CN107313870A - 发动机气缸体水套 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种提高缸间冷却液流速，有效降低缸间温度的发动机气缸体水套，包括围绕在气缸体的缸孔外周形成循环冷却空腔的水套本体，水套本体的鼻梁区设置有连通进、排气两侧的X形通水孔，X形通水孔的下端与水套本体连通、上端延伸至缸盖水套位置处并与缸盖水套连通。利用气缸体与缸盖之间冷却液的压差，X形通水孔中冷却液最低流速大幅度提高，提升与气缸体之间的热交换效率，X形通水孔控制两缸之间高温区域的能力得到提升，缸间温度维持在合适的区间，满足冷却需求；避免缸壁面温度出现较高温度，超过机油结焦温度，破坏缸筒与活塞、活塞环之间的润滑油膜，减少拉缸风险。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种发动机气缸体水套。
背景技术
发动机气缸体水套存在于气缸孔与缸体外壁之间的空间区域，主要作用是在发动机运行过程中冷却缸孔。当前，发动机朝着小型、紧凑、轻量化等方向设计，同时要求水套设计满足水套容积小，重点高温区域散热快，对结构强度影响小等特点。当发动机性能提升，爆压和热负荷持续提升，会导致缸内出现局部过热区域，缸壁最高温度超过机油结焦温度，油膜遭到破坏，活塞活塞环无法得到良好润滑，活塞环槽积碳严重，导致缸筒拉伤。同时缸间的高温区域过大，缸筒出现严重变形，可能导致活塞、活塞裙部与缸壁发生高温粘黏，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，缸壁温度足够高时，缸间引起较大的热膨胀量，该热膨胀量会向各个方向传递，可能导致缸垫上承受过高的应力值，引起缸垫失效，同时也会引起缸间位置与缸垫接触的缸体缸盖产生较大变形，甚至失效；缸壁高温，发动机容易出现爆震，甚至超级爆震，影响活塞、连杆、曲轴、缸体、缸盖等部件的可靠性。
现有技术中，常用的加强缸间冷却的方法有三种：1、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；但是铸造要求缸心距大，鼻梁区宽，常见于中大型柴油机；2、缸间顶部采用开槽的方式，开槽适合于缸心距小的铝制缸体，但是由于缸间顶部开槽为机加工，槽宽有限，加工后槽底形成刚度突变，易引起应力集中，而且点火通常出现在活塞运行至上止点附近时，此时爆压最高，且主要作用于缸壁面对应活塞一二道环位置，由于开槽导致的缸间顶部刚度减弱，在高爆压的反复作用下，缸体顶部容易发生永久变形，有失效风险；3、在两缸之间加V型、Y型斜水孔，传统斜水孔的进出水口布置在进排气侧缸体水套内，由于都在缸体水套内部，进出口压差有限，导致冷却液在斜水孔中的流速低，此种斜水孔虽可冷却两缸之间局部的高温，但是冷却能力有限，缸间依然会维持较高温度的状态,无法满足冷却要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高缸间冷却液流速，有效降低缸间温度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：一种发动机气缸体水套，包括围绕在气缸体的缸孔外周形成循环冷却空腔的水套本体，水套本体的鼻梁区设置有连通进、排气两侧的X形通水孔，X形通水孔的下端与水套本体连通、上端延伸至缸盖水套位置处并与缸盖水套连通。
上述方案中，利用气缸体与缸盖之间冷却液的压差，X形通水孔中冷却液最低流速大幅度提高，提升与气缸体之间的热交换效率，X形通水孔控制两缸之间高温区域的能力得到提升，缸间温度维持在合适的区间，满足冷却需求；避免缸壁面温度出现较高温度，超过机油结焦温度，破坏缸筒与活塞、活塞环之间的润滑油膜，减少拉缸风险。
附图说明
图1为水套本体的立体结构示意图；
图2为图1中部分放大示意图；
图3为水套本体与气缸体配合结构示意图；
图4为气缸体的俯视图。
具体实施方式
下面结合图1-图4对本发明作进一步详细论述。
一种发动机气缸体水套，包括围绕在气缸体20的缸孔外周形成循环冷却空腔的水套本体10，水套本体10的鼻梁区设置有连通进、排气两侧的X形通水孔11，X形通水孔11的下端与水套本体10连通、上端延伸至缸盖水套A位置处并与缸盖水套A连通。上述方案中，利用气缸体20与缸盖之间冷却液的压差，X形通水孔11中冷却液最低流速大幅度提高，提升与气缸体20之间的热交换效率，X形通水孔11控制两缸之间高温区域的能力得到提升，缸间温度维持在合适的区间，满足冷却需求；避免缸壁面温度出现较高温度，超过机油结焦温度，破坏缸筒与活塞、活塞环之间的润滑油膜，减少拉缸风险。
为了使得X形通水孔11的上端孔口能够与缸盖水套A的下端的孔口对接，X形通水孔11的上端孔口与缸盖水套A的下端的孔口吻合，且缸盖水套A的下端孔口呈喇叭状。
进一步的，X形通水孔11的下端与水套本体10的中间位置处直接相通。
为了与气缸体20上设有用于固定缸盖的螺栓孔21，螺栓孔21与X形通水孔11上端面之间的气缸体20上设有水套清砂孔22。水套清砂孔22在帮助清砂的同时，可有效降低螺栓孔21与缸筒的连接区域的刚度，可减小螺栓预紧力对缸筒顶部区域变形的影响；同时，使缸筒顶部周向刚度均匀，在燃气高爆发压力作用下，有效降低由于周向刚度突变，导致刚度薄弱区域产生严重的应力集中，产生疲劳失效风险。
气缸体20的缸孔外侧开设有多个水套出水孔23，水套出水孔23截面为弧形，离散的围绕在缸孔外周。进、排气侧水套出水孔23不大于一半圆周的三分之二，能显著的提高缸体顶面的刚度。
气缸体20上开设有用于加工X形通水孔11的预铸坑24，预铸坑24的截面与X形通水孔11的上端的喇叭状孔口吻合。预铸坑24其中一侧面与气缸体20顶部平面夹角在40°-60°之间，且与X型斜水孔11垂直，方便钻头作业，钻头沿该面法向钻通至水套本体10另一侧，钻通位置位于水套本体10中下部，具体情况依据缸间高温区域分布而定；预铸坑24有一定面积，该设计可避免气缸体20顶面与钻头干涉。
Claims (6)
1.一种发动机气缸体水套，包括围绕在气缸体(20)的缸孔外周形成循环冷却空腔的水套本体(10)，其特征在于：水套本体(10)的鼻梁区设置有连通进、排气两侧的X形通水孔(11)，X形通水孔(11)的下端与水套本体(10)连通、上端延伸至缸盖水套A位置处并与缸盖水套A连通。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸体水套，其特征在于：X形通水孔(11)的上端孔口与缸盖水套A的下端的孔口吻合，且缸盖水套A的下端孔口呈喇叭状。
3.根据权利要求2所述的发动机气缸体水套，其特征在于：X形通水孔(11)的下端与水套本体(10)的中间位置处直接相通。
4.根据权利要求1所述的发动机气缸体水套，其特征在于：气缸体(20)上设有用于固定缸盖的螺栓孔(21)，螺栓孔(21)与X形通水孔(11)上端面之间的气缸体(20)上设有水套清砂孔(22)。
5.根据权利要求4所述的发动机气缸体水套，其特征在于：气缸体(20)的缸孔外侧开设有多个水套出水孔(23)，水套出水孔(23)截面为弧形，离散的围绕在缸孔外周。
6.根据权利要求5所述的发动机气缸体水套，其特征在于：气缸体(20)上开设有用于加工X形通水孔(11)的预铸坑(24)，预铸坑(24)的截面与X形通水孔(11)的上端的喇叭状孔口吻合。
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