CN110671183B - 一种分区冷却装置及基于分区冷却的活塞强度提升方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于发动机活塞维护技术领域，提供了一种分区冷却装置及基于分区冷却的活塞强度提升方法。一种分区冷却装置，包括：换热机构，设置在冷却主体上，用于通过冷却介质并降低冷却主体的温度；机油循环机构，设置在冷却主体上，用于向冷却主体循环喷注经过冷却的机油以润滑冷却主体；以及水冷循环机构，连通设置在换热机构两端并形成循环，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；所述水冷循环机构还通过可限制方式连通设置在机油循环结构外，用于通过换热方式调控机油循环机构温度。在负荷工作情况下，解除水冷循环结构的限制可以对机油循环机构进行换热冷却，从而保证用于油冷的机油循环机构运行的有效性。

Description

一种分区冷却装置及基于分区冷却的活塞强度提升方法
技术领域
本发明属于发动机活塞维护技术领域，尤其涉及一种分区冷却装置及基于分区冷却的活塞强度提升方法。
背景技术
柴油机活塞在工作时不断的从燃烧系统吸收热量，活塞过热，就将引起过大膨胀及润滑油的碳化，滑动面粘着和烧损，头部松弛和烧坏，如果要保持活塞有较高的强度，满足柴油机的使用要求，必须将活塞吸收的热量及时地传走，通常情况下，活塞吸收的热量是通过活塞环、活塞裙部和活塞内腔顶传递。但对于高强化柴油机活塞，仅靠这些方式已不能满足冷却活塞的要求。
现有技术中，采用强制喷油冷却和水冷却，通常虽然采用水冷却具有吸收大量热量的能力，但是它也存在着漏水污染曲轴箱的风险，如果冷却水没有得到合适处理和维护，则存在结垢和腐蚀的风险，因此油冷方式在发动机活塞中的应用是较为安全有效的。
但是在现有技术中，油冷过程中，油冷结构在正常运行时可以保证散热效果，但是在负荷运行时，没有及时的调整就会造成油冷系统失效，进而影响到活塞的维护。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种分区冷却装置，旨在解决活塞负荷运行时油冷系统的散热问题。
本发明实施例是这样实现的，一种分区冷却装置，包括：
换热机构，设置在冷却主体上，用于通过冷却介质并降低冷却主体的温度；
机油循环机构，设置在冷却主体上，用于向冷却主体循环喷注经过冷却的机油以润滑冷却主体；以及
水冷循环机构，连通设置在换热机构两端并形成循环，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
所述水冷循环机构还通过可限制方式连通设置在机油循环结构外，用于通过换热方式调控机油循环机构温度。
本发明实施例的另一目的在于，所述水冷循环机构包括：
主冷却结构，输入端和输出端分别连通换热机构的两端，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
副冷却结构，输入端和主冷却结构的输入端连通，用于冷却介质分流，并辅助主冷却结构对冷却介质降温
本发明实施例的另一目的在于，所述副冷却结构的输出端通过设有阀门结构限制通过机油循环机构，并连通主冷却结构的输出端，用于控制辅助机油散热冷却。
本发明实施例的另一目的在于，所述机油循环机构包括：
机油冷却结构，用于驱动机油循环，并将通过的机油冷却；
机油循环管道结构，机油循环管道结构连通所述机油冷却结构形成循环，用于机油喷注和回收。
本发明实施例的另一目的在于，所述机油循环管道结构包括：
出油组件，连通机油冷却结构的输出端，且远离机油冷却结构的一端和冷却主体相对，用于将冷却后的机油喷注到冷却主体上；
进油组件，设置在冷却主体上，且一端和机油冷却结构的输入端连通，用于将出油组件喷注的机油回收并输送到机油冷却结构内。
本发明实施例的另一目的在于，所述出油组件包括和机油冷却结构相连通的出油管以及连通设置在油管上的出油体，所述出油体和冷却主体上的运行结构相对。
本发明实施例的另一目的在于，所述进油组件包括连通设置在机油冷却结构输入端的进油管以及连通进油管的回收通道，所述回收通道和冷却主体上的运行结构相对连通。
一种活塞强度提升方法，其特征在于，包括：
采用所述的分区冷却装置，以活塞运行的空间作为冷却主体，通过分区冷却装置进行机油循环喷注对活塞进行润滑和降温，并同时通过换热降低冷却主体的温度。
一种所述的分区冷却装置在发动机活塞强度提升中的应用。
本发明实施例提供的一种分区冷却装置，通过机油循环机构喷注和回收机油形成对冷却主体部分的油冷散热，可以在常规情况下保证冷却主体的散热，与此同时水冷循环机构通过水循环可以对冷却主体进行外部散热，而在负荷工作情况下，解除水冷循环结构的限制可以对机油循环机构进行换热冷却，从而保证用于油冷的机油循环机构运行的有效性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分区冷却装置的结构图；
附图中：1、缸体；2、主出水道；3、第一出水支道；4、第二出水支道；5、副冷却器；6、主冷却器；7、第一进水支道；8、第三进水支道；9、第二进水支道；10、主进水道；11、进油道；12、出油道；13、喷咀油道；14、喷咀；15、机油冷却器；16、控制阀；17、主油道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种分区冷却装置，包括：
换热机构，设置在冷却主体上，用于通过冷却介质并降低冷却主体的温度；
机油循环机构，设置在冷却主体上，用于向冷却主体循环喷注经过冷却的机油以润滑冷却主体；以及
水冷循环机构，连通设置在换热机构两端并形成循环，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
所述水冷循环机构还通过可限制方式连通设置在机油循环结构外，用于通过换热方式调控机油循环机构温度。
在本发明实施例中，换热机构可以选择空腔结构的金属翅片通过连通组成，也可以选择均布金属翅片的螺旋形管道结构。
在本发明实施例中，冷却主体优选缸体1，缸体1中具有多组运行的活塞结构。
在本发明实施例中，水冷循环机构通过主出水道2和主进水道10分别和换热机构两端相连通，优选冷却水作为换热介质，从而驱动冷却水通过换热机构后，对冷却主体进行水冷降温，加热后的水体通过水冷循环机构后，冷却降温后再次循环进入换热机构内。
在本发明实施例中，机油循环机构将机油喷注到冷却主体后，对冷却主体进行润滑和降温，机油再经过收集后回到机油循环机构内进行降温，并通过水冷循环机构配合在冷却主体高强度负荷情况下进行机油的辅助散热，从而提高机油循环机构的散热效率。
在本发明实施例中，通过机油循环机构喷注和回收机油形成对冷却主体部分的油冷散热，可以在常规情况下保证冷却主体的散热，与此同时水冷循环机构通过水循环可以对冷却主体进行外部散热，而在负荷工作情况下，解除水冷循环结构的限制可以对机油循环机构进行换热冷却，从而保证用于油冷的机油循环机构运行的有效性。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述水冷循环机构包括：
主冷却结构，输入端和输出端分别连通换热机构的两端，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
副冷却结构，输入端和主冷却结构的输入端连通，用于冷却介质分流，并辅助主冷却结构对冷却介质降温。
在本发明实施例中，主冷却结构优选主冷却器6，主冷却器6一端通过第二出水支道4和主出水道2连通，另一端通过第二进水支道9和主进水道10相连通，主冷却器6优选采用空腔设置的多组翅片状结构连通组成，并且主冷却器6的一端还设有用于驱动水循环的水泵，这样可以驱动水循环进行冷却。
在本发明实施例中，副冷却结构优选副冷却器5，副冷却器5和主冷却器6结构相同，副冷却器5通过第一出水支道3和第二出水支道4相连通，或副冷却器5通过三通接头分别和主出水道2以及第二出水支道4相连通，这样主出水道2中的冷却水分流分别经过第一出水支道3和第二出水支道4进入到副冷却器5和主冷却器6中，这样可以提高冷却水的冷却效率，便于提高对冷却主体的冷却效果。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述副冷却结构的输出端通过设有阀门结构限制通过机油循环机构，并连通主冷却结构的输出端，用于控制辅助机油散热冷却。
在本发明实施例中，副冷却器5远离第一出水支道3的一端连通设置有第一进水支道7，优选的，第一进水支道7通过螺旋方式绕过机油循环机构外围，第一进水支道7远离副冷却器5的一端连通设置有第三进水支道8，第三进水支道8和第二进水支道9相连通，或第三进水支道8通过三通分别和第二进水支道9以及主进水道10相连通，第一进水支道7上还设有控制阀16，控制阀16优选电磁阀，在日常运行时，控制阀16关闭，冷却水通过主出水道2后，从第二出水支道4经过主冷却器6进行冷却，而后通过第二进水支道9和主进水道10回到换热机构中，完成对缸体1的冷却，当缸体1负荷运行时，开启控制阀16，冷却水通过主出水道2分流进入第一出水支道3和第二出水支道4，通过副冷却器5和主冷却器6的分区冷却，有效提高了冷却效率，同时冷却水从副冷却器5通过第一进水支道7后，实现了对机油循环机构的降温，这样可以提高机油循环机构的油冷效率。
在本发明实施例中，优选的，副冷却器5和主冷却器6均置于在风机输出范围内，从而通过吹风的气流提高散热效率。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述机油循环机构包括：
机油冷却结构，用于驱动机油循环，并将通过的机油冷却；
机油循环管道结构，机油循环管道结构连通所述机油冷却结构形成循环，用于机油喷注和回收。
所述机油循环管道结构包括：
出油组件，连通机油冷却结构的输出端，且远离机油冷却结构的一端和冷却主体相对，用于将冷却后的机油喷注到冷却主体上；
进油组件，设置在冷却主体上，且一端和机油冷却结构的输入端连通，用于将出油组件喷注的机油回收并输送到机油冷却结构内。
所述出油组件包括和机油冷却结构相连通的出油管以及连通设置在油管上的出油体，所述出油体和冷却主体上的运行结构相对。
所述进油组件包括连通设置在机油冷却结构输入端的进油管以及连通进油管的回收通道，所述回收通道和冷却主体上的运行结构相对连通。
在本发明实施例中，机油冷却结构优选机油冷却器15，且机油冷却器15的两端分别连通设置有出油管和进油管，出油管包括连通设置在机油冷却器15输出端的出油道12以及连通出油道12并设置在缸体1上的喷咀油道13，喷咀油道13上还连通设置有多组出油体，出油体优选通过喷咀14，喷咀14设有多组，且分别和缸体1上的活塞结构相对。
在本发明实施例中，进油管优选连通在机油冷却器15输入端上的进油道11以及连通进油道11并设置在缸体1中的主油道17，主油道17和缸体1上活塞结构连通并和喷咀14相对设置，喷咀14喷注机油后，可以通过主油道17收集并通过进油道11进入回到机油冷却器15中进行冷却，再通过出油道12和喷咀油道13后从喷咀14喷出用于活塞结构的降温，且第一进水支道7绕过机油冷却器15外围，用于在缸体1负荷运行下对机油冷却器15进行水冷辅助散热，从而提高机油的换热效率，保证缸体1的运行，最终达到提高缸体1内活塞结构的使用寿命的目的。
在本发明实施例中，小负荷状态下，活塞温度较低，控制阀16关闭，此时，机油进入机油冷却器15中进行风冷，此时的采用空气冷却的机油温度足以满足冷却要求，冷却水全部通过主冷却器6进行空气冷却，适度降温后全部流入发动机水道中进行下一循环。
在本发明实施例中，当发动机处于中高负荷时，控制阀16开启，部分冷却水经过副强冷却器5进行大幅度的降温，然后通入机油冷却器15中对机油进行冷却，将机油热量大部分被通过机油冷却器15的冷却水带走，使机油得到很好的冷却效果，冷却后的机油进入到喷咀14对活塞进行喷射，中高负荷下，活塞温度较高，此时的较低的机油温度足以满足冷却要求。
本发明一个实施例提供的一种活塞强度提升方法，其特征在于，包括：
采用所述的分区冷却装置，以活塞运行的空间作为冷却主体，通过分区冷却装置进行机油循环喷注对活塞进行润滑和降温，并同时通过换热降低冷却主体的温度。
在本发明实施例中，通过分区冷却装置中的机油循环机构不断喷注冷却后的机油，从而直接改善活塞结构的运行环境温度，提高活塞的使用寿命，与此同时通过水冷循环机构不断间接冷却活塞结构的运行环境，辅助提高活塞结构使用寿命。
在本发明实施例中，在活塞结构负荷运行时，可以通过水冷循环机构辅助机油循环机构降温，提高对活塞结构的直接冷却效果。
一种所述的分区冷却装置在发动机活塞强度提升中的应用。
在本发明实施例中，将分区冷却装置应用到发动机中，可以保证发动机中活塞运行寿命，并且适应发动机的各种运行情况，便于及时的调整控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种分区冷却装置，其特征在于，包括：
换热机构，设置在冷却主体上，用于通过冷却介质并降低冷却主体的温度；
机油循环机构，设置在冷却主体上，用于向冷却主体循环喷注经过冷却的机油以润滑冷却主体；以及
水冷循环机构，连通设置在换热机构两端并形成循环，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
所述水冷循环机构还通过可限制方式连通设置在机油循环机构外，用于通过换热方式调控机油循环机构温度；
所述水冷循环机构包括：
主冷却结构，输入端和输出端分别连通换热机构的两端，用于对通过的冷却介质降温，并驱动冷却介质循环通过换热机构；
副冷却结构，输入端和主冷却结构的输入端连通，用于冷却介质分流，并辅助主冷却结构对冷却介质降温；
所述副冷却结构的输出端通过设有阀门结构限制通过机油循环机构，并连通主冷却结构的输出端，用于控制辅助机油散热冷却；
所述机油循环机构包括：
机油冷却结构，用于驱动机油循环，并将通过的机油冷却；
机油循环管道结构，机油循环管道结构连通所述机油冷却结构形成循环，用于机油喷注和回收；
所述机油循环管道结构包括：
出油组件，连通机油冷却结构的输出端，且远离机油冷却结构的一端和冷却主体相对，用于将冷却后的机油喷注到冷却主体上；
进油组件，设置在冷却主体上，且一端和机油冷却结构的输入端连通，用于将出油组件喷注的机油回收并输送到机油冷却结构内；
所述进油组件包括连通设置在机油冷却结构输入端的进油管以及连通进油管的回收通道，所述回收通道和冷却主体上的运行结构相对连通；
其中，所述冷却主体为缸体，缸体中具有多组运行的活塞结构；
水冷循环机构通过主出水道和主进水道分别和换热机构两端相连通；
主冷却结构一端通过第二出水支道和主出水道连通，另一端通过第二进水支道和主进水道相连通，并且主冷却结构的一端还设有用于驱动水循环的水泵；
副冷却结构通过第一出水支道和第二出水支道相连通，或副冷却结构通过三通接头分别和主出水道以及第二出水支道相连通；
副冷却结构远离第一出水支道的一端连通设置有第一进水支道，第一进水支道通过螺旋方式绕过机油循环机构外围，第一进水支道远离副冷却结构的一端连通设置有第三进水支道，第三进水支道和第二进水支道相连通，或第三进水支道通过三通分别和第二进水支道以及主进水道相连通，第一进水支道上还设有控制阀；
在日常运行时，控制阀关闭，冷却水通过主出水道后，从第二出水支道经过主冷却结构进行冷却，而后通过第二进水支道和主进水道回到换热机构中，完成对缸体的冷却，当缸体负荷运行时，开启控制阀，冷却水通过主出水道分流进入第一出水支道和第二出水支道，通过副冷却结构和主冷却结构对冷却主体进行分区冷却。
2.根据权利要求1所述的分区冷却装置，其特征在于，所述出油组件包括和机油冷却结构相连通的出油管以及连通设置在油管上的出油体，所述出油体和冷却主体上的运行结构相对。
3.一种活塞强度提升方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1～2任一所述的分区冷却装置，以活塞运行的空间作为冷却主体，通过分区冷却装置进行机油循环喷注对活塞进行润滑和降温，并同时通过换热降低冷却主体的温度。
4.一种如权利要求1～2任一所述的分区冷却装置在发动机活塞强度提升中的应用。
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