CN103758651B - 一种内燃机及其缸体、冷却水道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机及其缸体、冷却水道，包括设于缸体的缸孔周围的主体，主体两侧设有多个与缸孔对应的水道腔，主体在每相邻两个缸孔之间的圆角处设有第一螺栓孔和第一连接孔，多个水道腔通过多个第一连接孔连通成为水道；第一螺栓孔设于第一连接孔的上方，且第一螺栓孔与第一连接孔之间设有内外延伸的第一加强筋，第一加强筋的内侧、外侧与主体连接。这样，第一螺栓孔中的螺栓的应力能通过第一加强筋向内、向外传递至主体，避免应力集中。且第一连接孔的位置可以向缸孔中心靠近，增大水道的容积。将第一连接孔的位置向缸孔中心靠近后，还能保证水道的横截面积不变的情况下，缩短水道的横向尺寸，减小生产成本。

Description

一种内燃机及其缸体、冷却水道

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种内燃机及其缸体、冷却水道。

背景技术

内燃机在工作过程中会释放大量的热量，使受热部件的热负荷很高。为了保证这些受热部件能够正常工作，解决受热部件的换热问题至关重要。

对于受热关键部件的缸体来说，通常在缸孔的周围设置冷却水道，通过水道中流动的冷却液带走缸体的热量。水道在目前的柴油机中分外置和内置两种。外置水道需要单独设计、加工，内置水道是现在比较常用的设计结构，即直接在缸体上铸出水道，水道的结构优劣直接影响缸体的散热性能。

如图1和图2所示，图1为现有技术中比较常见的具有内置水道的缸体的结构示意图；图2为沿水道腔中部水平剖切图1所示缸体后的俯视图；图3为图2所示缸体在A-A向的水道和螺栓孔的侧向剖视图；下面简要介绍其结构及其存在的缺陷。

现有技术中，如图1和图2所示，该水道包括设于缸孔100′周围的主体1′，主体1′两侧设有多个与缸孔100′对应的水道腔21′和螺栓孔3′，多个水道腔21′通过二者之间的连接孔22′相互连通形成整个循环水道2′，冷却液在水道2′中循环流动，带走缸体表面的热量。螺栓孔3′用于安装连接缸体和缸盖的螺栓。

如图3所示，为了保证螺栓在传递方向上不出现应力集中，需要满足螺栓搭子（主体1′上设置螺栓孔3′的部分）在缸体的长度方向不发生隔断。因此，螺栓孔3′向下延伸到水道2′的底部，各螺栓搭子的底部连接成一体。

采用这种结构，螺栓连接产生的应力能够的向下传递到螺栓搭子的底部，再通过主体1′有效地分散，避免产生应力集中，保证内燃机的工作稳定性。但是，这种结构的螺栓孔3′占用了较大的空间，使得水道2′的容积较小，影响了内燃机的换热性能。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，优化现有技术中的缸体的水道，在避免应力集中的前提下，增大水道的容积，并减小缸体的重量。

发明内容

本发明的目的为提供一种内燃机及其缸体、冷却水道，该冷却水道将螺栓孔与水道的连接孔上下设置，并在二者之间设置加强筋，在避免应力集中的前提下，增大了冷却水道的容积，保证内燃机工作稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种内燃机缸体的冷却水道，包括设于缸体的缸孔周围的主体，主体两侧设有多个与缸孔对应的水道腔，主体在每相邻两个缸孔之间的圆角处设有第一螺栓孔和第一连接孔，多个水道腔通过多个第一连接孔连通成为水道；第一螺栓孔设于第一连接孔的上方，且第一螺栓孔与第一连接孔之间设有内外延伸的第一加强筋，第一加强筋的内侧、外侧与主体连接。

采用这种结构，在每相邻两个水道腔的连接处，安装于第一螺栓孔中的螺栓产生的应力能够通过其底部的第一加强筋向内、向外传递至主体，通过主体有效分散，避免在第一螺栓孔的位置产生应力集中。与现有技术相比，由于第一螺栓孔无需向下延伸至主体的底部，占用的空间比较小，因此第一连接孔的位置可以进一步向缸孔中心靠近，增大水道的容积，提高缸体的换热性能，并减轻缸体的重量。将第一连接孔的位置向缸孔中心靠近后，还能够保证水道的横截面积不变的情况下，缩短水道的横截面积，有效减小主体的外围尺寸，为整机布置提供更多空间。由此可见，上述结构的冷却水道可以在避免应力集中的前提下，增大水道的容积，增强冷却效果，减小缸体的重量。

优选地，所述水道腔在缸体的长度方向分为第一腔室和第二腔室，二者之间通过第二连接孔连通，所述第二连接孔的上方设有第二螺栓孔，第二螺栓孔与第二连接孔之间还设有内外延伸的第二加强筋，第二加强筋的内侧、外侧与主体连接。

优选地，所述第一加强筋、第二加强筋的横截面呈拱形，所述拱形从上到下逐渐向内、外两侧扩散。

优选地，所述水道在缸孔的对应处设有向外凸起的第一凸起部、在圆角的对应处向内凸起的第二凸起部，所述水道整体呈正弦波形状。

优选地，所述第二凸起部的两侧壁的切线所呈夹角的范围为20°～70°。

优选地，所述第一凸起部的弯曲弧度与缸孔内壁的弧度相同。

本发明还提供一种缸体，包括缸孔和设于缸孔周围的冷却水道；所述冷却水道采用如上所述的结构，所述冷却水道内置于所述缸体中。

本发明还提供一种内燃机，包括缸体和缸盖；所述缸体采用如上所述的结构，所述缸体与缸盖通过螺栓连接。

由于上述冷却水道具有如上技术效果，因此，包括该水道的缸体、包括该缸体的内燃机均应具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中具有内置水道的缸体的结构示意图；

图2为沿水道腔中部水平剖切图1所示缸体后的俯视图；

图3为图2所示缸体沿A-A向的水道和螺栓孔的侧向剖视图；

图4为具有本发明所提供冷却水道的缸体的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为沿第一加强筋所在水平面剖切图4所示缸体后的俯视图；

图6为图4所示缸体沿B-B向的水道和螺栓孔处的侧向剖视图。

图1至图3中：

主体1′；

水道2′；水道腔21′；连接孔22′；

螺栓孔3′；

缸孔100′；

图4至图6中：

主体1；

水道2；水道腔21；第一腔室211；第二腔室212；第一连接孔22；第一凸起部221；第二凸起部222；

第一螺栓孔31；第二螺栓孔32；

第一加强筋41；第二加强筋42；

缸孔100。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种内燃机及其缸体、冷却水道，该冷却水道的螺栓孔与水道的连接孔上下设置，二者之间设有加强筋，既有效分散了螺栓应力，又可以增大水道的容积，提高内燃机的换热性能。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中的方位词“外”指的是沿缸体的宽度方向从中心指向两侧的方向，即图5中由缸孔100的中心向上、向下的方向；“内”指的是沿缸体的宽度方向从两侧指向中心的方向，即图5中由上、下竖直向缸孔100中心靠拢的方向；应当理解，这些方位词是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

请参考图4至图6，图4为具有本发明所提供冷却水道的缸体的一种具体实施方式的结构示意图；图5为沿第一加强筋41所在水平面剖切图4所示缸体后的俯视图；图6为图4所示缸体沿B-B向的水道2和螺栓孔处的侧向剖视图。

在一种具体实施方式中，如图4和图5所示，本发明提供一种内燃机缸体的冷却水道，该冷却水道包括设于缸体的缸孔100周围的主体1，主体1两侧设有多个与缸孔100对应的水道腔21，主体1在相邻两个缸孔100之间的圆角处设有第一螺栓孔31和第一连接孔22，多个水道腔21通过多个第一连接孔22依次连通，成为整体水道2。工作过程中，通过在水道2中循环流动的冷却液带走缸体的热量，起到冷却的效果。如图6所示，在两个缸孔100连接的圆角处，第一螺栓孔31设于第一连接孔22的上方，且第一螺栓孔31与第一连接孔22之间设有内外延伸的第一加强筋41，第一加强筋41的内侧、外侧与主体1连接。

采用这种结构，在每相邻两个水道腔21的连接处，安装于第一螺栓孔31中的螺栓产生的应力能够通过其底部的第一加强筋41向内、向外传递至主体1，通过主体1有效分散，避免在第一螺栓孔31的位置产生应力集中。与现有技术相比，由于第一螺栓孔31无需向下延伸至主体1的底部，占用的空间比较小，因此第一连接孔22的位置可以进一步向缸孔100中心靠近，增大水道2的容积，提高缸体的换热性能，并减轻水道的重量，减小生产成本。将第一连接孔22的位置向缸孔100中心靠近后，还能够保证水道2的横截面积不变的情况下，缩短水道的横截面积，有效减小主体1的外围尺寸，为整机布置提供更多空间。

由此可见，上述结构的冷却水道可以在避免应力集中的前提下，增大水道2的容积，增强冷却效果，减小主体1的重量。

在另一种具体实施方式中，如图5所示，上述水道腔21在缸体的长度方向分为第一腔室211和第二腔室212，二者之间设有第二连接孔，所述第二连接孔的上方设有第二螺栓孔32，第二螺栓孔32与第二连接孔之间还设有内外延伸的第二加强筋42，第二加强筋42的内侧、外侧与主体1连接。

与上述实施方式的效果相同，采用这种结构，在每个水道腔21的中部，安装于第二螺栓孔32中的螺栓产生的应力能够通过其底部的第二加强筋42向内、向外传递至主体1，进行有效分散，避免在第二螺栓孔32的位置产生应力集中。与现有技术相比，由于第二螺栓孔32无需向下延伸至主体1的底部，占用的空间比较小，因此第二连接孔的位置可以进一步向缸孔100中心靠近，增大水道2的容积，提高缸体的换热性能，并减轻水道的重量，减小生产成本。将第二连接孔的位置向缸孔100中心靠近后，还能够保证水道2的横截面积不变的情况下，缩短水道的横截面积，有效减小主体1的外围尺寸，为整机布置提供更多空间。

进一步的方案中，上述第一加强筋41、第二加强筋42的横截面可以呈拱形，所述拱形从上到下逐渐向内、外两侧扩散。

采用这种结构，螺栓产生的应力能够通过拱形的第一加强筋41、第二加强筋42的内侧壁、外侧壁向两侧分散至主体1以及水道腔21的内壁，大大增强主体1的安全系数。

可以想到，上述第一加强筋41、第二加强筋42的形状并不仅限于拱形，还可以将其设置为其他形状。例如，将两个加强筋设置为块状，以使螺栓的应力通过块状加强筋分散至主体1的外侧，这种加强筋分散应力的效果稍差。

在另一种具体实施方式中，上述水道2在缸孔100的对应处设有向外凸起的第一凸起部221、在圆角的对应处向内凸起的第二凸起部222，所述水道2整体呈正弦波形状。

采用这种结构，第一凸起部221与缸体的缸孔100外壁相似，第二凸起部222充分利用两个缸孔100之间的圆角位置，这种形状的水道2结构合理，能够在水道横截面一定的情况下进一步扩充水道2的容积，保证缸体的换热性能。

进一步的方案中，如图5所示，上述所述第二凸起部222的两侧壁的切线所呈夹角θ的范围为20°～70°。

上述夹角θ越小，水道2的容积越大，但是夹角过小则会影响两个缸孔100的工作稳定性。采用上述角度范围，既能保证水道2具有较大的容积，又不会损害两个缸孔100的稳定性。

具体地，该夹角可以为25°或者65°。当然，第二凸起部222的两侧壁的切线所呈夹角还可以为其他值。

更具体的方案中，第一凸起部221的弯曲弧度与缸孔100内壁的弧度相同。这样，不仅使水道2容积较大，也使缸孔100外壁的厚度保持均匀，更进一步保证缸体的工作稳定性。

本发明还提供一种缸体，包括缸孔100和设于缸孔100周围的冷却水道；所述冷却水道采用上述结构，所述冷却水道内置于所述缸体中。

由于上述冷却水道具有如上技术效果，因此，包括该冷却水道的缸体也应当具有相同的技术效果。采用冷却水道内置的结构，即冷却水道与内燃机的缸体一体成型，水道2直接开设于缸体上，这种结构具有结构简单、防止渗漏的优点。

此外本发明还提供一种内燃机，包括缸体和缸盖；所述缸体采用上述结构，所述缸体与缸盖通过螺栓连接。

由于上述缸体具有如上技术效果，因此，包括该缸体的内燃机也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种内燃机及其缸体、冷却水道进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种内燃机缸体的冷却水道，包括设于缸体的缸孔(100)周围的主体(1)，主体(1)两侧设有多个与缸孔(100)对应的水道腔(21)，主体(1)在每相邻两个缸孔(100)之间的圆角处设有第一螺栓孔(31)和第一连接孔(22)，多个水道腔(21)通过多个第一连接孔(22)连通成为水道(2)；其特征在于，第一螺栓孔(31)设于第一连接孔(22)的上方，且第一螺栓孔(31)与第一连接孔(22)之间设有内外延伸的第一加强筋(41)，第一加强筋(41)的内侧、外侧与主体(1)连接；

所述水道腔(21)在缸体的长度方向分为第一腔室(211)和第二腔室(212)，二者之间通过第二连接孔连通，所述第二连接孔的上方设有第二螺栓孔(32)，第二螺栓孔(32)与第二连接孔之间还设有内外延伸的第二加强筋(42)，第二加强筋(42)的内侧、外侧与主体(1)连接。

2.根据权利要求1所述的内燃机缸体的冷却水道，其特征在于，所述第一加强筋(41)、第二加强筋(42)的横截面呈拱形，所述拱形从上到下逐渐向内、外两侧扩散。

3.根据权利要求2所述的内燃机缸体的冷却水道，其特征在于，所述水道(2)在缸孔(100)的对应处设有向外凸起的第一凸起部(221)、在圆角的对应处向内凸起的第二凸起部(222)，所述水道(2)整体呈正弦波形状。

4.根据权利要求3所述的内燃机缸体的冷却水道，其特征在于，所述第二凸起部(222)的两侧壁的切线所呈夹角的范围为20°～70°。

5.根据权利要求3所述的内燃机缸体的冷却水道，其特征在于，所述第一凸起部(221)的弯曲弧度与缸孔(100)内壁的弧度相同。

6.一种缸体，包括缸孔(100)和设于缸孔(100)周围的冷却水道；其特征在于，所述冷却水道采用如权利要求1-5任一项所述的内燃机缸体的冷却水道，所述冷却水道内置于所述缸体中。

7.一种内燃机，包括缸体和缸盖；其特征在于，所述缸体采用如权利要求6所述的缸体，所述缸体与缸盖通过螺栓连接。