CN114623014A - 一种低流阻高均匀性水套结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低流阻高均匀性水套结构，包括缸体水套和缸盖水套缸体水套上设置有缸体进水口、第一缸体出水口和多条缸体横流流道，缸体进水口设置在气缸体的排气侧，第一缸体出水口设置在气缸体的进气侧，多条缸体横流流道均自气缸体的排气侧起、分别经气缸体的多个气缸的两侧后延伸至气缸体的进气侧；缸盖水套上设置有缸盖进水口、缸盖出水口和多条缸盖横流流道，缸盖进水口与第一缸体出水口连通，缸盖进水口设置在气缸盖的排气侧，缸盖出水口设置在气缸盖的进气侧，多条缸盖横流流道均自气缸盖的排气侧起、分别经过气缸盖的多个鼻梁区域后延伸至气缸盖的进气侧。本发明能够有效的降低流阻，能够保证各缸温度的均匀性，具有良好的冷却性能。

Description

一种低流阻高均匀性水套结构

技术领域

本发明涉及汽车发动机，具体涉及一种低流阻高均匀性水套结构。

背景技术

日益严苛的油耗及排放法规，促使主机厂开发更加高效和节能的动力总成，同时顾客对油耗、乘员舱舒适性要求也日趋更高，因此对动力总成热管理的需求也更加精细化，将热管理系统从满足可靠性功能需求，升级到覆盖客户和性能需求，并向智能化转变，实现按需冷却。其中电子水泵的应用越来越普遍，在智能热管理控制中起着关键作用。由于其成本较高，同时也需要降低功耗，对水套的流阻提出了新的需求，要求水套在保证低流阻的前提下还具有优秀的冷却能力，保证各缸温度可控且均匀。

如图1所示，现有的水套结构包括缸体水套101和缸盖水套102，水套入口103受限于机械泵的布置，水套入口103一般置于前端轮系处，缸体水套出口104和缸盖水套出口105置于发动机后端，形成由发动机前端向发动机后端的纵向流动，在各缸之间形成串联的流动形式，因此流阻较大；且因为鼻梁区、缸体缸间的冷却需要进排气侧的横向流动才能保证有效冷却，纵向流动由于其流动原理本身就难以实现鼻梁区和缸体缸间的横向流动，往往通过增加进气侧和排气侧的压差来实现，所以又进一步增加了整个水套的流动阻力；由于现有的水套结构采用串联的方式，冷却液从第一缸流向最后一缸时，冷却液吸热后温度逐渐升高，各缸温度的均匀性更加难以保障。

发明内容

本发明的目的是提出一种低流阻高均匀性水套结构，以降低水套结构的流阻，保证各缸温度的均匀性。

本发明所述的一种低流阻高均匀性水套结构，包括：

缸体水套，所述缸体水套上设置有缸体进水口、第一缸体出水口和多条缸体横流流道，所述缸体进水口设置在气缸体的排气侧，所述第一缸体出水口设置在气缸体的进气侧，多条所述缸体横流流道均自气缸体的排气侧起、分别经气缸体的多个气缸的两侧后延伸至气缸体的进气侧，多条所述缸体横流流道的进水端与所述缸体进水口相连通，多条所述缸体横流流道的出水端与所述第一缸体出水口相连通；

缸盖水套，所述缸盖水套上设置有缸盖进水口、缸盖出水口和多条缸盖横流流道，所述缸盖进水口与所述第一缸体出水口连通，所述缸盖进水口设置在气缸盖的排气侧，所述缸盖出水口设置在气缸盖的进气侧，多条所述缸盖横流流道均自气缸盖的排气侧起、分别经过气缸盖的多个鼻梁区域后延伸至气缸盖的进气侧，多条所述缸盖横流流道的进水端与所述缸盖进水口相连通，多条所述缸盖横流流道的出水端与所述缸盖出水口相连通。

可选的，所述缸体水套上设置有纵向进水流道，所述纵向进水流道沿气缸体的多个气缸的排列方向设置，所述纵向进水流道上设置有多个纵向进水流道出水口，多条所述缸体横流流道的进水端分别与多个所述纵向进水流道出水口相连通，所述缸体进水口设置在所述纵向进水流道上。

可选的，多个所述纵向进水流道出水口在气缸体的多个气缸的排列方向上的位置分别与气缸体的多个气缸的位置对应设置。

可选的，在气缸体的多个气缸的排列方向上看，所述缸体进水口设置在所述纵向进水流道的中部。

可选的，所述缸盖水套上设置有多个所述缸盖出水口，多条所述缸盖横流流道的出水端分别与多个所述缸盖出水口相连通；所述缸体水套上设置有纵向出水流道，所述纵向出水流道上设置有第二缸体出水口，所述纵向出水流道和所述第二缸体出水口均设置在气缸体的进气侧，所述纵向出水流道沿气缸体的多个气缸的排列方向设置，多个所述缸盖出水口均与所述纵向出水流道相连通。

可选的，所述第一缸体出水口和所述第二缸体出水口均设置在缸体水套在气缸体的多个气缸的排列方向上的中部处。

可选的，所述缸盖水套上设置有排气歧管冷却通道和多个所述缸盖进水口，所述排气歧管冷却通道具有多个进水端和多个出水端，所述排气歧管冷却通道的多个进水端分别与多个所述缸盖进水口相连通，所述排气歧管冷却通道的多个出水端分别与多条所述缸盖横流流道的进水端相连通。

可选的，所述缸盖水套上还设置有排气歧管冷却通道出水口，所述排气歧管冷却通道出水口与所述排气歧管冷却通道相连通，所述排气歧管冷却通道出水口用于向外排出所述排气歧管冷却通道中的冷却液。

可选的，还包括设置在所述缸体水套和所述缸盖水套之间的缸垫，所述缸垫上设置有多个第一缸垫孔和多个第二缸垫孔，多个所述第一缸垫孔分别连通多个所述缸盖进水口和所述纵向进水流道，多个所述第二缸垫孔分别连通多个所述缸盖出水口和所述纵向出水流道。

可选的，每条所述缸盖横流流道的中段均经过与其对应的鼻梁区域处的每个气门座圈孔的两侧。

本发明通过设置多条并联的缸体横流流道和多条并联的缸盖横流流道，可将流阻降至现有技术的四分之一，为电子水泵的应用起了决定性作用，同时还能有效的降低电子水泵功耗，降低了成本；并且流经各气缸的冷却液温度相同，保证了各缸温度的均匀性，流量可以通过缸垫孔和连接流道调控，具有流量易于调控的优点，可以大幅度缩减水套研发周期；通过合理设置多条缸体横流流道和多条缸盖横流流道的路径，在鼻梁区、气门座圈孔周围、气缸周围都有横向流动的冷却液直接冷却，具有冷却性能好和冷却效率高的优点；通过设置相互独立的第一缸体出水口和第二缸体出水口，保留了气缸体、气缸盖分离冷却的能力，同时新增了排气歧管冷却通道出水口，为智能热管理控制从硬件上预留了更多的可行性。

附图说明

图1为背景技术中所述的水套结构的结构示意图；

图2为实施例中所述的低流阻高均匀性水套结构的结构示意图之一；

图3为实施例中所述的低流阻高均匀性水套结构的结构示意图之二；

图4为实施例中所述的低流阻高均匀性水套结构的结构示意图之三。

图中：1—缸体水套主流部；2—缸盖水套主流部；3—排气歧管冷却通道；4—缸体进水口；5—纵向进水流道；6—连接流道；7—第一缸体出水口；8—第一缸垫孔；9—纵向出水流道；10—第二缸垫孔；11—第二缸体出水口；12—气缸；13—气门座圈孔；14—缸垫；15—排气歧管冷却通道出水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2和图3所示的一种低流阻高均匀性水套结构，包括缸体水套和缸盖水套，缸体水套上设置有缸体进水口4、第一缸体出水口7和多条缸体横流流道，多条缸体横流流道构成缸体水套主流部1，缸体进水口4设置在气缸体的排气侧，第一缸体出水口7设置在气缸体的进气侧；如图2中箭头所示，多条缸体横流流道均自气缸体的排气侧起、分别经气缸体的多个气缸12的两侧后延伸至气缸体的进气侧；多条缸体横流流道的进水端与缸体进水口4相连通，多条缸体横流流道的出水端与第一缸体出水口7相连通；缸盖水套上设置有缸盖进水口、缸盖出水口和多条缸盖横流流道，多条缸盖横流流道构成缸盖水套主流部2，缸盖进水口与第一缸体出水口7连通，缸盖进水口设置在气缸盖的排气侧，缸盖出水口设置在气缸盖的进气侧；如图2中箭头所示，多条缸盖横流流道均自气缸盖的排气侧起、分别经过气缸盖的多个鼻梁区域后延伸至气缸盖的进气侧；多条缸盖横流流道的进水端与缸盖进水口相连通，多条缸盖横流流道的出水端与缸盖出水口相连通。在一些实施例中，如图2中箭头所示，每条缸盖横流流道的中段均经过与其对应的鼻梁区域处的每个气门座圈孔13的两侧。

上述的低流阻高均匀性水套结构，通过设置多条并联的缸体横流流道和多条并联的缸盖横流流道，可将流阻降至现有技术的四分之一，为电子水泵的应用起了决定性作用，同时还能有效的降低电子水泵功耗，降低了成本；并且流经各气缸12的冷却液温度相同，保证了各缸温度的均匀性，通过合理设置多条缸体横流流道和多条缸盖横流流道的路径，在鼻梁区和气缸12周围都有横向流动的冷却液直接冷却，具有冷却性能好和冷却效率高的优点。暖机时，通过控制电子水泵的开闭可实现零流量快速升温，降低摩擦，优化排放；正常运行时，通过控制第一缸体出水口7开启大小可以单独控制缸体水套的水温，使气缸体始终运行在最佳温度区间。上述的低流阻高均匀性水套结构采用了单缸最优的设计理念，对单缸冷却液流动路径进行了优化设计，再将各缸并联，极为有效的降低了水套的流动阻力，各缸温度均匀性也变得易于控制，可以大幅度缩减研发周期。

在一些实施例中，缸体水套上设置有纵向进水流道5，纵向进水流道5沿气缸体的多个气缸12的排列方向设置，纵向进水流道5上设置有多个纵向进水流道出水口，多条缸体横流流道的进水端分别与多个纵向进水流道出水口相连通，缸体进水口4设置在纵向进水流道5上。设置纵向进水流道5便于均匀的分流从缸体进水口4输入的冷却液。

在一些实施例中，多个纵向进水流道出水口在气缸体的多个气缸12的排列方向上的位置分别与气缸体的多个气缸12的位置对应设置，采用上述的方案，能够更均匀分流冷却液，能够更好的保证各气缸12温度的均匀性。在具体实施时，多个纵向进水流道出水口分别通过连接流道6与多条缸体横流流道的进水端连通，通过调整连接流道6的截面积大小能够调整各缸体横流流道的流量，能够更容易的控制各气缸12温度的均匀性。

在一些实施例中，在气缸体的多个气缸12的排列方向上看，缸体进水口4设置在纵向进水流道5的中部。将缸体进水口4设在中部有利于保证各缸体横流流道以及各缸盖横流流道的流量更均匀，能够更容易的控制各气缸12温度的均匀性。

在一些实施例中，缸盖水套上设置有多个缸盖出水口，多条缸盖横流流道的出水端分别与多个缸盖出水口相连通；缸体水套上设置有纵向出水流道9，纵向出水流道9上设置有第二缸体出水口11，纵向出水流道9和第二缸体出水口11均设置在气缸体的进气侧，纵向出水流道9沿气缸体的多个气缸12的排列方向设置，多个缸盖出水口均与纵向出水流道9相连通。通过设置纵向出水流道9，有利于各缸盖横流流道均匀出水，通过控制第二缸体出水口11的开闭大小，能够控制调节气缸盖运行水温。

在一些实施例中，第一缸体出水口7和第二缸体出水口11均设置在缸体水套在气缸体的多个气缸12的排列方向上的中部处。合理设置第一缸体出水口7和第二缸体出水口11的位置，有利于缸体水套和缸盖水套均匀的出水。

在一些实施例中，缸盖水套上设置有排气歧管冷却通道3和多个缸盖进水口，排气歧管冷却通道3具有多个进水端和多个出水端，排气歧管冷却通道3的多个进水端分别与多个缸盖进水口相连通，排气歧管冷却通道3的多个出水端分别与多条缸盖横流流道的进水端相连通。设置排气歧管冷却通道3包裹排气歧管，可以有效利用发动机产生的排气废热。

在一些实施例中，缸盖水套上还设置有排气歧管冷却通道出水口15，排气歧管冷却通道出水口15与排气歧管冷却通道3相连通，排气歧管冷却通道出水口15用于向外排出排气歧管冷却通道3中的冷却液。设置独立的排气歧管冷却通道出水口15可以进一步的降低水套流阻，增加更多可用于智能热管理控制的可行性。在暖机同时需要采暖时，可以只打开排气歧管冷却通道出水口15，将温度最高的冷却液引入暖通，以最快速的实现采暖，提升乘员舱舒适性；在车辆正常运行时，通过配合调节第一缸体出水口7、第二缸体出水口11以及排气歧管冷却通道出水口15的开闭程度，可实现对冷却系统各支路水温的控制。

在一些实施例中，还包括设置在缸体水套和缸盖水套之间的缸垫14，缸垫14上设置有多个第一缸垫孔8和多个第二缸垫孔10，多个第一缸垫孔8分别连通多个缸盖进水口和纵向进水流道5，多个第二缸垫孔10分别连通多个缸盖出水口和纵向出水流道9。微调多个第一缸垫孔8和多个第二缸垫孔10的大小，可实现各缸温度均匀性的微调。

在一些实施例中，如图4所示，针对目前常用的缸盖水套分层结构，可进一步将缸盖水套分为上层水套和下层水套，通过调节第一缸体出水口7、第二缸体出水口11、排气歧管冷却通道出水口15的开闭程度，可以实现缸盖水套上下层流量的分配，实现更为精细化的水套内部温度控制。

采用上述的低流阻高均匀性水套结构，冷却液的流向如图2至图4中的箭头所示，冷却液自缸体进水口4输入纵向进水流道5中，纵向进水流道5中的冷却液一方面通过多条连接流道6分别流入多条缸体横流流道中，然后汇聚至第一缸体出水口7流出缸体水套；纵向进水流道5中的冷却液另一方面经过多个第一缸垫孔8流入排气歧管冷却通道3中，排气歧管冷却通道3中的冷却液可以通过排气歧管冷却通道出水口15排出缸盖水套，排气歧管冷却通道3中的冷却液也可以分别流入多条缸盖横流流道中，然后分别经过多个缸盖出水口和多个第二缸垫孔10后流入纵向出水流道9中，纵向出水流道9中的冷却液通过第二缸体出水口11排出气缸体。

Claims (10)

1.一种低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，包括：

缸体水套，所述缸体水套上设置有缸体进水口(4)、第一缸体出水口(7)和多条缸体横流流道，所述缸体进水口(4)设置在气缸体的排气侧，所述第一缸体出水口(7)设置在气缸体的进气侧，多条所述缸体横流流道均自气缸体的排气侧起、分别经气缸体的多个气缸的两侧后延伸至气缸体的进气侧，多条所述缸体横流流道的进水端与所述缸体进水口(4)相连通，多条所述缸体横流流道的出水端与所述第一缸体出水口(7)相连通；

缸盖水套，所述缸盖水套上设置有缸盖进水口、缸盖出水口和多条缸盖横流流道，所述缸盖进水口与所述第一缸体出水口(7)连通，所述缸盖进水口设置在气缸盖的排气侧，所述缸盖出水口设置在气缸盖的进气侧，多条所述缸盖横流流道均自气缸盖的排气侧起、分别经过气缸盖的多个鼻梁区域后延伸至气缸盖的进气侧，多条所述缸盖横流流道的进水端与所述缸盖进水口相连通，多条所述缸盖横流流道的出水端与所述缸盖出水口相连通。

2.根据权利要求1所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，所述缸体水套上设置有纵向进水流道(5)，所述纵向进水流道(5)沿气缸体的多个气缸的排列方向设置，所述纵向进水流道(5)上设置有多个纵向进水流道出水口，多条所述缸体横流流道的进水端分别与多个所述纵向进水流道出水口相连通，所述缸体进水口(4)设置在所述纵向进水流道(5)上。

3.根据权利要求2所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，多个所述纵向进水流道出水口在气缸体的多个气缸的排列方向上的位置分别与气缸体的多个气缸的位置对应设置。

4.根据权利要求2所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，在气缸体的多个气缸的排列方向上看，所述缸体进水口(4)设置在所述纵向进水流道(5)的中部。

5.根据权利要求2所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，所述缸盖水套上设置有多个所述缸盖出水口，多条所述缸盖横流流道的出水端分别与多个所述缸盖出水口相连通；所述缸体水套上设置有纵向出水流道(9)，所述纵向出水流道(9)上设置有第二缸体出水口(11)，所述纵向出水流道(9)和所述第二缸体出水口(11)均设置在气缸体的进气侧，所述纵向出水流道(9)沿气缸体的多个气缸的排列方向设置，多个所述缸盖出水口均与所述纵向出水流道(9)相连通。

6.根据权利要求5所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，所述第一缸体出水口(7)和所述第二缸体出水口(11)均设置在缸体水套在气缸体的多个气缸的排列方向上的中部处。

7.根据权利要求5所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，所述缸盖水套上设置有排气歧管冷却通道(3)和多个所述缸盖进水口，所述排气歧管冷却通道(3)具有多个进水端和多个出水端，所述排气歧管冷却通道(3)的多个进水端分别与多个所述缸盖进水口相连通，所述排气歧管冷却通道(3)的多个出水端分别与多条所述缸盖横流流道的进水端相连通。

8.根据权利要求7所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，所述缸盖水套上还设置有排气歧管冷却通道出水口(15)，所述排气歧管冷却通道出水口(15)与所述排气歧管冷却通道(3)相连通，所述排气歧管冷却通道出水口(15)用于向外排出所述排气歧管冷却通道(3)中的冷却液。

9.根据权利要求7所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，还包括设置在所述缸体水套和所述缸盖水套之间的缸垫(14)，所述缸垫(14)上设置有多个第一缸垫孔(8)和多个第二缸垫孔(10)，多个所述第一缸垫孔(8)分别连通多个所述缸盖进水口和所述纵向进水流道(5)，多个所述第二缸垫孔(10)分别连通多个所述缸盖出水口和所述纵向出水流道(9)。

10.根据权利要求1所述的低流阻高均匀性水套结构，其特征在于，每条所述缸盖横流流道的中段均经过与其对应的鼻梁区域处的每个气门座圈孔的两侧。

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