CN109989842A - 气缸套、发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种气缸套、一种发动机及一种车辆，其中，气缸套为筒状，气缸套的内壁分为推力面及非推力面，气缸套位于推力面处的壁厚大于位于非推力面处的壁厚。本发明对气缸套的壁厚进行改进，使得气缸套位于推力面处的壁厚大于位于非推力面处的壁厚，改善气缸套受力不平衡的问题，能够达到气缸套圆周方向受力变形均匀的目的，延长气缸套的使用寿命。

Description

气缸套、发动机及车辆

技术领域

本发明涉及发动机零部件技术领域，具体而言，涉及一种气缸套、一种发动机及一种车辆。

背景技术

气缸套是一个圆筒形零件，置于机体的气缸体孔中，气缸套上部由气缸盖压紧固定。活塞在其内孔作往复运动，其外有冷却水冷却。气缸套内表受高温高压燃气直接作用，并始终与活塞环及活塞裙部发生高速滑动摩擦。

发动机的活塞在气缸套表面高速滑动，使气缸套内壁受到强烈的摩擦。气缸套内壁是发动机中磨损最为严重的表面之一，也是决定发动机大修期的最重要表面之一。气缸套内外温差大，气压力大，发动机实际工作时，活塞作用在推力面的作用力远大于非推力面的作用力。因此，气缸套的耐磨性、强度、刚度、耐穴蚀能力，以及冷却系统对气缸套温度控制决定了气缸套的可靠性。

通常情况下，气缸套为圆周方向上壁厚相等的圆柱型气缸套。在发动机运转时，气缸套长期受到侧推力的作用，气缸套圆周方向受力不均匀，在侧推力作用下，推力面的变形量要大于非推力面，造成气缸套内壁推力面的部位磨损最快。传统圆柱型气缸套很难改善活塞对气缸套内壁的伤害。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提出了一种气缸套。

本发明第二方面提出了一种发动机。

本发明第三方面提出了一种车辆。

本发明第一方面提出了一种气缸套，气缸套为筒状，气缸套的内壁分为推力面及非推力面，气缸套位于推力面处的壁厚大于位于非推力面处的壁厚。

本发明对气缸套的壁厚进行改进，增大气缸套位于推力面处的壁厚或降低非推力面处的壁厚，使得气缸套位于推力面处的壁厚大于位于非推力面处的壁厚。在气缸套使用的过程中，气缸套推力面的抗压能力得到提升，改善气缸套受力不平衡的问题，能够达到气缸套圆周方向受力变形均匀的目的，延长气缸套的使用寿命。此外，本发明提出的气缸套结构简单，容易加工制造且制造成本低。具体地，推力面分为第一推力面及第二推力面，且第一推力面与第二推力面沿气缸套的径向相对设置，第一推力面与第二推力面之间为非推力面。

具体地，本发明提出的气缸套应用于发动机，气缸套为筒状结构。在发动机实际使用过程中，气缸套圆周方向受力不均匀，推力面所承受的力要远大于非推力面所承受力。由于侧推力的存在，使得推力面的变形量要大于非推力面的变形量，造成气缸套推力面磨损严重。本发明提出的气缸套推力面处的壁厚大于位于非推力面处的壁厚，使得气缸套推力面的抗压能力得到提升，进而达到气缸套圆周方向受力均匀，变形均匀的目的，延长气缸套的使用寿命。

根据本发明上述的气缸套，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，气缸套位于推力面处的壁厚为L1，气缸套位于非推力面处的壁厚为L2，满足1.05≤L1/L2≤1.25。

在该技术方案中，进一步限定气缸套位于推力面处的壁厚L1与气缸套位于非推力面处的壁厚L2的比值在1.05至1.25之间。位于上述区间内的比值，可以保证气缸套圆周方向受力变形均匀，同时符合发动机内部空间结构要求，且制造难度低，便于加工制造。

在上述任一技术方案中，优选地，气缸套包括顶部段、中部段和底部段，气缸套在中部段处的内壁沿周向被分为推力面及非推力面；气缸套的内壁为圆柱面，气缸套在顶部段处和底部段处的外壁为圆柱面，气缸套在中部段处的外壁为椭圆柱面；气缸套还包括将顶部段与中部段接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的上过渡段，以及将中部段和底部段接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的下过渡段。

在该技术方案中，沿气缸套的轴向，气缸套被分为顶部段、中部段和底部段。其中，气缸套的内壁为圆柱面，使得气缸套与活塞适配；气缸套在中部段处的内壁沿周向分为推力面及非推力面，气缸套在中部段处的外壁为椭圆柱面，使其横截面形状为椭圆形，达到气缸套圆周方向受力变形均匀的目的；气缸套在顶部段处和底部段处的外壁为圆柱面，达到便于安装的目的；顶部段与中部段通过上过渡段接合，中部段和底部段通过下过渡段接合，上过渡段与下过渡段均具有平滑过渡变化的壁厚度，保证气缸套外部整体光滑，便于安装的同时避免应力集中。

具体地，本发明对气缸套的外壁进行改进，将气缸套中部的外壁位于非推力面处做的薄一些，使其横截面形状为椭圆形，以达到气缸套圆周方向受力变形均匀的目的。

发明第二方面提出了一种发动机，包括：机壳，机壳内设置有气缸；及如本发明第一方面任一项的气缸套，气缸套位于气缸内。

本发明提出的发动机包括机壳及如本发明第一方面任一项的气缸套，因此具有上述气缸套全部有益效果，在此不再一一论述。具体地，气缸套位于机壳的气缸内。

根据本发明上述的发动机，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，气缸套的外壁与气缸的内壁之间形成有密闭空间，密闭空间内设置有冷却液。

在该技术方案中，由于发动机高速运用过程中，气缸套内壁受到强烈的摩擦或产生大量的热量，造成气缸套内外温差大。本发明在气缸套的外壁与气缸的内壁之间设置密闭空间，密闭空间内设置有冷却液，利用冷却液带走大部分的热量，以降低气缸套及其附近的热量，对气缸套及发动机整体进行保护。

在上述任一技术方案中，优选地，机壳上设置有进液口及出液口，进液口及出液口与密闭空间相连通；进液口与出液口沿气缸套的径向相对设置。

在该技术方案中，在机壳上设置有与密闭空间相连通进液口及出液口，具体地，进液口及出液口均设置于密闭空间的顶部，且沿气缸套的径向相对设置。冷却液从气缸套顶部的进液口进入到密闭空间内，待冷却液充满密闭空间后，围绕气缸套外壁一周后通过另一侧的出液口排出，形成循环冷却系统，对气缸套及发动机的温度进行有效控制。

具体地，进液口及出液口中的一个与气缸套的第一推力面相对设置，另一个与气缸套的第二推力面相对设置，沿气缸套的径向呈对称分布。

在上述任一技术方案中，优选地，密闭空间在推力面处的过流面积小于密闭空间在非推力面处的过流面积。

在该技术方案中，密闭空间在推力面处的过流面积小于密闭空间在非推力面处的过流面积，使得密闭空间在靠近推力面处的位置通道小，流速快，中间部分通道大，流速慢。在相同流量的情况下，流速快的位置冷却液带走热量多，这样通过流速的变化可以带走推力面处更多的温度，从而改善气缸套温差，达到增强冷却的效果，避免推力面处磨损严重。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：密封圈，套设于气缸套上，密封圈位于密闭空间的底部，用于密封气缸与气缸套相连接的位置。

在该技术方案中，密封圈套设于气缸套上，并位于密闭空间的底部，密封气缸与气缸套相连接的位置，避免冷却液泄漏。即密闭空间顶部相对的两侧设置有进液口及出液口，密闭空间的底部设置有密封圈，形成整体的密闭空间，循环冷却。

在上述任一技术方案中，优选地，气缸的数量为多个，气缸套的数量与气缸相适配，且多个气缸与多个气缸套之间形成有多个密闭空间；机壳上设置有过流口，相邻密闭空间的底部通过过流口相连通。

在该技术方案中，气缸的数量为多个，是由发动机本身型号决定的，而每一个气缸内均设置有上述气缸套，并在气缸套与气缸之间形成上述密闭空间，以达到冷却的目的。

当密闭空间的数量为多个时，在机壳上设置有过流口，过流口位于密闭空间的底部，并且用于连通相连两个密闭空间。当冷却液进入至其中一个密闭空间后，会通过过流口流至相邻的密闭空间，以此类推，保证全部密闭空间内均具有冷却液，从而从发动机的四周进行冷却。

本发明第三方面提出了一种车辆，包括：如本发明第一方面任一项的气缸套；或如本发明第二方面任一项的发动机。

本发明提出的车辆，因包括如本发明第一方面任一项的气缸套；或如本发明第二方面任一项的发动机，因此具有上述气缸套或上述发动机的全部有益效果，在此不再一一论述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的气缸套的纵向剖视图；

图2为图1所示实施例的气缸套沿A-A的剖视图；

图3是本发明一个实施例的发动机中气缸套的装配图；

图4是本发明另一个实施例的发动机中气缸套的装配图；

图5为图4所示实施例的发动机中冷却液的流动方向示意图。

其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100发动机，12气缸套，122第一推力面，124第二推力面，126非推力面，14机壳，16气缸，18密闭空间，20过流口，22密封圈，24进液口，26出液口，28顶部段，30中部段，32底部段。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图5来描述根据本发明一些实施例提出的气缸套12及发动机100。

本发明提出了第一方面提出了一种气缸套12，如图1和图2所示，气缸套12为筒状，气缸套12的内壁分为推力面(图中第一推力面122与第二推力面124的总称)及非推力面126，气缸套12位于推力面处的壁厚大于位于非推力面126处的壁厚。

本发明对气缸套12的壁厚进行改进，增大气缸套12位于推力面处的壁厚或降低非推力面126的壁厚，使得气缸套12位于推力面处的壁厚大于位于非推力面126处的壁厚。在气缸套12使用的过程中，气缸套12推力面的抗压能力得到提升，改善气缸套12受力不平衡的问题，能够达到气缸套12圆周方向受力变形均匀的目的，延长气缸套12的使用寿命。此外，本发明提出的气缸套12结构简单，容易加工制造且制造成本低。具体地，推力面分为第一推力面122及第二推力面124，且第一推力面122与第二推力面124沿气缸套12的径向相对设置，第一推力面122与第二推力面124之间为非推力面126。

具体地，本发明提出的气缸套12应用于发动机100，在发动机100实际使用过程中，气缸套12圆周方向受力不均匀，推力面所承受的力要远大于非推力面126所承受力。由于侧推力的存在，使得推力面的变形量要大于非推力面126的变形量，造成气缸套12推力面磨损严重。本发明提出的气缸套12推力面处的壁厚大于位于非推力面126处的壁厚，使得气缸套12推力面的抗压能力得到提升，进而达到气缸套12圆周方向受力均匀，变形均匀的目的，延长气缸套12的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图2所示，气缸套12位于推力面处的壁厚为L1，气缸套12位于非推力面126处的壁厚为L2，满足1.05≤L1/L2≤1.25。

在该实施例中，进一步限定气缸套12位于推力面处的壁厚L1与气缸套12位于非推力面126处的壁厚L2的比值在1.05至1.25之间。位于上述区间内的比值，可以保证气缸套12圆周方向受力变形均匀，同时符合发动机100内部空间结构要求，且制造难度低，便于加工制造。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图2和图3所示，气缸套12包括顶部段28、中部段30和底部段32，气缸套12在中部段30处的内壁沿周向被分为推力面及非推力面126；气缸套12的内壁为圆柱面，气缸套12在顶部段28处和底部段32处的外壁为圆柱面，气缸套12在中部段30处的外壁为椭圆柱面；气缸套12还包括将顶部段28与中部段30接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的上过渡段，以及将中部段30和底部段32接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的下过渡段。

在该实施例中，沿气缸套12的轴向，气缸套12被分为顶部段28、中部段30和底部段32。其中，气缸套12的内壁为圆柱面，使得气缸套12与活塞适配；气缸套12在中部段30处的内壁沿周向分为推力面及非推力面126，气缸套12在中部段30处的外壁为椭圆柱面，使其横截面形状为椭圆形，达到气缸套12圆周方向受力变形均匀的目的；气缸套12在顶部段28处和底部段32处的外壁为圆柱面，达到便于安装的目的；顶部段28与中部段30通过上过渡段接合，中部段30和底部段32通过下过渡段接合，上过渡段与下过渡段均具有平滑过渡变化的壁厚度，保证气缸套12外部整体光滑，便于安装的同时避免应力集中。

具体地，本发明对气缸套12的外壁进行改进，将气缸套12中部的外壁位于非推力面126处做的薄一些，使其横截面形状为椭圆形，以达到气缸套12圆周方向受力变形均匀的目的。

发明第二方面提出了一种发动机100，如图3至图5所示，包括：机壳14，机壳14内设置有气缸16；及如本发明第一方面任一项的气缸套12，气缸套12位于气缸16内。

本发明提出的发动机100包括机壳14及如本发明第一方面任一项的气缸套12，因此具有上述气缸套12全部有益效果，在此不再一一论述。具体地，气缸套12位于机壳14的气缸16内。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图3和图4所示，气缸套12的外壁与气缸16的内壁之间形成有密闭空间18，密闭空间18内设置有冷却液(填充于密闭空间18内，图中未示出)。

在该实施例中，由于发动机100高速运用过程中，气缸套12内壁受到强烈的摩擦或产生大量的热量，造成气缸套12内外温差大。本发明在气缸套12的外壁与气缸16的内壁之间设置密闭空间18，密闭空间18内设置有冷却液，利用冷却液带走大部分的热量，以降低气缸套12及其附近的热量，对气缸套12及发动机100整体进行保护。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图5所示，机壳14上设置有进液口24及出液口26，进液口24及出液口26与密闭空间18相连通；进液口24与出液口26沿气缸套12的径向相对设置。

在该实施例中，在机壳14上设置有与密闭空间18相连通进液口24及出液口26，具体地，进液口24及出液口26均设置于密闭空间18的顶部，且沿气缸套12的径向相对设置。冷却液从气缸套12顶部的进液口24进入到密闭空间18内，待冷却液充满密闭空间18后，围绕气缸套12外壁一周后通过另一侧的出液口26排出，形成循环冷却系统，对气缸套12及发动机100的温度进行有效控制。

具体地，进液口24及出液口26中的一个设置于气缸套12的第一推力面122附近，另一个设置于气缸套12的第二推力面124附近，并沿气缸套12的径向呈对称分布。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图5所示，密闭空间18在第一推力面122处及第二推力面124处的过流面积小于密闭空间18在非推力面126处的过流面积。

在该实施例中，密闭空间18在推力面处的过流面积小于密闭空间18在非推力面126处的过流面积，使得密闭空间18在靠近进液口24和出液口26的位置通道小，流速快，中间部分通道大，流速慢。在相同流量的情况下，流速快的位置冷却液带走热量多，这样通过流速的变化可以带走推力面处更多的温度，从而改善气缸套12温差，达到增强冷却的效果，避免推力面处磨损严重。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4所示，还包括：密封圈22，套设于气缸套12上，密封圈22位于密闭空间18的底部，用于密封气缸16与气缸套12相连接的位置。

在该实施例中，密封圈22套设于气缸套12上，并位于密闭空间18的底部，密封气缸16与气缸套12相连接的位置，避免冷却液泄漏。即密闭空间18顶部相对的两侧设置有进液口24及出液口26，密闭空间18的底部设置有密封圈22，形成整体的密闭空间18，循环冷却。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4和图5所示，气缸16的数量为多个，气缸套12的数量与气缸16相适配，且多个气缸16与多个气缸套12之间形成有多个密闭空间18；机壳14上设置有过流口20，相邻密闭空间18的底部通过过流口20相连通。

在该实施例中，气缸16的数量为多个，是由发动机100本身型号决定的，而每一个气缸16内均设置有上述气缸套12，并在气缸套12与气缸16之间形成上述密闭空间18，以达到冷却的目的。

当密闭空间18的数量为多个时，在机壳14上设置有过流口20，过流口20位于密闭空间18的底部，并且用于连通相连两个密闭空间18。当冷却液进入至其中一个密闭空间18后，会通过过流口20流至相邻的密闭空间18，以此类推，保证全部密闭空间18内均具有冷却液，从而从发动机的四周进行冷却。

具体实施中，本发明提出的气缸套12是一种非等壁厚的气缸套12，气缸套12非推力面126的壁厚减薄，达到气缸套12圆周方向受力变形均匀。特别是对于气缸16心距较小的直列式多缸发动机，又能增加缸与缸之间水套的通道面积。同时，密闭空间18的过流面积变化，在靠近进液口24和出液口26处的水流通道小，流速快，中间部分水流通道大，流速慢，流速快的位置冷却液带走热量多。通过流速的变化可以带走推力面更多的温度，从而改善气缸套12外侧的温度，达到增强气缸16之间冷却的效果。

具体地，如图1和图2所示，气缸套12内壁轮廓为圆，而处于水套部分(即气缸套12的中部段30)中间冷却区的外壁轮廓为椭圆。即在推力面方向上适当减薄气缸套12的壁厚。设定推力面的气缸套12壁厚为L1，非推力面126的气缸套12壁厚为L2，本发明的气缸套12中L1＞L2。如图3所示，气缸套12在顶部段28和底部段32的外壁仍为圆周，便于气缸套12在机壳14中的装配和密封。而在中间冷却区的外壁轮廓为椭圆。

具体地，如图4所示，气缸套12安装在机壳14中，气缸套12底部装有两道密封圈22。如图5所示，图中箭头表示冷却液流动方向，其中，冷却液从气缸套12顶部进液口24流入，围绕气缸套12外壁一周后，从另一侧的出液口26流出。相邻两气缸16之间的底部设有过流口20，使气缸16与气缸16之间底部水流相通。

本气缸套12的推力面处于接近进液口24和出液口26的位置，因气缸套12壁厚不等，在推力面位置密闭空间18宽度窄于非推力面126位置的密闭空间18，即推力面部位过流面积小于非推力面126部位。在水压一定的条件下，过流面积越小，流速越大。较大速度的冷却液能带走更多的热量，故此能够提高气缸套12的冷却效果。

本发明提出的气缸套12不仅能够改善气缸套12受力平衡，同时有利于气缸16冷却，且具有结构简单，便于制造加工，成本较低的优点。

本发明第三方面提出了一种车辆，包括：如本发明第一方面任一项的气缸套12；或如本发明第二方面任一项的发动机100。

本发明提出的车辆，因包括如本发明第一方面任一项的气缸套12或如本发明第二方面任一项的发动机100，因此具有上述气缸套12或上述发动机100的全部有益效果，在此不再一一论述。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气缸套，所述气缸套为筒状，其特征在于，

所述气缸套的内壁分为推力面及非推力面，所述气缸套位于所述推力面处的壁厚大于位于所述非推力面处的壁厚。

2.根据权利要求1所述的气缸套，其特征在于，

所述气缸套位于所述推力面处的壁厚为L1，所述气缸套位于所述非推力面处的壁厚为L2，满足1.05≤L1/L2≤1.25。

3.根据权利要求1或2所述的气缸套，其特征在于，

所述气缸套包括顶部段、中部段和底部段，所述气缸套在所述中部段处的内壁沿周向被分为所述推力面及所述非推力面；

所述气缸套的内壁为圆柱面，所述气缸套在所述顶部段处和所述底部段处的外壁为圆柱面，所述气缸套在所述中部段处的外壁为椭圆柱面；

所述气缸套还包括将所述顶部段与所述中部段接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的上过渡段，以及将所述中部段和底部段接合的具有平滑过渡变化的壁厚度的下过渡段。

4.一种发动机，其特征在于，包括：

机壳，所述机壳内设置有气缸；及

如权利要求1至3中任一项所述的气缸套，所述气缸套位于所述气缸内。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，

所述气缸套的外壁与所述气缸的内壁之间形成有密闭空间，所述密闭空间内设置有冷却液。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，

所述机壳上设置有进液口及出液口，所述进液口及所述出液口与所述密闭空间相连通；

所述进液口与所述出液口沿所述气缸套的径向相对设置。

7.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，

所述密闭空间在所述推力面处的过流面积小于所述密闭空间在所述非推力面处的过流面积。

8.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，还包括：

密封圈，套设于所述气缸套上，所述密封圈位于所述密闭空间的底部，用于密封所述气缸与所述气缸套相连接的位置。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的发动机，其特征在于，

所述气缸的数量为多个，所述气缸套的数量与气缸相适配，且多个所述气缸与多个所述气缸套之间形成有多个密闭空间；

所述机壳上设置有过流口，相邻密闭空间的底部通过所述过流口相连通。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

如权利要求1至3中任一项所述的气缸套；或

如权利要求4至9中任一项所述的发动机。