CN115182824B - 具有分体式水冷套的多缸发动机 - Google Patents

Abstract

一种具有分体式水冷套的多缸发动机，包括发动机本体、包围发动机本体的分体式水冷套和节温器，所述分体式水冷套包括缸头和缸体，所述缸头内设有缸头冷却水道，缸体内设有缸体冷却水道，缸头和缸体结合面处设有使所述缸体冷却水道与缸头冷却水道相连通的下水孔，所述下水孔包括设置于进气侧的进气侧下水孔和设置于排气侧的排气侧下水孔，所述缸头的进气侧位置处设置有进水口，所述缸体的排气侧位置处设置有排水口，所述节温器安装于排水口。该发动机的水冷套由缸头入水，缸体出水，通过控制下水孔的流通面积和分布位置，使得冷却介质流动更为均匀，分配更为合理，缸头和缸体均得到高效的冷却，避免了流动死区的产生，提高了水冷套的冷却效果。

Description

具有分体式水冷套的多缸发动机

技术领域

本发明涉及摩托车发动机技术领域，具体的涉及一种具有分体式水冷套的多缸发动机。

背景技术

现有的多缸发动机冷却水套的冷却介质流动方式基本为串联流动，冷却液由水套的入口进入缸体，大部分冷却液环绕缸体水套后再进入缸头水套，小部分冷却液直接上缸头，汇流后从缸头水套出口流出，该设计无法高效的对缸头水套高温区域进行冷却，同时现有四缸发动机存在各缸冷却不均匀现象，缸间衔接区域也存在流动死区，不利于发动机的冷却。

为解决以上问题，现公开一种具有分体式水冷套的多缸发动机，该发动机的外部包围设置有分体式的水冷套，该水冷套由缸头进水，缸体出水，有效提高了缸头的冷却效果；水冷套设置的下水孔合理布局，有效避免了发动机各缸冷却不均匀的问题，也避免了流动死区的存在。

发明内容

有鉴于此，一种具有分体式水冷套的多缸发动机，包括发动机本体、节温器和包围发动机本体的分体式水冷套，所述发动机本体具有进气侧和排气侧，所述分体式水冷套包括缸头和缸体，所述缸头内设有缸头冷却水道、缸体内设有缸体冷却水道，且缸头和缸体结合面处设有使所述缸体冷却水道与缸头冷却水道相连通的下水孔，所述下水孔包括设置于进气侧的进气侧下水孔和设置于排气侧的排气侧下水孔，所述缸头设置有进水口，所述进水口位于发动机本体进气侧的位置处，进水口可根据需求设计为圆形入口，也可以设计为渐扩的喇叭口形的入口等，以降低阻力便于冷却介质进入为优；所述缸体设置有排水口，所述排水口位于发动机本体排气侧的位置处，所述节温器安装于排水口。所述多缸发动机至少为两缸。

进一步，所述进气侧下水孔包括进气侧下水孔Ⅰ和/或进气侧下水孔Ⅱ和/或进气侧下水孔Ⅲ，所述排气侧下水孔包括排气侧下水孔Ⅰ和/或排气侧下水孔Ⅱ和/或排气侧下水孔Ⅲ，所述进气侧下水孔的流通面积与所述排气侧下水孔的流通面积相同。实际制造时可根据发动机对进气侧下水孔和排气侧下水孔进行不同的组合，即针对进气侧下水孔可以为同时设置进气侧下水孔Ⅰ、进气侧下水孔Ⅱ和进气侧下水孔Ⅲ，也可以只设置进气侧下水孔Ⅰ或只设置进气侧下水孔Ⅱ或只设置进气侧下水孔Ⅲ，也可以为同时设置进气侧下水孔Ⅰ和进气侧下水孔Ⅱ或设置进气侧下水孔Ⅰ和进气侧下水孔Ⅲ或设置进气侧下水孔Ⅱ和进气侧下水孔Ⅲ；针对排气侧下水孔可以为同时设置排气侧下水孔Ⅰ、排气侧下水孔Ⅱ和排气侧下水孔Ⅲ，也可以只设置排气侧下水孔Ⅰ或只设置排气侧下水孔Ⅱ或只设置排气侧下水孔Ⅲ，也可以为同时设置排气侧下水孔Ⅰ和排气侧下水孔Ⅱ或设置排气侧下水孔Ⅰ和排气侧下水孔Ⅲ或设置排气侧下水孔Ⅱ和排气侧下水孔Ⅲ。已有利于发动机冷却为优先选择。

进一步，所述发动机本体为多缸发动机，所述发动机本体为多缸发动机，所述缸头上设置有进气侧鼻梁区、排气侧鼻梁区和缸间鼻梁区，所述进气侧鼻梁区位于发动机本体的进气侧，所述排气侧鼻梁区位于发动机本体的排气侧，所述缸间鼻梁区位于发动机各缸衔接位置处的上方并连接进气侧鼻梁区和排气侧鼻梁区。

进一步，所述缸头还设置有若干与缸间鼻梁区相连通的节流通道，若干所述节流通道均与缸头冷却水道连通。为了保证各缸对应位置处的水冷套内的冷却介质的流动，若干节流通道的流通面积各不相同，具体流通面积大小根据实际的介质流动情况设计。

进一步，所述缸头上设置有下鼻梁区，所述下鼻梁区位于排气侧，所述缸头上开设有节流缺口，所述节流缺口有若干个，若干个所述节流缺口沿水平方向间隔布置于下鼻梁区。设计节流缺口是为了减小流向缸头下鼻梁区的冷却液流量，提升流向缸头的进气侧鼻梁区和排气侧鼻梁区的流量，节流缺口根据需要开尺寸半径为3～7mm的半圆或椭圆，并做倒圆平滑过渡。

进一步，所述缸体设置有导流缺口，所述导流缺口位于进气侧与排气侧分隔的位置处，导流缺口至少为两个，两个所述导流缺口分别对应的设置于缸体的水平方向的两侧。设置导流缺口是为了使由进气侧流动来的冷却液在节流缺口Ⅱ的导向作用下往缸体排气侧的上端区域流动，进而保证缸体排气侧上部区域的冷却。同时，导流缺口具有整流减阻作用，可使水套流动阻力降低5％～10％左右。

进一步，所述进气侧下水孔Ⅰ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅰ对称的设置于靠近进水口的位置处；所述进气侧下水孔Ⅱ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅱ均匀的设置于对称的设置于远离进水口的位置处；所述进气侧下水孔Ⅲ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅲ分别对应的设置于各缸衔接的位置处；所述排气侧下孔Ⅰ至少有对称设置的两个，两个所述排气侧下水孔Ⅰ设置于排水口水平方向的两侧靠近排水口位置处，所述排气侧下孔Ⅲ至少有对称设置的两个，两个所述排气侧下水孔Ⅲ设置于排水口水平方向的两侧远离排水口位置处；所述排气侧下水孔Ⅱ有若干个，若干个排气侧下水孔Ⅱ分别对应的设置于各缸衔接的位置处。

进一步，所述进水口避让节流通道设置。如此设置可避免冷却介质直接由节流通道流向排气侧。即进水口的轴线和节流通道的轴线不在同一轴线上，可以根据冷却介质的实际流动情况将进水口相对于水冷套的水平方向的中心轴线向左或向右偏执2-3mm；亦或是将进水口居中设置，将节流通道偏置；以上设置方法以保证缸头冷却介质的流动均匀性为优先。

进一步，按照流通面积，进气侧下水孔Ⅰ>进气侧下水孔Ⅱ，排气侧下水孔Ⅰ>排气侧下水孔Ⅱ。根据介质流向，通过进气侧下水孔Ⅰ进入缸体的冷却介质最终会流向进气侧下水孔Ⅱ所在位置处，因此为了避免冷却介质分配不均匀，故进气侧下水孔Ⅰ的流通面积大于进气侧下水孔Ⅱ的流通面积。缸头各部分冷却介质最终汇流后通过排气侧下水孔Ⅰ进入缸体，排气侧下水孔II仅是为了保证多缸发动机中间缸衔接处的冷却，起到补偿冷却作用，故排气侧下水孔Ⅰ的流通面积大于排气侧下水孔Ⅱ的流通面积。

进一步，所述缸头冷却水道与进水口相连通，缸头冷却水道在进水口位置处分第一流道和第二流道，第一流道内的冷却介质至少有三个流向，分别为沿水平方向左右分流对各缸形成包围环绕和沿竖直方向向上进入节流通道，最后第一流道内的三路介质最终都汇流于排气侧并与排气侧下水孔相连通；所述缸体冷却水道的一端与排气侧下水孔相连通，另一端沿水平方向左右分流对缸体形成环绕包围后汇流于排水口。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种具有分体式水冷套的多缸发动机，该发动机的水冷套由缸头入水，缸体出水，通过控制下水孔的流通面积和分布位置，使得冷却介质流动更为均匀，分配根为合理，缸头和缸体均得到高效的冷却，避免了流动死区的产生，大大提高了水冷套的冷却效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明水冷套缸头的俯视图；

图3为本发明水冷套缸头的排气侧结构示意图；

图4为本发明水冷套下水孔的位置示意图；

图5为本发明水冷套缸体的轴侧视图；

图6为本发明水冷套缸头的冷却介质的介质流向示意图；

图7为本发明水冷套缸头排气侧的冷却介质的介质流向示意图；

图8为本发明水冷套缸体进气侧的冷却介质的介质流向示意图；

图9为本发明水冷套缸体的冷却介质的介质流向示意图；

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；图2为本发明水冷套缸头的俯视图；图3为本发明水冷套缸头的排气侧结构示意图；图4为本发明水冷套下水孔的位置示意图；图5为本发明水冷套缸体的轴侧视图；图6为本发明水冷套缸头的冷却介质的介质流向示意图；图7为本发明水冷套缸头排气侧的冷却介质的介质流向示意图；图8为本发明水冷套缸体进气侧的冷却介质的介质流向示意图；图9为本发明水冷套缸体的冷却介质的介质流向示意图；

本发明实施例中多缸发动机为四缸发动机。

如图所示，一种具有分体式水冷套的多缸发动机，包括发动机本体、节温器3和包围发动机本体的分体式水冷套，所述发动机本体具有进气侧和排气侧，所述分体式水冷套包括缸头1和缸体2，所述缸头1内设有缸头1冷却水道、缸体2内设有缸体2冷却水道，且缸头1和缸体2结合面处设有使所述缸体2冷却水道与缸头1冷却水道相连通的下水孔，所述下水孔包括设置于进气侧的进气侧下水孔和设置于排气侧的排气侧下水孔，所述缸头1设置有进水口101，所述进水口101位于发动机本体进气侧的位置，本实施例中进水口101选用的圆形结构，所述缸体2设置有排水口201，所述排水口201位于发动机本体排气侧的位置处，所述节温器安装于排水口201。本实施例中，水冷套排水口201与节温器3的腔室之间的衔接为平滑过渡，节温器腔室的尺寸远大于水冷套排水口201的尺寸，如此设置可以减小冷却介质在节温器处产生的流动损失。通过平滑过渡且增大腔室，可使节温器处的流动阻力损失减小5％～10％。

本实施例中，进气侧下水孔包括进气侧下水孔Ⅰ4、进气侧下水孔Ⅱ5和进气侧下水孔Ⅲ6，排气侧下水孔则排气侧下水孔Ⅰ7和排气侧下水孔Ⅱ8，所述进气侧下水孔的流通面积与所述排气侧下水孔的流通面积相同。冷却介质在进入水冷套后，一部分进入缸头1进行冷却，一部分直接进入缸体2，进气侧下水孔的流通面积与所述排气侧下水孔的流通面积相同可以保证进入缸头1的冷却介质和进入缸体2的冷却介质流量一致，确保冷却介质对缸头1和缸体2都起到充分冷却的作用。

本实施例中，所述发动机本体为四缸发动机，所述发动机具有第一缸、第二缸、第三缸和第四缸，发动机有所述缸头上设置有三个缸间鼻梁区，三个所述缸间鼻梁区对应的设置于各缸衔接的位置的上方。即在缸头1上对应任意两缸衔接的位置处设置有缸间鼻梁区。

本实施例中，缸头1还设置有与缸间鼻梁区相连通的节流通道，若干所述节流通道均与缸头1冷却水道连通。节流通道共设置有三条，分别为第一节流通道102、第二节流通道103、第三节流通道104，第一节流通道102位于第一缸和第二缸衔接位置处的上方；第二节流通道103位于第二缸和第三缸衔接位置处的上方；第三节流通道104位于第三缸和第四缸衔接位置处的上方。所述节流通道均与缸头1冷却水道连通。为了保证各缸对应位置处的水冷套内的冷却介质的流动，若干节流通道的流通面积各不相同，按流通面积，第三节流通道104>第一节流通道102>第二节流通道103,如此设置可以保证第二缸和第三缸的冷却介质的流动均匀性，避免流动死区的出现。

本实施例中，所述缸头1上设置有下鼻梁区108，所述下鼻梁区108位于排气侧，所述缸头1上开设有节流缺口，本实施例中的节流缺口设置有7个，7个所述节流缺口沿水平方向间隔布置于下鼻梁区108。如图3所示节流缺口105A位于第四缸；节流缺口105B和节流缺口105C位于第三缸；节流缺口105D和节流缺口105E位于第二缸；节流缺口105F和节流缺口105G位于第一缸。设计节流缺口是为了减小流向缸头下鼻梁区108的冷却液流量，提升流向缸头进气侧鼻梁区106和排气侧鼻梁区107的流量，节流缺口根据需要开尺寸半径为5mm的半圆，并做倒圆平滑过渡。

本实施例中，所述缸体2的进气侧与排气侧分隔处设置有导流缺口，所述导流缺口设置有两个，分别为导流缺口207A和导流缺口207B，两个所述导流缺口分别对应的设置于缸体2的水平方向的两侧。设置导流缺口是为了使由进气侧流动来的冷却液在节流缺口Ⅱ的导向作用下往缸体2排气侧的上端区域流动，进而保证缸体2排气侧上部区域的冷却。同时，导流缺口具有整流减阻作用，可使水套流动阻力降低5％～10％左右。

本实施例中，所述进气侧下水孔Ⅰ4有四个，四个进气侧下水孔Ⅰ对称的设置于靠近进水口101的位置处；所述进气侧下水孔Ⅱ5有四个，四个进气侧下水孔Ⅱ均匀的设置于对称的设置于远离进水口101的位置处；所述进气侧下水孔Ⅲ6有三个，三个进气侧下水孔Ⅲ分别对应的设置于各缸衔接的位置处。如图所示，四个进气侧下水孔Ⅰ4两两一组分别对应设置于第二缸和第三缸的位置；四个进气侧下水孔Ⅱ5两两一组分别对应设置于第一缸和第四缸的位置处。进气侧下水孔Ⅲ的设置，确保了各缸衔接的区域有冷却介质流动，不存在流动死区，进而保证了冷却介质的流动均匀性及发动机的缸间冷却。

本实施例中，所述排气侧下孔Ⅰ有对称设置的两个，所述排气侧下水孔Ⅰ7设置于排水口201的上方的位置处；所述排气侧下水孔Ⅱ8设置于两个所述排气侧下水孔Ⅰ之间的位置处。

本实施例中，所述进水口101避让节流通道设置。如此设置可避免冷却介质直接由节流通道流向排气侧。本实施例中进水口101相对于水冷套的水平方向的中心轴线右偏3mm以避让第二节流通道103。

本实施例中，按照流通面积，进气侧下水孔Ⅰ>进气侧下水孔Ⅱ，排气侧下水孔Ⅰ>排气侧下水孔Ⅱ。根据介质流向，通过进气侧下水孔Ⅰ进入缸体2的冷却介质最终会流向进气侧下水孔Ⅱ所在位置处，因此为了避免冷却介质分配不均匀，故进气侧下水孔Ⅰ的流通面积大于进气侧下水孔Ⅱ的流通面积。缸头1各部分冷却介质最终汇流后通过排气侧下水孔Ⅰ进入缸体2，排气侧下水孔II仅是为了保证多缸发动机中间缸衔接处的冷却，起到补偿冷却作用，故排气侧下水孔Ⅰ的流通面积大于排气侧下水孔Ⅱ的流通面积。

本实施例中，所述缸头1冷却水道与进水口101相连通，缸头1冷却水道在进水口101位置处分第一流道和第二流道，第一流道有五个支路分流，分别为左右分流对各缸环绕并冷却缸头1下鼻梁区108和上鼻梁区后汇流于排气侧下水孔，还有三路分流流向缸间鼻梁区的3个节流通道，起到冷却缸间鼻梁区和平衡各缸进排气鼻梁流动均匀性的作用，五个支路在完成冷却后最终汇流于排气侧下水孔；第二流道沿竖直方向向下与进气侧下水孔相连通；所述缸体2冷却水道的一端与排气侧下水孔相连通，另一端沿水平方向左右分流对缸体2形成环绕包围后汇流于排水口201。如图所示，冷却介质由进水口101进入，分别通过第一流道和第二流道，第一流道内的冷却液先冷却进气侧，再冷却排气侧，最后汇流通过排气侧下水口进入缸体2，与缸体2内的冷却介质汇流于排水口201；第二流道内的冷却介质则直接通过进气侧下水孔进入缸体2，冷却介质进入缸体2后，通过沿缸体2周向环绕布置的缸体2冷却水道对缸体2进行冷却，最后与冷却缸头1的冷却介质汇流，并通过排水口201进入节温器。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。

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 (7)

1.一种具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：包括发动机本体、节温器和包围发动机本体的分体式水冷套，所述发动机本体具有进气侧和排气侧，所述分体式水冷套包括缸头和缸体，所述缸头内设有缸头冷却水道、缸体内设有缸体冷却水道，且缸头和缸体结合面处设有使所述缸体冷却水道与缸头冷却水道相连通的下水孔，所述下水孔包括设置于进气侧的进气侧下水孔和设置于排气侧的排气侧下水孔，所述缸头设置有进水口，所述进水口位于发动机本体进气侧的位置处，所述缸体设置有排水口，所述排水口位于发动机本体排气侧的位置处，所述节温器安装于排水口；

所述缸头上设置有进气侧鼻梁区、排气侧鼻梁区和缸间鼻梁区，所述进气侧鼻梁区位于发动机本体的进气侧，所述排气侧鼻梁区位于发动机本体的排气侧，所述缸间鼻梁区位于发动机各缸衔接位置处的上方；

所述缸头还设置有若干与缸间鼻梁区相连通的节流通道，若干所述节流通道均与缸头冷却水道连通；

所述缸头上设置有下鼻梁区，所述下鼻梁区设置于排气侧并位于排气侧鼻梁区竖直方向下方的位置处，所述缸头上开设有节流缺口，所述节流缺口有若干个，若干个所述节流缺口沿水平方向间隔布置于下鼻梁区。

2.根据权利要求1所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：所述进气侧下水孔包括进气侧下水孔Ⅰ和/或进气侧下水孔Ⅱ和/或进气侧下水孔Ⅲ，所述排气侧下水孔包括排气侧下水孔Ⅰ和/或排气侧下水孔Ⅱ和/或排气侧下水孔Ⅲ，所述进气侧下水孔的流通面积与所述排气侧下水孔的流通面积相同。

3.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：所述缸体设置有导流缺口，所述导流缺口位于进气侧与排气侧分隔的位置处，导流缺口至少为两个，两个所述导流缺口分别对应的设置于缸体的水平方向的两侧。

4.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：所述进气侧下水孔Ⅰ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅰ对称的设置于靠近进水口的位置处；所述进气侧下水孔Ⅱ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅱ均匀的设置于对称的设置于远离进水口的位置处；所述进气侧下水孔Ⅲ有若干个，若干个进气侧下水孔Ⅲ分别对应的设置于各缸衔接的位置处；所述排气侧下水孔Ⅰ至少有对称设置的两个，两个所述排气侧下水孔Ⅰ设置于排水口水平方向的两侧靠近排水口位置处，所述排气侧下水孔Ⅲ至少有对称设置的两个，两个所述排气侧下水孔Ⅲ设置于排水口水平方向的两侧远离排水口位置处；所述排气侧下水孔Ⅱ有若干个，若干个排气侧下水孔Ⅱ分别对应的设置于各缸衔接的位置处。

5.根据权利要求1所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：所述进水口避让节流通道设置。

6.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：按照流通面积，进气侧下水孔Ⅰ>进气侧下水孔Ⅱ，排气侧下水孔Ⅰ>排气侧下水孔Ⅱ。

7.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的多缸发动机，其特征在于：所述缸头冷却水道与进水口相连通，缸头冷却水道在进水口位置处分第一流道和第二流道，第一流道对各缸形成包围环绕后汇流于排气侧并与排气侧下水孔相连通，第二流道沿竖直方向向下与进气侧下水孔相连通；所述缸体冷却水道的一端与排气侧下水孔相连通，另一端沿水平方向左右分流对缸体形成环绕包围后汇流于排水口。