CN105863803A - 一种发动机活塞冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种发动机活塞冷却系统，包含主机油通道、副机油通道和连接机油通道，若干活塞冷却喷嘴连接副机油通道，在副机油通道的入口处设置机油通道堵塞，隔断连接机油通道与副机油通道的连通，在发动机缸体上副机油通道的入口处安装电磁阀控制模块，其进口和出口分别位于机油通道堵塞的两侧，用于控制油路的通断，电子控制单元ECU连接发动机和电磁阀控制模块，根据发动机的负荷情况来控制电磁阀控制模块的通断，从而控制副机油通道是否能够提供压力机油给活塞进行喷油冷却。本发明可以根据发动机不同工况实现对活塞的精确冷却和温度控制，减小发动机部分负荷情况下的机油消耗，使得发动机更加紧凑，重量更轻，提高整个发动机和整车的燃油消耗指标。

Description

一种发动机活塞冷却系统

技术领域

本发明涉及内燃机结构的技术领域，尤其涉及一种发动机活塞冷却系统。

背景技术

在发动机大部分的工作过程中，活塞温度并不是太高，远没有达到活塞材料所能承受的温度极限，因此这些时刻就不需要通过活塞冷却喷嘴对活塞进行喷油冷却。如果对活塞的冷却不进行精确控制，会使得在活塞需要尽快热起来的发动机冷启动阶段，由于冷却喷嘴的喷油冷却而无法尽快提高活塞温度到最佳范围，在发动机工作在低负荷的各个转速时，由于活塞冷却喷嘴对活塞进行不必要的喷油冷却而消耗过多高压机油，从而导致白白消耗机油泵的一部分功，同时由于活塞冷却喷嘴的不必要的过量机油消耗使得机油泵在设计的时候供油能力设计的过大，造成泵体过于笨重。这样的机油泵对于发动机而言既增加了发动机的重量和体积，还会多消耗一部分能量从而增加整个发动机的燃油消耗，不利于节能环保。

如图1和图2所示，一般内燃机中的活塞冷却喷嘴，喷嘴体11、喷管22和安装定位法兰33通过焊接成一体，喷嘴一般安装在缸体内侧的主油道上，空心螺栓44内部有弹簧66和弹簧阀77，高压机油通过空心螺栓内通道进入，当压力大于弹簧力时柱塞阀打开并让高压机油通过空心螺栓进入喷嘴体，最后通过喷管喷出对活塞进行冷却，靠喷嘴中内置的弹簧阀来控制喷嘴的开启和关闭状态。而弹簧阀是通过油道内机油压力来控制的。这就导致在发动机低转速大负荷的时候，因为发动机转速低从而机油压力低，由于活塞冷却喷嘴机油压力达不到开启压力而无法打开对活塞进行冷却，而此时由于负荷较大活塞温度很高实际上是需要喷油冷却的。在发动机高速低负荷时，活塞温度并不高不需要冷却，而发动机高转速时机油压力也高，这样活塞冷却喷嘴却由于高油压而开启并对活塞进行喷油冷却。

同时传统弹簧阀式活塞冷却喷嘴的弹簧阀开启压力值的公差范围很大，这就造成在本该开启喷油的压力条件下由于弹簧阀实际开启压力超过设计值而无法打开，或者在机油压力较低的时候由于弹簧阀实际开启压力小于设计值而提前开启，导致传统机械式弹簧阀控制活塞冷却喷嘴无法按需求对活塞进行精确的喷油冷却。

发明内容

本发明提供一种发动机活塞冷却系统，可以根据发动机不同工况实现对活塞的精确冷却和温度控制，减小发动机部分负荷情况下的机油消耗，使得发动机更加紧凑，重量更轻，提高整个发动机和整车的燃油消耗指标。

为了达到上述目的，本发明提供一种发动机活塞冷却系统，包含：

主机油通道，其位于发动机缸体一侧，连接发动机机油泵；

副机油通道，其位于发动机缸体另一侧；

连接机油通道，其位于发动机缸体前端，一端连接主机油通道，另一端连接副机油通道；

若干活塞冷却喷嘴，其连接副机油通道，通过副机油通道提供压力机油对活塞进行喷油冷却；

机油通道堵塞，其设置在副机油通道的入口处，用于隔断连接机油通道与副机油通道的连通；

电磁阀控制模块，其安装在发动机缸体上副机油通道的入口处，该电磁阀控制模块的进口和出口分别位于机油通道堵塞的两侧，进口与连接机油通道连接，出口与副机油通道连接，该电磁阀控制模块用于控制油路的通断；

电子控制单元ECU，其连接发动机和电磁阀控制模块，用于根据发动机的负荷情况来控制电磁阀控制模块的通断，从而控制副机油通道是否能够提供压力机油给活塞进行喷油冷却。

所述的电磁阀控制模块包含：

模块本体，其安装在副机油通道入口区域处的发动机缸体上；

机械式压力控制开关阀，其位于模块本体内部，该机械式压力控制开关阀通过进口油道与连接机油通道连接，通过出口油道与副机油通道连接，通过泄压油道连接副机油通道；

电磁控制开关阀，其连接电子控制单元ECU，并通过控制油道连接机械式压力控制开关阀和进口油道，该电磁控制开关阀根据电子控制单元ECU的通断信号通过控制油道来控制机械式压力控制开关阀的打开或关闭，从而控制高压机油是否可以通过电磁阀控制模块进入副机油通道。

所述的机械式压力控制开关阀包含：

柱塞腔，其连接进口油道和出口油道；

机械阀柱塞，其设置在柱塞腔中，可在柱塞腔中移动，机械阀柱塞前部的柱塞腔形成柱塞前部油腔，该柱塞前部油腔连接进口油道，机械阀柱塞后部的柱塞腔形成柱塞后部油腔，该柱塞后部油腔连接控制油道和泄压油道。

所述的模块本体采用铝合金材料。

所述的进口油道、出口油道和泄压油道与发动机缸体的连接处还设置油道密封胶圈。

本发明可以根据发动机不同工况实现对活塞的精确冷却和温度控制，减小发动机部分负荷情况下的机油消耗，使得发动机更加紧凑，重量更轻，提高整个发动机和整车的燃油消耗指标。

附图说明

图1是背景技术中活塞冷却喷嘴的结构示意图。

图2是背景技术中活塞冷却喷嘴的剖视图。

图3是本发明提供的一种发动机活塞冷却系统的结构示意图。

图4和图5是本发明提供的一种发动机活塞冷却系统的电磁阀控制模块的结构示意图。

图6是是本发明提供的一种发动机活塞冷却系统的机械式压力控制开关阀的横向剖视图。

具体实施方式

以下根据图3～图6，具体说明本发明的较佳实施例。

如图3所示，本发明提供一种发动机活塞冷却系统，包含：

主机油通道1，其位于发动机缸体一侧，连接发动机机油泵；

副机油通道3，其位于发动机缸体另一侧；

连接机油通道2，其位于发动机缸体前端，一端连接主机油通道1，另一端连接副机油通道3；

若干活塞冷却喷嘴4，其连接副机油通道3，通过副机油通道提供压力机油对活塞进行喷油冷却；

机油通道堵塞5，其设置在副机油通道3的入口处，用于隔断连接机油通道2与副机油通道3的连通；

电磁阀控制模块6，其安装在发动机缸体上副机油通道3的入口处，该电磁阀控制模块6的进口和出口分别位于机油通道堵塞5的两侧，进口与连接机油通道2连接，出口与副机油通道3连接，该电磁阀控制模块6用于控制油路的通断；

电子控制单元ECU（图中未显示），其连接发动机和电磁阀控制模块6，用于根据发动机的负荷情况来控制电磁阀控制模块6的通断，从而控制副机油通道是否能够提供压力机油给活塞进行喷油冷却。

发动机机油泵供给的高压机油经过滤清和冷却后进入到主机油通道1中，通过主机油通道1进入连接机油通道2，然后再经过电磁阀控制模块6绕过机油通道堵塞5进入副机油通道3，最终供给安装在副机油通道3上的若干活塞冷却喷嘴4，对活塞进行喷油冷却。

如图4和图5所示，所述的电磁阀控制模块6包含：

模块本体601，其安装在副机油通道入口区域处的发动机缸体上；本实施例中，所述的模块本体601采用铝合金材料；

机械式压力控制开关阀602，其位于模块本体601内部，该机械式压力控制开关阀602通过进口油道603与连接机油通道2连接，通过出口油道604与副机油通道3连接，通过泄压油道605连接副机油通道3；本实施例中，所述的进口油道603、出口油道604和泄压油道605与发动机缸体的连接处还设置油道密封胶圈（图中未显示）；

电磁控制开关阀607，其连接电子控制单元ECU，并通过控制油道606连接机械式压力控制开关阀602和进口油道603，该电磁控制开关阀607根据电子控制单元ECU的通断信号通过控制油道606来控制机械式压力控制开关阀602的打开或关闭，从而控制高压机油是否可以通过电磁阀控制模块6进入副机油通道3。

如图6所示，所述的机械式压力控制开关阀602包含：

柱塞腔6022，其连接进口油道603和出口油道604；

机械阀柱塞6021，其设置在柱塞腔6022中，可在柱塞腔6022中移动，机械阀柱塞6021前部的柱塞腔6022形成柱塞前部油腔6023，该柱塞前部油腔6023连接进口油道603，机械阀柱塞6021后部的柱塞腔6022形成柱塞后部油腔6024，该柱塞后部油腔6024连接控制油道606和泄压油道605。

电子控制单元ECU控制电磁阀控制模块6的打开或关闭，电子控制单元ECU通过发动机的负荷情况给出通电或断电的控制信号。当发动机负荷大进而活塞温度高时，电子控制单元ECU发出断电信号，电磁控制开关阀607断电后关闭，高压机油不能通过控制油道606进入到机械式压力控制开关阀602的柱塞后部油腔6024内，这样机械阀柱塞6021在进口油道603内高压机油的作用下向后部移动，压缩柱塞后部油腔6024内的机油通过泄压油道605流回发动机缸体内部，机械阀柱塞6021向后移动并打开进口油道603通向出口油道604的通道，使高压机油进入副机油通道3，供给活塞冷却喷嘴4；而当发动机负荷小进而活塞温度低时，电子控制单元ECU发出通电信号，电磁控制开关阀607通电后打开，高压机油通过控制油道606进入到机械式压力控制开关阀602的柱塞后部油腔6024内，这样机械阀柱塞6021前后两侧压力相同，机械阀柱塞6021不会向后部移动，也就不会打开进口油道603通向出口油道604的通道，阻止高压机油进入副机油通道3，停止高压机油供给活塞冷却喷嘴4。

本发明所提供的发动机ECU控制的活塞冷却系统，在发动机运行的各个工况下都能够对活塞进行精确的喷油冷却，使活塞始终保持在合适的工作温度，同时不会对发动机其他系统的零件供油产生影响。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种发动机活塞冷却系统，其特征在于，包含：

主机油通道（1），其位于发动机缸体一侧，连接发动机机油泵；

副机油通道（3），其位于发动机缸体另一侧；

连接机油通道（2），其位于发动机缸体前端，一端连接主机油通道（1），另一端连接副机油通道（3）；

若干活塞冷却喷嘴（4），其连接副机油通道（3），通过副机油通道提供压力机油对活塞进行喷油冷却；

机油通道堵塞（5），其设置在副机油通道（3）的入口处，用于隔断连接机油通道（2）与副机油通道（3）的连通；

电磁阀控制模块（6），其安装在发动机缸体上副机油通道（3）的入口处，该电磁阀控制模块（6）的进口和出口分别位于机油通道堵塞（5）的两侧，进口与连接机油通道（2）连接，出口与副机油通道（3）连接，该电磁阀控制模块（6）用于控制油路的通断；

电子控制单元ECU，其连接发动机和电磁阀控制模块（6），用于根据发动机的负荷情况来控制电磁阀控制模块（6）的通断，从而控制副机油通道是否能够提供压力机油给活塞进行喷油冷却。

2.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统，其特征在于，所述的电磁阀控制模块（6）包含：

模块本体（601），其安装在副机油通道入口区域处的发动机缸体上；

机械式压力控制开关阀（602），其位于模块本体（601）内部，该机械式压力控制开关阀（602）通过进口油道（603）与连接机油通道（2）连接，通过出口油道（604）与副机油通道（3）连接，通过泄压油道（605）连接副机油通道（3）；

电磁控制开关阀（607），其连接电子控制单元ECU，并通过控制油道（606）连接机械式压力控制开关阀（602）和进口油道（603），该电磁控制开关阀（607）根据电子控制单元ECU的通断信号通过控制油道（606）来控制机械式压力控制开关阀（602）的打开或关闭，从而控制高压机油是否可以通过电磁阀控制模块（6）进入副机油通道（3）。

3.如权利要求2所述的发动机活塞冷却系统，其特征在于，所述的机械式压力控制开关阀（602）包含：

柱塞腔（6022），其连接进口油道（603）和出口油道（604）；

机械阀柱塞（6021），其设置在柱塞腔（6022）中，可在柱塞腔（6022）中移动，机械阀柱塞（6021）前部的柱塞腔（6022）形成柱塞前部油腔（6023），该柱塞前部油腔（6023）连接进口油道（603），机械阀柱塞（6021）后部的柱塞腔（6022）形成柱塞后部油腔（6024），该柱塞后部油腔（6024）连接控制油道（606）和泄压油道（605）。

4.如权利要求2所述的发动机活塞冷却系统，其特征在于，所述的模块本体（601）采用铝合金材料。

5.如权利要求2所述的发动机活塞冷却系统，其特征在于，所述的进口油道（603）、出口油道（604）和泄压油道（605）与发动机缸体的连接处还设置油道密封胶圈。