活塞冷却装置以及汽缸套的制作方法
【专利摘要】供内燃发动机的往复活塞(2)用的冷却装置包括用于将冷却油喷射到位于活塞顶(2a)的下方并且位于活塞(2)与汽缸套(1)之间的空间(10)中的冷却介质喷射器(5，5′)、用于将冷却油从位于活塞顶(2a)的下方的空间(10)引入冷却油通道(7)的开口(8)，以及用于将冷却油供应至冷却介质喷射器(5，5′)的冷却介质管道(6，6′)。冷却介质喷射器(5，5′)在这样的高度布置在气缸内，即，该高度使得，当活塞(2)位于下死点时，冷却介质喷射器(5，5′)的顶端(5a，5a′)位于活塞(2)的活塞销(4)的中心轴线(4a)的上方。
【专利说明】活塞冷却装置以及汽缸套
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的供内燃发动机的往复活塞用 的冷却装置。本发明还涉及一种根据另一独立权利要求的前序部分所述的供活塞发动机用 的汽缸套。
【背景技术】
[0002] 在大型中速发动机中，活塞冷却典型地通过在曲轴、连杆以及活塞销中钻孔来进 行。在高速发动机中，活塞冷却通常通过使用油喷射来执行。喷射冷却在中速发动机中也 是有利的，这是因为其省略了在曲轴齿轮部件中对于油钻孔的需要并且因此允许较高的负 载和较低的制造成本。在一种典型的喷射冷却装置中，冷却装置设置有用于活塞冷却的单 独的润滑油系统。用于雾化冷却油的油喷射喷嘴布置在发动机机体内。经由喷射喷嘴，油 被喷射到每个活塞的底侧上。活塞裙设置有用于接收油的空间。油接收空间中的钻孔通向 活塞顶的冷却通道。该活塞冷却装置的缺点在于喷射距离相对较长，其对冷却系统的功能 有不利的作用。由于移动的连杆和配重的原因，发动机机体内并且尤其是气缸下方的空间 是有限的，所以冷却装置对于执行而言还是一种挑战。
【发明内容】
[0003] 本发明的目标是提供一种供内燃发动机的往复活塞用的冷却装置。活塞布置在发 动机的汽缸套内并且包括活塞顶和活塞裙。根据本发明的活塞冷却装置的特定特征由权利 要求1的特征部分给出。本发明的另一目标是提供一种供活塞发动机用的改进的汽缸套。 汽缸套的特定特征由另一独立权利要求的特征部分给出。
[0004] 根据本发明的冷却装置包括至少部分地布置在活塞顶内的冷却油通道、用于将冷 却油喷射至位于活塞顶的下方并且位于活塞与汽缸套之间的空间中的冷却介质喷射器、布 置在冷却油通道的底表面上以用于将冷却油从位于活塞顶的下方的空间引入至冷却油通 道的开口，以及用于将冷却油供应至冷却介质喷射器的冷却介质管道。冷却介质喷射器在 这样的高度布置在气缸内，即，该高度使得，当活塞位于下死点时，冷却介质喷射器的顶端 位于活塞的活塞销的中心轴线的上方。
[0005] 由于冷却介质喷射器被布置成接近冷却油通道的底表面，所以喷射距离很短，并 且改进了冷却油的冷却效果。
[0006] 根据本发明的实施方式，当活塞位于下死点时，喷射器的顶端位于整个活塞销的 上方。
[0007] 根据本发明的另一实施方式，活塞是箱形活塞，其中，活塞裙沿朝塞销的方向敞 开。根据本发明的另一实施方式，冷却介质喷射器被布置成沿活塞销的方向突出到气缸中。 在箱形活塞的情况下，冷却介质喷射器可以直接紧固到汽缸套并且定位成接近冷却油通道 的底表面。
[0008] 根据本发明的实施方式，冷却介质喷射器的一部分以平行于汽缸套的纵向轴线的 方式布置在汽缸套的壁内。根据本发明的另一实施方式，汽缸套的下端表面设置有用于将 冷却油引入到位于汽缸套的壁内的冷却介质管道中的开口。根据本发明的另一实施方式， 该装置包括位于发动机机体中以用于将冷却油引入到位于汽缸套的壁内的冷却介质管道 中的钻孔。如果冷却介质管道被布置在汽缸套的壁内，则可以省略对单独管件的需求。通 过在汽缸套的下径向支承件中布置钻孔，冷却油还可以用作用于减小发动机机体与汽缸套 之间的接触表面的磨损和腐蚀的减震介质。
[0009] 根据本发明的实施方式，汽缸套的外表面设置有开口，所述开口布置成对着发动 机机体的支承表面以用于将冷却油引入到冷却介质管道中。根据本发明的另一实施方式， 发动机机体的支承表面被布置成沿径向方向支承汽缸套的下端。
[0010] 根据本发明的仍然另一实施方式，该装置包括位于发动机机体与汽缸套之间的容 隙，冷却油从该容隙引入到冷却介质喷射器中。冷却油因此还可以用作用于汽缸套的减震 和冷却介质。因此，可以实现汽缸套的有效冷却，并且由于减震效应，还减少了发动机机体 与汽缸套之间的磨损和腐蚀。
[0011] 根据本发明的汽缸套包括布置在汽缸套的壁内的冷却介质管道以及布置在汽缸 套的内表面上并且与冷却介质管道流体连通以将冷却油供应至冷却介质喷射器并进一步 供应至发动机的活塞的开口。汽缸套的外表面设置有用于将冷却油引入到冷却介质管道中 的开口，所述开口可布置成对着布置在发动机机体中以沿径向方向支承汽缸套的下端的表 面。
[0012] 在根据本发明的汽缸套的情况下，冷却油可以经由汽缸套的下端而被引入到定位 成接近于活塞顶的冷却介质喷射器中。
[0013] 根据本发明的实施方式,汽缸套的内表面上的开口位于这样的高度，即，该高度使 得，当活塞位于下死点时，冷却介质喷射器的顶端可以布置在活塞的活塞销的中心轴线的 上方。
[0014] 根据本发明的实施方式，汽缸套的壁内的冷却介质管道的至少一部分平行于汽缸 套的纵向轴线。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1示出了根据本发明的实施方式的一种活塞冷却装置。
[0016] 图2示出了沿线A-A的图1的截面图。
[0017] 图3示出了根据本发明的另一实施方式的活塞冷却装置。
[0018] 图4示出了根据本发明的仍然另一实施方式的活塞冷却装置。
【具体实施方式】
[0019] 现在将参照附图更详细地描述本发明的实施方式。
[0020] 图1中示出了根据本发明的实施方式的供内燃发动机的往复活塞2用的冷却装 置。图1中，活塞2位于下死点。使用活塞冷却装置的发动机是大型的中速或高速内燃发 动机。发动机例如可以用作船或用于产生电力的动力装置中的主要或辅助发动机。发动机 可以具有任何合理的气缸数目，其例如可以布置为直列或V型结构。发动机的每个气缸均 设有汽缸套1。汽缸套1布置在发动机机体12中。汽缸套1的上端设有卡圈1，该卡圈靠 在发动机机体12的上表面上。发动机机体12包括突起19,该突起朝向汽缸套1的纵向轴 线延伸并且沿径向方向支承汽缸套1的上端。第二突起13形成用于沿径向方向支承汽缸 套1的下端的径向支承。活塞2布置在气缸内。活塞包括活塞顶2a以及活塞裙2b。活塞 2通过活塞销4连接到连杆3。活塞2是所谓的箱形活塞，其中活塞裙2b朝活塞销4的方 向敞开。因此，在活塞销4的两端，在汽缸套1与活塞2之间并且在活塞顶2a的下方形成 了空的空间10。
[0021] 为了冷却活塞2,发动机设有冷却装置。冷却装置用于将冷却油引入到活塞2的底 表面上并进一步引入到布置在活塞2的上端并且至少部分地位于活塞顶2a内的冷却油通 道7中。冷却装置包括布置在气缸内的冷却介质喷射器5。冷却泵（未示出）利用冷却介 质管道6连接到冷却介质喷射器5,用于将冷却油供应至冷却介质喷射器5。冷却介质喷射 器5在汽缸内位于这样的高度，S卩，该高度使得，当活塞2位于下死点时，冷却介质喷射器5 的顶端5a位于活塞销4的中心轴线的上方。在图1的实施方式中，冷却介质喷射器5的顶 端5a位于整个活塞销4的上方。由于冷却介质喷射器5被定位成接近冷却油通道7的下 表面，所以实现了短的喷射距离和有效的冷却。冷却油被喷入位于活塞顶2a的下方并且位 于汽缸套1与活塞2之间的空间10中。冷却介质喷射器5被布置成朝向活塞2的上部喷 射冷却油。从位于活塞顶2a的下方的空间10,冷却油可以穿过布置在冷却油通道7的底部 中的开口 8流入冷却油通道7。
[0022] 在图1的实施方式中，冷却介质管道6被部分地布置在气缸套1的壁内。使用该 布置，可以减少对单独管件的需要。冷却介质喷射器5被布置成沿活塞销4的方向从汽缸 套1的壁突出到气缸中。然而，还可能的是，冷却介质喷射器5可以以不同的角度突出进入 汽缸。冷却介质喷射器5还可以偏离活塞销4的中心线。冷却介质喷射器5是L形的，并 且冷却介质喷射器5的开口端朝向气缸盖。冷却油喷射因此朝向冷却油通道7的下表面进 行。汽缸套1的下端设置有开口 9,用于将冷却油引入位于汽缸套1的壁内的冷却介质管道 6。开口 9位于汽缸套1的端面上。
[0023] 在图1和图2中，还示出了第二冷却介质喷射器Y。第二冷却介质管道以被部 分地布置在汽缸套1的壁内，用于将第二冷却介质喷射器5'连接到冷却油泵。冷却油经由 位于汽缸套1的下径向支承件13中的钻孔11而被引入到位于汽缸套1的壁内的第二冷却 介质管道6'中。汽缸套1设置有开口 17,该开口布置在汽缸套1的外表面上。开口 17被 布置成对着发动机机体的表面，该表面沿径向方向支承汽缸套1的下端。开口 17与发动机 机体12的钻孔11对齐。密封21围绕开口 17布置在汽缸套1与发动机机体12之间。穿 过开口 17,冷却油可以被引入到汽缸套1的壁内的冷却介质管道6'中。通过在支承汽缸 套1的突起13中布置钻孔11，冷却油还可以被用作用于减小发动机机体12与汽缸套1之 间的接触表面的磨损和腐蚀的减震介质。汽缸套1的内表面设置有开口 20,该开口与冷却 介质管道6、6'流体连通。穿过开口 20,冷却油可以被供应至冷却介质喷射器5'。开口 20 位于这样的高度，即，该高度使得，当活塞2位于下死点时，冷却介质喷射器5'的顶端5a' 可以布置在活塞销4的中心轴线4a的上方。尽管在图1中示出了两种不同的冷却装置，但 发动机的每个气缸优选地在活塞销4的两端设置相同的冷却装置。
[0024] 在图3的实施方式中，用于将冷却油引入冷却介质喷射器5的冷却介质管道6被 部分地布置在发动机机体12内。冷却油在冷却介质管道6中被引入到位于发动机机体12 与汽缸套1之间的容隙14中。汽缸套1设置有用于将冷却油从位于发动机机体12与汽缸 套1之间的容隙14引入到冷却介质喷射器5的钻孔16。通过经由位于发动机机体12与汽 缸套1之间的容隙14布置冷却油的供给，冷却油还可以被用作用于减小发动机机体12与 汽缸套1之间的接触表面的磨损和腐蚀的减震介质。该布置还实现了汽缸套1的有效的冷 却。图4的实施方式与图3的实施方式类似。其差别在于冷却油经由位于发动机机体12 与汽缸套1之间的容隙14的上端而被引入到容积14中。单独的管件15被用于将冷却油 引入到发动机机体12的冷却介质管道6中。
[0025] 本领域技术人员将要理解的是，本发明并不限于如上所述的实施方式，而是可以 在所附权利要求的范围内进行改变。例如，不同实施方式的特征可以进行组合。
【权利要求】
1. 一种供内燃发动机的往复活塞（2)用的冷却装置，所述活塞（2)布置在所述发动机 的汽缸套⑴内并且包括活塞顶（2a)和活塞裙（2b)，所述冷却装置包括： -冷却油通道（7)，该冷却油通道至少部分地布置在所述活塞顶（2a)内， -冷却介质喷射器（5,5')，该冷却介质喷射器用于将冷却油喷射至位于所述活塞顶 (2a)的下方并且位于所述活塞（2)与所述汽缸套（1)之间的空间（10)中， -开口（8)，该开口布置在所述冷却油通道（7)的底表面上，用于将冷却油从位于所述 活塞顶（2a)的下方的所述空间（10)引入所述冷却油通道（7)，以及 -冷却介质管道（6,6')，该冷却介质管道用于将冷却油供应至所述冷却介质喷射器 (5,5，）， 其特征在于，所述冷却介质喷射器（5,5')在这样的高度布置在所述气缸内，S卩，该高 度使得，当所述活塞（2)位于下死点时，所述冷却介质喷射器（5,5')的顶端（5a，5a') 位于所述活塞（2)的活塞销（4)的中心轴线（4a)的上方。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述活塞⑵位于下死点时，所述冷却 介质喷射器（5,5')的所述顶端（5a，5a')位于整个所述活塞销（4)的上方。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述活塞（2)是箱形活塞（2)，其中， 所述活塞裙（2b)朝所述活塞销（4)的方向敞开。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述冷却介质喷射器（5, 5')布置成沿 所述活塞销（4)的方向突出到所述气缸中。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却介质管道出，6') 的一部分以与所述汽缸套（1)的纵向轴线平行的方式布置在所述汽缸套（1)的壁内。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述汽缸套（1)的下端表面设置有开口 (9)，以将冷却油引入所述汽缸套（1)的所述壁内的所述冷却介质管道（6)。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于发动机机体（12)中 的钻孔（11)，该钻孔用于将冷却油引入所述汽缸套（1)的所述壁内的所述冷却介质管道 (6')。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述汽缸套（1)的外表面上设置有开口 (17)，所述开口（17)布置成对着所述发动机机体（12)的支承表面以用于将冷却油引入所 述冷却介质管道（6^ )。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发动机机体（12)的所述支承表面布 置为沿径向方向支承所述汽缸套（1)的下端。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括位于发动机机 体（12)与所述汽缸套（1)之间的容隙（14)，冷却油从该容隙（14)引入所述冷却介质喷射 器（5)。
11. 一种供活塞发动机用的汽缸套（1)，所述汽缸套（1)包括冷却介质管道（6,6')以 及开口（20)，所述冷却介质管道布置在所述汽缸套（1)的壁内，所述开口布置在所述汽缸 套（1)的内表面上并且与所述冷却介质管道（6,6')流体连通以将冷却油供应至冷却介质 喷射器（5,5')并进一步供应至所述发动机的活塞（2)，其特征在于，所述汽缸套（1)的外 表面设置有用于将冷却油引入所述冷却介质管道（6,6')的开口（17)，所述开口（17)能 布置成对着布置在发动机机体（12)中以沿径向方向支承所述汽缸套（1)的下端的表面。
12. 根据权利要求11所述的汽缸套（1)，其特征在于，所述汽缸套⑴的所述内表面上 的所述开口（20)位于这样的高度，S卩，该高度使得，当所述活塞（2)位于下死点时，所述冷 却介质喷射器（5,5')的顶端（5a，5a')能布置在所述活塞（2)的活塞销（4)的中心轴 线（4a)的上方。
13. 根据权利要求11或12所述的汽缸套（1)，其特征在于，所述冷却介质管道出，6') 的位于所述汽缸套（1)的所述壁内的至少一部分平行于所述汽缸套（1)的纵向轴线。
【文档编号】F02F1/00GK104126068SQ201380008062
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月13日 优先权日:2012年2月15日
【发明者】H·努尔米, J·库伊图宁 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司