CN217107182U - 一种活塞冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞冷却装置，包括冷却本体，所述冷却本体上具有进油通道，所述进油通道贯穿冷却本体，所述进油通道径向分别连通有用于冷却活塞的第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴和第二喷嘴轴向间隔设置且朝向不同，所述进油通道内设置有能够自主控制第一喷嘴和第二喷嘴通断的油路切换组件。通过设置油路切换组件等结构，能够同时控制两个喷嘴的通断，提高了发动机活塞冷却效率，解决了活塞内易结焦积碳的问题。

Description

一种活塞冷却装置

技术领域

本实用新型涉及发动机活塞冷却技术领域，具体涉及一种活塞冷却装置。

背景技术

随着发动机功率的强化，发动机活塞的热负荷亦越来越高，故相应出现了铸铝整体内冷油道活塞、钢活塞、钢铝组合、铸铁等材料的活塞设计，而这些高热负荷柴油机活塞一般采用内冷油腔设计，即冷却液通过活塞冷却喷嘴喷入内冷油腔，并在油腔内震荡吸收热量后流出，从而降低活塞的温度。而活塞冷却喷嘴通常固定于发动机机体上，将机油从活塞内冷油道的入口喷入活塞，以降低活塞的温度，特别是活塞头部与燃烧室接触部位的温度。

现有强化机型活塞喷嘴多采用单个喷嘴，并通过加大喷嘴的流量来提高冷却的效果；但是，因受到活塞内冷油道入口的限制，及活塞震荡油腔容积的限制，仅通过加大活塞喷嘴的尺寸已无法将更多有效的机油用于活塞头部的冷却，最终导致冷却效果不理想。也就是说，重型强化发动机的传统带阀结构的活塞喷嘴只喷内冷油道冷却活塞，无法对活塞内腔进行充分冷却，因活塞内腔底部在燃烧室高温热辐射下，机油会出现结焦积碳附着在活塞内腔底部，从而导致活塞内腔经常会出现结焦积碳问题；活塞喷嘴的这一路喷管，只能喷内冷油道冷却，无法充分冷却活塞内腔；低速低负荷时对主油道机油压力的保压效果较差，冷却效率低。

目前专利名称为一种喷嘴总成及发动机、专利号为ZL201822039289.4的专利，提供了一种能够冷却效果的专利，包括主体和设置于所述主体的第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴主要负责对活塞的内冷油腔进行冷却，第二喷嘴主要负责对活塞底部进行冷却；还包括第一螺栓，所述第一螺栓用于装配所述喷嘴总成，所述第一空心螺栓内设置有限压阀，用于控制第一喷嘴的通流；该方案可以在不单纯增加喷嘴的尺寸下，结合活塞的实际结构，实现对喷嘴的冷却效果，使第一喷嘴和第二喷嘴同时对活塞起到良好的冷却作用。但是还存在一些问题：限压阀仅仅控制第一喷嘴的通流，无法同时控制两个喷嘴的通断和流量，也不能自主切换两个喷嘴的开闭，也没有设计控制喷嘴开闭对应的机构，提高的冷却效率有限，不能满足使用要求。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够同时控制两个喷嘴通断的活塞冷却装置，提高了发动机活塞冷却效率。

为解决上述技术问题，本实用新型包括冷却本体，其结构特点是：所述冷却本体上具有进油通道，所述进油通道贯穿冷却本体，所述进油通道径向分别连通有用于冷却活塞的第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴和第二喷嘴轴向间隔设置且朝向不同，所述进油通道内设置有能够自主控制第一喷嘴和第二喷嘴通断的油路切换组件。

采用上述结构后，通过设置油路切换组件，能够控制两个喷嘴的通断，在转速、负荷逐渐增加过程中，驱动件推动封堵块压缩弹簧，依次打开第一喷嘴和第二喷嘴，分别对活塞内腔和内冷油道冷却，实现对活塞的充分冷却，提高了发动机活塞冷却效率，避免了结焦积碳。

优选的，所述冷却本体设为空心螺栓状，所述冷却本体具有座部和与座部连接的杆部，所述进油通道自杆部的端部沿其轴向延伸至座部且贯穿座部；所述进油通道设为阶梯状结构，包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道的直径大于第二通道的直径，所述第二通道的直径大于第三通道的直径；以确保机油的顺利输送，并方便从底部安装弹簧等部件。

优选的，所述杆部径向设有与第二通道连通的第一输油孔和第二输油孔，所述第一输油孔和第二输油孔轴向间隔设置且之间设有夹角，所述杆部的外壁上开设有环状的第一沟槽和第二沟槽，所述第一输油孔的两端均与第一沟槽连通，所述第二输油孔的两端均与第二沟槽连通；所述杆部的外部螺纹连接有密封覆盖在第一沟槽和第二沟槽的外部的密封套筒，所述第一喷嘴和第二喷嘴均安装在密封套筒上；以便于机油从第一输油孔和第二输油孔分别进入第一沟槽和第二沟槽，用于暂时存储机油，并起到缓冲作用。

优选的，所述密封套筒设为圆柱体结构，其上具有与其轴线平行的第二切面，所述第二切面倾斜连接有第三切面，所述第三切面朝向轴线倾斜设置，所述第二切面上开设有第二喷嘴安装孔，第三切面上开设有第二喷嘴安装孔，所述第一喷嘴安装孔与第一喷嘴螺纹连接，所述第二喷嘴安装孔与第二喷嘴螺纹连接；所述第一喷嘴与第一沟槽连通，所述第二喷嘴与第二沟槽连通；以便于安装第一喷嘴和第二喷嘴。

优选的，所述第一喷嘴与座部的距离大于第二喷嘴与座部之间的距离；以确保在机油压力升高时，首先打开第一喷嘴，对机油喷向活塞内腔进行冷却，避免活塞底部产生积碳。

优选的，所述第一喷嘴的喷管直径小于第二喷嘴的喷管直径；有利于低速低负荷时快速建压，高速高负荷时更容易泄压，保持了机油压力的稳定性。

优选的，所述油路切换组件包括驱动件，所述驱动件驱动连接有能够封堵第一喷嘴和第二喷嘴的单向阀，以便于控制单向阀的运动，即控制第一喷嘴和第二喷嘴的开闭；所述第一通道和第二通道连通处具有第一台阶，所述第二通道和第三通道连通处具有第二台阶；所述第一通道内螺纹连接有弹簧座，所述弹簧座上安装有弹簧，所述弹簧下端抵在第一台阶上，所述单向阀设置在弹簧的顶部且抵在第二台阶上；以确保结构稳固。

优选的，所述第一通道设于座部内，所述第一通道的长度不大于座部的长度；以确保结构稳固，便于安装弹簧座。

综上所述，本实用新型通过设置油路切换组件，能够控制两个喷嘴的通断，在转速、负荷逐渐增加过程中，驱动件推动封堵块压缩弹簧，依次打开第一喷嘴和第二喷嘴，分别对活塞内腔和内冷油道冷却，实现对活塞的充分冷却，提高了发动机活塞冷却效率，避免了结焦积碳；通过设置第一喷嘴和第二喷嘴的喷管直径不同，喷活塞内腔的喷嘴较细，喷内冷油道的喷嘴较粗，有利于低速低负荷时快速建压，高速高负荷时更容易泄压，保持了机油压力的稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型喷嘴全闭状态的结构示意图；

图2为本实用新型喷嘴全开状态的结构示意图；

图3为本实用新型主视的结构示意图；

图4为图3的俯视的结构示意图；

图5为图3的右视的结构示意图；

图6为本实用新型安装在发动机上的装配示意图。

图中：101-座部，102-杆部，103-第一输油孔，104-第二输油孔，105-第一沟槽，106-第二沟槽，107-密封套筒，108-第二切面，109-第三切面，2-第一喷嘴，3-第二喷嘴，401-第一通道，402-第二通道，403-第三通道，5-弹簧座，6-弹簧，701-单向阀，8-活塞，801-活塞内冷油道，802-活塞内腔，9-气缸套。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图1-6，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

由于传统带阀结构的活塞喷嘴只喷内冷油道冷却活塞，无法对活塞8的内腔进行充分冷却，活塞8内腔底部在燃烧室高温热辐射下，机油会出现结焦积碳附着在活塞8的内腔底部，因此，重型强化发动机活塞8的内腔经常会出现结焦积碳问题。目前，也出现了双喷嘴冷却结构，但是仍旧存在一些问题，无法同时控制两个喷嘴的通断和流量，提高的冷却效率有限，不能满足使用要求。本方案提出了一种能够同时控制两个喷嘴通断的活塞冷却装置，发动机的气缸套9内壁上滑接有活塞8，发动机缸体上位于活塞8上部的位置安装有活塞冷却装置，该装置能够同时控制两个喷嘴通断，进一步提高了发动机活塞冷却效率。为了方便描述，图1的上方设为上部，下方设为下部。

该活塞冷却装置包括冷却本体，该冷却本体设为空心螺栓状，冷却本体具有座部101和杆部102，座部101的直径大于杆部102的直径。杆部102的端部沿轴向开设有进油通道，杆部102上径向开设有与进油通道连通的第一输油孔103和第二输油孔104，第一输油孔103和第二输油孔104径向交叉且轴向间隔设置，杆部102的外壁上开设有环状的第一沟槽105和第二沟槽106，第一沟槽105与第二沟槽106轴向间隔设置，第一输油孔103的两端均与第一沟槽105连通，第二输油孔104的两端均与第二沟槽106连通，以便于机油顺利从进油通道分别通过第一输油孔103、第二输油孔104进入第一沟槽105和第二沟槽106，使机油暂时储存在第一沟槽105和第二沟槽106内，并起到缓冲作用；第一沟槽105和第二沟槽106的外部密封覆盖有密封套筒107，密封套筒107与杆部102螺纹密封连接，该密封结构为公知技术，密封套筒107设为圆柱筒体结构，且其径向两侧设有两个平行设置的第一切面和第二切面108，第二切面108倾斜连接有第三切面109，第三切面109自第二切面108一端部向密封套筒107的径向外侧延伸，第二切面108与第三切面109之间的夹角（锐角）为15—30度；第二切面108上开设有第二喷嘴安装孔，第三切面109上开设有第一喷嘴安装孔，第一喷嘴安装孔和第二喷嘴安装孔均设为螺纹孔；第一喷嘴安装孔的一端与第一沟槽105连通，另一端密封连通有第一喷嘴2，第二喷嘴安装孔的一端与第二沟槽106连通，另一端密封连通有第二喷嘴3，第一喷嘴2与座部101的距离大于第二喷嘴3与座部101之间的距离，上述两个喷嘴与对应安装孔连接处的密封结构为公知技术；第一喷嘴2用于喷向活塞内腔802，第二喷嘴3喷向活塞内冷油道801，喷向活塞内腔802喷管较细，喷向活塞内冷油道801喷管较粗，即第一喷嘴2的喷管直径小于第二喷嘴3的喷管直径，以有利于低速低负荷时快速建压，高速高负荷时更容易泄压保持机油压力稳定。

进油通道贯穿杆部102和座部101，进油通道设为阶梯状结构，进油通道由第一通道401、第二通道402、第三通道403连通组成，第一通道401的直径大于第二通道402的直径，第二通道402的直径大于第三通道403的直径，第一通道401位于座部101内，第一通道401的长度不大于座部101的长度，第一通道401的内壁上设有螺纹，第一通道401螺纹连接有弹簧座5；第一通道401和第二通道402之间设有第一台阶，第二通道402和第三通道403之间设有第二台阶，弹簧座5抵在第一台阶上，弹簧座5中心处开设有泄油孔，用来泄油，以便于维持第二通道402内无油压；弹簧座5上安装有弹簧6，弹簧6的顶部连接有油路切换组件，该油路切换组件包括封堵块和驱动封堵块运动的驱动件，驱动件连接有控制单元，该封堵块可采用单向阀701或磁铁，采用单向阀701时，驱动件可设为油缸、气缸、电动推杆等；采用磁铁时，驱动件使用电磁铁，用以控制磁铁的运动，优选单向阀701，该单向阀701设为上大下小结构，包括上部的封堵头和下部的弹簧安装尾杆，弹簧6套设在弹簧安装尾杆上，即弹簧6的下端安装在弹簧座5上，上端套装在弹簧安装尾杆上；当采用单向阀701时，单向阀701顶端抵在第二台阶上，第二台阶的设置，为单向阀701提供支撑，并确保在本装置不进行冷却工作时，起到密封作用，避免机油进入第一喷嘴2和第二喷嘴3；杆部102上还设置有监测机油压力的压力传感器，压力传感器与控制单元连接，以便于根据机油压力变化控制单向阀701的运动，并对第一喷嘴2和第二喷嘴3的通断进行控制；即当机油压力达到150kpa以上时，第一喷嘴2打开，当机油压力达到350kpa以上时，第二喷嘴3打开，即根据机油压力情况打开或关闭第一喷嘴2和第二喷嘴3，以利于在节约能源的情况下实现对活塞的充分冷却，提高了发动机活塞冷却效率，避免了结焦积碳。

当发动机起车怠速时，第一喷嘴2和第二喷嘴3均不喷油，以利于机体快速建压并减少机油油耗，同时发动机快速热车；当发动机运行在低速低负荷时，在驱动件的驱动下，单向阀701向座部101方向移动，打开第一喷嘴2，此时，第一喷嘴2只喷向活塞内腔802，对活塞底部进行充分冷却，减少活塞底部的积碳；当机油压力继续升高，发动机运行在高速高负荷时，单向阀701继续向座部101方向移动，打开第二喷嘴3，第二喷嘴3对活塞内冷油道801进行冷却，此时，第一喷嘴2继续对活塞内腔802进行冷却，即两个喷嘴同时工作，保证活塞整体有较好的冷却效果，并且可以保持主油道机油压力不会超上限，提高了活塞冷却效率，减少活塞环和活塞底部积碳。本装置可应用于各类型柴油机活塞的冷却。

在工作时，发动机起车后，怠速工况下机油压力较低，单向阀701不开启，第一喷嘴2和第二喷嘴3均不喷机油，以利于发动机快速热车；随着转速负荷的增加，机油压力升高，当机油压力升至150kpa以上时，驱动件推动单向阀701移动并压缩弹簧6打开第一喷嘴2，机油喷向活塞内腔802并进行冷却；当发动机运行在高速高负荷，机油压力继续升高，当机油压力升至350kpa时，单向阀701继续向下移动并压缩弹簧6，第二喷嘴3开启，机油喷入活塞内冷油道801，此时，第一喷嘴2和第二喷嘴3这两路喷嘴同时对活塞进行冷却。本实用新型通过设计油路切换组件，能够控制两个喷嘴的通断，在转速、负荷逐渐增加过程中，驱动件推动封堵块压缩弹簧6，依次打开第一喷嘴2和第二喷嘴3，分别对活塞内腔802和活塞内冷油道801冷却，实现对活塞的充分冷却，提高了发动机活塞冷却效率，避免了结焦积碳。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种活塞冷却装置，包括冷却本体，其特征在于：所述冷却本体上具有进油通道，所述进油通道贯穿冷却本体，所述进油通道径向分别连通有用于冷却活塞（8）的第一喷嘴（2）和第二喷嘴（3），所述第一喷嘴（2）和第二喷嘴（3）轴向间隔设置且朝向不同，所述进油通道内设置有能够自主控制第一喷嘴（2）和第二喷嘴（3）通断的油路切换组件。

2.根据权利要求1所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述冷却本体设为空心螺栓状，所述冷却本体具有座部（101）和与座部（101）连接的杆部（102），所述进油通道自杆部（102）的端部沿其轴向延伸至座部（101）且贯穿座部（101）；所述进油通道设为阶梯状结构，包括第一通道（401）、第二通道（402）和第三通道（403），所述第一通道（401）的直径大于第二通道（402）的直径，所述第二通道（402）的直径大于第三通道（403）的直径。

3.根据权利要求2所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述杆部（102）径向设有与第二通道（402）连通的第一输油孔（103）和第二输油孔（104），所述第一输油孔（103）和第二输油孔（104）轴向间隔设置且之间设有夹角，所述杆部（102）的外壁上开设有环状的第一沟槽（105）和第二沟槽（106），所述第一输油孔（103）的两端均与第一沟槽（105）连通，所述第二输油孔（104）的两端均与第二沟槽（106）连通；所述杆部（102）的外部螺纹连接有密封覆盖在第一沟槽（105）和第二沟槽（106）的外部的密封套筒（107），所述第一喷嘴（2）和第二喷嘴（3）均安装在密封套筒（107）上。

4.根据权利要求3所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述密封套筒（107）设为圆柱体结构，其上具有与其轴线平行的第二切面（108），所述第二切面（108）倾斜连接有第三切面（109），所述第三切面（109）朝向轴线倾斜设置，所述第二切面（108）上开设有第二喷嘴安装孔，第三切面（109）上开设有第一喷嘴安装孔，所述第一喷嘴安装孔与第一喷嘴螺纹连接，所述第二喷嘴安装孔与第二喷嘴螺纹连接；所述第一喷嘴（2）与第一沟槽（105）连通，所述第二喷嘴（3）与第二沟槽（106）连通。

5.根据权利要求4所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述第一喷嘴（2）与座部（101）的距离大于第二喷嘴（3）与座部（101）之间的距离。

6.根据权利要求4所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述第一喷嘴（2）的喷管直径小于第二喷嘴（3）的喷管直径。

7.根据权利要求2所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述油路切换组件包括驱动件，所述驱动件驱动连接有能够封堵第一喷嘴（2）和第二喷嘴（3）的单向阀（701），所述第一通道（401）和第二通道（402）连通处具有第一台阶，所述第二通道（402）和第三通道（403）连通处具有第二台阶；所述第一通道（401）内螺纹连接有弹簧座（5），所述弹簧座（5）上安装有弹簧（6），所述弹簧（6）下端抵在第一台阶上，所述单向阀（701）安装在弹簧（6）的顶部且抵在第二台阶上。

8.根据权利要求7所述的活塞冷却装置，其特征在于：所述第一通道（401）设于座部（101）内，所述第一通道（401）的长度不大于座部（101）的长度。

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