CN114278454A - 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，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：隔片本体，所述隔片本体的至少一部分形成为变形部，所述变形部设置成体积随温度升高而减小。根据本发明的水套隔片，通过将变形部设置成体积随温度升高而减小，当隔片本体受热后，变形部的体积缩小，为冷却液留出更多的空间，有利于冷却液的流动，并可以引导更多的冷却液汇聚到容纳腔的与缸孔内温度和热应力较为集中部分相对应的位置，从而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，水套隔片常用于发动机水套，目的是更好地控制缸套或缸孔的热变形，减少摩擦阻力，提升发动机的有效热效率及燃油经济性。现有的水套隔片技术往往考虑其布置位置与形状，一旦设计完成，水套隔片的体积固定不变，难以让水套隔片适应发动机负荷及冷却液温度进一步增加情况下的需求。

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：隔片本体，所述隔片本体的至少一部分形成为变形部，所述变形部设置成体积随温度升高而减小。

根据本发明的水套隔片，通过将变形部设置成体积随温度升高而减小，当隔片本体受热后，变形部的体积缩小，为冷却液留出更多的空间，有利于冷却液的流动，并可以引导更多的冷却液汇聚到容纳腔的与缸孔内温度和热应力较为集中部分相对应的位置，从而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，所述变形部位于所述隔片本体的上部。

根据本发明的一些实施例，所述变形部沿所述水套隔片的周向延伸，所述变形部的横截面为长条形，所述长条形的长度方向沿所述缸孔的轴向延伸。

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，所述隔片本体形成为所述变形部，所述隔片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，所述变形部的材料能够热缩冷胀。

根据本发明的一些实施例，所述变形部的材料能够弹性变形，所述变形部内具有第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔沿所述缸孔的轴向间隔布置，所述第一密封腔和所述第二密封腔内分别填充有填充物，所述填充物的体积随温度升高而减小。

进一步地，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。

在一个具体的示例中，所述填充物为热收缩材料。

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是根据本发明实施例的水套隔片的示意图；

图2是图1中所示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大负荷时的剖面示意图；

图4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：

隔片本体1，第一密封腔11，第二密封腔12，填充物2。

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4描述根据本发明第一方面实施例的水套隔片。

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(图未示出)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(图未示出)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(图未示出)，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：隔片本体1。

具体地，参考图1和图2，隔片本体1沿上下方向延伸，隔片本体1的至少一部分形成为变形部，变形部可以设置成体积随温度升高而减小，也就是说，变形部具有热缩冷胀性，其中，温度越高材料的收缩效果越明显。例如图2所示，可以理解的是，变形部在隔片本体1上的位置应对应于缸孔内温度和热应力和温度较为集中的位置，例如，在现有技术中，一般是缸孔的上部的温度较高，因此，隔片本体1的上半部分可以形成为变形部，当隔片本体1受热后，变形部的体积缩小，为冷却液留出更多的容纳空间，引导更多的冷却液汇聚到容纳腔的上部，以促进缸孔上部的换热。

根据本发明的水套隔片100，通过将变形部设置成体积随温度升高而减小，当隔片本体1受热后，变形部的体积缩小，为冷却液留出更多的空间，有利于冷却液的流动，并可以引导更多的冷却液汇聚到容纳腔的与缸孔内温度和热应力较为集中部分相对应的位置，从而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，缸孔的轴向沿竖直方向延伸，变形部位于隔片本体1的上部，这样，当变形部受热收缩后，扩大容纳腔上部空间，促进冷却液向上流动以提高缸孔上部附近的冷却液的换热效率。

根据本发明的一些实施例，变形部沿水套隔片100的周向延伸，变形部沿隔片本体1厚度方向的横截面为长条形，长条形的长度方向沿缸孔的轴向延伸，这样可以确保隔片本体在缸孔的轴向具有足够的长度以引导冷却液的流动。

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，隔片本体1形成为变形部，隔片本体1分别与容纳腔的内周壁和外周壁间隔设置，由于隔片本体1在缸孔的轴向具有一定的长度，而冷却液在容纳腔的不同高度处的温度有差异，且下部的温度低于上部的温度，导致隔片本体1的下半部分的体积收缩较小，使得隔片本体1下半部分的体积大于上半部分的体积，从而引导容纳腔内的冷却液向上流动，使更多的冷却液汇集到容纳腔上部，以促进缸孔上部的换热。

根据本发明的一些实施例，变形部的材料能够热缩冷胀，由此能够实现上述使变形部体积随温度升高而减小的目的。

根据本发明的一些实施例，变形部的材料能够弹性变形，变形部内具有第一密封腔11和第二密封腔12，第一密封腔11和第二密封腔12沿缸孔的轴向(例如图1中所示的上下方向)间隔布置，第一密封腔11和第二密封腔12内分别填充有填充物2，填充物2的体积随温度升高而减小，也就是说，填充物2具有热缩冷胀性，其中，温度越高材料的收缩效果越明显。这样，当填充物2受热体积缩小时，变形部可以随着填充物2发生形状改变。

在一些实施例中，第一密封腔11和第二密封腔12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12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12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12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12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。

在一个具体的示例中，填充物2为热收缩材料，例如，填充物2可以为具有负热膨胀特性的含氮的化合物，例如AgB(CN)4、Ag3Co(CN)6，或者为镍酸铋。

下面描述根据本发明第一方面的水套隔片100的作用原理。

由于第一密封腔11和第二密封腔12内的填充物2镍酸铋具有热缩冷胀效应，随着冷却液温度的上升，水套隔片100第一密封腔11和第二密封腔12都会出现收缩现象，但是上半部分的冷却液温度相对更高，所以收缩得更显著，从而形成如图2所示的横截面形状，即上小下大的梯形横截面。

例如，冷却液平均温度为383K时，水套内的冷却液存在横向流动与轴向流动，并且在缸体轴向方向，缸套的壁面温度存在温度梯度，缸体顶面，即靠近压缩上止点是燃烧发生的主要位置，燃烧产生的大量热量通过此位置由缸套壁面传递至冷却液，因此温度较高，对应的缸体下面温度较低，从而导致水套内的冷却液存在一定的温度梯度，即由缸体顶面至缸体底面温度逐渐减小。此时，热缩冷胀式水套隔片100的体积整体缩小，且靠近缸体顶面区域的水套隔片100体积收缩得更多，有利于冷却液的流动，强化冷却液与缸孔的换热，进而减小了缸孔的热变形，缸套的热变形过大及热应力集中的问题得以有效缓解，也有助于减小活塞组件与缸孔或缸套之间的摩擦力。

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：

隔片本体，所述隔片本体的至少一部分形成为变形部，所述变形部设置成体积随温度升高而减小。

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，所述变形部位于所述隔片本体的上部。

3.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述变形部沿所述水套隔片的周向延伸，所述变形部的横截面为长条形，所述长条形的长度方向沿所述缸孔的轴向延伸。

4.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，所述隔片本体形成为所述变形部，所述隔片本体分别与所述容纳腔的内周壁和外周壁间隔设置。

5.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述变形部的材料能够热缩冷胀。

6.根据权利要求1所述的水套隔片，其特征在于，所述变形部的材料能够弹性变形，所述变形部内具有第一密封腔和第二密封腔，所述第一密封腔和所述第二密封腔沿所述缸孔的轴向间隔布置，所述第一密封腔和所述第二密封腔内分别填充有填充物，所述填充物的体积随温度升高而减小。

7.根据权利要求6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6所述的水套隔片，其特征在于，所述填充物为热收缩材料。

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，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，所述冷却装置为权利要求9中所述的冷却装置。

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