活塞冷却喷嘴及发动机的制作方法

1.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嘴及发动机。


背景技术：

2.为了能够降低活塞的工作温度，现在发动机大多数采用活塞冷却喷嘴的方法，来降低活塞温度，满足发动机过高的热负荷增加。
3.相关技术中，活塞冷却喷嘴设置在发动机的润滑油道中，用于将机油喷射入活塞的内冷油腔中。具体的，活塞冷却喷嘴包括喷嘴体和内芯，喷嘴体上设置有进油口和出油口，机油从进油口进入到喷嘴体内，机油的压力使内芯移动，从而使出油口和进油口连通。
4.然而，这种活塞冷却喷嘴的工作性能较差。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种活塞冷却喷嘴及发动机，活塞冷却喷嘴的工作性能较好。
6.第一方面，本实用新型提供一种活塞冷却喷嘴，包括喷嘴体和内芯，喷嘴体具有容纳腔以及与容纳腔连通的进油口和出油口；
7.内芯位于容纳腔内，内芯与部分容纳腔形成密封气腔，密封气腔内的气体受热膨胀，驱动内芯相对喷嘴体移动，以使进油口与出油口连通或者隔绝。
8.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，喷嘴体包括相互连接的第一连接段和第二连接段，第一连接段的延伸方向与第二连接段的延伸方向具有夹角；
9.容纳腔包括第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔设置在第一连接段上，第二容纳腔设置在第二连接段上，第一容纳腔和第二容纳腔连通，
10.进油口设置在第一连接段上，且与第一容纳腔连通，出油口设置在第二连接段上，且与第二容纳腔连通，内芯位于第二容纳腔内。
11.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，第一连接段沿延伸方向的一端设置有密封塞，密封塞朝向内芯的一面、部分第二容纳腔和内芯朝向密封塞的一侧形成密封气腔。
12.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，喷嘴体上设置的连通口，连通口的一端与第一容纳腔连通，连通口的另一端与第二容纳腔连通，且连通口与出油口相对设置。
13.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，还包括限位堵头和限位销，限位堵头设置在第一连接段沿延伸方向的另一端，限位销插设在内芯上，内芯带动限位销靠近或者远离限位堵头，限位销与限位堵头抵接，以使限位堵头限制内芯的位置。
14.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，还包括至少一个密封圈，密封圈套设在内芯上，密封圈的内圈与内芯的外壁抵接，密封圈的外圈与容纳腔的内壁抵接。
15.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，内芯包括芯体、弹性件和密封体；
16.弹性件和密封体位于芯体内部，弹性件沿弹力方向的一端与芯体的内壁抵接，另一端与密封体抵接，芯体与弹性件相邻的一端与密封气腔连通，芯体背离弹性件的一端与喷嘴体的外部连通，密封体驱动弹性件伸缩，以使密封气腔与喷嘴体的外部连通或者隔绝。
17.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，芯体的内部具有抵接部，密封体背离弹性件的一侧与抵接部抵接，以使密封气腔与喷嘴体的外部隔绝，密封体背离弹性件的一侧与抵接部脱离抵接，以使密封气腔与喷嘴体的外部连通。
18.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，还包括喷管，喷管插设在出油口中。
19.第二方面，本实用新型提供一种发动机，包括发动机本体和与发动机本体连接的上述第一方面提供的活塞冷却喷嘴。
20.本实用新型提供的活塞冷却喷嘴及发动机，活塞冷却喷嘴通过设置喷嘴体和内芯，喷嘴体具有容纳腔以及与容纳腔连通的进油口和出油口。内芯位于容纳腔内，内芯与部分容纳腔形成密封气腔，密封气腔内的气体受热膨胀，驱动内芯相对喷嘴体移动，以使进油口与出油口连通或者隔绝。这样，密封气腔内空气受热膨胀，推动内芯相对喷嘴体移动，可以使进油口和出油口连通或者隔绝，而且内芯相对喷嘴体移动过程中可以改变进油口与出油口连通程度，从而控制活塞冷却喷嘴喷出的机油的流量，相比较于相关技术中活塞冷却喷嘴的流量通过机油压力控制，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴的工作性能较好。
附图说明
21.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为相关技术中活塞冷却喷嘴的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的内部结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的工作状态示意图；
26.图5为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的另一种工作状态示意图；
27.图6为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴中密封气腔与喷嘴体的外部连通的状态示意图。
28.附图标记说明：
29.10-喷嘴体；
30.11-进油口；
31.12-出油口；
32.20-内芯；
33.100-喷嘴体；
34.110-容纳腔；
35.111-第一容纳腔；
36.112-第二容纳腔；
37.120-进油口；
38.130-出油口；
39.140-第一连接段；
40.150-第二连接段；
41.160-连通口；
42.200-内芯；
43.210-导通槽；
44.220-芯体；
45.221-抵接部；
46.230-弹性件；
47.240-密封体；
48.300-密封气腔；
49.400-密封塞；
50.500-限位堵头；
51.600-限位销；
52.700-密封圈；
53.800-喷管。
具体实施方式
54.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
55.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
56.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
57.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。
58.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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。
59.图1为相关技术中活塞冷却喷嘴的结构示意图。
60.参见图1所示，活塞冷却喷嘴包括喷嘴体10和内芯20，喷嘴体10上设置有进油口11和出油口12，机油从进油口11进入到喷嘴体10内，机油的压力使内芯20移动，从而使出油口12和进油口11连通。这种活塞冷却喷嘴依靠发动机润滑油道中机油的压力控制流量。
61.然而，发动机润滑油道中机油的压力与发动机的转速相关，发动机处于低转速高负荷状态时，活塞冷却喷嘴无法提供足够的机油，导致活塞温度过高。发动机处于高转速低负荷状态时，活塞冷却喷嘴提供过量的机油，造成活塞和发动机缸内温度过低，燃料无法完全燃烧。因此，相关技术中的活塞冷却喷嘴的工作性能较差。
62.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种活塞冷却喷嘴及发动机，活塞冷却喷嘴中设置密封气腔，密封气腔中的空气在发动机工作时受热膨胀，推动内芯20移动，机油流通面积发生改变，机油喷出流量改变，从而实现利用温度控制活塞冷却喷嘴的流量，改善活塞冷却喷嘴的工作性能。
63.图2为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的内部结构示意图，图4为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的工作状态示意图，图5为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴的另一种工作状态示意图。
64.参见图2至5所示，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，包括喷嘴体100和内芯200，喷嘴体100具有容纳腔110以及与容纳腔110连通的进油口120和出油口130。
65.内芯200位于容纳腔110内，内芯200与部分容纳腔110形成密封气腔300，密封气腔300内的气体受热膨胀，驱动内芯200相对喷嘴体100移动，以使进油口120与出油口130连通或者隔绝。
66.需要说明的是，密封气腔300内的气体可以假定为理想气体，根据理想气体方程：
67.pv＝nrt
68.其中，p为密封气腔300内的气体的压强，v为密封气腔300内的气体的体积，n为密封气腔300内的气体的物质的量，r为理想气体常数，t为密封气腔300内的气体的热力学温度。
69.由于内芯200受力平衡，可以将密封气腔300内的气体的压强p视为恒定值。因此，发动机工作时，发动机温度升高使得密封气腔300内的气体的热力学温度t升高，密封气腔300内的气体的体积增大，这样，密封气腔300内的气体膨胀可以推动内芯200相对喷嘴体100移动。而且，内芯200的移动量与气腔内的气体的热力学温度t为线性关系。
70.发动机工作时，密封气腔300内空气受热膨胀，推动内芯200相对喷嘴体100移动，可以使进油口120和出油口130连通或者隔绝，而且内芯200相对喷嘴体100移动过程中可以改变进油口120与出油口130连通程度，从而控制活塞冷却喷嘴喷出的机油的流量。这样，可以有效解决发动机处于低转速高负荷状态时，活塞冷却喷嘴无法提供足够的机油，导致活塞温度过高的技术问题。以及发动机处于高转速低负荷状态时，活塞冷却喷嘴提供过量的机油，造成活塞和发动机缸内温度过低，燃料无法完全燃烧的技术问题。
71.本实施例提供的活塞冷却喷嘴，通过设置喷嘴体100和内芯200，喷嘴体100具有容纳腔110以及与容纳腔110连通的进油口120和出油口130。内芯200位于容纳腔110内，内芯200与部分容纳腔110形成密封气腔300，密封气腔300内的气体受热膨胀，驱动内芯200相对喷嘴体100移动，以使进油口120与出油口130连通或者隔绝。这样，密封气腔300内空气受热膨胀，推动内芯200相对喷嘴体100移动，可以使进油口120和出油口130连通或者隔绝，而且内芯200相对喷嘴体100移动过程中可以改变进油口120与出油口130连通程度，从而控制活塞冷却喷嘴喷出的机油的流量，相比较于相关技术中活塞冷却喷嘴的流量通过机油压力控制，本实施例提供的活塞冷却喷嘴的工作性能较好。
72.在一种可能的实现方式中，喷嘴体100包括相互连接的第一连接段140和第二连接段150，第一连接段140的延伸方向与第二连接段150的延伸方向具有夹角。
73.容纳腔110包括第一容纳腔111和第二容纳腔112，第一容纳腔111设置在第一连接段140上，第二容纳腔112设置在第二连接段150上，第一容纳腔111和第二容纳腔112连通，进油口120设置在第一连接段140上，且与第一容纳腔111连通，出油口130设置在第二连接段150上，且与第二容纳腔112连通，内芯200位于第二容纳腔112内。
74.其中，第一连接段140的延伸方向与第二连接段150的延伸方向可以垂直。内芯200的延伸方向可以与第二连接段150的延伸方向一致。
75.需要说明的是，参见图2所示，第一连接段140的延伸方向与z轴方向一致，第二连接段150的延伸方向和内芯200的延伸方向均与y方向一致。
76.可以理解的是，第一连接段140的延伸方向与第二连接段150的延伸方向具有夹角，可以减小喷嘴体100的尺寸，减小占地面积。
77.具体的，进油口120位于第一连接段140的一端，进油口120与第一容纳腔111连通，第一连接段140的另一端封闭。
78.在一些实施例中，第二连接段150的外壁与第一连接段140的外壁连接，且第二连接段150位于第一连接段140的沿延伸方向的中间位置，这样，可以减小喷嘴体100的尺寸，减小占地面积。
79.参见图3所示，在本实施例中，第一连接段140沿延伸方向的一端设置有密封塞400，密封塞400朝向内芯200的一面、部分第二容纳腔112和内芯200朝向密封塞400的一侧形成密封气腔300。
80.具体的，密封塞400朝向内芯200的一端以及内芯200朝向密封塞400的一端之间的第一腔体以及内芯200的部分内腔形成密封气腔300。
81.发动机工作时，密封气腔300内空气受热膨胀，推动内芯200相对喷嘴体100移动背离密封塞400移动。
82.可以理解的是，通过设置密封塞400便于内芯200的安装。
83.在本实施例中，喷嘴体100上设置的连通口160，连通口160的一端与第一容纳腔111连通，连通口160的另一端与第二容纳腔112连通，且连通口160与出油口130相对设置。这样，可以减少机油在第二容纳腔112内流动的路径，提高活塞冷却喷嘴喷射流量的控制速度，同时，可以减小机油的压力损失。
84.具体的，内芯200的外壁上设置有导通槽210，导通槽210用于连通出油口130与连通口160。
85.其中，导通槽210沿内芯200延伸方向的长度可以与连通口160沿内芯200延伸方向的长度相等，或者，导通槽210沿内芯200延伸方向的长度可以小于连通口160沿内芯200延伸方向的长度，本实施例在此不做具体限定。
86.示例性的，密封气腔300内空气受热膨胀，推动内芯200相对喷嘴体100移动背离密封塞400移动，导通槽210与连通口160未对应时，进油口120与出油口130隔绝。导通槽210与连通口160开始对应时，进油口120与出油口130连通，内芯200继续相对喷嘴体100移动背离密封塞400移动，导通槽210与连通口160开始对应面积增大，进油口120与出油口130连通面积增大，活塞冷却喷嘴喷出的流量增大。
87.为了避免内芯200从第一连接段140背离密封塞400的一端脱落，活塞冷却喷嘴还包括限位堵头500和限位销600，限位堵头500设置在第一连接段140沿延伸方向的另一端，限位销600插设在内芯200上，内芯200带动限位销600靠近或者远离限位堵头500，限位销600与限位堵头500抵接，以使限位堵头500限制内芯200的位置。
88.具体的，部分限位销600位于连通口160中。
89.在一些实施例中，活塞冷却喷嘴还包括至少一个密封圈700，密封圈700套设在内芯200上，密封圈700的内圈与内芯200的外壁抵接，密封圈700的外圈与容纳腔110的内壁抵接。这样，可以提高密封气腔300的密封效果。
90.其中，密封圈700的数量可以两个或者两个以上。多个密封圈700沿内芯200的延伸方向间隔设置。
91.具体的，密封圈700位于导通槽210朝向密封塞400的一侧。限位堵头500位于导通槽210背离密封塞400的一侧。
92.图6为本实用新型实施例提供的活塞冷却喷嘴中密封气腔与喷嘴体的外部连通的状态示意图。
93.参见图4至6所示，在一些实施例中，内芯200包括芯体220、弹性件230和密封体240。
94.弹性件230和密封体240位于芯体220内部，弹性件230沿弹力方向的一端与芯体220的内壁抵接，另一端与密封体240抵接，芯体220与弹性件230相邻的一端与密封气腔300连通，芯体220背离弹性件230的一端与喷嘴体100的外部连通，密封体240驱动弹性件230伸缩，以使密封气腔300与喷嘴体100的外部连通或者隔绝。这样，有利于内芯200受力平衡，使密封气腔300内的气体的压强p近似视为恒定值。
95.而且，当密封气腔300内的气体泄露造成密封气腔300内的气体的压力降低时，密封体240会在喷嘴体100的外部的大气压作用下压缩弹性件230，密封体240朝向密封塞400移动，从而使密封体240和芯体220的内壁之间产生间隙，从而使密封气腔300与喷嘴体100的外部连通，空气可以补充进入到密封气腔300内，保证密封气腔300内气体的热膨胀效果。
96.密封气腔300内的气体的压力恢复时，密封体240会在弹性件230的弹力作用背离密封塞400移动，直至密封体240与芯体220的内壁接触，从而使密封体240和芯体220的内壁之间没有间隙，使密封气腔300与喷嘴体100的外部隔绝。
97.在一种可能的实现方式中，芯体220的内部具有抵接部221，密封体240背离弹性件230的一侧与抵接部221抵接，以使密封气腔300与喷嘴体100的外部隔绝，密封体240背离弹性件230的一侧与抵接部221脱离抵接，以使密封气腔300与喷嘴体100的外部连通。这样，结
构简单，便于安装。
98.具体的，弹性件230可以为弹簧。
99.其中，密封体240可以呈圆球状，抵接部221可以为锥形面。这样，密封体240和抵接部221抵接时，密封效果较好。
100.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，还包括喷管800，喷管800插设在出油口130中。
101.可以理解的是，喷管800可以引导机油到达预设的喷射位置，提高活塞的降温效果。而且，喷管800可以用于调节机油的喷出压力，从而提高活塞的降温效果。
102.本实用新型实施例还提供了一种发动机，包括发动机本体和与发动机本体连接的上述实施例提供的活塞冷却喷嘴。
103.其中，活塞冷却喷嘴的结构和原理在上述实施例中进行了详细说明，本实施例在此不一一赘述。
104.具体的，活塞冷却喷嘴设置在发动机本体的润滑油道中。
105.本实施例提供的发动机，通过设置发动机本体和与上述实施例提供的活塞冷却喷嘴的工作性能较好，这样，可以提高发动机整体的工作性能和使用寿命。
106.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。

技术特征：
1.一种活塞冷却喷嘴，其特征在于，包括喷嘴体和内芯，所述喷嘴体具有容纳腔以及与所述容纳腔连通的进油口和出油口；所述内芯位于所述容纳腔内，所述内芯与部分所述容纳腔形成密封气腔，所述密封气腔内的气体受热膨胀，驱动所述内芯相对所述喷嘴体移动，以使所述进油口与所述出油口连通或者隔绝。2.根据权利要求1所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，所述喷嘴体包括相互连接的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段的延伸方向与所述第二连接段的延伸方向具有夹角；所述容纳腔包括第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔设置在所述第一连接段上，所述第二容纳腔设置在所述第二连接段上，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔连通，所述进油口设置在所述第一连接段上，且与所述第一容纳腔连通，所述出油口设置在所述第二连接段上，且与所述第二容纳腔连通，所述内芯位于所述第二容纳腔内。3.根据权利要求2所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，所述第一连接段沿延伸方向的一端设置有密封塞，所述密封塞朝向所述内芯的一面、部分所述第二容纳腔和所述内芯朝向所述密封塞的一侧形成所述密封气腔。4.根据权利要求2所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，所述喷嘴体上设置的连通口，所述连通口的一端与所述第一容纳腔连通，所述连通口的另一端与所述第二容纳腔连通，且所述连通口与所述出油口相对设置。5.根据权利要求2至4任一项所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，还包括限位堵头和限位销，所述限位堵头设置在所述第一连接段沿延伸方向的另一端，所述限位销插设在所述内芯上，所述内芯带动所述限位销靠近或者远离所述限位堵头，所述限位销与所述限位堵头抵接，以使所述限位堵头限制所述内芯的位置。6.根据权利要求1至4任一项所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，还包括至少一个密封圈，所述密封圈套设在所述内芯上，所述密封圈的内圈与所述内芯的外壁抵接，所述密封圈的外圈与所述容纳腔的内壁抵接。7.根据权利要求1至4任一项所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，所述内芯包括芯体、弹性件和密封体；所述弹性件和密封体位于所述芯体内部，所述弹性件沿弹力方向的一端与所述芯体的内壁抵接，另一端与所述密封体抵接，所述芯体与所述弹性件相邻的一端与所述密封气腔连通，所述芯体背离所述弹性件的一端与所述喷嘴体的外部连通，所述密封体驱动所述弹性件伸缩，以使所述密封气腔与所述喷嘴体的外部连通或者隔绝。8.根据权利要求7所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，所述芯体的内部具有抵接部，所述密封体背离所述弹性件的一侧与所述抵接部抵接，以使所述密封气腔与所述喷嘴体的外部隔绝，所述密封体背离所述弹性件的一侧与所述抵接部脱离抵接，以使所述密封气腔与所述喷嘴体的外部连通。9.根据权利要求1至4任一项所述的活塞冷却喷嘴，其特征在于，还包括喷管，所述喷管插设在所述出油口中。10.一种发动机，其特征在于，包括发动机本体和与所述发动机本体连接的权利要求1至9任一项所述的活塞冷却喷嘴。

技术总结
本实用新型提供一种活塞冷却喷嘴及发动机。活塞冷却喷嘴包括喷嘴体和内芯，喷嘴体具有容纳腔以及与容纳腔连通的进油口和出油口；内芯位于容纳腔内，内芯与部分容纳腔形成密封气腔，密封气腔内的气体受热膨胀，驱动内芯相对喷嘴体移动，以使进油口与出油口连通或者隔绝。本实用新型提供的活塞冷却喷嘴，工作性能较好。较好。较好。


技术研发人员：王润 李成艳 徐得石 乔芳 苑增睿
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.09.27
技术公布日：2023/1/6