CN110513182A - 活塞冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞冷却系统，活塞冷却系统包括：活塞本体，所述活塞本体内形成有振荡冷却通道，所述振荡冷却通道具有进口和出口，所述振荡冷却通道的至少一部分构造为高低起伏式通道。由此，通过设置高低起伏式通道，能够使机油与振荡冷却通道充分接触，可以提升机油和振荡冷却通道的换热效果，从而可以更好地对活塞进行冷却，进而可以保证活塞的工作可靠性。

Description

活塞冷却系统

技术领域

本发明涉及活塞领域，尤其是涉及一种活塞冷却系统。

背景技术

现有发动机的活塞顶部是组成燃烧室的主要部分，活塞顶部、缸盖及缸体一起构成完整的燃烧室，可燃混合气在燃烧室中燃烧生成高温高压燃气。由于活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞的温度很高，活塞承受着较大的热负荷。如果活塞冷却不良，将会导致活塞发生顶部开裂、熔蚀、裙部裂纹，甚至直接影响活塞的工作可靠性，发生系列失效故障。

相关技术中，一种方法是利用润滑油的飞溅冷却活塞，这种方法冷却效果一般，仅适用于热负荷不高的活塞。还有一种常用的方法是在活塞内部设置内冷油道，使机油与内冷油道壁面接触，形成对流换热，再从出油孔流出，带走活塞的热量。但是，这种冷却方法机油在内冷油道内保持的时间少，机油不能充分与内冷油道的壁面换热，导致冷却不足以及冷却不均匀，最终并不能取得良好的冷却效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种活塞冷却系统，该活塞冷却系统可以更好地对活塞进行冷却，进而可以保证活塞的工作可靠性。

根据本发明的活塞冷却系统包括：活塞本体，所述活塞本体内形成有振荡冷却通道，所述振荡冷却通道具有进口和出口，所述振荡冷却通道的至少一部分构造为高低起伏式通道。

根据本发明的活塞冷却系统，通过设置高低起伏式通道，能够使机油与振荡冷却通道充分接触，可以提升机油和振荡冷却通道的换热效果，从而可以更好地对活塞进行冷却，进而可以保证活塞的工作可靠性。

在本发明的一些示例中，所述进口高于所述出口。

在本发明的一些示例中，所述振荡冷却通道相对所述活塞本体的横截面倾斜设置；所述振荡冷却通道相对所述活塞本体的横截面的夹角为α，所述α满足关系式：α≤3°。

在本发明的一些示例中，所述振荡冷却通道为环形。

在本发明的一些示例中，所述进口和所述出口关于环形的所述振荡冷却通道呈径向对称布置。

在本发明的一些示例中，所述的活塞冷却系统还包括：控制阀，所述控制阀设置于所述出口处且用于打开或关闭所述出口。

在本发明的一些示例中，所述控制阀常闭所述出口，且所述活塞冷却系统还具有控制阀促动器，所述控制阀促动器用于驱动所述控制阀打开所述出口。

在本发明的一些示例中，所述控制阀促动器包括：出口喷油机构，所述出口喷油机构用于向所述控制阀喷射高压油液以使得所述控制阀能够打开所述出口。

在本发明的一些示例中，所述出口喷油机构相对发动机机体组位置不变，所述活塞本体运动至活塞下止点或者邻近所述活塞下止点时所述出口喷油机构向所述控制阀喷油。

在本发明的一些示例中，所述活塞冷却系统还具有进口喷油机构，所述进口喷油机构与所述进口的位置对应。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的活塞冷却系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的活塞冷却系统的另一个角度示意图；

图3是根据本发明实施例的活塞冷却系统的振荡冷却通道、出口喷油机构、进口喷油机构和控制阀的示意图；

图4是根据本发明实施例的活塞冷却系统的控制阀和出口喷油机构的配合示意图。

附图标记：

活塞冷却系统10；

活塞本体1；振荡冷却通道11；进口12；出口13；

控制阀2；第一密封片21；卸油孔22；弹簧23；第二密封片24；

控制阀促动器3；出口喷油机构31；

进口喷油机构4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图4描述本发明实施例的活塞冷却系统10，活塞冷却系统10可以设置在车辆上。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的活塞冷却系统10包括：活塞本体1，活塞本体1内形成有振荡冷却通道11，振荡冷却通道11具有进口12和出口13，振荡冷却通道11的至少一部分构造为高低起伏式通道，也就是说，可以将振荡冷却通道11的一部分结构构造为高低起伏式通道，也可以将振荡冷却通道11的全部结构构造为高低起伏式通道。

其中，当机油从进口12流入振荡冷却通道11后，活塞在上下运动的过程中，在惯性力的作用下，机油在振荡冷却通道11会做颠簸运动，机油流入高低起伏式通道后，高低起伏式通道起到振荡机油、强化换热、减少流动阻力的作用，机油会与振荡冷却通道11的内壁面充分接触，能够增加机油的对流换热系数，可以使机油和活塞充分换热，从而可以更好地对活塞进行冷却，进而可以保证活塞的工作可靠性。并且，机油与振荡冷却通道11换热完成后，机油会从出口13流出振荡冷却通道11，从而将活塞的热量带走。

并且，设置有本申请的活塞冷却系统10的活塞与没有设置活塞冷却系统10的活塞相比，本申请在不改变活塞功能的条件下，利用振荡冷却通道11冷却活塞，使活塞能承受更高的热负荷，有利于提高活塞的可靠性及适应性。同时，与现有的设置内冷油道的活塞相比，本申请利用活塞的工作原理，设计出振荡冷却通道11，形成机油振荡冷却的工作方式，提高了换热系数，强化了机油与振荡冷却通道11的换热效率，有利于对活塞强化冷却，也有利于振荡冷却通道11内的冷却均匀，可以进一步提高活塞的耐热强度，从而可以使活塞适用于功率密度更高的发动机。

由此，通过设置高低起伏式通道，能够使机油与振荡冷却通道11充分接触，可以提升机油和振荡冷却通道11的换热效果，从而可以更好地对活塞进行冷却，进而可以保证活塞的工作可靠性。

在本发明的一些实施例中，进口12高于出口13，也就是说，在图3中的上下方向上，进口12的高度高于出口13的高度，其中，机油从进口12流入振荡冷却通道11后，这样设置能够便于振荡冷却通道11内的机油向出口13处聚集或者流动，机油与振荡冷却通道11换热完成后，可以保证机油能够从出口13流出振荡冷却通道11。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，振荡冷却通道11相对活塞本体1的横截面倾斜设置，如此设置能够更加便于振荡冷却通道11内的机油向出口13处聚集或者流动，可以避免机油从进口12流出振荡冷却通道11，从而可以使机油流过整个振荡冷却通道11，进而可以提升机油的换热效率。

在本发明的一些实施例中，振荡冷却通道11相对活塞本体1的横截面的夹角为α，α满足关系式：α≤3°，其中，如果3°＜α，机油从进口12流入振荡冷却通道11后，将导致机油在振荡冷却通道11内快速流动，影响机油和振荡冷却通道11的换热效果，因此，通过设置α≤3°，能够使振荡冷却通道11相对活塞本体1的横截面倾斜角度适宜，可以降低机油在振荡冷却通道11内的流动速度，从而可以使机油和振荡冷却通道11充分换热。

在本发明的一些实施例中，振荡冷却通道11可以设置为环形，如此设置能够增大振荡冷却通道11和活塞本体1的接触面积，可以增大振荡冷却通道11和活塞本体1的换热面积，从而可以更加快速地将活塞本体1的热量带走，在单位时间内，可以提升对活塞的冷却效率。

在本发明的一些实施例中，进口12和出口13关于环形的振荡冷却通道11呈径向对称布置，这样设置能够进一步保证机油流过整个振荡冷却通道11，可以保证振荡冷却通道11内机油的换热效率，从而可以使进口12和出口13的布置位置更加合理。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，活塞冷却系统10还可以包括：控制阀2，控制阀2可以设置于出口13处，而且控制阀2用于打开或者关闭出口13。其中，机油从进口12流入振荡冷却通道11时，控制阀2可以关闭出口13，能够将机油储存在振荡冷却通道11内，可以使机油在振荡冷却通道11内具有充足的停留时间完成换热。机油与振荡冷却通道11换热完成后，活塞下行时，控制阀2打开出口13，使振荡冷却通道11内的机油从出口13流出振荡冷却通道11，从而将活塞上的热量扩散至活塞外部，达到对活塞的降温效果。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，控制阀2常闭出口13，而且活塞冷却系统10还可以具有控制阀促动器3，控制阀促动器3可以用于驱动控制阀2打开出口13。其中，活塞下行时，控制阀促动器3驱动控制阀2打开出口13，使振荡冷却通道11内的机油从出口13流出振荡冷却通道11，如此设置能够实现驱动控制阀2打开出口13的工作目的，可以保证换热完成后的机油流出振荡冷却通道11。

在本发明的一些实施例中，如图3和4所示，控制阀促动器3可以包括：出口喷油机构31，出口喷油机构31可以用于向控制阀2喷射高压油液以使得控制阀2能够打开出口13。其中，控制阀2可以包括：第一密封片21、卸油孔22和带弹簧23的第二密封片24，当出口喷油机构31没有喷出高压油液时，在弹簧23的弹簧23力作用下，压紧第二密封片24，使第一密封片21和第二密封片24之间形成密封，此时控制阀2关闭出口13。当出口喷油机构31喷出高压油液时，作用在第二密封片24下端的机油压力挤压弹簧23，使弹簧23向上移动，从而带动第二密封片24向上运动，出口13打开，振荡冷却通道11内的机油从卸油孔22流出，完成机油的排出过程。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，出口喷油机构31相对发动机机体组位置不变，活塞本体1运动至活塞下止点或者邻近活塞下止点时，出口喷油机构31向控制阀2喷油，如此设置能够降低出口喷油机构31和控制阀2之间的间隔距离，可以使出口喷油机构31更好地驱动控制阀2打开出口13，从而可以保证活塞冷却系统10的工作可靠性。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，活塞冷却系统10还可以具有进口喷油机构4，进口喷油机构4与进口12的位置对应。其中，活塞每一次下行时，进口喷油机构4都将开启，进口喷油机构4向振荡冷却通道11喷入新鲜的机油，在控制阀2的作用下，使机油存储在振荡冷却通道11内，机油在振荡冷却通道11内振荡流动，机油与振荡冷却通道11的壁面充分接触，完成热量由振荡冷却通道11的壁面至机油的对流换热过程。

具体地，控制阀2在没有受到下行过程出口喷油机构31的机油压力时，控制阀2将关闭出口13。出口喷油机构31与进口喷油机构4设置在异侧，对于四冲程发动机，有两个冲程活塞会由上止点向下止点运动，分别是进气行程和做功行程，活塞每一次下行时，出口喷油机构31相对出口13更近一些，出口喷油机构31将先行喷油触发控制阀2打开出口13，上一下行冲程密封在振荡冷却通道11中的机油将在惯性力及重力的作用下流出振荡冷却通道11。同时，进口喷油机构4也将机油喷入进口12，随着活塞上行，进口喷油机构4将持续向进口12喷射机油，而出口喷油机构31将提前停止喷油，即控制阀2提前将出口13密封住，以便将由进口12进入的机油保留在振荡冷却通道11内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种活塞冷却系统，其特征在于，包括：活塞本体，所述活塞本体内形成有振荡冷却通道，所述振荡冷却通道具有进口和出口，所述振荡冷却通道的至少一部分构造为高低起伏式通道。

2.根据权利要求1所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述进口高于所述出口。

3.根据权利要求1所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述振荡冷却通道相对所述活塞本体的横截面倾斜设置；

所述振荡冷却通道相对所述活塞本体的横截面的夹角为α，所述α满足关系式：α≤3°。

4.根据权利要求1所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述振荡冷却通道为环形。

5.根据权利要求4所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述进口和所述出口关于环形的所述振荡冷却通道呈径向对称布置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的活塞冷却系统，其特征在于，还包括：控制阀，所述控制阀设置于所述出口处且用于打开或关闭所述出口。

7.根据权利要求6所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述控制阀常闭所述出口，且所述活塞冷却系统还具有控制阀促动器，所述控制阀促动器用于驱动所述控制阀打开所述出口。

8.根据权利要求7所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述控制阀促动器包括：出口喷油机构，所述出口喷油机构用于向所述控制阀喷射高压油液以使得所述控制阀能够打开所述出口。

9.根据权利要求8所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述出口喷油机构相对发动机机体组位置不变，所述活塞本体运动至活塞下止点或者邻近所述活塞下止点时所述出口喷油机构向所述控制阀喷油。

10.根据权利要求1所述的活塞冷却系统，其特征在于，所述活塞冷却系统还具有进口喷油机构，所述进口喷油机构与所述进口的位置对应。