CN106089470B - 一种集成排气歧管的发动机冷却套结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构，包括设在缸体内的缸体水套、设在气缸盖内气缸盖水套、设在气缸盖与气缸体之间的气缸垫，在气缸垫靠近发动机前端的部位设有前水孔，在气缸垫靠近发动机排气侧的部位设有多个侧水孔，缸体水套的进水口与水泵的出口连通，缸体水套的出水口与所述前水孔和多个侧水孔连通；气缸盖水套分为上层水套和下层水套；在上层水套位于排气歧管汇合区域上部设有与上层水套连通的上水套，在下层水套位于排气歧管汇合区域下部设有与下层水套连通的下水套，上水套与下水套相互对应，并包覆在所有排气歧管的外面。本发明能够提高排气歧管区域冷却能力，解决集成排气歧管水套的发动机气缸盖冷却不足的问题。

Description

一种集成排气歧管的发动机冷却套结构

技术领域

本发明涉及汽车发动机冷却系统，尤其涉及一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构。

背景技术

目前，集成排气歧管水套的气缸盖相对于传统的气缸盖结构，具有减小尺寸，减轻重量，缩短暖机时间的优点，从而有利于排放优化，降低摩擦。因此，采用集成排气歧管水套的气缸盖已经成为汽油机节能减排的发展方向。但是，将高温的排气歧管置于气缸盖内，相当于汽车发动机冷却系统多了一个热源，使本来已承受高热负荷和机械负荷的气缸盖处境更加恶劣。因此，需要设计合理的冷却水套，以保证整个机体内的温度分布合理，防止气缸盖中出现局部过热，从而保证发动机的动力性、经济性、排放和可靠性。为此，所属领域的技术人员提出了多种技术方案。如CN 203403965U公开的“一种发动机缸盖结构”，具体涉及一种集成有排气歧管水套的发动机缸盖，其包括缸盖水套、固定设置在缸盖水套上方并通过第一连通通道与缸盖水套连通的排气歧管水套，在排气歧管水套上设有出水总口。采用该实用新型的技术方案，便于排气歧管水套与缸盖水套的制造，此外，实现了对排气歧管水套的独立控制，改善了冷却效果。又如CN 203022903U公开的“一种水冷发动机的气缸盖”，其上设有水套，水套包括由隔板分隔开的上层水套和下层水套，下层水套靠近水冷发动机的缸体，其中，上层水套上设置有入水孔，下层水套上设置有出水孔，隔板上开设有连通于上层水套与下层水套，且位于气缸盖的鼻梁区的过水通道，且上层水套的流通面积、下层水套的流通面积以及过水通道的流通面积依次减小。该实用新型实现了将水套的冷却水的流速和流量合理分配到缸盖的不同冷却区域，从而最大限度地带走了热负荷，提高了冷却效果。毫无疑问，上述专利都是所述技术领域的一种有益尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构，其能够使气缸盖燃烧室及鼻梁区域在冷却充分的前提下，提高排气歧管区域冷却能力，解决目前集成排气歧管水套的发动机气缸盖冷却不足的问题。

本发明所述的一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构，包括设在缸体内的缸体水套、设在气缸盖内气缸盖水套、设在气缸盖与气缸体之间的气缸垫，在所述气缸垫靠近发动机前端的部位设有前水孔，在所述气缸垫靠近发动机排气侧的部位设有多个排气侧水孔，所述缸体水套的进水口与水泵的出口连通，所述缸体水套的出水口与所述前水孔和多个排气侧水孔连通，其特征是：所述气缸盖水套分为上层水套和下层水套；在所述上层水套位于排气歧管汇合区域上部设有与上层水套连通的上水套，在所述下层水套位于排气歧管汇合区域下部设有与下层水套连通的下水套，所述上水套与下水套相互对应，并包覆在所有排气歧管的外面。

进一步，所述上层水套在靠近发动机前端的部位设有上进水口、在靠近发动机后端且紧靠发动机进气侧的部位设有上出水口，所述上进水口与所述气缸垫上的前水孔对应相通；所述下层水套在靠近发动机排气侧设有多个下进水口，所述多个下进水口与所述气缸垫上的多个排气侧水孔一一对应相通，所述下层水套在发动机后端且紧靠发动机进气侧的部位设有下出水口。

进一步，在所述排气歧管汇合区域上部和排气歧管汇合区域下部的两侧分别设有过水孔间隙，两过水孔间隙均与所述上水套和下水套相通；安装在气缸盖上的两个流动调节装置分别与两过水孔间隙对应配合。

进一步，所述流动调节装置呈圆柱体，端部设有隔开的进液口和出液口，所述进液口与排气歧管汇合区域上部相通，所述出液与排气歧管汇合区域下部相通；所述流动调节装置安装在气缸盖上并与所述过水孔间隙对应。

进一步，所述流动调节装置通过过盈配合、间隙配合或者粘连方式安装在气缸盖上，并在安装孔附近设有密封装置，避免了冷却液的泄漏。

进一步，在所述气缸盖中的上层水套内靠近发动机排气侧的部位设有多块上隔板。

进一步，所述多块上隔板的长度方向与发动机后端方向的夹角为40-50度。

进一步，在所述气缸盖中的下层水套内靠近发动机排气侧的部位设有多块下隔板。

进一步，所述多块下隔板均向排气歧管方向延伸，延伸方向与发动机前端方向的夹角为40-50度。

所述的气缸盖水套分为上下两层，上层水套从气缸垫前端水孔进水，下层水套从气缸垫排气排气侧水孔进水，上下两层水套之间无任何连通，并且各自从气缸盖后端的出水口流出。所述的气缸盖中的下层水套负责对燃烧室附近及排气歧管下面的高温区域进行冷却，气缸盖中的上层水套负责对远离燃烧室及排气歧管上面的低温区域进行冷却；可通过改变气缸盖进水口的横截面积调节上下层水套的水流量，灵活控制气缸盖高低温区域的冷却强度。

本发明具有以下优点：

（1）由于气缸盖水套分为上下两层，两层水套之间无任何连通，简化了制造水套沙芯的工艺，解决了集成排气歧管的气缸盖整体铸造工艺困难的问题。

（2）由于气缸盖的上下两层水套，通过调节各自的进水孔的横截面积，灵活控制气缸盖上下两层高低温区域的冷却强度，实现了气缸盖上下两层温度分布均匀一致。

（3）由于在排气歧管周围布置了水套，并在上下排气歧管水套区域设置隔板，通过改变隔板的形状，调节燃烧室和排气歧管区域的冷却强度，改善了排气歧管区域的流动，使燃烧室区域和排气歧管区域温度分布均匀。

（4）由于排气歧管汇合区域的两侧设置有流动调节装置，通过调整流动调节装置与气缸盖内的上水套和下水套之间的过水孔间隙，进一步改善了排气歧管高温区域即汇合处的流动，使整个排气歧管温度更加均匀；此外，该流动调节装置高度灵活，通过过盈配合、间隙配合或者粘连等方式安装在气缸盖上，并在安装孔附近设有密封装置，避免了冷却液的泄漏。

（5）通过CFD分析，明确了排气歧管水套、隔板的具体形状，及流动调节装置与缸盖气道汇合处水套面的过水孔间隙，不同发动机也可以根据空间布置进行相应的优化设计。

附图说明

图1为气缸盖内的水套（砂芯）的结构示意图（轴测图）；

图2为气缸盖内的上层水套（砂芯）的结构示意图（仰视图）；

图3为气缸盖内的下层水套（砂芯）的结构示意图（仰视图）；

图4为气缸垫的结构示意图；

图5为缸体水套（砂芯）的结构示意图；

图6 为流动调节装置的端部结构示意图；

图7 为流动调节装置的局部剖面图。

图中：1－缸体水套，2－进水口，3－出水口，4－发动机排气侧，5－发动机进气侧，6－发动机前端，7－发动机后端，8－气缸垫前部水孔，9－排气排气侧水孔，10－下层水套，11－上层水套， 12－过水孔间隙，13－排气歧管汇合区域下部，14－排气歧管汇合区域上部，15－上进水口，16－下进水口，17－上出水口，18－下出水口，19－上水套，20－上隔板，21－进液口，22－出液口，23－下隔板，24－下水套，25－气缸垫，26－流动调节装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1至图7所示的一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构，包括设在缸体内的缸体水套1、设在气缸盖内气缸盖水套、设在气缸盖与气缸体之间的气缸垫25，在所述气缸垫靠近发动机前端6的部位设有前水孔8，在所述气缸垫靠近发动机排气侧4的部位设有多个排气侧水孔9，所述缸体水套1的进水口2与水泵的出口连通，所述缸体水套1的出水口3与所述前水孔8和多个排气侧水孔9连通，其突出的实质性特点是：

所述气缸盖水套分为上层水套11和下层水套10；在所述上层水套11位于排气歧管汇合区域上部13设有与上层水套连通的上水套19，在所述下层水套10位于排气歧管汇合区域下部14设有与下层水套连通的下水套24，所述上水套与下水套相互对应，并包覆在所有排气歧管的外面。

所述上层水套11在靠近发动机前端6的部位设有上进水口15、在靠近发动机后端7且紧靠发动机进气侧5的部位设有上出水口17，所述上进水口15与所述气缸垫上的前水孔8对应相通；所述下层水套10在靠近发动机排气侧4设有多个下进水口16，所述多个下进水口与所述气缸垫上的多个排气侧水孔9一一对应相通，所述下层水套在发动机后端7且紧靠发动机进气侧5的部位设有下出水口18；

在所述排气歧管汇合区域上部13和排气歧管汇合区域下部14的两侧分别设有过水孔间隙12，两过水孔间隙均与所述上水套19和下水套24相通；安装在气缸盖上的两个流动调节装置26分别与两过水孔间隙12对应配合。通过流动调节装置调节过水孔间隙，灵活控制排气歧管汇合区域的冷却强度。

所述流动调节装置26呈圆柱体，端部设有隔开的进液口21和出液口22，所述进液口与排气歧管汇合区域上部14相通，所述出液与排气歧管汇合区域下部13相通；所述流动调节装置26安装在气缸盖上并与所述过水孔间隙12对应。

由于气缸盖排气歧管汇合区域的温度较高，为加强该区域的冷却，在气缸盖上位于排气歧管汇合区域的两侧分别安装一流动调节装置；通过改变流动调节装置至上层水套的进液口21和下层水套至流动调节装置的出液口22之间的过水孔间隙12，灵活控制高温区域排气道汇合处的冷却强度。所述流动调节装置的出液口22与排气歧管汇合区域下部13相通，所述流动调节装置的进液口21与排气歧管汇合区域上部14相通。来自下水套24的冷却水流过排气歧管区域下部13后，从下层水套至流动调节装置的出液口22流出后，再经过水孔间隙12流出，至流动调节装置的进液口21，然后流入到排气歧管汇合区域上部14。

所述流动调节装置26通过过盈配合、间隙配合或者粘连方式安装在气缸盖上，并在安装孔附近设有密封装置，避免了冷却液的泄漏。

在所述气缸盖中的上层水套11内靠近发动机排气侧的部位设有多块上隔板20，多块上隔板的宽度均5－6mm（毫米），长度均为20-40mm（毫米）。

所述多块上隔板20的长度方向与发动机后端方向的夹角为40-50度。多块上隔板能够调节上水套的流动分布，使上水套流动更均匀，并且将来自流动装置的水流挤向排气歧管汇合处，增强排气歧管汇合区域上部的冷却。

在所述气缸盖中的下层水套10内靠近发动机排气侧的部位设有多块下隔板23，多块下隔板的宽度均为5－6mm（毫米），均向排气歧管方向延伸30-40mm（毫米）。

所述多块下隔板23均向排气歧管方向延伸，延伸方向与发动机前端方向的夹角为40-50度。多块下隔板的作用是将气缸盖下层水套靠近燃烧室附近的水流挤向排气歧管汇合区域，调节燃烧室与排气歧管汇合区域的冷却强度。

所述的气缸盖的上层水套11和下层水套10冷却水主流方向为横向流动，由发动机前端6流至发动机后端7；由气缸盖的水套各进水口流入，从气缸盖的水套各出水口流出。

所述的气缸盖的下层水套10负责对燃烧室附近及排气歧管下层高温区域进行冷却，气缸盖的上层水套11负责对远离燃烧室及排气歧管上层低温区域进行冷却；可通过改变气缸盖的上层水套的上进水口15和气缸盖的下层水套的下进水口16的横截面积调节上层水套11和下层水套10的水流量，灵活控制气缸盖上层低温区域和下层高温区域的冷却强度，使气缸盖温度均匀一致。采用本发明，既保证了气缸盖燃烧室及鼻梁区域冷却充分的前提下，提高排气歧管汇合区域的冷却能力，尽量保证气缸盖温度分布均匀，并且保持了原有的制造和安装工艺。

本发明合理改变了发动机冷却水套结构，但具体实现并不受上述方式限制。只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性改进，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 (5)

1.一种集成排气歧管的发动机冷却水套结构，包括设在缸体内的缸体水套（1）、设在气缸盖内气缸盖水套、设在气缸盖与气缸体之间的气缸垫（25），在所述气缸垫靠近发动机前端（6）的部位设有前水孔（8），在所述气缸垫靠近发动机排气侧（4）的部位设有多个排气侧水孔（9），所述缸体水套（1）的进水口（2）与水泵的出口连通，所述缸体水套（1）的出水口（3）与所述前水孔（8）和多个排气侧水孔（9）连通，其特征是：所述气缸盖水套分为上层水套（11）和下层水套（10）；在所述上层水套（11）位于排气歧管汇合区域上部（14）设有与上层水套连通的上水套（19），在所述下层水套（10）位于排气歧管汇合区域下部（13）设有与下层水套连通的下水套（24），所述上水套与下水套相互对应，并包覆在所有排气歧管的外面；

所述上层水套（11）在靠近发动机前端（6）的部位设有上进水口（15）、在靠近发动机后端（7）且紧靠发动机进气侧（5）的部位设有上出水口（17），所述上进水口（15）与所述气缸垫上的前水孔（8）对应相通；所述下层水套（10）在靠近发动机排气侧（4）设有多个下进水口（16），所述多个下进水口与所述气缸垫上的多个排气侧水孔（9）一一对应相通，所述下层水套在发动机后端（7）且紧靠发动机进气侧（5）的部位设有下出水口（18）。

2.根据权利要求1所述的集成排气歧管的发动机冷却水套结构，其特征是：在所述排气歧管汇合区域上部（14）和排气歧管汇合区域下部（13）的两侧分别设有过水孔间隙（12），两过水孔间隙均与所述上水套（19）和下水套（24）相通；安装在气缸盖上的两个流动调节装置（26）分别与两过水孔间隙（12）对应配合。

3.根据权利要求2所述的集成排气歧管的发动机冷却水套结构，其特征是：所述流动调节装置（26）呈圆柱体，端部设有隔开的进液口（21）和出液口（22），所述进液口与排气歧管汇合区域上部（14）相通，所述出液与排气歧管汇合区域下部（13）相通；所述流动调节装置（26）安装在气缸盖上并与所述过水孔间隙（12）对应。

4.根据权利要求2所述的集成排气歧管的发动机冷却水套结构，其特征是：所述流动调节装置（26）通过过盈配合、间隙配合或者粘连方式安装在气缸盖上，并在安装孔附近设有密封装置，避免了冷却液的泄漏。

5.根据权利要求1或2所述的集成排气歧管的发动机冷却水套结构，其特征是：在所述气缸盖中的上层水套（11）内靠近发动机排气侧（4）的部位设有多块上隔板（20）。