CN105952546A - 发动机气缸体水套 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种发动机气缸体水套，水套本体由水套进气侧和水套排气侧构成与发动机缸体数量相同的圆孔，所述水套本体的圆孔内壁自下而上呈孔径逐渐减小的缸间阶梯状凸台。本发明采用缸间阶梯状水套及双层斜水孔设计可以大大降低缸间最高温度，最终使得整个缸筒的温度及传热系数均匀，减低了汽油机高温爆震倾向及大负荷工况出现的超级爆震的风险。
Description
技术领域
本发明涉及车用发动机气缸体的水套领域。
背景技术
气缸体的水套设计对发动机的设计至关重要，它的结构直接影响到整机的可靠性。当发动机爆发压力及热负荷较大时，如果两缸之间没有很好的冷却，缸壁的温度会远远大于机油结焦的温度，缸孔与活塞环之间油膜被破坏，活塞环容易出现卡滞，造成缸孔拉伤。同时缸间的高温区域过大，缸孔出现严重变形，可能导致活塞、活塞裙部与缸壁发现高温粘黏，出现拉缸；也可能导致活塞环密封不严，出现活塞漏气量大，烧机油等发动机失效。
当发动机冷却不良，缸内温度足够高时，发动机容易出现爆震，甚至超级爆震。
因此在发动机设计开发过程中需要对水套结构进行优化，加强缸间冷却。常用的加强缸间冷却的方法有三种。第一，通过铸造的方式将缸间直接铸通，冷却水套内冷却液可以直接对缸间进行冷却，这种方式冷却效果最好，但要求缸心距大，鼻梁区宽，常见于中大型柴油机。第二，当缸心距较小时，两缸之间采用开槽的方式，大幅度的降低的缸间温度。开槽适合于缸心距小的铝制缸体，且对缸垫密封有较高的要求，容易冲缸垫。如采用铸铁缸体，则加工节拍较慢，容易断刀。第三，在两缸之间加单一的V型或者X型斜水孔。斜水孔加工可以冷却两缸之间局部的高温，对缸壁有一定的冷却，但是对大范围高温区域降温有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种加工成本低、结构精简可靠的发动机气缸体水套。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：发动机气缸体水套，水套本体由水套进气侧和水套排气侧构成与发动机缸体数量相同的圆孔，所述水套本体的圆孔内壁自下而上呈孔径逐渐减小的缸间阶梯状凸台。
所述水套进气侧和水套排气侧的连接处均通过双层斜水孔连通。
所述双层斜水孔上层为V型斜水孔，下层为X型斜水孔。
所述V型斜水孔由两斜水孔底端交接连通构成，冷却距离气缸体顶面5-15毫米，X型斜水孔由两斜水孔交叉贯通构成冷却距离气缸体顶面15-25毫米。
所述双层斜水孔下方设有用于加固连接水套进气侧和水套排气侧的水套芯撑。
所述水套芯撑厚度为0.8-1.2mm。
所述水套本体为闭式水套，所述水套上设有用于固定的气缸盖螺栓孔，所述气缸盖螺栓孔旁设有水套清砂孔。
本发明采用缸间阶梯状水套及双层斜水孔设计可以大大降低缸间最高温度，最终使得整个缸筒的温度及传热系数均匀，减低了汽油机高温爆震倾向及大负荷工况出现的超级爆震的风险。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为气缸体顶面示意图；
图2为气缸体水套示意图；
图3为气缸体剖视图；
上述图中的标记均为：1、水套本体；2、气缸盖螺栓孔；3、水套清砂孔；4、水套进水口；5、水套进气侧；6、水套排气侧；7、缸间阶梯状凸台；8、V型斜水孔；9、X型斜水孔；10、水套芯撑。
具体实施方式
如图1所示，发动机气缸体的水套本体1由水套进气侧5和水套排气侧6构成与发动机缸体数量相同的圆孔，水套本体1为闭式水套，水套上设有用于固定的气缸盖螺栓孔2，气缸盖螺栓孔2旁设有水套清砂孔3。
水套本体1的圆孔内壁的上部自下而上呈孔径逐渐减小的阶梯状结构，即构成缸间阶梯状凸台7，缸间阶梯状凸台7加大缸间冷却区域，同时便于双层斜水孔的加工。
如图2所示，水套进气侧5和水套排气侧6的连接处均通过双层斜水孔连通，双层斜水孔从气缸体缸体清砂孔侧面凸台打孔，避免了缸间开槽因位置度超差及缸体顶面壁厚小及高温高热导致的变形而出现的气缸垫密封失效。双层斜水孔上层为V型斜水孔8，下层为X型斜水孔9。V型斜水孔8由两斜水孔底端交接连通构成，冷却距离气缸体顶面5-15毫米，X型斜水孔9由两斜水孔交叉贯通构成冷却距离气缸体顶面15-25毫米。
冷却水由水套进水口4进入水套进气侧5，经过第一层V型斜水孔8和第二层的X型斜水孔9流经排气侧，对缸间进行冷却。通过上述缸体及水套设计使得水套及缸筒避免传热均匀，缸间冷却速度提高，冷却效果提升，大幅度的降低缸间温度，减小拉缸、烧机油及爆震倾向。
此外，双层的斜水孔，使得进排气侧水套可以连通起来，缸间冷却水流速较快，能迅速的带走热量，与传统的单层斜水孔相比可以加大两缸之间的冷却区域，避免缸壁出现大于220度的机油结焦温度，使得缸孔与活塞环、活塞之间的润滑油膜被破坏，减少拉缸风险。且缸间薄壁区域缸间温度过高，会使得缸孔变形不均匀出现三阶以上的变形，使得活塞环密封不严，出现窜气，烧机油现象。
双层斜水孔下方设有用于加固连接水套进气侧5和水套排气侧6的水套芯撑10。水套芯撑10为不锈钢材质，厚度为0.8-1.2mm，提升水套砂芯的强度，保证水套在浇铸过程中不会发生大的漂移，避免斜水孔加工后，局部壁厚过小，缸壁不均匀，缸体发生疲劳失效。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.发动机气缸体水套，水套本体由水套进气侧和水套排气侧构成与发动机缸体数量相同的圆孔，其特征在于：所述水套本体的圆孔内壁自下而上呈孔径逐渐减小的缸间阶梯状凸台。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述水套进气侧和水套排气侧的连接处均通过双层斜水孔连通。
3.根据权利要求2所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述双层斜水孔上层为V型斜水孔，下层为X型斜水孔。
4.根据权利要求3所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述V型斜水孔由两斜水孔底端交接连通构成，冷却距离气缸体顶面5-15毫米，X型斜水孔由两斜水孔交叉贯通构成冷却距离气缸体顶面15-25毫米。
5.根据权利要求2、3或4所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述双层斜水孔下方设有用于加固连接水套进气侧和水套排气侧的水套芯撑。
6.根据权利要求5所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述水套芯撑厚度为0.8-1.2mm。
7.根据权利要求1所述的发动机气缸体水套，其特征在于：所述水套本体为闭式水套，所述水套上设有用于固定的气缸盖螺栓孔，所述气缸盖螺栓孔旁设有水套清砂孔。
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