CN114278453A - 水套隔片、冷却装置和发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水套隔片、冷却装置和发动机，所述水套隔片适于配合在水套组件的容纳腔内，容纳腔围绕水套组件的缸孔设置，容纳腔内填充有冷却液，水套隔片至少包括：第一本体和第二本体，第一本体和第二本体沿缸孔的轴向布置，第一本体的至少一部分形成为第一变形部，第一变形部设置成体积随温度升高而增大。根据本发明的水套隔片，第一变形部受热体积增大使得缸孔上部对应的容纳腔部分有更多的冷却液，而缸孔上部正是气缸的温度和热应力较为集中的部分，通过促进更多冷却液流向缸孔上部，可以更好地强化缸孔上部的散热，使缸套周围的温度分布趋于均匀，有利于在一定程度上改善发动机的工作稳定性和寿命。

Description

水套隔片、冷却装置和发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种水套隔片、冷却装置和发动机。

背景技术

相关技术中指出，水套隔片覆盖于缸套周围，其作用是抑制发动机冷却剂的流动并防止过度冷却，同时将发动机冷却液引导到温度较高的气缸孔的上部区域，使得缸套周围的温度更均匀，缸套的热变形过大及热应力集中的问题得以有效缓解。对水套隔片的设计一般仅考虑部分工况下的工作条件，而发动机的工况面大且复杂多变，因此，当前的水套隔片设计方案难以在发动机宽广的工作范围内满足最优工作条件下的匹配。

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，本发明在于提出一种水套隔片，所述水套隔片可以强化缸孔上部的散热，使缸套周围的温度分布趋于均匀。

本发明还提出一种具有上述水套隔片的冷却装置。

本发明还提出一种具有上述冷却装置的发动机。

根据本发明第一方面的水套隔片，所述水套隔片适于配合在水套组件的容纳腔内，所述容纳腔围绕所述水套组件的缸孔设置，所述容纳腔内填充有冷却液，所述水套隔片至少包括：第一本体和第二本体，所述第一本体和所述第二本体沿所述缸孔的轴向布置，所述第一本体的至少一部分形成为第一变形部，所述第一变形部设置成体积随温度升高而增大。

根据本发明的水套隔片，通过将第一变形部设置为体积随温度升高而增大，在发动机的工作过程中，随着冷却液温度升高，第一变形部受热膨胀，挤压容纳腔内空间，冷却液受到挤压而流向缸孔上部区域所对应的容纳腔部分，使得缸孔上部对应的容纳腔部分有更多的冷却液，而缸孔上部正是气缸的温度和热应力较为集中的部分，通过促进更多冷却液流向缸孔上部，可以更好地强化缸孔上部的散热，使缸套周围的温度分布趋于均匀，有利于在一定程度上改善发动机的工作稳定性和寿命。

根据本发明的一些实施例，所述缸孔的轴向沿竖直方向延伸，所述第一本体位于所述第二本体的下方。

根据本发明的一些实施例，所述水套隔片沿所述容纳腔的周向延伸，所述第一本体和所述第二本体分别与所述容纳腔的内周壁和外周壁间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一本体与所述第二本体相连，所述第一变形部内具有第一密封腔，所述第二本体内具有第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔通过连接通道连通，所述第一密封腔和所述第二密封腔内填充有流体填充物，所述流体填充物的体积随温度升高而增大。

根据本发明的一些实施例，所述第一本体与所述第二本体相连，所述第一变形部内具有第一密封腔，所述第二本体内具有第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔通过连接通道连通，所述第二密封腔内设有第二变形部，所述第二变形部的体积随温度升高而增大，所述第一密封腔和所述第二密封腔内填充有流体填充物。

进一步地，所述第二变形部形成为变形层，所述变形层覆盖所述第二密封腔的内壁面，所述第二变形部的热膨胀系数大于所述第一变形部的热膨胀系数。

在一些实施例中，所述第一密封腔和所述第二密封腔分别沿所述水套隔板的周向延伸，所述第一密封腔和所述第二密封腔的横截面分别为圆形。

在一些实施例中，所述流体填充物为热膨胀气体。

根据本发明第二方面的冷却装置，包括：水套组件，所述水套组件具有填充有冷却液的容纳腔和适于安装气缸的缸孔，所述容纳腔围绕所述缸孔设置；水套隔片，所述水套隔片插设于所述容纳腔内，所述水套隔板为根据本发明第一方面的水套隔片。

根据本发明第二方面的的冷却装置，通过在水套组件的容纳腔内设置根据本发明第一方面的水套隔片，可以提升冷却装置的冷却效果。

根据本发明第三方面的发动机，所述发动机包括：至少一个气缸；冷却装置，所述气缸适于配合在所述冷却装置内，所述冷却装置为根据本发明第二方面所述的冷却装置。

根据本发明的第三方面的发动机，通过设置根据本发明第二方面的冷却装置，可以使发动机的冷却效果更好，使发动机的热稳定性得到提升。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明第一方面实施例的水套隔片的示意图；

图2是图1中所示的水套隔片在发动机低负荷时的剖面示意图；

图3是图1中所示的水套隔片在发动机中负荷时的剖面示意图；

图4是图1中所示的水套隔片在发动机大负荷时的剖面示意图；

图5是根据本发明实施例的水套隔片的作用原理图。

附图标记：

水套隔片100：

第一本体1，第一密封腔11，

第二本体2，第二密封腔21，第二变形部22，连接通道3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1到图5描述根据本发明第一方面实施例的水套隔片100。

根据本发明第一方面实施例的水套隔片100，适于配合在水套组件的容纳腔内，容纳腔可以由水套组件的内壁和外壁共同限定出，容纳腔围绕水套组件的缸孔设置，缸孔可以由水套组件的内壁限定出，缸孔可以用于容纳发动机气缸，容纳腔内填充有冷却液，水套隔片100的作用之一是将发动机冷却液引导到温度较高的缸孔的上部区域，使得缸套周围的温度更均匀，而本实施例的水套隔片100至少包括：第一本体1和第二本体2。

具体地，如图1到图4所示，第一本体1和第二本体2沿缸孔的轴向布置，第一本体1的至少一部分形成为第一变形部，当然也可以是第一本体1的全部都形成为第一变形部，第一变形部设置成体积随温度升高而增大，换言之，第一变形部可以具有较高的热膨胀系数，可以将第一变形部设在容纳腔内与缸孔下部高度相近的一端，当冷却液温度升高时，通过第一变形部的膨胀变形可以促进冷却液向容纳腔上部流动，使更多的冷却液流向与缸孔上部高度相近的位置，加强换热。

根据本发明的水套隔片100，通过将第一变形部设置为体积随温度升高而增大，在发动机的工作过程中，随着冷却液温度升高，第一变形部受热膨胀，挤压容纳腔内空间，冷却液受到挤压而流向缸孔上部区域所对应的容纳腔部分，使得缸孔上部对应的容纳腔部分有更多的冷却液，而缸孔上部正是气缸的温度和热应力较为集中的部分，通过促进更多冷却液流向缸孔上部，可以更好地强化缸孔上部的散热，使缸套周围的温度分布趋于均匀，有利于在一定程度上改善发动机的工作稳定性和寿命。

根据本发明的一些实施例，如图2到图4所示，缸孔的轴向沿竖直方向延伸，第一本体1位于第二本体2的下方，这样，当第一本体1受热膨胀后，会挤压容纳腔下部空间，促进冷却液向上流动以提高气缸孔附近的换热效率。

当然，此处第二本体2可以为体积随温度变化忽略不变的材料，也可以由热膨胀系数较小的材料制成，但需确保在受热后第二本体2的热变形程度要小于第一本体1的热变形程度，如此，可以引导容纳腔下部的冷却液流向容纳腔上部至气缸孔周围。

在一些实施例中，如图1到图3所示，第一本体1和第二本体2可以上下相连，也可以沿上下方向间隔设置(图未示出)。

根据本发明的一些实施例，水套隔片100沿容纳腔的周向延伸，第一本体1和第二本体2分别与容纳腔的内周壁和外周壁间隔设置，例如第一本体1和第二本体2可以沿上下方向倾斜设置，这样可以将冷却液引导至温度较高的缸孔上部附近以加强换热。

根据本发明的一些实施例，第一本体1与第二本体2相连，第一变形部内具有第一密封腔11，第二本体2内具有第二密封腔21，第一密封腔11和第二密封腔21通过连接通道3连通，第一密封腔11和第二密封腔21内填充有流体填充物，流体填充物的体积随温度升高而增大，由此，当冷却液的温度升高导致流体填充物的体积增大后，由于第二密封腔21内的流体填充物受第二密封腔21体积制约，导致其只能流向第一容纳腔内，流向第一容纳腔内的流体填充物可以进一步增强第一本体1的膨胀效果。

或者，如图1到图4所示，在另一些实施例中，第一本体1与第二本体2相连，第一变形部内具有第一密封腔11，第二本体2内具有第二密封腔21，第一密封腔11和第二密封腔21通过连接通道3连通，第二密封腔21内设有第二变形部22，第二变形部22的体积随温度升高而增大，第一密封腔11和第二密封腔21内填充有流体填充物，由此，当第二变形部22受热体积增大后，可以压缩第二密封腔21内空间，挤压流体填充物并促使其流向第一密封腔11，流向第一容纳腔内的流体填充物可以进一步增强第一本体1的膨胀效果。

进一步地，如图1到图4所示，第二变形部22形成为变形层，变形层覆盖第二密封腔21的内壁面，第二变形部22的热膨胀系数大于第一变形部的热膨胀系数，这样，可以确保变形层受热后主要是向第二密封腔21内部膨胀而非向外部扩张，从而压缩第二密封腔21的体积以促进流体填充物流向第一密封腔11，进一步强化第一变形部的膨胀效果。

在一些实施例中，第一密封腔11和第二密封腔21分别沿水套隔板的周向延伸，这样有利于促进水套容纳腔空间内整体的冷却液流动和循环，第一密封腔11和第二密封腔21沿水套隔片100厚度方向的横截面可以分别为圆形，这样，可以使第一密封腔11和第二密封腔21沿空间各个方向的体积变化更加均匀，提升水套隔片100的使用寿命。

当然本发明不限于此，第一密封腔11和第二密封腔21沿水套隔片100厚度方向的横截面也可以分别为椭圆形或方形，第一密封腔11和第二密封腔21沿水套隔片100厚度方向的形状可以根据水套隔片100的厚度以及实际需求合理选择。

在一些实施例中，流体填充物为热膨胀气体，气体的流动性更好，可压缩性也更好，此外填充方便，例如，热膨胀气体可以是二氧化碳气体。

在一个具体的实施例中，第一本体1具有第一热膨胀系数α1，第二本体2具有第二热膨胀系数α2，第二变形部22具有第三膨胀系数α3，且α2<α1<α3。例如，第一本体1可以为橡胶件，第二本体2可以是钢材件，第二变形部22可以是聚四氟乙烯件，由于聚四氟乙烯的线膨胀系数是钢材的10倍，当聚四氟乙烯件的第二变形部22受热后，钢材件的第二本体2可以限制第二变形部22只能向内膨胀压缩第二密封腔21的空间，从而将二氧化碳气体从第二密封腔21挤向第一密封腔11，以强化第一变形部的膨胀。

这里需要理解的是，第一本体1、第一变形部、第二本体2、第二变形部22以及流体填充物可以分别为具有热胀冷缩性能的材料，其中，温度越高材料的膨胀效果越明显。

下面参考图1到图5描述根据本发明第一方面实施例的水套隔片100的作用原理。

在发动机为中等负荷时，随着发动机负荷增加，冷却液温度上升(冷却液温度大于80℃)，水套隔片100上半部分的第二本体2受热会膨胀，但是上半部分的第二本体2内的第二密封腔21内还设有第二变形部22，且第二热膨胀系数α2小于第三热膨胀系数α3，第二本体2变形很小，导致第二变形部22会向内膨胀，对第二密封腔21中的密封气体产生挤压作用，导致第二密封腔21内的密封气体压力升高，并通过连接通道3流向第一密封腔11；而第一本体1的热膨胀系数较大，受热后会向外膨胀，整体体积增大，再叠加流入的高压密封气体的压力膨胀作用使得水套隔片100第一密封腔11的体积进一步增大；由于下半部分的体积增大，冷却液更多地流向水套容纳腔的上半部分，由此，水套容纳腔上半部分的冷却液流量增加，从而改善了对应缸孔上半部分的换热，对应缸套周围的温度一方面趋于均匀，另一方面热负荷减少。

在发动机为大负荷时，具体作用机制类似于中等负荷时的情形，只是大负荷时，冷却液的温度进一步上升(冷却液温度大于100℃)，上述作用机制进一步加强，水套隔片100下半部分的体积进一步增加。

下面描述根据本发明第二方面的冷却装置。

根据本发明第二方面的冷却装置，包括：水套组件和根据本发明上述实施例的水套隔片100。具体地，水套组件具有容纳腔和缸孔，其中，容纳腔可以由水套组件的内壁和外壁共同限定出，容纳腔内填充有冷却液以冷却发动机，缸孔用于安装气缸，缸孔可以由水套组件的内壁限定出，容纳腔围绕缸孔设置；水套隔片100插设于容纳腔内。

根据本发明第二方面的的冷却装置，通过在水套组件的容纳腔内设置根据本发明第一方面的水套隔片100，可以提升冷却装置的冷却效果。

下面描述根据本发明第三方面的发动机。

根据本发明第三方面的发动机，包括：至少一个气缸和冷却装置。具体地，气缸适于配合在冷却装置内，具体地，气缸设置在水套组件限定出的缸孔内，冷却装置为根据本发明第二方面实施例的冷却装置。

根据本发明的第三方面的发动机，通过设置根据本发明第二方面的冷却装置，可以使发动机的冷却效果更好，使发动机的热稳定性得到提升。

根据本发明实施例的发动机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水套隔片，其特征在于，所述水套隔片适于配合在水套组件的容纳腔内，所述容纳腔围绕所述水套组件的缸孔设置，所述容纳腔内填充有冷却液，所述水套隔片至少包括：

第一本体和第二本体，所述第一本体和所述第二本体沿所述缸孔的轴向布置，所述第一本体的至少一部分形成为第一变形部，所述第一变形部设置成体积随温度升高而增大。

2.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述缸孔的轴向沿竖直方向延伸，所述第一本体位于所述第二本体的下方。

3.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述水套隔片沿所述容纳腔的周向延伸，所述第一本体和所述第二本体分别与所述容纳腔的内周壁和外周壁间隔设置。

4.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述第一本体与所述第二本体相连，所述第一变形部内具有第一密封腔，所述第二本体内具有第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔通过连接通道连通，所述第一密封腔和所述第二密封腔内填充有流体填充物，所述流体填充物的体积随温度升高而增大。

5.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述第一本体与所述第二本体相连，所述第一变形部内具有第一密封腔，所述第二本体内具有第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔通过连接通道连通，所述第二密封腔内设有第二变形部，所述第二变形部的体积随温度升高而增大，所述第一密封腔和所述第二密封腔内填充有流体填充物。

6.根据权利要求5所述的水套隔片，其特征在于，所述第二变形部形成为变形层，所述变形层覆盖所述第二密封腔的内壁面，所述第二变形部的热膨胀系数大于所述第一变形部的热膨胀系数。

7.根据权利要求4或5所述的水套隔片，其特征在于，所述第一密封腔和所述第二密封腔分别沿所述水套隔板的周向延伸，所述第一密封腔和所述第二密封腔的横截面分别为圆形。

8.根据权利要求4或5所述的水套隔片，其特征在于，所述流体填充物为热膨胀气体。

9.一种冷却装置，其特征在于，包括：

水套组件，所述水套组件具有填充有冷却液的容纳腔和适于安装气缸的缸孔，所述容纳腔围绕所述缸孔设置；

水套隔片，所述水套隔片插设于所述容纳腔内，所述水套隔板为权利要求1-8中任一项所述的水套隔片。

10.一种发动机，其特征在于，包括：

至少一个气缸；

冷却装置，所述气缸适于配合在所述冷却装置内，所述冷却装置为权利要求9中所述的冷却装置。

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