CN111089019A - 包括活塞冷却喷嘴的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“包括活塞冷却喷嘴的内燃机”。本发明涉及一种内燃机(ICE)，该内燃机包括：发动机缸体，该发动机缸体包括多个气缸；活塞，该活塞布置在所述多个气缸中的每个气缸中；以及活塞冷却喷嘴(PCJ)，该活塞冷却喷嘴被安装用于引导所述多个气缸中的每个气缸中的活塞处的冷却剂流。PCJ包括入口、出口和受控流路，该受控流路使冷却剂流基本上连续地从入口流向出口。

Description

包括活塞冷却喷嘴的内燃机
背景技术
本公开涉及机动车的领域，并且更具体地，涉及包括具有活塞冷却射流(PCJ)的内燃机的机动车。
内燃机(ICE)依靠活塞驱动耦接到飞轮的曲轴。飞轮通常机械连接，以通过传输装置驱动一个或多个车轮。活塞在气缸中运动，并且由燃料诸如汽油、柴油燃料等点火形成的燃烧产物驱动。燃烧产物形成的热量被ICE的许多部件(包括活塞)吸收。鉴于暴露在高温下，活塞通常由导热材料诸如铝形成。
当前，制造商在制造活塞时使用较高强度的材料。较高强度的材料诸如钢承受由例如启动/停止系统、选择性气缸停用系统等等施加的较高的引擎负荷要求。虽然较高强度的材料具有承受较高应力所需的性能，但其也具有较低的热导率。较低的热导率使得使用常规系统较难以去除热量。因此，希望提供用于从活塞去除热量的系统，具体地，希望提供由具有低于铝的热导率的材料制成的那些活塞。
发明内容
本发明公开了一种内燃机(ICE)，该内燃机包括：发动机缸体，该发动机缸体包括多个气缸；活塞，该活塞布置在所述多个气缸中的每个气缸中；以及活塞冷却喷嘴(PCJ)，该活塞冷却喷嘴被安装用于引导所述多个气缸中的每个气缸中的活塞处的冷却剂流。PCJ包括入口、出口和受控流路，该受控流路使冷却剂流基本上连续地从入口流向出口。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中PCJ包括致动器构件，该致动器构件在闭合构型和打开构型之间选择性地转变，使冷却剂射流流到活塞上，该受控流路延伸穿过致动器构件。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中PCJ包括弹簧，该弹簧使致动器构件朝向闭合构型偏置。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中受控流路基本上从中心延伸穿过致动器构件。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中受控流路包括延伸穿过致动器构件的多个受控流路。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中所述多个受控流路围绕致动器构件的周边延伸。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中所述多个受控流路共同限定介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中受控流路包括介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
另外，本发明公开了一种冷却内燃机(ICE)中的活塞的方法，该方法包括：启动控制器，以将冷却剂的脉冲传送到活塞冷却喷嘴(PCJ)；将冷却剂的脉冲引导到活塞上；以及通过PCJ将连续的冷却剂流输送到活塞。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中引导冷却剂的脉冲包括使用冷却剂脉冲的压力偏置PCJ的致动器。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中输送连续的冷却剂流包括通过由致动器限定的受控流路输送冷却剂流。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中通过受控流路输送冷却剂流包括通过具有介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径的受控流路输送冷却剂流。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中通过受控流路输送冷却剂流包括通过由致动器限定的多个受控通道输送冷却剂流。
除上文或下文所述的特征中的一者或多者之外，或者作为替代形式，其它实施方案可包括：其中通过多个受控流路输送冷却剂流包括通过总水力当量直径介于约1mm和约4mm之间的多个受控流路输送冷却剂流。
从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以示例的方式显示在以下详细描述，该详细描述参考以下附图，其中：
图1为根据一个示例性实施方案的一个方面的包括活塞冷却喷嘴的内燃机的示意图；
图2为根据一个示例性实施方案的一个方面的图1的内燃机的一部分的横截面侧视图；
图3为根据一个示例性实施方案的一个方面的活塞冷却喷嘴的透视图；
图4为根据一个示例性实施方案的一个方面的图3的活塞冷却喷嘴的一部分的横截面侧视图；
图5为根据一个示例性实施方案的另一方面的活塞冷却喷嘴的横截面侧视图；并且
图6示出根据一个示例性实施方案的一个方面的图5的活塞冷却喷嘴的致动器。
具体实施方式
以下描述在本质上仅为示例性的，并非旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记指示类似的或对应的部件和特征。
根据一个示例性实施方案，内燃机(ICE)一般在图1和2的10处示出。ICE 10包括支持进气歧管(未示出)和排气歧管16的发动机缸体12。进气歧管和排气歧管16可连接至涡轮增压器(同样未示出)。发动机缸体12包括接收对应多个活塞22a、22b、22c和22d的多个气缸20a、20b、20c和20d。响应于燃烧燃料和空气产生的燃烧事件，活塞22a-22d在发动机缸体12中运动。燃烧事件产生热量。
根据一个示例性实施方案，发动机缸体12支持多个活塞冷却喷嘴(PCJ)30a、30b、30c和30d，这些活塞冷却喷嘴用于将冷却剂传送到活塞22a-22d中对应的活塞上。每个PCJ30a-30d以流体方式连接到冷却剂歧管34，该冷却剂歧管连接到冷却剂供给装置36。根据一个示例性方面，冷却剂供给装置36储存一定量的润滑剂38，诸如油。控制阀40设置在冷却剂供给装置36和冷却剂歧管34之间。
第一通道或管道42连接控制阀40和冷却剂歧管34。第一通道42可选择性地将冷却剂的脉冲传送到冷却剂歧管34中，该冷却剂歧管被导向每个PCJ 30a-30d。第二通道或管道44也连接控制阀40和冷却剂歧管34。第二管道44可能包括单向阀46，以确保冷却剂不会从冷却剂歧管34通过第二管道44回流到控制阀40。第二管道44使冷却剂的连续流进入冷却剂歧管34中。冷却剂的连续流确保受控的量的冷却剂将连续流过每个PCJ 30a-3d，而不受控制阀40位置的影响。
理解PCJ 30b-30d可包括类似结构后，现在将在描述PCJ 30a中参考图3和图4。PCJ30a包括具有入口56、出口58以及在两者之间延伸的流路60(图4)的喷嘴主体54。致动器构件64布置在流路60中，并且通过控制阀40产生的冷却剂压力的瞬时增加而选择性地启动。冷却剂压力的瞬时增加或“脉冲”使得一定量的冷却剂诸如润滑剂38通过入口56，并且通过出口58排出。偏置构件诸如弹簧66布置在流路60中，以使致动器构件64朝向闭合构型偏置。
根据一个示例性方面，致动器构件64包括受控流路70。受控流路70使连续受控的量的冷却剂通过PCJ 30a，即使致动器构件64朝向闭合位置偏置时也是如此。冷却剂的连续流被引导到活塞22a上，以促进额外的热耗散，从而延长总体运行寿命。在一个实施方案中，受控流路70包括介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
现在将在描述根据一个示例性实施方案的另一方面的致动器构件80中参考图5和图6。致动器构件80包括多个受控流路84。所述多个受控流路84延伸穿过致动器构件80。更具体地，所述多个受控流路在致动器构件80的外围延伸，并通过其顶部或冠部88。
所述多个受控流路84使连续受控的量的冷却剂通过PCJ 30a，即使当致动器构件80朝闭合位置偏置时也是如此。冷却剂的连续流被引导到活塞22a上，以促进额外的热耗散，从而延长总体运行寿命。在一个实施方案中，所诉多个受控流路84总共包括介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
术语“约”和“基本上”旨在包括基于在提交申请书时与可用设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，“约”和“基本上”可包括给定值的土8％、5％、或2％的范围。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案，并非旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括其复数形式，除非上下文另有明确说明。还应当理解，当用于本说明书中时，术语“包含”和/或“包括”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或相关组。
虽然已经参考示例性实施方案描述了以上公开，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导内容。因此，本公开并非旨在限制所公开的特定实施方案，而是将包括落在其范围内的所有实施方案。

Claims (10)

1.一种内燃机(ICE)，所述内燃机包括：
发动机缸体，所述发动机缸体包括多个气缸；
活塞，所述活塞布置在所述多个气缸中的每个气缸中；以及
活塞冷却喷嘴(PCJ)，所述活塞冷却喷嘴被安装用于引导所述多个气缸中的每个气缸中的所述活塞处的冷却剂流，所述PCJ包括入口、出口和受控流路，所述受控流路使冷却剂流基本上连续地从所述入口流向所述出口。
2.根据权利要求1所述的ICE，其中所述PCJ包括致动器构件，所述致动器构件在闭合构型和打开构型之间选择性地转变，使冷却剂射流流到所述活塞上，所述受控流路延伸穿过所述致动器构件。
3.根据权利要求2所述的ICE，其中所述PCJ包括弹簧，所述弹簧使所述致动器构件朝向所述闭合构型偏置。
4.根据权利要求2所述的ICE，其中所述受控流路基本上从中心延伸穿过所述致动器构件。
5.根据权利要求2所述的ICE，其中所述受控流路包括延伸穿过所述致动器构件的多个受控流路。
6.根据权利要求5所述的ICE，其中所述多个受控流路围绕所述致动器构件的周边延伸。
7.根据权利要求5所述的ICE，其中所述多个受控流路共同限定介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
8.根据权利要求1所述的ICE，其中所述受控流路包括介于约1mm和约4mm之间的水力当量直径。
9.一种冷却内燃机(ICE)中的活塞的方法，所述方法包括：
启动控制器，以将冷却剂的脉冲传送到活塞冷却喷嘴(PCJ)；
将所述冷却剂的脉冲引导到所述活塞上；以及
通过所述PCJ将连续的冷却剂流输送到所述活塞。
10.根据权利要求9所述的方法，其中输送所述连续的冷却剂流包括通过由所述致动器限定的受控流路输送冷却剂流。
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