CN112377321B - 水冷发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷发动机，包括缸体和缸头，缸头内设有缸头冷却水流道，且发动机设有与所述缸头冷却水流道相连通的上水口组合，所述缸头冷却水流道设有冷却水出口，上水口组合位于所述冷却水出口附近的上水流通面积最小；本发明根据冷却需要重新设定上水口流通面积，减小出水口附近的上水流通面积，从结构上根据冷却需要分布冷却水量，使得冷却水充分流经需冷却区域，避免出口处过渡冷却或者冷却水流失较多，从而达到较好的冷却效果。

Description

水冷发动机

技术领域

本发明涉及一种动力装置及其应用，特别涉及一种水冷发动机。

背景技术

发动机是常用的动力装置，由于发动机是典型的热机，在运行时会产生较多的热量，这些热量如果不及时散发，会快速积聚而导致发动机发生故障，甚至出现安全事故。现有技术中，为解决发动机散热问题，通常采用风冷和水冷冷却发动机，以防止热量的积聚；其中水冷具有冷却效率高且稳定的特点，不易发生发动机过热的问题。

发动机的水冷系统一般是冷却缸体和缸头，缸头与缸体之间形成燃烧室，并且设置有排气门，温度相对较高，因而冷却极为重要。

现有技术中，冷却水(防冻液)经缸体(水夹套)并冷却缸体后由缸体和缸头的配合端面形成的缸头上水口组合进入缸头冷却水流道冷却后由缸头冷却水出口流出形成发动机整体的水冷循环，具有一定的冷却效果。但是，上水口组合具有多个上水口，多个上水口的流通面积基本上一致，而缸头上的温度分布则呈排气侧较高的不均匀状态，从而导致冷却效果并不理想；并且，靠近缸头冷却水出口的上水口流通面积与其他上水口也基本一致，冷却水在该处过渡冷却并短路，导致其他部位冷却不足，从而影响冷却效果。

基于上述问题，需要对水冷发动机冷却结构进行改进，从结构上根据冷却需要分布冷却水量，使得冷却水充分流经需冷却区域，避免出口处过渡冷却或者冷却水流失较多，从而达到较好的冷却效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水冷发动机，从结构上根据冷却需要分布冷却水量，使得冷却水充分流经需冷却区域，避免出口处过渡冷却或者冷却水流失较多，从而达到较好的冷却效果。

本发明的水冷发动机，包括缸体和缸头，所述缸头内设有缸头冷却水流道，且发动机设有与所述缸头冷却水流道相连通的上水口组合，所述缸头冷却水流道设有冷却水出口，所述上水口组合位于所述冷却水出口附近的上水流通面积最小；发动机当然还包括活塞连杆组件、箱体等等，在此不再赘述；

上水口组合即位于缸头与缸体配合的端面形成的上水口，可以是单个上水口沿所述端面排列形成，也可以是沿端面形成较长的上水口，但是，本发明中，越靠近冷却水出口则流通面积越小，以控制在该冷却水出口处直接流出的冷却水(防冻液)，从而使得缸头的其他部位得以被足够的冷却水冷却；上水口可以直接开设在缸体与缸头配合的端面，此时缸头与缸体配合的端面直接形成缸头冷却水流道，缸垫则形成与上水口对应的过孔；上水口还可以直接开设在缸头与缸体配合的端面，此时缸体与缸头配合的端面以及缸垫则要求形成与上水口连通的通道即可；还可以把上水口直接开设在缸垫上，缸体和缸头上则形成通道，其他部位被缸垫覆盖，依然可实现本发明目的，在此不再赘述。

进一步，所述上水口组合位于排气侧的上水流通面积大于位于进气侧的上水流通面积；该结构使得排气侧的上水流量大于进气侧的上水流量，针对缸头排气侧温度较高的特性形成大流量冷却水冷却，从而保证缸头整体的冷却效果。

进一步，所述上水口组合包括沿缸头与缸体配合端面环形排列的排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口；如图所示，根据需冷却部位设置上水口，保证冷却效果；即排气侧上水口与缸头的排气侧位置相对应，冷却水出口远端上水口位于与缸头上冷却水出口在径向相对的一侧，进气侧上水口则与缸头的进气侧位置相对应，冷却水出口附近上水口与冷却水出口位置相对应，主要是用于对缸头后侧形成冷却。

进一步，按照流通面积大小：排气侧上水口＞冷却水出口远端上水口＞进气侧上水口＞冷却水出口附近上水口；该流通面积分布排列，根据缸头的温度分布调整上水口的流通面积，有针对性的形成全部冷却，从而保证整体的冷却效果。

进一步，所述排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口流通面积可以直接在缸体与缸头配合端面上直接形成，或/和，通过缸垫上开设的与排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口对应的过孔形成；即上述上水口的形成方式不限，最终目的是达到前述流通面积的分布，在此不再赘述；缸垫是缸体与缸头之间用于密封的垫，属于现有技术的部件，在此不再赘述。

进一步，所述排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口由缸垫开设对应的过孔形成；即上述上水口由缸垫上的过孔形成并设定与各个上水口对应的流通面积，则缸体上与缸头配合的端面以及缸头与缸体配合的端面均对流通口没有特殊要求，上水口之间的流通面积差均由缸垫上的过孔形成；如图所示，缸垫上，排气侧上水口为两个，出水口远端的上水口为一个，进气侧上水口为两个，缸头出水口附近的上水口也为两个，并依次环形排列；缸体端面上的出水口与上述上水口位置对应但并不一定在数量上对应，但应覆盖上述上水口，同理，缸头上的的进水口与上述上水口位置对应但并不一定在数量上对应，但应覆盖上述上水口。

进一步，所述缸头冷却水流道包括与排气侧上水口对应的排气侧冷却水流道、与冷却水出口远端上水口对应的总流道、与进气侧上水口对应的进气侧冷却水流道和与冷却水出口附近上水口对应的出口处冷却水流道；所述总流道的冷却水由冷却水出口远端上水口在缸头中部附近分别经过排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区流向冷却水出口；所述排气侧冷却水流道用于冷却缸头排气位置附近后流向冷却水出口；所述进排气侧冷却水流道用于冷却缸头进气位置附近后流向冷却水出口；如图所示，总流道为从冷却水出口远端(缸体的冷却水入口侧)上水口流向冷却水出口的流道，该流道贯穿整个缸头用于冷却燃烧室，同时，出口处冷却水流道用于冷却燃烧室后侧，完成对整个燃烧室的冷却，在此不再赘述；当然，排气侧冷却水流道和进气侧冷却水流道份额比用于冷却缸头的进气侧和排气侧，实现分别冷却，结合前述的流通面积控制，达到整体均匀冷却的效果。

进一步，所述排气侧冷却水流道在与排气侧上水口接通处左右分流形成第一排气侧支流道和第二排气侧支流道，所述第一排气侧支流道经排气侧下鼻梁区并经过排气侧的前侧与总流道汇合经排气侧上鼻梁区流向冷却水出口，第二排气侧支流道经过排气侧的后侧流向冷却水出口；如图所示，第一排气侧支流道向前流过排气侧下鼻梁区形成对排气侧下部的冷却，后流经排气侧的前侧进一步冷却排气侧，最后汇入总流道共同对排气侧的上鼻梁区形成冷却并同时冷却燃烧室后进入冷却水出口；第二排气侧支流道的冷却水向后以及向上冷却排气侧的后侧，与第一排气侧支流道共同形成对排气侧的冷却，结合前述上水口流通面积的分布，使得排气侧具有充足的冷却水流量以及全方位的冷却结构，达到较好的冷却效果。

进一步，所述进气侧冷却水流道在与进气侧上水口接通处左右分流形成第一进气侧支流道和第二进气侧支流道，所述第一进气侧支流道经过进气侧的前侧与总流道汇合经经进气上鼻梁区流向冷却水出口，第二进气侧支流道经进气侧下鼻梁区并经进气侧的后侧流向冷却水出口；效果与排气侧冷却水流道相似，用于冷却进气侧以及燃烧室，在此不再赘述。

本发明的前侧和后侧与冷却水的流动总体方向相关，即冷却水出口所在的方位为后侧，在此不再赘述。

进一步，所述缸头冷却水流道流经排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区的位置做削平处理，即现有技术中，进气侧上鼻梁区的进气侧冷却水流道以及排气侧上鼻梁区的排气侧冷却水流道往往为了增大流动面积，会设计有尖锐角，这样容易造成零流速区域，对鼻梁区的冷却极其不利，本结构对鼻梁尖锐部分进行鼻梁削平处理并平滑过渡，减小冷却水流通阻力的同时消除零速度区域，保证冷却效果。

本发明的有益效果：本发明的水冷发动机，根据冷却需要重新设定上水口流通面积，减小出水口附近的上水流通面积，从结构上根据冷却需要分布冷却水量，使得冷却水充分流经需冷却区域，避免出口处过渡冷却或者冷却水流失较多，从而达到较好的冷却效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的缸体结构示意图；

图2为缸垫结构示意图；

图3为流道分布结构图(排气侧)；

图4为流道分布结构图(进气侧)；

图5为上鼻梁区域流道结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示：本实施例的水冷发动机，包括缸体1和缸头2，所述缸头1内设有缸头冷却水流道，且发动机设有与所述缸头冷却水流道相连通的上水口组合，所述缸头冷却水流道设有冷却水出口203，所述上水口组合位于所述冷却水出口附近的上水流通面积最小；位于所述冷却水出口附近的上水流通面积最小指的是与其他位置的上水流通面积相比此处为最小，在此不再赘述；

发动机当然还包括活塞连杆组件、曲轴、箱体等部件，形成发动机整体，属于现有技术，在此不再赘述；

上水口组合即位于缸头与缸体配合的端面形成的上水口，可以是单个上水口沿所述端面排列形成，也可以是沿端面形成较长的上水口，但是，本发明中，越靠近冷却水出口则流通面积越小，以控制在该冷却水出口处直接流出的冷却水(防冻液)，从而使得缸头的其他部位得以被足够的冷却水冷却；上水口可以直接开设在缸体与缸头配合的端面，此时缸头与缸体配合的端面直接形成缸头冷却水流道，缸垫则形成与上水口对应的过孔；上水口还可以直接开设在缸头2与缸体1配合的端面，此时缸体1与缸头2配合的端面以及缸垫则要求形成与上水口连通的通道即可；还可以把上水口直接开设在缸垫3上，缸体1和缸头2上则形成通道，其他部位被缸垫覆盖，依然可实现本发明目的，在此不再赘述。

本实施例中，所述上水口组合位于排气侧201的上水流通面积大于位于进气侧202的上水流通面积；该结构使得排气侧的上水流量大于进气侧的上水流量，针对缸头排气侧温度较高的特性形成大流量冷却水冷却，从而保证缸头整体的冷却效果；排气侧指的是缸头上用于安装排气门并排气的一侧，进气侧则是用于安装进气门并用于进气的一侧，在此不再赘述。

本实施例中，所述上水口组合包括沿缸头2与缸体1配合端面环形排列的排气侧上水口301、冷却水出口远端上水口302、进气侧上水口303和冷却水出口附近上水口304；如图所示，根据需冷却部位设置上水口，保证冷却效果；即排气侧上水口与缸头的排气侧位置相对应，冷却水出口远端上水口位于与缸头上冷却水出口在径向相对的一侧，进气侧上水口则与缸头的进气侧位置相对应，冷却水出口附近上水口与冷却水出口位置相对应，主要是用于对缸头后侧形成冷却。

本实施例中，按照流通面积大小：排气侧上水口301＞冷却水出口远端上水口302＞进气侧上水口303＞冷却水出口附近上水口304；该流通面积分布排列，根据缸头的温度分布调整上水口的流通面积，有针对性的形成全部冷却，从而保证整体的冷却效果。

本实施例中，所述排气侧上水口301、冷却水出口远端上水口302、进气侧上水口303和冷却水出口附近上水口304流通面积可以直接在缸体1与缸头2配合端面上直接形成，或/和，通过缸垫3上开设的与排气侧上水口301、冷却水出口远端上水口302、进气侧上水口303和冷却水出口附近上水口304对应的过孔形成；即上述上水口的形成方式不限，最终目的是达到前述流通面积的分布，在此不再赘述；缸垫3是缸体1与缸头2之间用于密封的垫，属于现有技术的部件，在此不再赘述。

本实施例中，所述排气侧上水口301、冷却水出口远端上水口302、进气侧上水口303和冷却水出口附近上水口304由缸垫开设对应的过孔形成；即上述上水口由缸垫3上的过孔形成并设定与各个上水口对应的流通面积，则缸体上与缸头配合的端面以及缸头与缸体配合的端面均对流通口没有特殊要求，上水口之间的流通面积差均由缸垫上的过孔形成；如图所示，缸垫上，排气侧上水口301为两个，出水口远端的上水口302为一个，进气侧上水口303为两个，缸头出水口附近的上水口304也为两个，并依次环形排列；缸体端面上的出水口的与上述上水口位置对应但并不一定在数量上对应，但应覆盖上述上水口，同理，缸头上的的进水口与上述上水口位置对应但并不一定在数量上对应，但应覆盖上述上水口。

本实施例中，所述缸头冷却水流道包括与排气侧上水口对应的排气侧冷却水流道、与冷却水出口远端上水口对应的总流道205、与进气侧上水口对应的进气侧冷却水流道和与冷却水出口附近上水口对应的出口处冷却水流道207；所述总流道的冷却水由冷却水出口远端上水口在缸头中部附近分别经过排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区流向冷却水出口；上鼻梁区和下鼻梁区是排气侧和进气侧所存在的结构特征，为现有技术的结构，在此不再赘述；

如图所示，由于缸头中部为功能区域(用于安装火花塞)，因而总流道在此形成分别通过排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区的分支，在此不再赘述；所述排气侧冷却水流道用于冷却缸头排气位置附近后流向冷却水出口；所述进排气侧冷却水流道用于冷却缸头进气位置附近后流向冷却水出口；如图所示，总流道为从冷却水出口远端(缸体的冷却水入口侧)上水口流向冷却水出口的流道，该流道贯穿整个缸头用于冷却燃烧室，同时，出口处冷却水流道用于冷却燃烧室后侧，完成对整个燃烧室的冷却，在此不再赘述；当然，排气侧冷却水流道和进气侧冷却水流道份额比用于冷却缸头的进气侧和排气侧，实现分别冷却，结合前述的流通面积控制，达到整体均匀冷却的效果。

本实施例中，如图3所示，所述排气侧冷却水流道在与排气侧上水口301接通处左右分流形成第一排气侧支流道2041和第二排气侧支流道2042，所述第一排气侧支流道2041经排气侧下鼻梁区2011并经过排气侧201的前侧与总流道205汇合经排气侧上鼻梁2012区流向冷却水出口203，第二排气侧支流道2042经过排气侧201的后侧流向冷却水出口203；如图所示，第一排气侧支流道2041向前流过排气侧下鼻梁区2011形成对排气侧201下部的冷却，后流经排气侧201的前侧进一步冷却排气侧，最后汇入总流道共同对排气侧的上鼻梁区2012形成冷却并同时冷却燃烧室后进入冷却水出口203；第二排气侧支流道2042的冷却水向后以及向上冷却排气侧的后侧，与第一排气侧支流道2041共同形成对排气侧的冷却，结合前述上水口流通面积的分布，使得排气侧具有你充足的冷却水流量以及全方位的冷却结构，达到较好的冷却效果；

本发明中的流道均由图3、4、5中所示箭头所表示，在此不再赘述。

本实施例中，如图4所示，所述进气侧冷却水流道在与进气侧上水口303接通处左右分流形成第一进气侧支流道2061和第二进气侧支流道2062，所述第一进气侧支流道2061经过进气侧202的前侧与总流道205汇合经经进气上鼻梁区2022流向冷却水出口203，第二进气侧支流道2062经进气侧下鼻梁区2021并经进气侧202的后侧流向冷却水出口203；效果与排气侧冷却水流道相似，用于冷却进气侧以及燃烧室，在此不再赘述。

本发明的前侧和后侧与冷却水的流动总体方向相关，即冷却水出口所在的方位为后侧，在此不再赘述。

本实施例中，如图5所示，所述缸头冷却水流道流经排气侧上鼻梁区2012和进气侧上鼻梁区2022的位置做削平处理，即现有技术中，进气侧上鼻梁区2022的却水流道和排气侧上鼻梁区2012的冷却水流道往往为了增大流动面积，会设计有尖锐角，这样容易造成零流速区域，对鼻梁区的冷却极其不利，本结构对鼻梁尖锐部分进行鼻梁削平处理并平滑过渡，减小冷却水流通阻力的同时消除零速度区域，保证冷却效果；进气侧上鼻梁区和排气侧上鼻梁区均对流道内的尖角处进行削平处理，形成平滑的过渡面，减小冷却水流动阻力，在此，不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种水冷发动机，包括缸体和缸头，所述缸头内设有缸头冷却水流道，且发动机设有与所述缸头冷却水流道相连通的上水口组合，所述缸头冷却水流道设有冷却水出口，其特征在于：所述上水口组合位于所述冷却水出口附近的上水流通面积最小；

所述上水口组合位于排气侧的上水流通面积大于位于进气侧的上水流通面积；所述上水口组合包括沿缸头与缸体配合端面环形排列的排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口；按照流通面积大小：排气侧上水口＞冷却水出口远端上水口＞进气侧上水口＞冷却水出口附近上水口。

2.根据权利要求1所述的水冷发动机，其特征在于：所述排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口直接在缸体与缸头配合端面上直接形成，或/和，通过缸垫上开设的与排气侧上水口、冷却水出口远端上水口、进气侧上水口和冷却水出口附近上水口对应的过孔形成。

3.根据权利要求1所述的水冷发动机，其特征在于：所述缸头冷却水流道包括与排气侧上水口对应的排气侧冷却水流道、与冷却水出口远端上水口对应的总流道、与进气侧上水口对应的进气侧冷却水流道和与冷却水出口附近上水口对应的出口处冷却水流道；所述总流道的冷却水由冷却水出口远端上水口在缸头中部附近分别经过排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区流向冷却水出口；所述排气侧冷却水流道用于冷却缸头排气位置附近后流向冷却水出口；所述进气侧冷却水流道用于冷却缸头进气位置附近后流向冷却水出口。

4.根据权利要求3所述的水冷发动机，其特征在于：所述排气侧冷却水流道在与排气侧上水口接通处左右分流形成第一排气侧支流道和第二排气侧支流道，所述第一排气侧支流道经排气侧下鼻梁区并经过排气侧的前侧与总流道汇合经排气侧上鼻梁区流向冷却水出口，第二排气侧支流道经过排气侧的后侧流向冷却水出口。

5.根据权利要求3所述的水冷发动机，其特征在于：所述进气侧冷却水流道在与进气侧上水口接通处左右分流形成第一进气侧支流道和第二进气侧支流道，所述第一进气侧支流道经过进气侧的前侧与总流道汇合经经进气上鼻梁区流向冷却水出口，第二进气侧支流道经进气侧下鼻梁区并经进气侧的后侧流向冷却水出口。

6.根据权利要求3所述的水冷发动机，其特征在于：所述缸头冷却水流道流经排气侧上鼻梁区和进气侧上鼻梁区的位置做削平处理。

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