CN204099025U - 一种发动机活塞冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机活塞冷却结构，包括活塞，活塞通过活塞销与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴相连接，所述活塞内设有内冷油道，所述连杆内沿轴向设有贯通两端的连杆油道，曲轴内设有轴向油道，曲轴和连杆连接的连杆颈上对应连杆油道的横截面处还径向地设有连通轴向油道的喷油口，活塞销沿轴线设有主油道，主油道两端设有密封塞，活塞销的圆周面上在中间对应连杆油道处、以及左右两端分别设有环形油槽，活塞销上在三个环形油槽处还径向地设有连通主油道的径向油道，所述内冷油道在对应活塞销左右两端的环形油槽处分别设有进油口，内冷油道的出油口与活塞的内腔连通。本实用新型整体结构简单、可靠性高，并可提高机油的冷却效率。

Description

一种发动机活塞冷却结构

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机活塞结构，尤其是涉及一种发动机活塞的冷却结构。

背景技术

汽车发动机活塞连杆组包括活塞、与曲轴连接的连杆、连接活塞和连杆的活塞销，活塞顶部作为燃烧室的组成部分，其承受高温的气体压力，并通过活塞销传给连杆驱动曲轴旋转，因而活塞需要在高温、高压、高速的工作条件下工作，活塞工作时直接与高温气体接触，而且本身的散热条件差，因此需要对活塞及整个连杆组进行有效的冷却，才能确保其正常工作。在现有技术中，为了冷却活塞，一种常见的方法是通过设置在活塞后侧的喷嘴向活塞喷出冷却润滑机油实现对活塞的冷却，由于冷却机油无法进入活塞内部，因此其冷却效果欠佳，活塞内部的热量难以被迅速带走。另一种方法则是在活塞内设置内冷油道，冷却机油从内冷油道一端的进油口进入，再从内冷油道另一端的出油口流出，并流回到油底壳内，从而使活塞的内部得到冷却。例如：在中国专利文献上公开的“一种柴油机活塞冷却结构”，授权公告号为CN202493354U，其包括形成在活塞内部的内冷油道，内冷油道的中心位于活塞的中心，所述内冷油道的一端与内冷油道进油口连通，内冷油道进油口下方设置与柴油机机体主油道连通的喷嘴，所述喷嘴的出油口正对所述内冷油道进油口，所述内冷油道的另一端与内冷油道出油口连通，其中内冷油道进油口与内冷油道出油口呈对称布置。发动机工作时，冷却机油经主油道经过喷嘴喷射到油道进油口中并且流入内冷油道，再从出油口中流出，最终流回油底壳，这样活塞顶部的热量就通过流动的机油而被吸收带走。然而冷却方式存在如下问题：首先，需要在高速运动的活塞的内冷油道进油口下方设置一个与主油道连通、并且与活塞随动的喷嘴，因而不但使整体结构复杂、增加成本，同时容易出现故障，降低发动机工作时的可靠性；其次，从喷嘴喷出进入到内冷油道进油口的机油容易因整个流道不封闭而出现部分机油回流现象，从而降低冷却效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有的发动机活塞所采用的内冷油道冷却方式所存在的整体结构复杂、可靠性低、以及容易出现机油回流现象从而降低冷却效率的问题，提供一种发动机活塞冷却结构，其整体结构简单、可靠性高，并可提高机油的冷却效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种发动机活塞冷却结构，包括具有内腔的活塞，活塞通过活塞销与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴相连接，所述活塞内设有内冷油道，所述连杆内沿轴向设有贯通两端的连杆油道，曲轴内设有轴向油道，曲轴和连杆连接的连杆颈上对应连杆油道的横截面处还径向地设有连通轴向油道的喷油口，活塞销沿轴线设有主油道，主油道两端设有密封塞，活塞销的圆周面上在中间对应连杆油道处、以及左右两端分别设有环形油槽，活塞销上在三个环形油槽处还径向地设有连通主油道的径向油道，所述内冷油道在对应活塞销左右两端的环形油槽处分别设有进油口，内冷油道的出油口与活塞的内腔连通。

当发动机工作时，曲轴高速转动，因此，偏离曲轴转动轴线的连杆颈内的轴向油道内的冷却机油会产生一个极大的离心力，从而使冷却机油形成一个压力，当连杆颈上的喷油口转动到对准连杆的连杆油道时，冷却机油即可以喷射状态进入到连杆的连杆油道内，随着曲轴的转动，喷油口与连杆油道错位，冷却机油停止喷射，从而形成一种冷却机油的脉冲式喷射。连杆油道内的冷却机油通过活塞销中间的环形油槽以及相应的径向油道进入到主油道内，然后经活塞销两端的径向油道、环形油槽以及进油口进入到内冷油道，最后从出油口进入活塞的内腔，并流回到油底壳内。由于本实用新型中用于冷却活塞的冷却机油来自曲轴中，并巧妙地利用了曲轴的转动所产生的离心力推送冷却机油，从而无需设置喷射冷却机油的喷嘴，极大地简化了冷却结构。特别是，当喷油口与连杆油道错位时，连杆油道与喷油口之间的通道被切断，从而可有效地阻止冷却机油的回流，有利于提高冷却机油的冷却效率。

作为优选，所述内冷油道包括对称地设置在活塞内同一横截面上的左右两个弧形油道、与弧形油道连通的回流油道，所述回流油道的一端贯通活塞内腔从而构成出油口，另一端则贯通活塞外侧面，左右两个进油口与相应的左右两个弧形油道之间分别连接有分流油道。

对称设置的两个弧形油道可对活塞进行充分均匀的冷却，而回流油道的外端贯通活塞外侧面，使得一部分冷却机油可从活塞的外侧面流出，从而对活塞起到很好的润滑作用。

作为优选，所述连杆油道内插接有一根增压杆，所述增压杆包括圆柱形的杆体，在杆体的圆周面上沿轴向等间距地设有若干增压环，增压环与连杆油道的内侧壁之间具有间隙，增压环具有一个靠近活塞一侧的推送面以及靠近曲轴一侧的导流面，所述推送面和导流面均为由活塞一侧至曲轴一侧逐步缩小的圆锥面，从而使增压环在杆体的轴向截面上呈三角形，杆体的两端分别设有至少二根径向延伸的定位杆，定位杆的外端抵靠连杆油道内侧壁。

发动机工作时，连杆高速地往复运动，当连杆向着曲轴一端高速运动时，由于惯性的作用，连杆油道内的冷却机油不会跟随连杆一起移动，而是顺着增压环上靠近活塞一侧圆锥形的导流面顺利地流动，从而与连杆之间形成相对的前移而进入到活塞的内冷油道内。当连杆向着活塞一端反向运动时，增压环上靠近活塞一侧的内凹的圆锥形推送面则推动冷却机油与连杆一起移动，以避免冷却机油的回退，从而使冷却机油形成脉动式输送，进一步提高冷却机油的推动能力和冷却效率。

作为优选，所述密封塞呈圆锥台形，其由中间的圆形基片、以及由环形基片的边缘弯折延伸并逐渐增大的锥形密封边构成，锥形密封边的锥度为3-5度。

由圆形基片和锥形密封边构成的密封塞整体呈圆锥台形，从而便于塞入活塞销的主油道内，而锥形密封边可产生较好的弹性，从而使密封塞与主油道的内壁紧密贴合，以实现良好的密封，同时锥形密封边可形成倒刺作用，从而避免密封塞的脱出。

因此，本实用新型具有如下有益效果：其整体结构简单、可靠性高，并可提高机油的冷却效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意示意图。

图2是图1中A-A处的横截面图。

图3是密封塞的一种结构示意图。

图4是增压杆的结构示意图。

图中：1、活塞  11、内腔  12、活塞销孔  2、活塞销  21、主油道  22、环形油槽  23、径向油道  3、连杆  31、连杆油道  4、曲轴  41、连杆颈  42、轴向油道  43、喷油口  5、内冷油道  51、弧形油道  52、回流油道  521、出油口  53、分流油道  531、进油口  6、密封塞  61、圆形基片  62、锥形密封边  7、增压杆  71、杆体  72、增压环  721、推送面  722、导流面  73、定位杆

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种发动机活塞冷却结构，包括一个活塞1，活塞通过活塞销2与连杆3的小端连接，连杆的大端与曲轴4的连杆颈41相连接，活塞靠近连杆一端具有一个内腔11，以容纳连杆的小端。活塞内设置内冷油道5，以有效地冷却活塞，内冷油道包括对称地设置在活塞内靠近活塞端面的同一横截面上的左右两个弧形油道51、以及径向的回流油道52。弧形油道的圆心位于活塞的轴线上，从而使弧形油道与活塞的外侧壁形成相等的距离，以提高活塞冷却效果的一致性。回流油道的外端贯通活塞外侧面，回流油道的内端连通弧形油道后贯通活塞的内腔，从而构成出油口521，活塞内的左右两个弧形油道上还分别连接有分流油道53，两个分流油道的另一端分别贯通活塞的活塞销孔12左右两端，从而形成内冷油道的左右两个进油口531，优选地，两个分流油道位于活塞轴线和活塞销轴线所构成的同一截面内。曲轴内设置轴向油道42，其与发动机的冷却机油主油道连通，以便为曲轴提供冷却和润滑，同时向活塞内的内冷油道提供冷却机油。

为了将曲轴的轴向油道内的冷却机油顺利地送达活塞的内冷油道内，我们可在连杆内沿轴向设置贯通两端的连杆油道31，同时在曲轴和连杆连接的连杆颈上对应连杆油道的横截面处径向地设置连通轴向油道的喷油口43，优选地，喷油口的轴线与活塞到达上死点位置时的连杆油道轴线重合。此外，在活塞销上沿轴线设置一个主油道21，同时在活塞销的圆周面上左右两端对应两个进油口处、以及中间对应连杆油道处分别设置一个环形油槽22，使得中间的环形油槽与连杆油道相连通，而两端的弧形油槽分别与两个内冷油道的进油口连通。另外，在活塞销的左右两端及中间位置沿活塞销的直径方向分别设置连通主油道的径向油道23，三个径向油道的外端分别贯通活塞销上左、中、右三个环形油槽。当然，我们需要在主油道的两端设置密封塞6，具体地，如图3所示，密封塞呈圆锥台形，其由中间的圆形基片61、以及由环形基片的边缘弯折延伸并逐渐增大的锥形密封边62构成，当然，环形基片的外径应小于主油道的内径，而锥形密封边的锥度可在3-5度之间，并且密封塞可由不锈钢片冲压成形，从而使其具有良好的弹性。这样，我们可将密封塞较小的环形基片一端塞入活塞销的主油道内，并用圆形杆件从圆形基片的后面向主油道内推送，此时锥形密封边受到主油道内侧壁的挤压而内缩，从而使密封塞顺利地进入主油道内，同时锥形密封边与主油道的内壁紧密贴合，以实现良好的密封，而锥形密封边具有倒刺作用，从而避免密封塞向外脱出。

当发动机工作时，活塞通过连杆推动曲轴高速转动，此时，偏离曲轴转动轴线的连杆颈内的轴向油道及喷油口内的冷却机油会产生一个极大的离心力，从而使冷却机油产生内压。当活塞到达上死点位置时，连杆颈上的喷油口刚好对准连杆的连杆油道，此时喷油口内具有一定内压的冷却机油即可以喷射状态从喷油口喷出进入到连杆的连杆油道内。进入到连杆油道内的冷却机油通过活塞销中间的环形油槽以及与中间的环形油槽连通的径向油道进入到主油道内，然后经活塞销两端的径向油道、环形油槽进入到内冷油道两端的进油口内，进入进油口的冷却机油沿着分流油道进入到弧形油道内以冷却活塞，弧形油道内的一部分冷却机油经回流油道的外端流出活塞的外侧面，从而对活塞起到良好的冷却、润滑作用，弧形油道内其余的冷却机油经回流油道内端的出油口进入活塞的内腔，最后流回到油底壳内，形成冷却机油的循环。随着曲轴的转动，喷油口与连杆油道错位，喷油口被封堵，从而停止喷射冷却机油，并阻止连杆油道内的冷却机油的回流。等活塞到达下一个上死点位置时喷油口再次喷油，从而形成一种冷却机油的脉冲式喷射。

进一步地，如图4所示，我们还可在连杆油道内插接一根增压杆7，该增压杆包括圆柱形的杆体71，在杆体的圆周面上沿轴向等间距地设置若干增压环72，增压环与连杆油道的内侧壁之间具有间隙，增压环具有一个靠近活塞一侧的推送面721以及靠近曲轴一侧的导流面722，推送面和导流面均为由活塞一侧至曲轴一侧逐步缩小的圆锥面，当然，推送面的锥度要大于导流面的锥度，从而使增压环在杆体的轴向截面上呈三角形。另外，为了便于杆体在连接油道内的定位，我们可在杆体的两端分别设置至少二根径向延伸的定位杆73，优选地，定位杆的数量为三根，并且在圆周方向间隔120度设置，定位杆可由弹簧钢丝制成，并且外端弯曲成圆环，定位杆的外端抵靠连杆油道内侧壁。这样，当我们需要安装增压杆时，增压杆可方便地塞入连杆油道内，并依靠定位杆的弹性定位在连杆油道内。

发动机工作时，连杆高速地往复运动，当连杆向着曲轴一端高速运动时，增压杆上的导流面位于连杆运动方向的前侧，由于此时的导流面呈前小后大的圆锥形，因此，在惯性的作用下，连杆油道内的冷却机油顺着增压环圆锥形的导流面左相对移动，从而与连杆之间形成相对的前移而进入到活塞的内冷油道内。当连杆向着活塞一端反向运动时，增压环上靠近活塞一侧的内凹的圆锥形推送面则推动冷却机油与连杆一起移动，以避免冷却机油的回退，从而进一步提高冷却机油的推动能力和冷却效率。

Claims (4)

1.一种发动机活塞冷却结构，包括具有内腔的活塞，活塞通过活塞销与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴相连接，所述活塞内设有内冷油道，其特征是，所述连杆内沿轴向设有贯通两端的连杆油道，曲轴内设有轴向油道，曲轴和连杆连接的连杆颈上对应连杆油道的横截面处还径向地设有连通轴向油道的喷油口，活塞销沿轴线设有主油道，主油道两端设有密封塞，活塞销的圆周面上在中间对应连杆油道处、以及左右两端分别设有环形油槽，活塞销上在三个环形油槽处还径向地设有连通主油道的径向油道，所述内冷油道在对应活塞销左右两端的环形油槽处分别设有进油口，内冷油道的出油口与活塞的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种发动机活塞冷却结构，其特征是，所述内冷油道包括对称地设置在活塞内同一横截面上的左右两个弧形油道、与弧形油道连通的回流油道，所述回流油道的一端贯通活塞内腔从而构成出油口，另一端则贯通活塞外侧面，左右两个进油口与相应的左右两个弧形油道之间分别连接有分流油道。

3.根据权利要求1所述的一种发动机活塞冷却结构，其特征是，所述连杆油道内插接有一根增压杆，所述增压杆包括圆柱形的杆体，在杆体的圆周面上沿轴向等间距地设有若干增压环，增压环与连杆油道的内侧壁之间具有间隙，增压环具有一个靠近活塞一侧的推送面以及靠近曲轴一侧的导流面，所述推送面和导流面均为由活塞一侧至曲轴一侧逐步缩小的圆锥面，从而使增压环在杆体的轴向截面上呈三角形，杆体的两端分别设有至少二根径向延伸的定位杆，定位杆的外端抵靠连杆油道内侧壁。

4.根据权利要求1或2所述的一种发动机活塞冷却结构，其特征是，所述密封塞呈圆锥台形，其由中间的圆形基片、以及由环形基片的边缘弯折延伸并逐渐增大的锥形密封边构成，锥形密封边的锥度为3-5度。