CN110966111B - 辅助冷却装置和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辅助冷却装置和发动机，辅助冷却装置包括水套隔板本体和弹性支撑件，水套隔板本体用于置于缸体水套内，水套隔板本体能够减小缸体水套的冷却液流动截面；弹性支撑件用于将水套隔板本体卡在缸体水套内预设深度。应用时，将水套隔板本体置于缸体水套内，并利用弹性支撑件将水套隔板本体卡在缸体水套内预设深度，从而实现水套隔板本体在缸体水套内的固定，避免辅助冷却装置在缸体水套中晃动，所以避免了因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。此外，辅助冷却装置放置在发动机的缸体水套中，使缸体水套容积减小，有助于快速暖机。

Description

辅助冷却装置和发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种辅助冷却装置，本发明还涉及一种发动机。

背景技术

传统发动机缸体水套无内置辅助冷却装置，为了改善冷却性能，以往有些发动机在缸体水套内放入塑料水套隔板。这种隔板在发动机缸体水套中从周围包围缸筒外壁，通过引导冷却液的流动来调节缸体冷却状态。

但是，上述塑料水套隔板一般由尼龙材料加一定比例玻纤制作而成，放置在缸体水套中较易晃动，加剧了发动机噪声。

同时，由于尼龙材料柔性较差，塑料水套隔板对缸体水套形状和大小的设计要求较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辅助冷却装置，以避免因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。本发明的目的还在于，降低发动机运转过程中的噪声，降低发动机热负荷和提升暖机时间。

本发明的另一目的在于提供一种具有上述辅助冷却装置的发动机，以避免因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辅助冷却装置，包括：

用于置于缸体水套内的水套隔板本体，所述水套隔板本体能够减小所述缸体水套的冷却液流动截面；

用于将所述水套隔板本体卡在所述缸体水套内预设深度的弹性支撑件。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述弹性支撑件包括：

多个弹性片，所述弹性片一端设置在所述水套隔板本体上，另一端能够与所述缸体水套的内壁相抵。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述弹性片将所述水套隔板本体压紧在缸筒外壁上，所述弹性片与所述水套隔板本体的夹角为10°-90°。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述水套隔板本体包括：

用于贴紧在所述缸筒外壁上的橡胶片；

外骨架，所述弹性片设置在所述外骨架上；

包裹所述橡胶片的四周边缘的内骨架，所述橡胶片设置在所述内骨架与所述外骨架之间；

其中，所述外骨架设置有能够依次穿过所述橡胶片和所述内骨架，并固定在所述内骨架上的连接翻边。

优选的，上述辅助冷却装置中，还包括：

用于保证所述水套隔板本体的放置深度的限高片，当所述水套隔板本体置于所述缸体水套内时，所述限高片靠近缸体火力面的端面与缸体火力面的距离为0mm-5mm。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述内骨架、所述外骨架、所述弹性片和所述限高片均为不锈钢片；

所述弹性片、所述限高片与所述外骨架为一体式结构，所述弹性片在所述外骨架上冲压成型；

所述外骨架的厚度为0.2mm-0.7mm，所述内骨架的厚度为0.1mm-0.5mm。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述内骨架和所述橡胶片均为多个，分别与缸筒一一对应；所述外骨架为一个。

优选的，上述辅助冷却装置中，所述水套隔板本体设置有第一冷却孔和第二冷却孔，所述第一冷却孔对应于相邻两个缸筒连接的位置，所述第二冷却孔对应于所述缸筒热负荷较大的位置。

优选的，上述辅助冷却装置中，还包括：

用于阻挡所述缸体水套内冷却液的弹性截流片，所述弹性截流片能够在所述缸体水套中产生弹性，所述弹性截流片靠近缸体火力面的一端到缸体火力面的距离△H为5mm-30mm。

优选的，上述辅助冷却装置中，自靠近所述弹性截流片的一端到另一端，所述水套隔板本体靠近所述缸体火力面的端面，向远离所述缸体火力面的一侧倾斜；且所述水套隔板本体靠近所述缸体火力面的端面与所述缸体火力面的夹角为0°-50°。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的辅助冷却装置包括水套隔板本体和弹性支撑件，水套隔板本体用于置于缸体水套内，水套隔板本体能够减小缸体水套的冷却液流动截面；弹性支撑件用于将水套隔板本体卡在缸体水套内预设深度。

发动机缸体水套一般是环形围绕在缸筒四周，冷却液在其中进行循环冷却。缸体水套中的冷却液容易出现流速较低区域，造成缸体局部冷却能力不足，热负荷过高；特别是缸体鼻梁区附近的冷却，因为该处是缸体热负荷最高区域，冷却能力却不足。

本发明的辅助冷却装置通过水套隔板本体，改变缸体水套的冷却液循环路径和调节局部冷却液流速，能够有效改善缸体局部热负荷。辅助冷却装置被放置在缸体水套的中下部位，使缸体水套截面积减小，在冷却液流量不变的情况下，加快缸体水套中上部位冷却液流速，降低缸筒中上部位热负荷，减小发动机爆震倾向。

应用时，将水套隔板本体置于缸体水套内，并利用弹性支撑件将水套隔板本体卡在缸体水套内预设深度，从而实现水套隔板本体在缸体水套内的固定，避免辅助冷却装置在缸体水套中晃动，所以避免了因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。

此外，辅助冷却装置放置在发动机的缸体水套中，使缸体水套容积减小，有助于快速暖机。

本发明还提供了一种发动机，包括缸体和设置在所述缸体上的缸体水套，还包括置于所述缸体水套内进气侧和/或排气侧的辅助冷却装置，所述辅助冷却装置为上述任一种辅助冷却装置，由于上述辅助冷却装置具有上述效果，具有上述辅助冷却装置的发动机具有同样的效果，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的辅助冷却装置的分解结构示意图；

图2是本发明实施例提供的辅助冷却装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的辅助冷却装置的侧视图；

图4是本发明实施例提供的弹性截流片的工作原理图；

图5是本发明实施例提供的发动机的结构示意图；

图6是沿5中A-A截面的剖视图。

上图1-6中：

1-外骨架、2-橡胶片、3-内骨架、4-弹性片、5-弹性截流片、6-限高片、7-第二冷却孔、8-第一冷却孔、9-连接翻边、10-水套隔板本体靠近缸体火力面的端面、01-缸体水套、02-辅助冷却装置、03-缸体火力面、04-缸筒外壁、05-缸体。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种辅助冷却装置，避免了因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-6，本发明实施例提供的辅助冷却装置包括水套隔板本体和弹性支撑件，水套隔板本体用于置于缸体水套01内，水套隔板本体能够减小缸体水套01的冷却液流动截面；弹性支撑件用于将水套隔板本体卡在缸体水套01内预设深度。

发动机缸体水套01一般是环形围绕在缸筒四周，冷却液在其中进行循环冷却。缸体水套01中的冷却液容易出现流速较低区域，造成缸体05局部冷却能力不足，热负荷过高；特别是缸体05鼻梁区附近的冷却，因为该处是缸体05热负荷最高区域，冷却能力却不足。

本发明的辅助冷却装置通过水套隔板本体，改变缸体水套01的冷却液循环路径和调节局部冷却液流速，能够有效改善缸体05局部热负荷。辅助冷却装置被放置在缸体水套01的中下部位，使缸体水套01截面积减小，在冷却液流量不变的情况下，加快缸体水套01中上部位冷却液流速，降低缸筒中上部位热负荷，减小发动机爆震倾向。

应用时，将水套隔板本体置于缸体水套01内，并利用弹性支撑件将水套隔板本体卡在缸体水套01内预设深度，从而实现水套隔板本体在缸体水套01内的固定，避免辅助冷却装置在缸体水套01中晃动，所以避免了因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声。

此外，辅助冷却装置放置在发动机的缸体水套01中，使缸体水套01容积减小，有助于快速暖机。

优选的，弹性支撑件包括多个弹性片4，弹性片4一端设置在水套隔板本体上，另一端能够与缸体水套01的内壁相抵。如图6所示，水套隔板本体依靠弹性片4紧贴在缸体水套01的内壁(可以是缸筒外壁04，也可以是缸体水套01远离缸筒的内壁)，使其在缸体水套01内循环的冷却液的冲击下不晃动。上述弹性片4结构简单。可以理解的是，上述弹性支撑件还可以为弹性柱或弹性支架等。

进一步的技术方案中，弹性片4将水套隔板本体压紧在缸筒外壁04上，弹性片4与水套隔板本体的夹角为10°-90°。装配前，弹性片4的设计角度根据压紧要求，可设计在在10°-90°，如图6所示，虚线部分为弹性片4装入缸体水套01之前的倾斜角度，装配入缸体水套01后，弹性片4角度收缩，使其产生一定回弹力，适用范围更广。

弹性片4将水套隔板本体压紧在缸筒外壁04上，通过水套隔板本体能够较好地隔离缸筒外壁04的热量和噪音。当然，本发明也可以将水套隔板本体压紧在缸体水套01的另一侧内壁上，以实现同样的固定辅助冷却装置的效果。

如图1-3所示，水套隔板本体包括用于贴紧在缸筒外壁04上的橡胶片2；外骨架1，弹性片4设置在外骨架1上；包裹橡胶片2的四周边缘的内骨架3，橡胶片2设置在内骨架3与外骨架1之间；其中，外骨架1设置有能够依次穿过橡胶片2和内骨架3，并固定在内骨架3上的连接翻边9。

水套隔板本体由三层组成，分别为外骨架1、橡胶片2和内骨架3。这三个构件组成后的总成件如图2所示。橡胶片2采用EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer的缩写，三元乙丙)橡胶，或发泡处理后的EPDM橡胶。

外骨架1作为水套隔板本体的基础骨架，通过自身带有的翻边将橡胶片2和内骨架3固定在其表面，外骨架1和内骨架3分别压在橡胶片2两侧；内骨架3的中部为中空结构，使橡胶片2的中部通过自身的弹性突出于内骨架3，从而贴紧在缸筒外壁04上。

辅助冷却装置不仅能够降低发动机缸体05局部热负荷，其带有的橡胶片2具有降噪保温的功效，在发动机运转过程中，由于橡胶片2紧贴在缸筒外壁04，可以有效降低活塞撞击噪声。而且橡胶片2的存在使缸筒温度在发动机停机后得以维持，有助于提升短时间的二次启动热效率。

同时橡胶片2的低热传导性能使缸筒中下部温度升高，均衡了缸筒上下温度，降低了由缸筒上下部位温差较大而导致的缸孔变形变差。

通过调节进排气侧水套隔板本体的形状，还可以使进排气侧同一高度上的缸筒温度趋于同一水平，同样有利于降低缸孔变形。

可以理解的是，上述水套隔板本体还可以为其他结构，如填充有泡沫或保温棉的柔性罩结构，以达到同样的能够置于缸体水套01内，并减小缸体水套01截面积的效果，本发明在此不再一一赘述。

优选的，辅助冷却装置还包括用于保证水套隔板本体的放置深度的限高片6，当水套隔板本体置于缸体水套01内时，限高片6靠近缸体火力面03的端面与缸体火力面03的距离为0mm-5mm。

辅助冷却装置被放置在图6所示的缸体水套01中。水套隔板本体底部和缸体水套01底部贴合，依靠限高片6保证其被放置到预设深度。

如图3所示，限高片6的顶端和缸体火力面03平齐或位于缸体火力面03以下，距缸体火力面03距离为0mm-5mm。限高片6用于保证辅助冷却装置被装配到准确位置，装配过程中，当限高片6的顶端达到距缸体火力面03距离为0mm-5mm的位置时，水套隔板本体的放置深度即达到预设深度，从而提高了装配精度。

本发明还可以通过测量水套隔板本体距离缸体火力面03的距离，达到同样的保证水套隔板本体的放置深度的效果。

优选的，内骨架3、外骨架1、弹性片4和限高片6均为不锈钢片。

弹性片4、限高片6与外骨架1为一体式结构，弹性片4在外骨架1上冲压成型；本发明通过外骨架1自带的弹性片4将水套隔板本体压紧在缸筒外壁04。

外骨架1为薄不锈钢片，厚度为0.2mm-0.7mm，外骨架1具有一定刚性，可以牢固地固定橡胶片2和内骨架3。同时外骨架1具有足够的柔性，对缸体水套01的形状要求没那么高。

内骨架3为薄不锈钢片，厚度为0.1mm-0.5mm。内骨架3的作用是将橡胶片2压紧在外骨架1上，同时防止翻边将橡胶片2压溃。

本发明的辅助冷却装置由两层不锈钢片和一层发泡橡胶构成，结构简单，容易成型；柔性较好，较易达到在缸体水套01中精确阻断冷却液，改变冷却液循环路径的要求。

上述厚度的不锈钢片能够较好地适用于缸体水套01的形状，且不易与冷却液发生反应，使用寿命较长。弹性片4、限高片6与外骨架1还可以为分体式结构，通过焊接连接在一起。内骨架3、外骨架1、弹性片4和限高片6还可以采用其他材质，如铜片等。

为了便于加工，内骨架3和橡胶片2均为多个，分别与缸筒一一对应；外骨架1为一个。如图1所示，每个橡胶片2对应一个内骨架3，每个内骨架3包裹在其对应的橡胶片2的四周，橡胶片2能够通过弹性变形突出内骨架3的中部，从而贴紧在缸筒外壁04上，实现降噪保温功能。

本发明通过同一个外骨架1将多个内骨架3和橡胶片2固定为一个整体的结构，装配时，每个内骨架3和橡胶片2之间不会产生干扰，结构简单。

可替换的，本发明还可以通过一个内骨架3和橡胶片2与外骨架1连接。

优选的，水套隔板本体设置有第一冷却孔8和第二冷却孔7，第一冷却孔8对应于相邻两个缸筒连接的位置，第二冷却孔7对应于缸筒热负荷较大的位置。

本发明的辅助冷却装置在相邻两个缸筒连接的位置(即缸间位置)均设置第一冷却孔8，使缸间被充分冷却；在缸筒对应热负荷较大的位置设置第二冷却孔7，第一冷却孔8和第二冷却孔7的位置和大小可根据热负荷情况进行调节。

第一冷却孔8和第二冷却孔7穿透外骨架1、橡胶片2和内骨架3。冷却孔可根据缸壁和缸间实际热负荷情况设计成多边形或圆形。这些冷却孔保证了缸筒中下部位温度在合理区间。

上述冷却孔还可以替换为冷却凹槽，通过使冷却凹槽内通入冷却液实现同样的降低热负荷较大位置的热量。

辅助冷却装置还包括：用于阻挡缸体水套01内冷却液的弹性截流片5，弹性截流片5能够在缸体水套01中产生弹性，弹性截流片5靠近缸体火力面03的一端到缸体火力面03的距离△H为5mm-30mm。为了简化结构，弹性截流片5为V型，当然，还可以为Y型、N型等。

弹性截流片5在缸体水套01中角度张大，产生弹性，如图4所示，虚线部分即为弹性截流片5装入缸体水套01中弹性变形后的形状。该弹性截流片5作用是调节缸体水套01内冷却液流向，如图3所示，冷却装置的弹性截流片5顶部至缸体火力面03的距离△H范围为5mm-30mm，通过调节弹性截流片5顶端(靠近缸体火力面03的一端)到缸体火力面03的距离△H，使冷却液在进排气侧得到最佳分配，进而达到最佳的冷却效果。该高度以下弹性截流片5可以完全截断水流，或留有部分过水通道。

弹性截流片5可以与外骨架1为一体式结构，也可以为分体式结构，通过焊接固定连接。本发明还可以通过增加水套隔板本体截面积，或者使外骨架1具有弹性突起部，实现同样的阻挡缸体水套01内冷却液的效果。

优选的，自靠近弹性截流片5的一端到另一端，水套隔板本体靠近缸体火力面03的端面(即图3中的顶面)，向远离缸体火力面03的一侧倾斜；且水套隔板本体靠近缸体火力面03的端面与缸体火力面03的夹角为0°-50°。

本发明将水套隔板本体的顶部设计成相对于缸体火力面03的角度范围为0°-50°，引导冷却液对局部热负荷过高区进行强冷，降低发动机局部热负荷。具体的，图3中的箭头为引导冷却液的流动方向，引导冷却液向局部热负荷过高区流动。

可以理解的是，水套隔板本体的顶面还可以沿曲线延伸，以实现同样的引流冷却液的效果。

本发明实施例还提供了一种发动机，包括缸体05和设置在缸体05上的缸体水套01，还包括置于缸体水套01内进气侧和/或排气侧的辅助冷却装置02，辅助冷却装置02为上述任一项实施例提供的辅助冷却装置，避免了因辅助冷却装置的晃动造成的发动机噪声，其优点是由辅助冷却装置带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

如图5和图6所示，辅助冷却装置02被放置在发动机的缸体水套01中，根据实际冷却性能要求，放置在进气侧或排气侧，或进排气侧同时放置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种辅助冷却装置，其特征在于，包括：

用于置于缸体水套(01)内的水套隔板本体，所述水套隔板本体能够减小所述缸体水套(01)的冷却液流动截面；

用于将所述水套隔板本体卡在所述缸体水套(01)内预设深度的弹性支撑件；

其中，所述水套隔板本体设置有第一冷却孔(8)和第二冷却孔(7)，所述第一冷却孔(8)对应于相邻两个缸筒连接的位置，所述第二冷却孔(7)对应于所述缸筒热负荷较大的位置；

所述弹性支撑件包括：

多个弹性片(4)，所述弹性片(4)一端设置在所述水套隔板本体上，另一端能够与所述缸体水套(01)的内壁相抵，所述弹性片(4)将所述水套隔板本体压紧在缸筒外壁(04)上。

2.根据权利要求1所述的辅助冷却装置，其特征在于，所述弹性片(4)与所述水套隔板本体的夹角为10°-90°。

3.根据权利要求2所述的辅助冷却装置，其特征在于，所述水套隔板本体包括：

用于贴紧在所述缸筒外壁(04)上的橡胶片(2)；

外骨架(1)，所述弹性片(4)设置在所述外骨架(1)上；

包裹所述橡胶片(2)的四周边缘的内骨架(3)，所述橡胶片(2)设置在所述内骨架(3)与所述外骨架(1)之间；

其中，所述外骨架(1)设置有能够依次穿过所述橡胶片(2)和所述内骨架(3)，并固定在所述内骨架(3)上的连接翻边(9)。

4.根据权利要求3所述的辅助冷却装置，其特征在于，还包括：

用于保证所述水套隔板本体的放置深度的限高片(6)，当所述水套隔板本体置于所述缸体水套(01)内时，所述限高片(6)靠近缸体火力面(03)的端面与缸体火力面(03)的距离为0mm-5mm。

5.根据权利要求4所述的辅助冷却装置，其特征在于，所述内骨架(3)、所述外骨架(1)、所述弹性片(4)和所述限高片(6)均为不锈钢片；

所述弹性片(4)、所述限高片(6)与所述外骨架(1)为一体式结构，所述弹性片(4)在所述外骨架(1)上冲压成型；

所述外骨架(1)的厚度为0.2mm-0.7mm，所述内骨架(3)的厚度为0.1mm-0.5mm。

6.根据权利要求3所述的辅助冷却装置，其特征在于，所述内骨架(3)和所述橡胶片(2)均为多个，分别与缸筒一一对应；

所述外骨架(1)为一个。

7.根据权利要求1-6任一项所述的辅助冷却装置，其特征在于，还包括：

用于阻挡所述缸体水套(01)内冷却液的弹性截流片(5)，所述弹性截流片(5)能够在所述缸体水套(01)中产生弹性；

所述弹性截流片(5)靠近缸体火力面(03)的一端到缸体火力面(03)的距离△H为5mm-30mm。

8.根据权利要求7所述的辅助冷却装置，其特征在于，自靠近所述弹性截流片(5)的一端到另一端，所述水套隔板本体靠近所述缸体火力面(03)的端面(10)，向远离所述缸体火力面(03)的一侧倾斜；且所述水套隔板本体靠近所述缸体火力面(03)的端面(10)与所述缸体火力面(03)的夹角为0°-50°。

9.一种发动机，包括缸体(05)和设置在所述缸体(05)上的缸体水套(01)，其特征在于，还包括置于所述缸体水套(01)内进气侧和/或排气侧的辅助冷却装置(02)，所述辅助冷却装置(02)为如权利要求1-8任一项所述的辅助冷却装置。

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