CN102678250A - 一种发动机活塞冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机活塞冷却装置，用于解决发动机不同工况下活塞的冷却问题，它包括控制阀、气缸体主油道、气缸体副油道、连通油道、冷却喷嘴油道和活塞冷却喷嘴总成，所述控制阀通过感应机油温度来控制其单向开闭，控制阀安装在气缸体主油道与气缸体副油道之间连通油道的末端，所述气缸体主油道与发动机润滑系统元件连通，所述气缸体副油道通过冷却喷嘴油道与活塞冷却喷嘴总成连通。本发明由控制阀与活塞冷却喷嘴总成的限压阀共同控制喷油动作，确保了发动机在不同工况下，活塞部分均能达到最佳冷却效果。

Description

一种发动机活塞冷却装置
技术领域
本发明涉及一种冷却装置，尤其是一种带有控制阀的发动机活塞冷却装置，属于发动机技术领域。
背景技术
为提高发动机的燃油经济性和动力性能，涡轮增压、缸内直喷、高压缩比等新技术被广泛应用，致使发动机的强化程度愈来愈高，活塞所承受的热负荷也愈来愈大；为了有效降低活塞的热负荷，保证其工作的可靠性，现代发动机大都设置活塞冷却装置，通过喷射机油的方式对活塞底部进行冷却。
目前，发动机活塞冷却装置大都通过设置在气缸体主油道上的活塞冷却喷嘴来实现机油的喷射，并依靠活塞冷却喷嘴自身的限压阀控制活塞冷却喷嘴的动作；为了兼顾发动机在低速大负荷时活塞能得到有效冷却，限压阀的控制压力一般设置在200kPa左右，但发动机冷起动时主油道的压力一般会达到500kPa以上，此时限压阀将打开，对活塞进行喷油冷却，使活塞及燃烧室过冷，从而导致燃烧效率降低、燃油经济性变差、HC排放恶化、燃烧室积碳等不良后果。虽然采用电磁阀可以依据发动机的工况实现对活塞冷却装置的控制，但需进行大量试验及数据标定，使得开发周期延长、成本上升，且电磁阀的故障率较高，使其工作可靠性降低。
发明内容
本发明以解决上述现有技术中的问题为目的，提供一种由控制阀与活塞冷却喷嘴的限压阀共同控制、可以实现喷油冷却优化的发动机活塞冷却装置。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种发动机活塞冷却装置，它包括控制阀、气缸体主油道、气缸体副油道、连通油道、冷却喷嘴油道和活塞冷却喷嘴总成，所述控制阀通过感应机油温度来控制其单向开闭，控制阀安装在气缸体主油道与气缸体副油道之间连通油道的末端，所述气缸体主油道与发动机润滑系统元件连通，所述气缸体副油道通过冷却喷嘴油道与活塞冷却喷嘴总成连通。
上述发动机活塞冷却装置，所述控制阀由感应体、弹簧、弹簧保持架、密封垫、推杆保持架、推杆、阀片和阀座组成，所述感应体中填充热敏介质，感应体一端与推杆连接，另一端与弹簧保持架底部连接，所述推杆固定在推杆保持架上，所述推杆保持架与阀座固定装配，所述弹簧保持架套装在弹簧外面，其顶端与阀片固定装配，所述阀片与阀座结构匹配，所述弹簧套装在感应体外面，其一端与弹簧保持架连接，另一端与阀片连接。
上述发动机活塞冷却装置，所述连通油道前端与气缸体主油道连接，在其末端设有控制阀安装腔，所述控制阀安装腔包括空腔Ⅰ和空腔Ⅱ两部分，所述空腔Ⅰ和空腔Ⅱ为阶梯孔结构，控制阀安装在空腔Ⅰ和空腔Ⅱ的分界面上，并由螺塞座通过压紧垫片压缩控制阀的密封垫，形成周边密封带。
上述发动机活塞冷却装置，所述活塞冷却喷嘴总成设有与控制阀串联的限压阀，由控制阀与限压阀共同控制喷油动作，活塞冷却喷嘴总成布置在缸孔的下部，由喷嘴对活塞底部进行喷油冷却。
本发明由控制阀与活塞冷却喷嘴总成的限压阀共同控制喷油动作，控制阀感应体内部填充的热敏介质可随机油温度的改变发生体积变化，通过控制阀组成元件的动力传递，推动阀片与阀座的分离或贴合，达到控制机油流通的目的，以保证在发动机冷起动、低速低负荷时不进行喷油冷却，可加快暖机速度，改善低速段的燃油经济性及HC排放。本发明与现有技术相比较，在保留由机油压力控制活塞冷却喷嘴动作基础上，增加了由机油温度控制活塞冷却喷嘴动作的功能，确保发动机在不同工况下，活塞部分均能达到最佳冷却效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明与发动机缸体位置关系示意图
图2是控制阀布置示意图
图3 控制阀结构示意图。
图中各标号为：1、气缸体主油道，2、连通油道，3、控制阀，3-1、感应体，3-2、弹簧，3-3、弹簧保持架，3-4、密封垫，3-5、推杆保持架，3-6、推杆，3-7、阀片，3-8、阀座，4、气缸体副油道，5、冷却喷嘴油道，6、活塞冷却喷嘴总成，7、压紧垫片,8、螺塞座，9、空腔Ⅰ，10、 空腔Ⅱ，11、活塞，12、发动机缸体。
具体实施方式
参看图 1、图 2，本发明包括控制阀3、气缸体主油道1、气缸体副油道4、连通油道2、冷却喷嘴油道5和活塞冷却喷嘴总成6，所述控制阀3通过感应机油温度来控制其单向开闭，控制阀3安装在气缸体主油道1与气缸体副油道4之间连通油道2的末端，所述气缸体主油道1与发动机润滑系统元件连通，所述气缸体副油道4通过冷却喷嘴油道5与活塞冷却喷嘴总成6连通。
参看图3，本发明的控制阀由感应体3-1、弹簧3-2、弹簧保持架3-3、密封垫3-4、推杆保持架3-5、推杆3-6、阀片3-7和阀座3-8组成，所述感应体3-1中填充热敏介质，所述热敏介质选择固态石蜡类物质，当感应体外界温度达到设定值时介质将出现相变，引起其体积明显膨胀，从而实现控制阀随温度的单向开闭。本感应体控制相比电磁阀控制，具有结构简单、工作可靠的优点。本发明中的感应体3-1的一端与推杆3-6连接，另一端与弹簧保持架3-3的底部连接，所述推杆3-6固定在推杆保持架3-5上，所述推杆保持架3-5与阀座3-8固定装配，所述弹簧保持架3-3套装在弹簧3-2外面，其顶端与阀片3-7固定装配，所述阀片3-7与阀座3-8结构匹配，所述弹簧3-2套装在感应体3-1的外面，其一端与弹簧保持架3-3连接，另一端与阀片3-7连接。
参看图2，本发明的连通油道2前端与气缸体主油道1连接，在其末端设有控制阀安装腔，所述控制阀安装腔包括空腔Ⅰ9和空腔Ⅱ10两部分，所述空腔Ⅰ9和空腔Ⅱ10为阶梯孔结构，控制阀3安装在空腔Ⅰ9和空腔Ⅱ10的分界面上，并由螺塞座8通过压紧垫片7压缩控制阀3的密封垫3-4，形成周边密封带，无论温度是否达到设定值，机油都无法从控制阀周边到达气缸体副油道4，只能由阀片3-7与阀座3-8之间的缝隙通过，从而实现喷油控制的准确性及工作的可靠性。
参看图2，本发明的活塞冷却喷嘴总成6设有与控制阀3串联的限压阀，由控制阀与限压阀共同控制喷油动作，活塞冷却喷嘴总成6布置在缸孔的下部，由喷嘴对活塞11的底部进行喷油冷却。
参看图1、图2、图3，本发明工作原理及工作过程是：
本发明由控制阀3与活塞冷却喷嘴总成6的限压阀共同控制喷油动作，控制阀感应体3-1内部填充的热敏介质可随机油温度的改变发生体积变化，通过控制阀组成元件的动力传递，推动阀片7与阀座8的分离或贴合，达到控制机油流通的目的，以保证在发动机冷起动、低速低负荷时不进行喷油冷却，可加快暖机速度，改善低速段的燃油经济性及HC排放。
本发明控制阀3与发动机缸体12装配时，螺塞座8通过压紧垫片7压缩控制阀3的密封垫3-4，形成周边密封带，同时弹簧3-2与推杆3-6保持平衡，将阀片3-7压紧在阀座3-8上，即控制阀3被关闭，此时机油只能到达并停留在空腔Ⅰ9中；发动机起动后，当机油温度均达到正常值(完全暖机后)时，感应体3-1中的热敏介质因受热发生膨胀，推动推杆3-6及弹簧保持架3-3向两相反方向移动，因推杆保持架3-5限制，推杆3-6无法移动，弹簧保持架3-3带动阀片3-7移动，使阀片3-7与阀座3-8分离，即控制阀3被打开，此时机油将通过阀门进入空腔Ⅱ10及气缸体副油道4，再到达冷却喷嘴油道5，最终通过活塞冷却喷嘴总成6对活塞11进行喷油冷却。

Claims (4)

1.一种发动机活塞冷却装置，其特征是，它包括控制阀（3）、气缸体主油道（1）、气缸体副油道（4）、连通油道（2）、冷却喷嘴油道（5）和活塞冷却喷嘴总成（6），所述控制阀（3）通过感应机油温度来控制其单向开闭，控制阀（3）安装在气缸体主油道（1）与气缸体副油道（4）之间连通油道（2）的末端，所述气缸体主油道（1）与发动机润滑系统元件连通，所述气缸体副油道（4）通过冷却喷嘴油道（5）与活塞冷却喷嘴总成（6）连通。
2.根据权利要求1所述的发动机活塞冷却装置，其特征是，所述控制阀由感应体（3-1）、弹簧（3-2）、弹簧保持架（3-3）、密封垫（3-4）、推杆保持架（3-5）、推杆（3-6）、阀片（3-7）和阀座（3-8）组成，所述感应体（3-1）中填充热敏介质，感应体（3-1）的一端与推杆（3-6）连接，另一端与弹簧保持架（3-3）的底部连接，所述推杆（3-6）固定在推杆保持架（3-5）上，所述推杆保持架（3-5）与阀座（3-8）固定装配，所述弹簧保持架（3-3）套装在弹簧（3-2）外面，其顶端与阀片（3-7）固定装配，所述阀片（3-7）与阀座（3-8）结构匹配，所述弹簧（3-2）套装在感应体（3-1）的外面，其一端与弹簧保持架（3-3）连接，另一端与阀片（3-7）连接。
3.根据权利要求2所述的发动机活塞冷却装置，其特征是，所述连通油道（2）前端与气缸体主油道（1）连接，在其末端设有控制阀安装腔，所述控制阀安装腔包括空腔Ⅰ（9）和空腔Ⅱ（10）两部分，所述空腔Ⅰ（9）和空腔Ⅱ（10）为阶梯孔结构，控制阀（3）安装在空腔Ⅰ（9）和空腔Ⅱ（10）的分界面上，并由螺塞座（8）通过压紧垫片（7）压缩控制阀（3）的密封垫（3-4），形成周边密封带。
4.根据权利要求3所述的发动机活塞冷却装置，其特征是，所述活塞冷却喷嘴总成（6）设有与控制阀（3）串联的限压阀，由控制阀与限压阀共同控制喷油动作，活塞冷却喷嘴总成（6）布置在发动机缸体（12）缸孔的下部，由喷嘴对活塞（11）的底部进行喷油冷却。
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