一种内燃发动机活塞振荡冷却结构的制作方法

本发明涉及内燃发动机的往复活塞应用研究领域中的一种冷却装置，特别是一种内燃发动机活塞振荡冷却结构。

背景技术：

活塞是内燃机的关键零部件，也是内燃机中故障较多的零件之一。高速运动的活塞承受着相当大的热负荷和机械负荷，一方面，活塞顶部与高温燃气直接接触，要承受燃气周期性的加热作用，活塞顶部的高热负荷使整个活塞的温度很高，活塞各部分温度梯度大，造成活塞要承受很大的热应力，会发生相当大的热变形；另一方面，活塞受到的机械负荷也相当大，包括燃气周期性的压力，活塞往复运动产生的惯性力，活塞与相关零部件之间的压力和摩擦力。

由于活塞结构复杂，活塞与缸套之间的间隙很小，所以很难对活塞进行充分有效的润滑和冷却。

现有技术中，通过应用强制振荡冷却原理，通过连杆、活塞销压力供油冷却。冷却油通过主油道进入冷却腔，在冷却腔内填充一定容量的滑油。随着活塞的高速往复运动，滑油在冷却腔内高频往复振荡，进而与活塞壁面发生激烈的强制对流换热以带走热量，最终机油通过油腔出口流出。

油道的设计影响滑油的流向，而滑油的流向和流速影响影振荡效果，进而影响响冷却效果，因此，油道的设计极其关键。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种内燃发动机活塞振荡冷却结构，优化油道管路，提高冷却效果。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种内燃发动机活塞振荡冷却结构，包括活塞头、活塞裙和活塞销，所述活塞头和活塞裙固定后形成内冷却油腔和外冷却油腔，所述内冷却油腔和外冷却油腔通过至少一条第一泄油道连通，第一泄油道倾斜布置，所述活塞裙内设置有连通内冷却油腔和外冷却油腔的第二泄油道，还包括连通外冷却油腔的冷却油道和连通内冷却油腔的冷却油出口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一泄油道与活塞头运动方向成夹角。

作为上述技术方案的进一步改进，所述活塞头、活塞裙和活塞销高速往复运动过程中，活塞冷却液体在外冷却油腔、第一泄油道和内冷却油腔内旋转振荡。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一泄油道设置在活塞头，第一泄油道包括连通外冷却油腔的第一口和连通内却油腔的第二口，所述第一口所在的位置高于第二口所在的位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二口靠近活塞裙的顶端面，所述第一口远离活塞裙的顶端面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二泄油道水平布置或者倾斜布置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却油道包括设置在活塞裙内的主油道，所述主油道通过外分油道与外冷却油腔连通，所述外分油道倾斜布置，外分油道的内径小于主油道的内径。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主油道通过内分油道与内冷却油腔连通，所述内分油道倾斜布置，内分油道的内径小于主油道的内径。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主油道的轴线与活塞活塞头运动方向平行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却油道还包括设置在活塞销内的第一油道，所述第一油道的两端分别与主油道连通，活塞销中部设有冷却油进口。

本发明的有益效果是：本发明的内冷却油腔和外冷却油腔通过至少一条第一泄油道连通，活塞冷却液体通过冷却油道，分别进入内冷却油腔和外冷却油腔，使内冷却油腔和外冷却油腔内填充一定容量的活塞冷却液体。随着活塞的高速往复运动，活塞冷却液体通过在第一泄油道进入内冷却油腔，也通过活塞裙的第二泄油道进入内冷却油腔，加强活塞外腔和内腔的对流换热能力。活塞冷却液体在内冷却油腔和外冷却油腔内高频往复振荡，与活塞壁面发生激烈的强制对流换热以带走热量，最终活塞冷却液体通过冷却油出口流出。本发明极大地提高了内燃发动机工作时活塞的冷却效果，延长活塞的使用寿命，降低内燃发动机的运行成本，结构紧凑，安全可靠，维护简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的冷却油路示意图；

图3是本发明中活塞头的俯视图；

图4是图3中a-a向的剖视图；

图5是图3中b-b向的旋转剖视图；

图6是本发明中活塞裙的俯视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1～图6，一种内燃发动机活塞振荡冷却结构，包括定位销1、活塞头2、连接螺栓3、o型橡胶密封圈4、活塞裙5、压块6、螺母7、活塞销8、第一内六角平端紧定螺钉9、活塞销挡圈10和第二内六角平端紧定螺钉11。图2中箭头所示方向为活塞冷却液体的流动方向。

活塞头2和活塞裙5通过定位销1安装定位；活塞头2和活塞裙5通过连接螺栓3连接，并通过压块6、螺母7紧固；活塞销8安装于活塞裙5内，并通过活塞销挡圈10轴向固定，使其可绕轴自由转动；o型橡胶密封圈4安装于活塞裙5顶部凹槽中，并与活塞头2内壁面紧贴，共同形成外冷却油腔；第一内六角平端紧定螺钉9安装在活塞销8的端面孔处，塞住油道，防止活塞冷却液体从活塞销8的端面流出；第二内六角平端紧定螺钉11安装在活塞裙5的活塞销座部位，防止活塞冷却液体从活塞销座流出。活塞冷却液体包含但不限于为滑油。

所述活塞头2和活塞裙5固定后形成内冷却油腔14和外冷却油腔13，所述内冷却油腔14和外冷却油腔13通过至少一条第一泄油道12连通，第一泄油道12倾斜布置，所述活塞裙5内设置有连通内冷却油腔14和外冷却油腔13的第二泄油道15，还包括连通外冷却油腔13的冷却油道和连通内冷却油腔14的冷却油出口19。冷却油出口19实现滑油的回收。冷却油道包括设置在活塞裙5内的主油道18，所述主油道18通过外分油道16与外冷却油腔13连通，所述外分油道16倾斜布置，外分油道16的内径小于主油道18的内径，使得滑油从大直径的主油道18进入到小直径的外分油道16，实现滑油的加压，便于滑油喷射到外冷却油腔，提高振荡冷却的效果。外分油道16的进口低于外分油道16的出口，外分油道16的出口位于外冷却油腔。

所述第一泄油道12与活塞头2运动方向成倾斜夹角。外分油道16与活塞头2运动方向成倾斜夹角，活塞头2、活塞裙5和活塞销8高速往复运动过程中，由于外分油道16的内径小于主油道18的内径，且外分油道16与活塞头2运动方向成倾斜夹角，这样，滑油通过主油道18经外分油道16加压加速，沿着外分油道16进入外冷却油腔13时，呈旋转喷射状，并通过第一泄油道12进入内冷却油腔14，整个过程均与活塞壁面发生激烈的强制对流换热以带走热量。

所述活塞头2、活塞裙5和活塞销8高速往复运动过程中，滑油在第一泄油道12、内冷却油腔14、外冷却油腔13和第二泄油道15内旋转振荡。

所述第一泄油道12设置在活塞头2，多条第一泄油道12沿着活塞头2均匀分布。第一泄油道12包括连通外冷却油腔13的第一口和连通内却油腔的第二口，所述第一口所在的位置高于第二口所在的位置。

所述第二口靠近活塞裙5的顶端面，所述第一口远离活塞裙5的顶端面，外冷却油腔的滑油从处于高位置的第一口沿着第一泄油道12，从处于低位置的第二口进入内冷却油腔，形成压力差，使得滑油从第二口旋转喷射而出。

所述第二泄油道15水平布置或者倾斜布置。第二泄油道15的设置位置低于第一泄油道12的位置，内冷却油腔和外冷却油腔通过第一泄油道12和第二泄油道15形成振荡回路，实现震荡冷却。

所述主油道18通过内分油道17与内冷却油腔14连通，所述内分油道17倾斜布置，内分油道17的内径小于主油道18的内径，使得滑油从大直径的主油道18进入到小直径的内分油道17，实现滑油的加压，便于滑油喷射到内冷却油腔，提高振荡冷却的效果。内分油道17的进口低于内分油道17的出口，内分油道17的出口位于内冷却油腔。

所述主油道18的轴线与活塞活塞头2运动方向平行。内分油道17和主油道18之间成夹角，外分油道16和主油道18之间成夹角，这样可以改变滑油的流向和流速。

所述冷却油道还包括设置在活塞销8内的第一油道，所述第一油道的两端分别与主油道18连通，活塞销8中部设有冷却油进口20。活塞裙5与活塞销8的安装接触面位置设置有主油道进口。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。