝不应认为本发明局限于上述实施例的示例，在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可以实现多种进一步的变体和变型。
Claims (6)
1.一种用于内燃机活塞的冷却结构，所述活塞包括一体形成在所述活塞中的机油冷却通道，所述机油冷却通道的底表面面向所述活塞的顶表面，并且所述机油冷却通道的顶表面背对着所述活塞的所述顶表面，所述机油冷却通道设有沿横向彼此分开的机油入口和机油出口，其特征在于，所述机油冷却通道的所述底表面和/或所述机油冷却通道的所述顶表面相对于设置在所述活塞中的活塞销开口的中心轴线倾斜。
2.根据权利要求1所述的冷却结构，其中，所述底表面相对于所述活塞销开口从所述机油入口到所述机油出口向下倾斜。
3.根据权利要求1所述的冷却结构，其中，所述顶表面相对于所述活塞销开口从所述机油入口到所述机油出口向上倾斜。
4.根据权利要求1、2或3所述的冷却结构，其中，所述机油出口设有机械止挡部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的冷却结构，其中，所述机油入口设有机械止挡部。
6.一种冷却内燃机中的活塞的方法，包括如下步骤：
在所述活塞中提供机油冷却通道；
经由机油入口将机油提供到所述机油冷却通道中；
将机油从所述机油入口输送到设于所述机油通道中的机油出口；
在所述活塞从下止点(BDC)向上止点(TDC)移动的同时，通过所述机油冷却通道的底表面迫使所述机油从所述机油入口移动到所述机油出口，所述机油冷却通道的底表面相对于设置在所述活塞中的活塞销开口的中心轴线倾斜，以及/或者，在所述活塞从TDC向BDC移动的同时，通过所述机油冷却通道的顶表面迫使所述机油从所述机油入口移动到所述机油出口，所述机油冷却通道的顶表面沿着与所述底表面相反的方向倾斜。
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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 | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110525 |