CN106285895A - 一种发动机及活塞冷却喷嘴总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞冷却喷嘴总成，包括座体，和设置在座体上且用于对活塞不同位置进行冷却的多个喷嘴单体，并且随着机油压力的升高，喷嘴单体的开启个数逐渐增多；随着机油压力的降低，喷嘴单体开启的个数逐渐减少。该活塞冷却喷嘴总成可以根据不同工况适度调整对活塞进行冷却的润滑油的流量，从而保证对活塞进行合适的冷却，实现发动机的高效运行。本发明还公开了一种采用上述活塞冷却喷嘴总成的发动机。

Description

一种发动机及活塞冷却喷嘴总成

技术领域

本发明涉及发动机生产技术领域，特别涉及一种发动机及其活塞冷却喷嘴总成。

背景技术

发动机工作过程中，活塞需要冷却，现有的活塞一般采用内冷形式进行冷却，所谓内冷形式就是指活塞冷却喷嘴喷出的机油进入活塞的内冷油道，在活塞内部进行循环，从而实现对活塞的冷却。然而该种冷却方式有时不能满足高负荷运行的发动机活塞的冷却。

为此，部分发动机内的活塞冷却喷嘴被设计成了双喷嘴形式，如图1和图2中所示，双喷嘴活塞冷却喷嘴总成的喷嘴01与喷管02连接，喷管02与分流管03连接，分流管03上设置有主喷孔031和副喷孔032，主喷孔031喷出的油进入活塞的内冷油道，用于冷却活塞，副喷孔032喷出的润滑油打在活塞底部，用于对活塞的底部进行冷却。

虽然双喷嘴形式的活塞冷却喷嘴总成提高了对活塞的冷却效果，但是其并未考虑到活塞底部与活塞内冷油道对冷却量的需求实际是有差异的，有时活塞的两个部分根本无需同时冷却，而现有技术中两个喷嘴总是同时开启，同时关闭，并没有进行任何区分，实际上容易造成活塞的过量冷却和冷却不足，不利于发动机性能的提高。

因此，如何能够对发动机的活塞进行合适的冷却，以保证发动机高效运行是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种活塞冷却喷嘴总成，以便能够对发动机的活塞进行合适的冷却，从而确保发动机高效运行。

本发明的另一目的还在于提供一种采用上述活塞冷却喷嘴总成的发动机。

为达到上述目的，本发明中所公开的活塞冷却喷嘴总成，包括座体，和设置在所述座体上且用于对活塞不同位置进行冷却的多个喷嘴单体，并且随着机油压力的升高，所述喷嘴单体的开启个数逐渐增多；随着机油压力的降低，所述喷嘴单体开启的个数逐渐减少。

优选的，所述喷嘴单体包括两个，其中一个为用于向活塞的内冷油道供油的主喷嘴单体，另外一个为用于向所述活塞的底部供油的副喷嘴单体。

优选的，所述主喷嘴单体先于所述副喷嘴单体开启。

优选的，所述座体包括：

座体外壳，所述座体外壳的内壁上设置有环状凸起；

嵌入所述座体外壳内的阀座，所述阀座与所述座体外壳以及所述环状凸起配合形成相互隔离的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体位于前端，且其用于与所述主喷嘴单体相连，所述第二腔体位于后端，且其用于与所述副喷嘴单体相连；

开设在所述阀座内的轴向油孔；

开设在所述阀座侧壁上，且与所述第一腔体连通的第一出油孔，和与所述第二腔体连通的第二出油孔；

嵌设在所述阀座内的阀芯和阀芯弹簧，在发动机未启动时，所述阀芯弹簧压紧所述阀芯并将所述第一出油孔封堵；在发动机启动后，随着机油压力的升高，所述阀芯克服所述阀芯弹簧的弹力并沿所述轴向油孔移动，并逐次开放所述第一出油孔和所述第二出油孔。

优选的，在所述发动机启动后，至少有一个所述喷嘴单体开启。

优选的，还包括设置在所述主喷嘴单体和所述副喷嘴单体上，且由控制器控制的电磁阀，以及用于检测机油压力的压力传感器，随着机油压力的升高，所述控制器控制所述电磁阀逐个开启，随着机油压力的降低，所述控制器控制所述电磁阀逐个关闭。

优选的，所述控制器为发动机的ECU。

优选的，设置在所述主喷嘴单体上的所述电磁阀先于设置在所述副喷嘴单体上的所述电磁阀开启。

本发明所公开的发动机，包括活塞冷却喷嘴总成，并且所述活塞冷却喷嘴总成为上述任意一项中所公开的活塞冷却喷嘴总成。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的冷却喷嘴总成，包括座体和设置在座体上的多个喷嘴单体，每个喷嘴单体分别用于对活塞不同位置进行冷却，并且随着机油压力的升高，喷嘴单体的开启个数逐渐增多，随着机油压力的降低，喷嘴单体的开启个数逐渐减少。

容易理解的是，机油压力的高低与发动机的转速高低是成正比的，也就是说，发动机在高转速下，机油压力高，发动机在低转速下，机油压力低，而发动机处于高转速时，整个发动机的热负荷大，此时喷嘴单体的开启个数逐渐增多，以便通入更多的润滑油对活塞进行冷却，满足高负荷下的活塞冷却要求；而发动机处于低转速时，整个发动机的热负荷较小，此时喷嘴单体的开启个数逐渐减少，以便通入合适量的润滑油对活塞进行冷却，在满足低负荷下的活塞冷却要求的同时，避免对活塞形成过度冷却。

由此可见，本发明中所公开的活塞冷却喷嘴总成可以根据不同工况适度调整对活塞进行冷却的润滑油的流量，从而保证对活塞进行合适的冷却，实现发动机的高效运行。

附图说明

图1为现有技术中双喷嘴活塞冷却喷嘴总成的主视示意图；

图2为图1的仰视示意图；

图3为本发明实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成的外部结构示意图；

图4为发动机在低转速时本发明实施例中公开的活塞冷却喷嘴总成的状态示意图；

图5为发动机在低转速时本发明实施例中公开的活塞冷却喷嘴总成另一角度的状态示意图；

图6为发动机在高转速时本发明实施例中公开的活塞冷却喷嘴总成的状态示意图。

其中，

1为座体，2为主喷嘴单体，3为副喷嘴单体，4为第二腔体，5为第一腔体，11为座体外壳，12为阀座，13为环状凸起，14为阀芯弹簧，15为阀芯，16为第一出油孔，17为轴向油孔，18为第二出油孔。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种活塞冷却喷嘴总成，以便能够对发动机的活塞进行合适的冷却，从而确保发动机高效运行。

本发明的另一核心还在于提供一种采用上述活塞冷却喷嘴总成的发动机。

本发明实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成，包括座体1和设置在座体1上的多个喷嘴单体，每一个喷嘴单体均用于对活塞不同位置进行冷却，相比于现有技术，该活塞冷却喷嘴总成的核心改进点在于，随着机油压力的升高，喷嘴单体开启的个数逐渐增多；随着机油压力的降低，喷嘴单体开启的个数逐渐减少。

本领域技术人员熟知的是，机油压力的高低与发动机的转速高低是成正比的，也就是说，发动机在高转速下，机油压力高，发动机在低转速下，机油压力低，而发动机处于高转速时，整个发动机的热负荷较大，此时喷嘴单体的开启个数逐渐增多，以便通入更多的润滑油对活塞进行冷却，满足高负荷下的活塞冷却要求；而发动机处于低转速时，整个发动机的热负荷较小，此时喷嘴单体的开启个数逐渐减少，以便适当减少对活塞进行冷却的润滑油，在满足低负荷下的活塞冷却要求的同时，避免对活塞形成过度冷却。

可见，上述实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成可以根据发动机不同的工况适度调整对活塞进行冷却的润滑油的流量，从而使活塞始终处于合适的冷却状态，从而保证发动机的高效率运行，并提高发动机的使用寿命。

可以理解的是，根据实际情况，技术人员可以设置2个、3个甚至更多个喷嘴单体来对活塞不同位置进行冷却，当然，在进行喷嘴单体数量设计时还应当考虑成本和安装空间的限制，为了在发动机启动后能够及时对活塞进行必要的冷却，本实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成，在发动机启动后，至少有一个喷嘴单体开启。

本实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成中具体包括两个喷嘴单体，其中一个喷嘴单体为用于向活塞的内冷油道供油的主喷嘴单体2，另一个为用于向活塞底部供油的副喷嘴单体3，如图1中所示。

通常情况下，主喷嘴单体2的润滑油流量要大于副喷嘴单体3的润滑油流量，主喷嘴单体2承担了主要的活塞冷却任务，副喷嘴单体3主要是在高热负荷工况下对活塞进行辅助冷却，为了能够对活塞进行必要的冷却，本实施例中的活塞冷却喷嘴主喷嘴单体2要先于副喷嘴单体3开启，以便在发动机启动后能够及时对活塞进行有效冷却。

当然，主喷嘴单体2以及副喷嘴单体3的流量需要根据发动机的具体排量大小、缸体和活塞材料等因素进行具体设计。

本实施例中，主喷嘴单体2和副喷嘴单体3的开启和关闭控制通过阀结构实现，请参考图4至图6，活塞冷却喷嘴总成的座体包括：

座体外壳11，该座体外壳11的内壁上设置有环状凸起13；

嵌入座体外壳11内的阀座12，该阀座12与座体外壳11以及环状凸起13配合形成相互隔离的第一腔体5和第二腔体4，如图5所示，第一腔体5位于前端，且其用于与主喷嘴单体2相连，第二腔体4位于后端，且其用于与副喷嘴单体3相连；

开设在阀座12内的轴向油孔17；

开设在阀座12侧壁上，且与第一腔体5连通的第一出油孔16，和与第二腔体4连通的第二出油孔18；

嵌设在阀座12内的阀芯15和阀芯弹簧14，在发动机未启动时，阀芯弹簧14压紧阀芯15并将第一出油孔16封堵；在发动机启动后，随着机油压力的升高，阀芯15克服阀芯弹簧14的弹力并沿轴向油孔17移动，并逐次开放第一出油孔16和第二出油孔18。

需要进行说明的是，上述实施例中的前端和后端是按照如下方式定义的：当机油从轴向油孔17通入后，若机油先到达部件A，后达到部件B，我们就定义部件A位于部件B的前端，部件B位于部件A的后端。

上述实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成的工作原理如下：

在低转速工况下，例如怠速时，发动机内的机油压力不高，在此种情况下，如图4和图5所示，当机油从轴向油孔17进入时，产生机油压力，此时机油压力可以克服阀芯弹簧14的部分弹力，阀芯15向上移动，让出第一出油孔16，机油通过第一出油孔16后充满第一腔体5并流入主喷嘴单体2内对活塞进行冷却，而此时第二出油孔18仍被阀芯15封堵；由于发动机转速较低，因此机油压力不高，该压力不足以完全克服阀芯弹簧14的全部弹力使阀芯15上移，因此整个活塞冷却喷嘴总成只有主喷嘴单体2喷油；

随着转速的提高，机油压力逐渐增大，在足够的机油压力下，阀芯15继续上移，从而让出第二出油孔18，第二腔体4与第二出油孔18连通，机油通过第二出油孔18后充满第二腔体4并流入副喷嘴单体3内对活塞进行冷却。

除此之外，本发明实施例中还公开了另外一种控制主喷嘴单体2和副喷嘴单体3开启和关闭的方式，在本实施例中，主喷嘴单体2和副喷嘴单体3上均设置有由控制器控制的电磁阀，轴向油孔17内设置有用于检测机油压力的压力传感器，随着机油压力的升高，控制器控制电磁阀逐个开启，随着机油压力的降低，控制器控制电磁阀逐个关闭。

当机油的压力达到对应喷嘴单体开启的预设压力时，控制器控制设置在该喷嘴单体上的电磁阀开启，当机油压力达到对应喷嘴单体关闭的预设压力时，控制器控制设置在该喷嘴单体上的电磁阀关闭，从而达到逐个开启电磁阀和逐个关闭电磁阀的目的。

控制器可以单独设置，也可直接由发动机的ECU来对各个电磁阀进行控制，考虑到成本和布置空间的要求，本实施例中的控制器推荐采用发动机的ECU(Electronic ControlUnit电子控制单元)。

同样，在采用该种控制方式时，为了能够对活塞进行必要的冷却，本实施例中的活塞冷却喷嘴主喷嘴单体2也要先于副喷嘴单体3开启，以便在发动机启动后能够及时对活塞进行有效冷却。

本发明还公开了一种发动机，该发动机上设置有活塞冷却喷嘴总成，该活塞冷却喷嘴总成为上述任意一实施例中所公开的活塞冷却喷嘴总成。

由于采用了上述活塞冷却喷嘴总成，因此该发动机兼具上述活塞冷却喷嘴总成相应的技术优点，本申请文件中对此不再进行赘述。

以上对本发明所提供的发动机及活塞冷却喷嘴总成进行了详细介绍。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)

1.一种活塞冷却喷嘴总成，包括座体(1)，和设置在所述座体(1)上且用于对活塞不同位置进行冷却的多个喷嘴单体，其特征在于，随着机油压力的升高，所述喷嘴单体的开启个数逐渐增多；随着机油压力的降低，所述喷嘴单体开启的个数逐渐减少。

2.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，所述喷嘴单体包括两个，其中一个为用于向活塞的内冷油道供油的主喷嘴单体(2)，另外一个为用于向所述活塞的底部供油的副喷嘴单体(3)。

3.根据权利要求2所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，所述主喷嘴单体(2)先于所述副喷嘴单体(3)开启。

4.根据权利要求3所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，所述座体(1)包括：

座体外壳(11)，所述座体外壳(11)的内壁上设置有环状凸起(13)；

嵌入所述座体外壳(11)内的阀座(12)，所述阀座(12)与所述座体外壳(11)以及所述环状凸起(13)配合形成相互隔离的第一腔体(5)和第二腔体(4)，所述第一腔体(5)位于前端，且其用于与所述主喷嘴单体(2)相连，所述第二腔体(4)位于后端，且其用于与所述副喷嘴单体(3)相连；

开设在所述阀座(12)内的轴向油孔(17)；

开设在所述阀座(12)侧壁上，且与所述第一腔体(5)连通的第一出油孔(16)，和与所述第二腔体(4)连通的第二出油孔(18)；

嵌设在所述阀座(12)内的阀芯(15)和阀芯弹簧(14)，在发动机未启动时，所述阀芯弹簧(14)压紧所述阀芯(15)并将所述第一出油孔(16)封堵；在发动机启动后，随着机油压力的升高，所述阀芯(15)克服所述阀芯弹簧(14)的弹力并沿所述轴向油孔(17)移动，并逐次开放所述第一出油孔(16)和所述第二出油孔(18)。

5.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，在所述发动机启动后，至少有一个所述喷嘴单体开启。

6.根据权利要求2所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，还包括设置在所述主喷嘴单体(2)和所述副喷嘴单体(3)上，且由控制器控制的电磁阀，以及用于检测机油压力的压力传感器，随着机油压力的升高，所述控制器控制所述电磁阀逐个开启，随着机油压力的降低，所述控制器控制所述电磁阀逐个关闭。

7.根据权利要求6所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，所述控制器为发动机的ECU。

8.根据权利要求6所述的活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，设置在所述主喷嘴单体(2)上的所述电磁阀先于设置在所述副喷嘴单体(3)上的所述电磁阀开启。

9.一种发动机，设置有活塞冷却喷嘴总成，其特征在于，所述活塞冷却喷嘴总成为如权利要求1-8任意一项所述的活塞冷却喷嘴总成。