CN214007289U - 活塞冷却喷油系统及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统及发动机。本实用新型提供的活塞冷却喷油系统包括控制组件、油液流道组件和柱塞机构，油液流道组件包括相互连通的主油道和横油道，控制组件设置在主油道的一端上，柱塞机构包括柱塞和柱塞腔，柱塞与控制组件相连，柱塞腔的一端与主油道连通，柱塞腔的另一端通过至少两个通油孔和横油道连通，控制组件用于控制柱塞可移动至柱塞腔内的多个阻挡位置，且柱塞位于不同阻挡位置时，通油孔的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞移动，以改变从主油道流入横油道内的油液流量。本实用新型的活塞冷却喷油系统能够在不同工况下提供合适的冷却及润滑，改善油液燃烧及排放的同时，避免润滑不良造成发动机故障。

Description

活塞冷却喷油系统及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞冷却喷油系统及发动机。

背景技术

在发动机运行初期的低速低负荷状态下，发动机热负荷低，若冷却喷嘴持续开启，则会带走大量热量，导致活塞和气缸壁过冷，则会造成燃烧不良、烟度大以及热效率低等问题。

现有的活塞冷却喷油系统一般包括两种形式，一种是全喷式，在这种活塞冷却喷油系统中，主油道与油底壳内的机油泵相连，油液通过主油道、横油道和副油道后直接喷向活塞，油液始终是流动状态，且不受任何阻挡；另一种是压力阀式，通过在主油道内设置一弹性阀片，当主油道进油口一端的油液的压力值到达预设值时，阀片会被冲开，使得油液通过主油道、横油道和副油道后喷向活塞。

然而，上述的两种方式都难以实现对油液流量的精确控制，从而无法保证活塞处于适度的冷却状态，会造成油液燃烧不良、排放不好以及热效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统及发动机，能够使得活塞处于适度的冷却状态，避免造成油液燃烧不良、排放不好以及热效率低等问题。

一方面，本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统，包括控制组件、油液流道组件和柱塞机构，油液流道组件包括相互连通的主油道和横油道，控制组件设置在主油道的一端上，柱塞机构包括柱塞和柱塞腔，柱塞与控制组件相连，柱塞腔的一端与主油道连通，柱塞腔的另一端通过至少两个通油孔和横油道连通，控制组件用于控制柱塞可移动至柱塞腔内的多个阻挡位置，且柱塞位于不同阻挡位置时，通油孔的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞移动，以改变从主油道流入横油道内的油液流量。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，柱塞腔的侧壁上开设有进油孔，至少两个通油孔包括第一通油孔和第二通油孔，进油孔与主油道的进油端连通，第一通油孔和第二通油孔在柱塞腔的侧壁上沿柱塞的移动方向排布，且第一通油孔位于第二通油孔靠近主油道进油端的一侧。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，第二通油孔的内径大于第一通油孔的内径。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，柱塞包括柱塞杆和柱塞本体，柱塞杆的第一端与控制组件相连，柱塞杆的第二端伸入柱塞腔内，且柱塞杆与柱塞腔的端壁滑动配合；

柱塞本体具有空腔、第一连通孔和第二连通孔，第一连通孔开设在空腔靠近主油道进油端的侧壁上，第二连通孔开设在空腔靠近横油道的侧壁上，第一连通孔用于连通柱塞腔靠近主油道进油端的一侧和空腔，第二连通孔用于连通空腔和柱塞本体的侧壁外侧。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，第二连通孔的内径大于或等于第二通油孔的内径。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，还包括副油道和多个喷油嘴，副油道与横油道连通，多个喷油嘴设置在副油道上。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，还包括气缸和活塞，喷油嘴位于活塞的下方，油液通过喷油嘴喷向活塞。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，控制组件包括控制器和电磁阀，控制器和电磁阀电连接，电磁阀和柱塞相连，控制器能够根据接收到的信号向电磁阀输入不同的电压值，以使得电磁阀驱动柱塞在柱塞腔内进行不同行程的移动。

可选的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，控制组件还包括传感器，传感器与控制器电连接；传感器用于检测不同工况下的发动机的运行参数，并输出相应的参数信号；控制器用于接收参数信号。

另一方面，本实用新型提供一种发动机，包括油底壳和上述的活塞冷却喷油系统，油底壳内设有机油泵，机油泵与主油道的另一端相连，机油泵用于将油底壳内的油液泵入主油道内。

本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统及发动机，本实用新型提供的活塞冷却喷油系统包括控制组件、油液流道组件和柱塞机构，油液流道组件包括相互连通的主油道和横油道，控制组件设置在主油道的一端上，柱塞机构包括柱塞和柱塞腔，柱塞与控制组件相连，柱塞腔的一端与主油道连通，柱塞腔的另一端通过至少两个通油孔和横油道连通，控制组件用于控制柱塞可移动至柱塞腔内的多个阻挡位置，且柱塞位于不同阻挡位置时，通油孔的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞移动，以改变从主油道流入横油道内的油液流量。本实用新型提供的活塞冷却喷油系统能够在不同工况下提供合适的冷却及润滑，改善油液燃烧及排放的同时，避免润滑不良造成发动机故障。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第一种工作状态示意图；

图2为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第二种工作状态示意图；

图3为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第三种工作状态示意图；

图4为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统中的控制组件的逻辑控制图。

附图标记说明：

1-油液流道组件；

11-主油道；

12-横油道；

13-副油道；

14-喷油嘴；

2-柱塞机构；

21-柱塞；

211-柱塞杆；

212-柱塞本体；

2121-空腔；

2122-第一连通孔；

2123-第二连通孔；

22-柱塞腔；

221-通油孔；

221a-第一通油孔；

221b-第二通油孔；

222-进油孔；

3-电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机、外燃机、喷气发动机、电动机等。

在发动机运行初期的低速低负荷状态下，发动机热负荷低，若冷却喷嘴持续开启，则会带走大量热量，导致活塞和气缸壁过冷，则会造成燃烧不良、烟度大以及热效率低等问题。若此时冷却喷嘴完全关闭，连杆小头失去润滑，会导致咬销；此外，内冷油腔的存在会阻止热量的传递，大量热集聚在活塞顶部，使活塞顶部、第一环槽的温度提高，造成活塞顶部异常膨胀，会引起活塞拉缸。拉缸严重时所产生的金属碎屑会破坏整个润滑系统，引发化瓦和异常磨损，轻则导致曲轴、底孔报废，重则导致捣缸，不但机器损坏，还存在重大的安全隐患。

现有的活塞冷却喷油系统一般包括两种形式，一种是全喷式，在这种活塞冷却喷油系统中，主油道与油底壳内的机油泵相连，油液通过主油道、横油道和副油道后直接喷向活塞，油液始终是流动状态，且不受任何阻挡；另一种是压力阀式，通过在主油道内设置一弹性阀片，当主油道进油口一端的油液的压力值到达预设值时，阀片会被冲开，使得油液通过主油道、横油道和副油道后喷向活塞。

然而，上述的两种方式都难以实现对油液流量的精确控制，从而无法保证活塞处于适度的冷却状态，会造成油液燃烧不良、排放不好以及热效率低等问题。

由此，本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统及发动机，能够在不同工况下提供合适的冷却及润滑，改善油液燃烧及排放的同时，避免润滑不良造成发动机故障。

图1为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第一种工作状态示意图。图2为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第二种工作状态示意图。图3为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统的第三种工作状态示意图。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种活塞冷却喷油系统，包括控制组件、油液流道组件1和柱塞机构2，油液流道组件1包括相互连通的主油道11和横油道12，控制组件设置在主油道11的一端上，柱塞机构2包括柱塞21和柱塞腔22，柱塞21与控制组件相连，柱塞腔22的一端与主油道11连通，柱塞腔22的另一端通过至少两个通油孔221和横油道12连通，控制组件用于控制柱塞21可移动至柱塞腔22内的多个阻挡位置，且柱塞21位于不同阻挡位置时，通油孔221的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞21移动，以改变从主油道11流入横油道12内的油液流量。

具体的，在本实用新型提供的活塞冷却喷油系统中，主油道11内的油液会进入柱塞腔22内，通过通油孔221流入横油道12中，在这个过程中，控制组件根据此刻活塞的情况驱动柱塞21移动，以使得从主油道11流入横油道12内的油液流量适当，确保对活塞进行有效冷却。

在本实施例的具体的实施方式中，油液流道组件1还包括副油道13和多个喷油嘴14，副油道13与横油道12连通，多个喷油嘴14设置在副油道13上，喷油嘴14位于活塞的下方，油液通过喷油嘴14喷向活塞。其中，副油道13与主油道11平行设置，横油道12与副油道13、主油道11相垂直。

需要说明的是，本实施例提供的活塞冷却喷油系统还包括气缸和活塞，主油道11、横油道12和副油道13均设置于发动机机体内，且主油道11、横油道12和副油道13处于同一高度。

具体的，本实施例提供的活塞冷却喷油系统的运行过程如下，主油道11内的油液进入柱塞腔22中，此时，控制组件根据发动机的状态驱动柱塞21移动，使柱塞腔22内的油液通过通油孔221进入横油道12中，横油道12内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间、活塞销与活塞销孔之间以及连杆小头与衬套之间进行润滑。

在本实施例的具体的实施方式中，柱塞腔22的侧壁上开设有进油孔222，至少两个通油孔221包括第一通油孔221a和第二通油孔221b，进油孔222与主油道11的进油端连通，第一通油孔221a和第二通油孔221b在柱塞腔22的侧壁上沿柱塞21的移动方向排布，且第一通油孔221a位于第二通油孔221b靠近主油道11进油端的一侧。

进一步地，在控制组件控制柱塞21在柱塞腔22内移动的过程中，柱塞21的移动方向分为两种，一种是从靠近主油道11进油端的一侧向远离主油道11进油端的一侧移动，另一种是从远离主油道11进油端的一侧向靠近主油道11进油端的一侧移动，在两个方向的移动过程中，使得活塞能够对第一通油孔221a和第二通油孔221b的一者进行封堵，或者是完全避开第一通油孔221a和第二通油孔221b，这样，当柱塞21移动至不同的位置时，从主油道11内流入副油道13的油液的流量则有所不同，以对活塞进行适当的冷却，以及对活塞和气缸壁之间、活塞销与活塞销孔之间以及连杆小头与衬套之间进行适当的润滑。在一些可选的实施方式中，第二通油孔221b的内径大于第一通油孔221a的内径。

这样，当柱塞21从靠近主油道11进油端的一侧向远离主油道11进油端的一侧移动时，能够保证从主油道11内流入副油道13的油液的流量逐渐增大；当柱塞21从远离主油道11进油端的一侧向靠近主油道11进油端的一侧移动时，能够保证从主油道11内流入副油道13的油液的流量逐渐减小。从而，能够确保在柱塞21移动的过程中，从主油道11内流入副油道13的油液的流量的增减趋势一致，以对活塞进行有效冷却，以及对活塞和气缸壁之间、活塞销与活塞销孔之间以及连杆小头与衬套之间进行有效润滑。

作为一种可选的实施方式，柱塞21包括柱塞杆211和柱塞本体212，柱塞杆211的第一端与控制组件相连，柱塞杆211的第二端伸入柱塞腔22内，且柱塞杆211与柱塞腔22的端壁滑动配合；柱塞本体212具有空腔2121、第一连通孔2122和第二连通孔2123，第一连通孔2122开设在空腔2121靠近主油道11进油端的侧壁上，第二连通孔2123开设在空腔2121靠近横油道12的侧壁上，第一连通孔2122用于连通柱塞腔22靠近主油道11进油端的一侧和空腔2121，第二连通孔2123用于连通空腔2121和柱塞本体212的侧壁外侧。

具体的，本实施例提供的活塞冷却喷油系统的运行过程如下，主油道11内的油液进入柱塞腔22中，此时，控制组件根据发动机的状态驱动柱塞21移动，使柱塞腔22内的油液通过第一连通孔2122进入空腔2121中，继而通过第二连通孔2123和第一通油孔221a(第二通油孔221b、第一通油孔221a和第二通油孔221b)进入横油道12中，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间、活塞销与活塞销孔之间以及连杆小头与衬套之间进行润滑。为了保证空腔2121内的油液能够顺利地通过第二连通孔2123和第二通油孔221b，在本实施例中，第二连通孔2123的内径大于或等于第二通油孔221b的内径。

这样，在柱塞21的移动过程中，能够保证油液能够顺利地通过第二连通孔2123和第二通油孔221b后进入横油道12中，使得油液对活塞进行冷却。

在本实施例的具体的实施方式中，控制组件包括控制器控制器、电磁阀3和传感器，传感器与控制器电连接，控制器和电磁阀3电连接，电磁阀3和柱塞杆211相连，传感器用于检测不同工况下的发动机的运行参数，并输出相应的参数信号，控制器能够根据接收到的参数信号向电磁阀3输入不同的电压值，以使得电磁阀3驱动柱塞21在柱塞腔内22进行不同行程的移动。

在本实施例中，控制器可以为电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)。

需要说明的是，上述的参数可以包括发动机的转速n、转动的扭矩m以及水温t。

而且，当空腔2121内的油液通过第一通油孔221a进入横油道12中时，电磁阀3为1级开度；当空腔2121内的油液通过第二通油孔221b进入横油道12中时，电磁阀3为2级开度；当主油道11内的油液通过第一通油孔221a和第二通油孔221b进入横油道12中时，电磁阀3为全开状态。

图4为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷油系统中的控制组件的逻辑控制图。

如图4所示，确定各参数的预设值，规定转速n的预设值为n1，扭矩m的预设值为m1，温度t的预设值为t0，通过传感器对转速n、扭矩m以及温度t进行检测，ECU接收到检测到的参数信号后，对其进行判断运算，具体的：

当温度t≥t0时，ECU向电磁阀3施加一电压，使电磁阀3带动柱塞21从靠近主油道11进油端的一侧向远离主油道11进油端的一侧移动，并使得空腔2121内的油液通过第一通油孔221a和第二通油孔221b进入横油道12内，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间进行润滑，此时，电磁阀3为全开状态；

当温度t＜t0时，此时，ECU对转速n和扭矩m进行判断：

当n≥n1且m≥m1时，ECU向电磁阀3施加一电压，使电磁阀3带动柱塞21移动，并使得空腔2121内的油液通过第一通油孔221a和第二通油孔221b进入横油道12内，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间进行润滑，此时，电磁阀3为全开状态；

当n≥n1且m＜m1时或m≥m1且n＜n1时，ECU向电磁阀3施加一电压，使电磁阀3带动柱塞21移动，并使得空腔2121内的油液通过第二通油孔221b进入横油道12内，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间进行润滑，此时，电磁阀3为2级开度；

当n＜n1且m＜m1时，ECU向电磁阀3施加一电压，使电磁阀3带动柱塞21移动，并使得空腔2121内的油液通过第一通油孔221a进入横油道12内，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间进行润滑，此时，电磁阀3为1级开度。

本实施例提供的活塞冷却喷油系统包括控制组件、油液流道组件和柱塞机构，油液流道组件包括相互连通的主油道和横油道，控制组件设置在主油道的一端上，柱塞机构包括柱塞和柱塞腔，柱塞与控制组件相连，柱塞腔的一端与主油道连通，柱塞腔的另一端通过至少两个通油孔和横油道连通，控制组件用于控制柱塞可移动至柱塞腔内的多个阻挡位置，且柱塞位于不同阻挡位置时，通油孔的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞移动，以改变从主油道流入横油道内的油液流量。本实施例提供的活塞冷却喷油系统能够在不同工况下提供合适的冷却及润滑，改善油液燃烧及排放的同时，避免润滑不良造成发动机故障。

本实用新型实施例还提供了一种发动机，包括油底壳和上述的活塞冷却喷油系统，油底壳内设有机油泵，机油泵与主油道的另一端相连，机油泵用于将油底壳内的油液泵入主油道内。

其中，活塞冷却喷油系统，包括控制组件、油液流道组件1和柱塞机构2，油液流道组件1包括相互连通的主油道11和横油道12，控制组件设置在主油道11的一端上，柱塞机构2包括柱塞21和柱塞腔22，柱塞21与控制组件相连，柱塞腔22的一端与主油道11连通，柱塞腔22的另一端通过至少两个通油孔221和横油道12连通，控制组件用于控制柱塞21可移动至柱塞腔22内的多个阻挡位置，且柱塞21位于不同阻挡位置时，通油孔221的连通状态不同；控制组件用于驱动柱塞21移动，以改变从主油道11流入横油道12内的油液流量。

具体实现时，首先，使机油泵内的油液泵入主油道11内，之后，主油道11内的油液进入柱塞腔22中，此时，控制组件根据此刻活塞的情况驱动柱塞21移动，使柱塞腔22内的油液通过第一连通孔2122进入空腔2121中，继而通过第二连通孔2123和第一通油孔221a(第二通油孔221b、第一通油孔221a和第二通油孔221b)进入横油道12中，继而进入副油道13内，副油道13内的油液通过喷油嘴14喷向活塞，对活塞进行冷却，并对活塞和气缸壁之间、活塞销与活塞销孔之间以及连杆小头与衬套之间进行润滑。使得活塞处于适度的冷却状态，避免造成油液燃烧不良、排放不好以及热效率低等问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种活塞冷却喷油系统，其特征在于，包括控制组件、油液流道组件和柱塞机构，所述油液流道组件包括相互连通的主油道和横油道，所述控制组件设置在所述主油道的一端上，所述柱塞机构包括柱塞和柱塞腔，所述柱塞与所述控制组件相连，所述柱塞腔的一端与所述主油道连通，所述柱塞腔的另一端通过至少两个通油孔和所述横油道连通，所述控制组件用于控制所述柱塞可移动至所述柱塞腔内的多个阻挡位置，且所述柱塞位于不同所述阻挡位置时，所述通油孔的连通状态不同；所述控制组件用于驱动所述柱塞移动，以改变从所述主油道流入所述横油道内的油液流量。

2.根据权利要求1所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述柱塞腔的侧壁上开设有进油孔，所述至少两个通油孔包括第一通油孔和第二通油孔，所述进油孔与所述主油道的进油端连通，所述第一通油孔和所述第二通油孔在所述柱塞腔的侧壁上沿所述柱塞的移动方向排布，且所述第一通油孔位于所述第二通油孔靠近所述主油道进油端的一侧。

3.根据权利要求2所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述第二通油孔的内径大于所述第一通油孔的内径。

4.根据权利要求3所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述柱塞包括柱塞杆和柱塞本体，所述柱塞杆的第一端与所述控制组件相连，所述柱塞杆的第二端伸入所述柱塞腔内，且所述柱塞杆与所述柱塞腔的端壁滑动配合；

所述柱塞本体具有空腔、第一连通孔和第二连通孔，所述第一连通孔开设在所述空腔靠近所述主油道进油端的侧壁上，所述第二连通孔开设在所述空腔靠近所述横油道的侧壁上，所述第一连通孔用于连通所述柱塞腔靠近所述主油道进油端的一侧和所述空腔，所述第二连通孔用于连通所述空腔和所述柱塞本体的侧壁外侧。

5.根据权利要求4所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述第二连通孔的内径大于或等于所述第二通油孔的内径。

6.根据权利要求1-5任一项所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，还包括副油道和多个喷油嘴，所述副油道与所述横油道连通，多个所述喷油嘴设置在所述副油道上。

7.根据权利要求6所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，还包括气缸和活塞，所述喷油嘴位于所述活塞的下方，所述油液通过所述喷油嘴喷向所述活塞。

8.根据权利要求1-5任一项所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述控制组件包括控制器和电磁阀，所述控制器和所述电磁阀电连接，所述电磁阀和所述柱塞相连，所述控制器能够根据接收到的信号向所述电磁阀输入不同的电压值，以使得所述电磁阀驱动所述柱塞在所述柱塞腔内进行不同行程的移动。

9.根据权利要求8所述的活塞冷却喷油系统，其特征在于，所述控制组件还包括传感器，所述传感器与所述控制器电连接；所述传感器用于检测不同工况下的发动机的运行参数，并输出相应的参数信号；所述控制器用于接收所述参数信号。

10.一种发动机，其特征在于，包括油底壳和权利要求1-9任一项所述的活塞冷却喷油系统，所述油底壳内设有机油泵，所述机油泵与所述主油道的另一端相连，所述机油泵用于将所述油底壳内的油液泵入所述主油道内。

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