[发明专利]往复活塞式内燃机的液体冷却活塞

说明书

本发明涉及往复活塞式内燃机的液体冷却活塞，它包括在活塞杆中的用于冷却剂的回流通道。

在内燃机中，活塞上部材料的损失主要取决于温度。在现代往复活塞式内燃机中，活塞的冷却是限制机器功率的各种因素之一。因此，活塞的冷却系统的效率对于满足往复活塞式内燃机的功率和可靠性的最高要求是非常重要的。

日本实用新型平4-39384中公开了一种活塞。该活塞是这样冷却的，在活塞的靠近燃烧室的端面附近的活塞的上部设有一个冷却腔，利用喷嘴将油作为冷却剂喷入冷却腔中。所喷射的油经过一个回流通道从冷却腔导出，该回流通道在活塞杆的内部沿着其全长延伸并且通至远离冷却腔的活塞杆的端部进入在连着活塞杆的十字头中延伸的一个独立的油流出管路。油的回流受在冷却腔中聚集的油的重力作用驱使，即作为在回流通道中所得到的压头。同时，活塞杆通常竖向布置并且在冷却腔之下。油从冷却腔流出是借助在发动机的环境空气和冷却腔之间产生连接的通风管将空气供入冷却腔作到的。在该布置中，通风管是这样容纳在油的回流通道的内部的，使得它的端部之一伸入冷却腔中，并且在远离冷却腔的端部它并入一个油的管路中，该油的管路与油的流出管路分开延伸在十字头中并且与环境空气相连通。

已经发现，用于活塞冷却的该装置所容许的最大冷却剂的流量是太有限了，因而限制了现代内燃机向更高功率的进一步的发展。

本发明的目的在于，提供一种带有改善了冷却作用的冷却系统的用于往复活塞式内燃机的液体冷却活塞。

根据本发明，上述目的是由下列技术方案来满足的。是一种用于往复活塞式内燃机的带有冷却腔的液体冷却活塞，它包括在活塞杆中的用于冷却剂的回流通道，其特征在于，一个通风管布置在回流通道中，该通风管在活塞一侧伸入活塞的冷却腔中并且在活塞杆中伸过回流通道的一部分。

本发明的液体冷却活塞有一个冷却腔，该冷却腔带有用于引入冷却腔的冷却剂的回流通道，回流通道在活塞杆中延伸，其特征在于，一个通风管布置在回流通道中，同时通风管在活塞端处伸入活塞的冷却腔中并且在活塞杆中仅仅伸过回流通道的一部分。在回流通道中延伸的这部分通风管在活塞杆中终止，即不通入十字头，并且与与回流通道隔开的环境空气不相通。通风管这样影响回流通道中的冷却剂的流动分布，使得回流通道中的气体有至通风管的通路，并且通过通风管可以通至冷却腔，因而可以避免会妨碍回流通道中的冷却剂流出的真空。本发明活塞的优点是，其冷却系统能够有较大的冷却剂流量并且具有简单的结构。

本发明将参照附图在下予以详述，其中：

图1是通过带有冷却腔，冷却剂喷射，回流通道和通风管的活塞的纵向剖视图。

图1示出了本发明活塞的一个实施例。该活塞的主要部分是带有面朝内燃机燃烧空间的活塞顶侧25的活塞上部1，喷射板4和活塞裙部3。活塞相对于轴线50是旋转对称的。活塞上部1和喷射板4联合限定着活塞的冷却腔15。活塞的上部1，活塞裙部3和喷射板4以它们的圆周连在活塞杆5上。活塞的上部1含有从冷却腔指向活塞顶面25或者活塞的外侧的冷却盲孔17。活塞杆以其远离活塞的一端连在十字头8上。

内燃机工作时，活塞沿着轴线50运动，轴线50最好基本垂直于地球表面延伸，而活塞上部1布置在活塞杆5之上。

冷却腔是冷却剂回路的一部分。冷却剂，例如水或者油借助喷射系统通入冷却腔。冷却剂从十字头侧供入通过活塞杆5延伸的管路30，并且从那里经过带有环形横截面形状的通道31，再经过喷射板4和活塞杆5之间的中空腔32以及通过穿过喷射板4的多个喷嘴18。喷嘴18最好布置得使喷射的冷却剂冲击特别靠近活塞顶面25和在内燃机工作期间受热负荷最强烈的活塞的上部区域。特别好的冷却作用由喷射冷却达到，即由冷却剂对着冷却孔17的壁或者对着冷却腔15的壁喷射而达到。

喷射有两个方面的作用。一方面，欲冷却的各个表面与其温度相当于冷却剂回路的流入温度的温度的并且由于喷射而呈现紊流的冷却剂相接触，这样，在欲冷却的各个表面和冷却剂之间的热传递最佳。另一方面，冷却剂对着边界表面的喷射常常伴随着清洗作用。例如冷却油容易形成残积物，在工作时所达到的活塞温度下，残积物粘附在边界表面并且主要导致边界表面和冷却剂之间的热传递恶化，因而促使温度进一步增加和油残积物的加速沉积。而在冷却孔17中的沉积是特别不利的。必须进行复杂的和昂贵的维护工作以便清除这些沉积物。相反，对着欲冷却的边界表面的冷却剂的喷射则可以阻碍残积物的沉积。