CN109113888A - 一种增强温度均匀性的缸体水套 - Google Patents

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欧阳梅
余小东
袁浩
杨昆
余远菊
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/14—Cylinders with means for directing, guiding or distributing liquid stream

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Abstract

本发明涉及一种增强温度均匀性的缸体水套,包括设在发动机缸体内的缸体水套本体，其具有依次相连的第一缸孔水套、第二缸孔水套、第三缸孔水套和第四缸孔水套；在缸体水套本体一端的侧面设有进水口，该进水口位于发动机的进气侧并与第一缸孔水套相连；在缸体水套本体另一端的上面设有出水口，该出水口位于发动机后端并与第四缸孔水套相连；其特征是：在两个相邻的缸孔水套之间的缸体鼻梁区分别设有鼻梁导流结构，在缸体鼻梁区的两侧分别设有侧导流结构，在两个相邻的缸孔水套的底部分别设有底部导流结构。本发明既能保证缸体结构的紧凑性和缸孔的机械强度，又能保证缸体鼻梁区的充分冷却，温度均匀。

Description

一种增强温度均匀性的缸体水套
技术领域
本发明涉及汽车发动机，尤其涉及一种能够降低缸体鼻梁区温度，增强温度均匀性的缸体水套。
背景技术
随着发动机新技术的日趋增多及越发紧凑，发动机升功率逐渐增大，发动机的热负荷也越来越高。发动机缸体最高温度主要分布在缸体缸孔周围，特别是两缸之间的鼻梁区域，因此缸体水套的冷却主要是对缸孔尤其是鼻梁区的冷却，防止缸体出现局部过热，保证发动机的动力性、经济性、排放和可靠性。为了增强温度均匀性，尤其是降低缸体鼻梁区域温度，传统做法是在两缸体之间钻水孔，但是其弊端会影响缸孔的机械强度，而且目前缸体结构日渐紧凑，很难在两缸之间预留冷却水道。如CN 101749140A公开的“一种发动机缸体水套，包括发动机缸体本体”，发动机缸体本体上开设呈圆柱形的气缸孔，沿着气缸孔的外周壁布置周边轮廓大致呈环状的缸体水套，所述的发动机缸体本体的鼻梁区开设横截面呈长条状的冷却水槽，冷却水槽的两端与环形的缸体水套相贯通。本发明通过加工的方式在发动机缸体两气缸孔之间的鼻梁区域开设一个冷却水槽，使冷却水在发动机运转时从缸体上温度最高的鼻梁区域流过，冷却效率高。
CN206816372U公告的“一种发动机缸体水套结构”，能够在无法布置缸间管道式冷却水道时，解决因缸体温度过高导致受热件失效及系统和整机性能不达标的问题。其包括缸体水套砂芯本体，所述缸体水套砂芯本体由多对与缸孔外壁相适配的半圆筒体相连构成，两个相邻半圆筒体的相连部位与缸间鼻梁对应；在所述两个相邻半圆筒体的相连部位的上部均设有凸起冷却结构。所述凸起冷却结构的高度h与缸间鼻梁的最高温度区域的高度一致，所述凸起冷却结构靠近缸孔的一侧与竖直方向的夹角α为3°－5°；所述凸起冷却结构上端的宽度b，即向缸孔中心连线方向延伸距离，根据缸间充铝间隙决定；所述凸起冷却结构与缸间鼻梁正对的末端圆角R小于缸间最小充铝间隙。
毋庸置疑，上述专利文献公开的技术方案，都是本领域的一种有益的探索。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强温度均匀性的缸体水套，其既能保证缸体结构的紧凑性和缸孔的机械强度，又能保证缸体鼻梁区的充分冷却，温度均匀。
本发明所述的一种增强温度均匀性的缸体水套,包括设在发动机缸体内的缸体水套本体，其具有依次相连的第一缸孔水套、第二缸孔水套、第三缸孔水套和第四缸孔水套；在缸体水套本体一端的侧面设有进水口，该进水口位于发动机的进气侧并与第一缸孔水套相连；在缸体水套本体另一端的上面设有出水口，该出水口位于发动机后端并与第四缸孔水套相连；其特征是：
在两个相邻的缸孔水套之间的缸体鼻梁区分别设有鼻梁导流结构，在缸体鼻梁区的两侧分别设有侧导流结构，在两个相邻的缸孔水套的底部分别设有底部导流结构。
进一步，还包括设在所述缸体水套本体的进水口处的进水口导流结构；所述进水口与缸体的顶面距离约为所述缸体水套本体高度h的四分之一。
进一步，所述鼻梁区导流结构设置在所述缸体水套本体的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套与第二缸孔水套之间的两边、第二缸孔水套与第三缸孔水套之间的两边、第三缸孔水套与第四缸孔水套之间的两边。
进一步，所述侧导流结构设置在所述缸体水套本体的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套与第二缸孔水套之间鼻梁区的两侧、第二缸孔水套与第三缸孔水套之间鼻梁区的两侧、第三缸孔水套与第四缸孔水套之间鼻梁区的两侧。
进一步，所述底部导流结构设置在所述缸体水套本体的底部，并分别对称地布置在第一缸孔水套与第二缸孔水套之间鼻梁区下部的两侧、第二缸孔水套与第三缸孔水套之间鼻梁区下部的两侧、第三缸孔水套与第四缸孔水套之间鼻梁区下部的两侧。
所述缸体水套从进水口进水后，沿进、排气两侧纵向流向后端的出水口。通过缸体水套的进水口导流结构将水流导向更热的排气侧，通过鼻梁区导流结构，将水流向内导至缸间鼻梁区，以降低缸体鼻梁区温度。侧导流结构进一步将水流导向缸间的鼻梁区。底部导流结构使缸体水套底部的冷却水向上流动，以加强冷却缸体上端的鼻梁区域。通过这些导流结构，使缸体温度更加均匀。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明结构简单，特别是省去了缸间钻水孔的工艺，进一步降低了成本。
(2)本发明既能保证缸体结构的紧凑性和缸孔的机械强度，又能保证缸体鼻梁区的充分冷却，使缸体温度更加均匀。
(3)通过CFD分析，明确了导流结构的具体形状，不同机型也可根据空间布置进行相应的优化设计。
附图说明
图1为缸体水套(砂芯)轴侧图；
图2为图1的俯视图；
图3为鼻梁区导流结构的示意图；
图4为图2的侧视图。
图中：1—发动机前端，2—发动机后端，3—发动机进气侧，4—发动机排气侧；
5—进水口，6—出水口，7—鼻梁区导流结构,8—侧导流结构，9—底部导流结构，10—进水口导流结构，11—鼻梁区导流结构内侧面；
100—缸体水套本体，101—第一缸孔水套，102—第二缸孔水套，103—第三缸孔水套，104—第四缸孔水套。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1为本发明的缸体水套轴侧图，图2为本发明的缸体水套俯视图，图3为本发明的缸体鼻梁区导流结构示意图；图4为本发明的缸体水套侧视图。
本发明所述的一种增强温度均匀性的缸体水套,包括设在发动机缸体内的缸体水套本体(100)，其具有依次相连的第一缸孔水套101、第二缸孔水套102、第三缸孔水套103和第四缸孔水套104；在缸体水套本体一端的侧面设有进水口5，该进水口位于发动机的进气侧3并与第一缸孔水套101相连；在缸体水套本体另一端的上面设有出水口6，该出水口位于发动机后端2并与第四缸孔水套104相连；其突出的实质性特点是：
在两个相邻的缸孔水套之间的缸体鼻梁区分别设有鼻梁导流结构7，在缸体鼻梁区的两侧分别设有侧导流结构8，在两个相邻的缸孔水套的底部分别设有底部导流结构9。
还包括设在所述缸体水套本体的进水口5处的进水口导流结构10；所述进水口5与缸体的顶面(图中未画出)距离约为缸体水套本体的高度h的四分之一。
所述进水口导流结构10的中线与发动机进气侧方向的夹角α为40°—45°，将更多水流沿着前端缸孔水套导向更热的排气区域，使整个缸体温度更加均匀。
所述鼻梁区导流结构7设置在所述缸体水套本体100的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套101与第二缸孔水套102之间的两边、第二缸孔水套102与第三缸孔水套103之间的两边、第三缸孔水套103与第四缸孔水套104之间的两边。
所述鼻梁区导流结构的高度约为缸体水套本体高度的1/3，所述鼻梁区导流结构靠近缸孔鼻梁区的一侧与竖直方向的夹角δ为5°—10°，该鼻梁区导流结构更大程度地在缸体上部的最高温度区域布置水套，以增加冷却面积，降低温度。
所述侧导流结构8设置在所述缸体水套本体100的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套101与第二缸孔水套102之间鼻梁区的两侧、第二缸孔水套102与第三缸孔水套103之间鼻梁区的两侧、第三缸孔水套103与第四缸孔水套104之间鼻梁区的两侧。
所述侧导流结构的高度约为缸体水套本体高度的1/3，该侧导流结构起始点的外侧水套面往内侧向缸体鼻梁区收紧，使该结构处的缸体水套宽度由7mm逐渐变为4mm左右，最大程度地将水流导向缸体鼻梁区域，增大缸体鼻梁区流速，降低缸体鼻梁区温度。
所述底部导流结构9设置在所述缸体水套本体100的底部，并分别对称地布置在第一缸孔水套101与第二缸孔水套102之间鼻梁区下部的两侧、第二缸孔水套102与第三缸孔水套103之间鼻梁区下部的两侧、第三缸孔水套103与第四缸孔水套104之间鼻梁区下部的两侧。
所述底部导流结构与水平方向的夹角γ为40°—45°，并向上延伸至缸体鼻梁区，整个缸体水套底部呈波浪形，最大程度地将水流导向缸体鼻梁区域，降低鼻梁区温度。
所述缸体水套从进水口5进水后，沿进排气两侧纵向流向发动机后端2的出水口6。通过缸体水套进水口处的进水口导流结构10，将更多水流导向更热的排气侧，通过缸体鼻梁区导流结构7，将水流向内导至缸体鼻梁区，以降低缸体鼻梁区温度。缸体鼻梁区两侧的导流结构8进一步将水流挤向缸体鼻梁区。底部导流结构9使缸体水套底部的冷却水向上流动，进一步加强冷却缸体上部的鼻梁区域。通过缸体的这些导流结构，使缸体温度更加均匀。

Claims (5)

1.一种增强温度均匀性的缸体水套,包括设在发动机缸体内的缸体水套本体(100)，其具有依次相连的第一缸孔水套(101)、第二缸孔水套(102)、第三缸孔水套(103)和第四缸孔水套(104)；在缸体水套本体一端的侧面设有进水口(5)，该进水口位于发动机的进气侧(3)并与第一缸孔水套(101)相连；在缸体水套本体另一端的上面设有出水口(6)，该出水口位于发动机后端(2)并与第四缸孔水套(104)相连；其特征是：
在两个相邻的缸孔水套之间的缸体鼻梁区分别设有鼻梁导流结构(7)，在缸体鼻梁区的两侧分别设有侧导流结构(8)，在两个相邻的缸孔水套的底部分别设有底部导流结构(9)。
2.根据权利要求1所述的缸体水套，其特征是：还包括设在所述缸体水套本体的进水口(5)处的进水口导流结构(10)；所述进水口(5)与缸体的顶面距离约为所述缸体水套本体高度h的四分之一。
3.根据权利要求1或2所述的缸体水套，其特征是：所述鼻梁区导流结构(7)设置在所述缸体水套本体(100)的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套(101)与第二缸孔水套(102)之间的两边、第二缸孔水套(102)与第三缸孔水套(103)之间的两边、第三缸孔水套(103)与第四缸孔水套(104)之间的两边。
4.根据权利要求1或2所述的缸体水套，其特征是：所述侧导流结构(8)设置在所述缸体水套本体(100)的上部，并分别对称地布置在第一缸孔水套(101)与第二缸孔水套(102)之间鼻梁区的两侧、第二缸孔水套(102)与第三缸孔水套(103)之间鼻梁区的两侧、第三缸孔水套(103)与第四缸孔水套(104)之间鼻梁区的两侧。
5.根据权利要求1或2所述的缸体水套，其特征是：所述底部导流结构(9)设置在所述缸体水套本体(100)的底部，并分别对称地布置在第一缸孔水套(101)与第二缸孔水套(102)之间鼻梁区下部的两侧、第二缸孔水套(102)与第三缸孔水套(103)之间鼻梁区下部的两侧、第三缸孔水套(103)与第四缸孔水套(104)之间鼻梁区下部的两侧。
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