CN111894753A - 一种顺流式柴油发动机的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种顺流式柴油发动机的冷却装置，涉及柴油发动机技术领域，其包括：气缸套；气缸体，其套设于气缸套外，并与气缸套之间形成两个上下间隔分布的第一冷却腔和第二冷却腔；第一冷却腔的两侧分别开设有第一冷却腔进水口和第一冷却腔出水口；第二冷却腔的两侧分别开设有第二冷却腔进水口和第二冷却腔出水口；第二冷却腔进水口与第一冷却腔出水口相连通；缸盖进水通道，其设于气缸体上，缸盖进水通道的两端分别用于与气缸盖和第一冷却腔出水口相连通。本申请的顺流式柴油发动机的冷却装置的气缸套与气缸体的上部和下部之间没有过盈接触，不会导致气缸套变形，不影响发动机的可靠耐久性。

Description

一种顺流式柴油发动机的冷却装置

技术领域

本申请涉及柴油发动机技术领域，特别涉及一种顺流式柴油发动机的冷却装置。

背景技术

随着发动机功率及排放要求的提高，使发动机热负荷大幅提高，对机体冷却能力要求越来越高，尤其是发动机活塞一环处的冷却。目前一般在发动机的气缸套与气缸体之间形成冷却腔以对气缸套进行散热。

相关技术中，机体冷却腔包括机体和气缸套，此气缸套顶部的外壁与机体的内壁围成能够导流冷却液，以对气缸套的活塞一环位置进行冷却的第一冷却腔，气缸套底部的外壁与机体的内壁过渡配合；机体上开设有将冷却液导入第一冷却腔的第一进液通道，以及导出第一冷却腔内冷却液的第一出液通道。该方案提供的机体冷却腔，通过在气缸套顶部的外侧设置第一冷却腔，以使顶部的外壁直接与冷却液接触，而气缸套的底部的外壁则直接与机体的内壁接触，从而使得气缸套的顶部成为湿式气缸套，底部成为干式气缸套，令整个气缸套以上湿下干的方式与机体配合。

但是，气缸套上部为湿式结构，对气缸套有充分的冷却，但气缸套下部采用干式缸套结构，冷却水通过冷却气缸体间接冷却气缸套，气缸套冷却不足，导致气缸套热变形大；气缸套下部采用干式缸套结构，气缸体与气缸套之间过盈接触力大，导致气缸套装配变形大，影响发动机的可靠耐久性。

发明内容

本申请实施例提供一种顺流式柴油发动机的冷却装置，以解决相关技术中气缸套下部采用干式缸套结构，气缸套下部冷却不足，热变形大；以及气缸体与气缸套之间过盈接触力大，导致气缸套变形大，影响发动机的可靠耐久性的问题。

第一方面，提供了一种顺流式柴油发动机的冷却装置，其包括：

气缸套；

气缸体，其套设于所述气缸套外，并与所述气缸套之间形成两个上下间隔分布的第一冷却腔和第二冷却腔；所述第一冷却腔的两侧分别开设有第一冷却腔进水口和第一冷却腔出水口；所述第二冷却腔的两侧分别开设有第二冷却腔进水口和第二冷却腔出水口；所述第二冷却腔进水口与所述第一冷却腔出水口相连通；

缸盖进水通道，其设于所述气缸体上，所述缸盖进水通道的两端分别用于与气缸盖和所述第一冷却腔出水口相连通。

一些实施例中，所述第二冷却腔进水口的截面面积小于所述缸盖进水通道的截面面积。

一些实施例中，所述第二冷却腔进水口的截面面积小于所述第二冷却腔出水口的截面面积。

一些实施例中，该冷却装置还包括分流腔，所述分流腔设于所述气缸体上，所述缸盖进水通道与所述第二冷却腔进水口均通过所述分流腔与所述第一冷却腔出水口相连通。

一些实施例中，所述第二冷却腔进水口与所述分流腔之间通过调节通道相连通。

一些实施例中，所述调节通道包括相互连通的第一调节通道和第二调节通道，所述第一调节通道竖直设置，并与所述分流腔相连；所述第二调节通道水平设置，并与所述第二冷却腔进水口相连。

一些实施例中，该冷却装置还包括密封塞，所述密封塞封堵于所述第二调节通道远离所述第二冷却腔进水口的一端。

一些实施例中，该冷却装置还包括出水腔和回水腔，所述出水腔和所述回水腔均设于所述气缸体上，并位于所述气缸体的同侧，所述出水腔与所述第一冷却腔进水口相连通；所述回水腔与所述第二冷却腔出水口相连通。

一些实施例中，该冷却装置还包括缸盖出水通道，所述缸盖出水通道的两端分别与所述气缸盖和所述回水腔相连通。

一些实施例中，所述气缸体的内壁沿圆周方向凸设形成承载台；所述气缸套的外壁沿圆周方向凸设形成与所述承载台相适配的压持部，所述压持部压持于所述承载台上，以将所述气缸套和所述气缸体之间的空间分隔并形成所述第一冷却腔和所述第二冷却腔。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请的顺流式柴油发动机的冷却装置的气缸套与气缸体的上部和下部之间没有过盈接触，不会导致气缸套装配变形，不影响发动机的可靠耐久性，且顺流式的冷却方式可以优先冷却热负荷较大的气缸套上部，主要针对气缸套上部热负荷大的发动机，并使得缸体缸盖整体水套的压降较小，对水泵能力要求低，降低水泵的功耗，且能高效冷却热负荷大的气缸套的上部的基础上，还能实现对气缸盖的冷却，有效提高了整个发动机的冷却效率。

本申请实施例提供了一种顺流式柴油发动机的冷却装置，由于气缸体套设于气缸套外，并与气缸套之间形成两个上下间隔分布的第一冷却腔和第二冷却腔，以使气缸套上部和下部均为湿式结构，且冷却液从第一冷却腔进水口进入第一冷却腔内，对气缸套的上部进行冷却，再从第一冷却腔出水口流出，流出的冷却液中一部分从第二冷却腔进水口流入第二冷却腔，以对第二冷却腔进行冷却，再从第二冷却腔出水口流出，剩余的一部分经由缸盖进水通道进入气缸盖，以冷却气缸盖，从而完成顺流式的冷却流动路径。因此，本申请的顺流式柴油发动机的冷却装置的气缸套与气缸体的上部和下部之间没有过盈接触，不会导致气缸套变形，不影响发动机的可靠耐久性，且顺流式的冷却方式可以优先冷却热负荷较大的气缸套的上部分，主要针对气缸套的上部分热负荷大的发动机，并使得缸体缸盖整体水套压降较小，对水泵能力要求低，降低水泵的功耗，且在高效冷却热负荷大的气缸套的上部的基础上，还能实现对气缸盖的冷却，有效提高了整个发动机的冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的顺流式柴油发动机的冷却装置的纵剖视图；

图2为第一冷却腔内冷却液的流动示意图；

图3为第二冷却腔内冷却液的流动示意图；

图4为本申请实施例提供的顺流式柴油发动机的冷却装置的原理图。

图中：1、气缸套；10、压持部；2、气缸体；20、第一冷却腔；200、第一冷却腔进水口；201、第一冷却腔出水口；21、第二冷却腔；210、第二冷却腔进水口；211、第二冷却腔出水口；22、承载台；23、分流腔；3、出水腔；4、缸盖进水通道；5、气缸盖；6、调节通道；60、第一调节通道；61、第二调节通道；7、密封塞；8、回水腔；9、缸盖出水通道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种顺流式柴油发动机的冷却装置，其包括气缸套1和气缸体2，气缸套1套设在活塞外，气缸体2套设于气缸套1外，并与气缸套1之间形成两个上下间隔分布的第一冷却腔20和第二冷却腔21，以使气缸套1上部和下部均为湿式结构，气缸套1与气缸体2的上部和下部之间没有过盈接触，不会导致气缸套1变形。第一冷却腔20和第二冷却腔21均为环形结构，参见图2所示，第一冷却腔20的两侧分别开设有第一冷却腔进水口200和第一冷却腔出水口201，冷却液从第一冷却腔进水口200进入第一冷却腔20，分成两股流体在环形的第一冷却腔20内环绕流动，最后汇聚并从第一冷却腔出水口201流出；参见图3所示，第二冷却腔21的两侧分别开设有第二冷却腔进水口210和第二冷却腔出水口211，冷却液从第二冷却腔进水口210进入第二冷却腔21，分成两股流体在环形的第二冷却腔21内环绕流动，最后汇聚并从第二冷却腔出水口211流出。第一冷却腔进水口200和第二冷却腔出水口211位于气缸体2的同侧，第二冷却腔进水口210与第一冷却腔出水口201位于气缸体2的同侧，且第二冷却腔进水口210与第一冷却腔出水口201相连通。采用水泵给冷却装置供水，冷却液从第一冷却腔进水口200进入第一冷却腔20内，对气缸套1的上部进行冷却，再从第一冷却腔出水口201流出到第二冷却腔进水口210，从第二冷却腔进水口210流入第二冷却腔21，以对第二冷却腔21进行冷却，最后从第二冷却腔出水口211流出。该冷却装置还包括缸盖进水通道4，缸盖进水通道4设于气缸体2的顶端，缸盖进水通道4的两端分别用于与气缸盖5和第一冷却腔出水口201相连通，从第一冷却腔出水口201流出的冷却液还有一部分会经由缸盖进水通道4进入气缸盖5，以冷却气缸盖5。

本申请实施例的顺流式柴油发动机的冷却装置的工作原理为：

参见图4所示，冷却液从第一冷却腔进水口200进入第一冷却腔20内，对气缸套1的上部进行冷却，再从第一冷却腔出水口201流出，流出的冷却液中一部分从第二冷却腔进水口210流入第二冷却腔21，以对第二冷却腔21进行冷却，再从第二冷却腔出水口211流出，剩余的一部分经由缸盖进水通道4进入气缸盖5，以冷却气缸盖5，从而完成顺流式的冷却流动路径。本申请的顺流式柴油发动机的冷却装置的气缸套1与气缸体2的上部和下部之间没有过盈接触，不会导致气缸套1变形，不影响发动机的可靠耐久性，且顺流式的冷却方式可以优先冷却热负荷较大的气缸套1的上部分，主要针对气缸套1的上部分热负荷大的发动机，并使得缸体缸盖水套整体的压降较小，对水泵能力要求低，降低水泵的功耗，且能高效冷却热负荷大的气缸套1的上部的基础上，还能实现对气缸盖5的冷却，有效提高了整个发动机的冷却效率。

优选的，本申请实施例的第一冷却腔进水口200设置为两个，两个第一冷却腔进水口200位于第一冷却腔20的同侧，且上下布置，位于上方的第一冷却腔进水口200为主要的进水口，位于下放的第一冷却腔进水口200为辅助进水口，防止第一冷却腔20的下部的冷却液形成死水区，降低缸套穴蚀的风险。

进一步的，第二冷却腔进水口210的截面面积小于缸盖进水通道4的截面面积。通过调节第二冷却腔进水口210的截面面积和缸盖进水通道4的截面面积，达到冷却液流量的分配，以使从第一冷却腔出水口201流出的冷却液流入缸盖进水通道4的冷却液的流量大于流入第二冷却腔进水口210的冷却液的流量，从而实现大部分的冷却液流入气缸盖5，少部分的冷却液流入第二冷却腔21，以冷却热负荷较大的气缸盖5，因此在解决热负荷较大的气缸盖5的冷却问题的同时，少部分的冷却液也能满足对第二冷却腔21的冷却，达到高效冷却发动机的目的。因此本申请实施例的冷却装置针对气缸套1的不同热负荷区，可独立、精准的控制冷却强度，热负荷大的气缸套1的上部采用强冷却，热负荷小的气缸套1的下部采用弱冷却，这样除了可以让活塞组工作在安全的温度环境外，还可以减少因气缸套1的上下温度差产生的热变形。

进一步的，第二冷却腔进水口210的截面面积小于第二冷却腔出水口211的截面面积。这样使得流入第二冷却腔21内的冷却液的流体阻力增大，减少了流入第二冷却腔21内的冷却液的流量，使得大部分的冷却液能流入气缸盖5，以实现对热负荷大的气缸盖5的冷却。

更进一步的，第二冷却腔进水口210的截面面积小于缸盖进水通道4的截面面积，且第二冷却腔进水口210的截面面积大于第二冷却腔出水口211的截面面积。在通过调节第二冷却腔进水口210的截面面积和缸盖进水通道4的截面面积，达到冷却液流量的分配，以使从第一冷却腔出水口201流出的冷却液流入缸盖进水通道4的冷却液的流量大于流入第二冷却腔进水口210的冷却液的流量的同时，通过设计第二冷却腔进水口210的截面面积小于缸盖进水通道4的截面面积，进一步地减少了流入第二冷却腔21内的冷却液的流量，使得大部分的冷却液能流入气缸盖5，以实现对热负荷大的气缸盖5的冷却。

可选的，该冷却装置还包括分流腔23，分流腔23设于气缸体2上，缸盖进水通道4与第二冷却腔进水口210均通过分流腔23与第一冷却腔出水口201相连通。从第一冷却腔20流出的冷却液流入分流腔23，分流腔23将冷却液分别经由第二冷却腔进水口210和缸盖进水通道4流入第二冷却腔21和气缸盖5内。

优选的，第二冷却腔进水口210与分流腔23之间通过调节通道6相连通。由于第一冷却腔出水口201与第二冷却腔进水口210上下布置，因此通过设置调节通道6将从第一冷却腔出水口201流出的冷却液导引至第二冷却腔进水口210。

更进一步的，调节通道6包括相互连通的第一调节通道60和第二调节通道61，第一调节通道60竖直设置，并与分流腔23相连；第二调节通道61水平设置，并与第二冷却腔进水口210相连。通过水平设置的第二调节通道61和竖直设置的第一调节通道60，实现上下布置的第一冷却腔出水口201与第二冷却腔进水口210的连通。

更进一步的，该冷却装置还包括密封塞7，该冷却装置还包括密封塞7，密封塞7封堵于第二调节通道61远离第二冷却腔进水口210的一端。由于第二调节通道61是气缸体2铸造完成后再独立制造成型，因此需要将第二调节通道61未与第二冷却腔进水口210连通的一端封闭，以使从第一冷却腔出水口201流出的冷却液部分经过分流腔23流入第一调节通道60，再经过第一调节通道60流入第二调节通道61。

可选的，该冷却装置还包括出水腔3和回水腔8，出水腔3和回水腔8均设于气缸体2上，且两者位于气缸体2的同侧，出水腔3与第一冷却腔进水口200相连通，以将水泵的水引入出水腔3，给第一冷却腔20供冷却液。回水腔8与第二冷却腔出水口211相连通，最后从第二冷却腔21流出的冷却液流入回水腔8内，回水腔8内的冷却液可再次循环利用，对发动机进行下一次的冷却。在同侧布置出水腔3和回水腔8，可便于发动机附件的取水和回水最短路径布置，使取回水管路简化清爽，降低管路成本，降低泄漏风险。

优选的，该冷却装置还包括缸盖出水通道9，缸盖出水通道9的两端分别与气缸盖5和回水腔8相连通。气缸盖5流出的冷却液经由缸盖出水通道9流入回水腔8，以实现气缸盖5内冷却液的循环利用。

可选的，气缸体2的内壁沿圆周方向凸设形成承载台22；气缸套1的外壁沿圆周方向凸设形成与承载台22相适配的压持部10，压持部10压持于承载台22上，以将气缸套1和气缸体2之间的空间分隔并形成第一冷却腔20和第二冷却腔21。压持部10与承载台22的高度可自由设计，压持部10与承载台22可设计在使得气缸套1的机械变形的最小位置。

在本申请的描述中，需要说明的是，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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，其包括：

气缸套(1)；

气缸体(2)，其套设于所述气缸套(1)外，并与所述气缸套(1)之间形成两个上下间隔分布的第一冷却腔(20)和第二冷却腔(21)；所述第一冷却腔(20)的两侧分别开设有第一冷却腔进水口(200)和第一冷却腔出水口(201)；所述第二冷却腔(21)的两侧分别开设有第二冷却腔进水口(210)和第二冷却腔出水口(211)；所述第二冷却腔进水口(210)与所述第一冷却腔出水口(201)相连通；

缸盖进水通道(4)，其设于所述气缸体(2)上，所述缸盖进水通道(4)的两端分别用于与气缸盖(5)和所述第一冷却腔出水口(201)相连通。

2.如权利要求1所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，所述第二冷却腔进水口(210)的截面面积小于所述缸盖进水通道(4)的截面面积。

3.如权利要求1所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，所述第二冷却腔进水口(210)的截面面积小于所述第二冷却腔出水口(211)的截面面积。

4.如权利要求1所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，该冷却装置还包括分流腔(23)，所述分流腔(23)设于所述气缸体(2)上，所述缸盖进水通道(4)与所述第二冷却腔进水口(210)均通过所述分流腔(23)与所述第一冷却腔出水口(201)相连通。

5.如权利要求4所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，所述第二冷却腔进水口(210)与所述分流腔(23)之间通过调节通道(6)相连通。

6.如权利要求5所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，所述调节通道(6)包括相互连通的第一调节通道(60)和第二调节通道(61)，所述第一调节通道(60)竖直设置，并与所述分流腔(23)相连；所述第二调节通道(61)水平设置，并与所述第二冷却腔进水口(210)相连。

7.如权利要求6所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，该冷却装置还包括密封塞(7)，所述密封塞(7)封堵于所述第二调节通道(61)远离所述第二冷却腔进水口(210)的一端。

8.如权利要求1所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，该冷却装置还包括出水腔(3)和回水腔(8)，所述出水腔(3)和所述回水腔(8)均设于所述气缸体(2)上，并位于所述气缸体(2)的同侧，所述出水腔(3)与所述第一冷却腔进水口(200)相连通；所述回水腔(8)与所述第二冷却腔出水口(211)相连通。

9.如权利要求8所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，该冷却装置还包括缸盖出水通道(9)，所述缸盖出水通道(9)的两端分别与所述气缸盖(5)和所述回水腔(8)相连通。

10.如权利要求1所述的顺流式柴油发动机的冷却装置，其特征在于，

所述气缸体(2)的内壁沿圆周方向凸设形成承载台(22)；所述气缸套(1)的外壁沿圆周方向凸设形成与所述承载台(22)相适配的压持部(10)，所述压持部(10)压持于所述承载台(22)上，以将所述气缸套(1)和所述气缸体(2)之间的空间分隔并形成所述第一冷却腔(20)和所述第二冷却腔(21)。

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