CN115263595A - 具有分体式水冷套的单缸发动机 - Google Patents
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Abstract
一种具有分体式水冷套的单缸发动机，包括发动机本体和水冷套，所述水冷套包括缸体和缸头，所述缸头内设有缸头冷却水道，缸体内设有缸体冷却水道，缸体和缸头结合面处设有使所述缸头冷却水道与缸体冷却水道相连通的上水发孔，冷却介质由缸体进入水冷套，并通过上水孔由多处上水进入缸头。本明公开了一种具有分体式水冷套的单缸发动机，该发动机的水冷套的进水口和出水口同侧布局，同时上水孔可以实现多处同时上水冷却，有效提高了水冷套的冷却效果。上水孔的重新布局改变了冷却介质(冷却液)的流动方式，使得缸头的进气侧和排气侧形成分离冷却，使冷却液分布的更为合理，有效地提高了水冷套的冷却效果，特别是对排气侧和排气鼻梁的冷却效果。
Description
技术领域
本发明属于发动机制造技术领域，具体的涉及一种具有分体式水冷套的单缸发动机。
背景技术
现有发动机的冷却液环绕缸体水套一圈后再进入缸头水套，最终从出口流出，冷却完缸体水套的冷却液温度已有较高温度，无法实现缸头水套的高效冷却；发动机冷却水套布局通常为入口和出口呈现异侧布置，无法在进水端与排气侧间添加冷却通道，缸头的鼻梁区无法得到高效的冷却。
为解决以上问题，需要一种具有分体式水冷套的单缸发动机，该发动机的水冷套为分体式设计，通过在缸头和缸体的结合面上多处布置上水孔，使得冷却介质可以同时冷却缸头和缸体，同时水冷套的进水口和出水口布置于同侧，可以在进水端与排气侧之间添加一条冷却通道，有效实现了缸头水套和缸头鼻梁区的高效冷却。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种具有分体式水冷套的单缸发动机，包括发动机本体和水冷套，所述发动机本体包括缸头和缸体，所述水冷套包括位于发动机本体外部并包围发动机缸体的缸体水冷套和位于发动机本体外部并包围发动机缸头的缸头水冷套，所述缸头水冷套内设有缸头冷却水道、缸体水冷套内设有缸体冷却水道，且缸体水冷套和缸头水冷套结合面处设有使所述缸头冷却水道与缸体冷却水道相连通的上水孔，冷却介质由缸体进入水冷套，并通过上水孔由多处上水进入缸头。
进一步，所述发动机本体具有一个进气口和一个排气口，所述缸体水冷套上设置有进水口，所述缸头水冷套上设置有出水口，所述出水口位于排气口竖直方向的上方位置处，所述进水口位于出水口的下方位置处，所述进水口和出水口位于同一侧。进水口和出水口同侧设置，便于在缸头的排气侧添加第二冷却水道。
进一步，所述上水孔包括位于发动机本体进气侧的进气侧上水孔、进气下鼻梁区上水孔和位于发动机本体排气侧的排气侧上水孔、排气鼻梁区上水孔以及用于对缸头水冷套进行流量补偿的补偿上水孔。
进一步，按上水孔的流通面积：进气侧上水孔>排气侧上水孔>排气鼻梁区上水孔>进气下鼻梁区上水孔>补偿上水孔；所述位于进气侧的上水孔的流通面积之和小于位于排气侧的上水孔的流通面积之和。由于进水口设置于排气侧，为了保障发动机整体的冷却效果，故将进气侧上水孔的流通面积设置为最大，以保证进气侧的冷却液的流量；排气鼻梁区上水孔主要针对排气鼻梁区进行流量补偿，进气下鼻梁区上水孔针对下鼻梁区进行流量补偿，故根据冷却位置的面积不同设置了不同的流通面积；为了使冷却液流动充分，分配合理，故设置了补偿上水孔，所述补偿上水孔根据实际冷却液的流动情况以及冷却效果进行设置，仅作流量补偿，故流通面积最小。同时，排气侧上水孔、排气鼻梁区水孔及其中的补偿上水孔都有对缸头水套整个排气侧区域冷却；从总流通面积来看，冷却排气侧的上水流通面积大于冷却进气侧的上水流通面，由于排气侧温度高于进气侧温度，故如此设置利于整个冷却水套的冷却。
进一步，所述缸头水冷套上还设置有排气鼻梁区和第二冷却水道，所述排气鼻梁区内设置有冷却水道，所述第二冷却水道一端与排气鼻梁区的冷却水道相连接，另一端沿竖直方向向上延伸至出水口。第二冷却水道设置于排气侧，使得发动机排气得到更好的冷却，设置第二冷却水道，使得缸头的鼻梁区得到了更好的冷却。排气侧形成了双冷却通道，基本可促使高温区域温度降低5～10℃。
进一步，所述缸体冷却水道沿缸体的周向布置并对缸体形成环绕包围；所述缸头冷却水道包括与进气侧上水口连通的进气侧冷却流道和与排气侧上水口连通的排气侧冷却流道，所述排气鼻梁区的冷却水道属于排气侧冷却流道，所述排气侧冷却流道由排气侧上水口处分叉形成三条分支流道环绕排气口后汇合与缸头的出水口连通，所述进气侧冷却流道由进气侧上水口处分叉形成两条分支流道环绕进气口后汇合与缸头的出水口连通。
进一步，所述排气侧上水孔、排气鼻梁区上水孔、进气侧上水孔、进气下鼻梁区上水孔和若干补偿上水孔沿水冷套的周向顺时针依次间隔布置。
进一步，所述补偿上水孔有若干个，若干个补偿上水孔沿水冷套周向间隔布。
进一步，所述排气侧上水孔由至少为三个分流孔集成。如此设置使得冷却液三流通路径形式的流动，更好的实现冷却液的分流，使得水冷套整体的冷却液分布更为合理。
进一步，所述进水口包括进水口前段和进水口末段，所述进水口末段上具有喇叭形内腔，所述喇叭形内腔的大径端与缸体水冷套连通，所述喇叭口的小径端沿预设角度弯折形成进水口前段，弯折角度介于30°～75°。进水口前段的弯折方向和弯折角度可根据排气侧冷却需要进行设置，减小进水阻力的同时保证高温区域冷却。
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单缸发动机，本发明发动机的水冷套的进水口和出水口同侧布局，同时上水孔可以实现多处同时上水冷却，有效提高了水冷套的冷却效果。上水孔的重新布局改变了冷却介质(冷却液)的流动方式，使得缸头的进气侧和排气侧形成分离冷却，使冷却液分布的更为合理，有效地提高了水冷套的冷却效果，特别是对排气侧和排气鼻梁的冷却效果。
附图说明
图1为本发明的水冷套结构示意图；
图2为本发明的上水孔布置的位置的示意图；
图3为本发明实施例的水冷套排气侧的介质流向示意图；
图4为本发明实施例的水冷套进气侧的介质流向示意图；
图5为本发明实施例的水冷套排气鼻梁区的介质流向示意图；
图6为本发明实施例的水冷套缸体的介质流向示意图；
图7为发明实施例的排气侧上水口的冷却介质的分流示意图：
具体实施方式
图1为本发明的水冷套结构示意图；图2为本发明的上水孔布置的位置的示意图；图3为本发明实施例的水冷套排气侧的介质流向示意图；图4为本发明实施例的水冷套进气侧的介质流向示意图；图5为本发明实施例的水冷套排气鼻梁区的介质流向示意图；图6为本发明实施例的水冷套缸体的介质流向示意图；图7为发明实施例的排气侧上水口的冷却介质的分流示意图：
本实施例中，所述发动机本体为单缸发动机。
如图所示，一种具有分体式水冷套的单缸发动机，所述发动机本体包括缸头和缸体，所述水冷套包括位于发动机本体外部并包围发动机缸体的缸体水冷套2和位于发动机本体外部并包围发动机缸头的缸头水冷套1，所述缸头水冷套1内设有缸头冷却水道、缸体水冷套2内设有缸体冷却水道，且缸体水冷套2和缸头水冷套1结合面处设有使所述缸头冷却水道与缸体冷却水道相连通的上水孔，冷却介质由缸体进入水冷套，并通过上水孔由多处上水进入缸头。
本实施例中，所述发动机本体具有一个进气口和一个排气口，所述缸体水冷套2上设置有进水口3，所述缸头水冷套1上设置有出水口4，所述出水口4位于排气口竖直方向的上方位置处，所述进水口3位于出水口4的下方位置处，所述进水口3和出水口4位于同一侧。进水口3和出水口4同侧设置，便于在缸头的排气侧添加第二冷却水道5。本实施例中的进水口3包括进水口3前段和进水口3末段，所述进水口3末段上具有喇叭形内腔，所述喇叭形内腔的大径端与缸体水冷套2连通，所述喇叭口的小径端沿水平方向向左弯折形成进水口3前段，弯折角度60°，如此设计可以使得进水口3喇叭形内腔的右侧开启角度较大，介质流向为优先向右侧流动，以便于向缸头水冷套1的排气侧及排气鼻梁区上水，且有利于冷却介质环绕缸体一圈，再从另一侧(进气侧)上水孔流向缸头的进气上下鼻梁区域，有利于水套整体冷却。
本实施例中，所述上水孔包括位于发动机本体进气侧的进气侧上水孔8、进气下鼻梁区上水孔9和位于发动机本体排气侧的排气侧上水孔6、排气鼻梁区上水孔7以及用于对缸头水冷套1进行流量补偿的补偿上水孔10。按上水孔的流通面积：进气侧上水孔8>排气侧上水孔6>排气鼻梁区上水孔7>进气下鼻梁区上水孔9>补偿上水孔10；所述位于进气侧的上水孔的流通面积之和小于位于排气侧的上水孔的流通面积之和。本实施例中，所述将进气下鼻梁区上水孔9和排气侧上水孔6集成形成一个整体，再将排气侧上水孔6分隔为三个分流孔；如此设置使得冷却液以三流通路径的形式流动，如图所示，一路沿竖直方向向上流动直接进入缸头，其余两路则分别沿水平方向向左右分流，如此设置可以更好的实现冷却液的分流，使得水冷套整体的冷却液分布更为合理。
本实施例中，由于进水口3设置于排气侧，为了保障发动机整体的冷却效果，故将进气侧上水孔8的流通面积设置为最大，以保证进气侧的冷却液的流量；排气鼻梁区上水孔7主要针对排气鼻梁区进行流量补偿，进气下鼻梁区上水孔9针对下鼻梁区进行流量补偿，故根据冷却位置的面积不同设置了不同的流通面积；为了使冷却液流动充分，分配合理，故设置了补偿上水孔10，所述补偿上水孔10根据实际冷却液的流动情况以及冷却效果进行设置，仅作流量补偿，故流通面积最小。同时，排气侧上水孔6、排气鼻梁区上水孔7及其中的补偿上水孔10都有对缸头水套整个排气侧区域冷却；从总流通面积来看，冷却排气侧的上水流通面积大于冷却进气侧的上水流通面，由于排气侧温度高于进气侧温度，故如此设置利于整个冷却水套的冷却。
本实施例中，缸头水冷套1上还设置有排气鼻梁区和第二冷却水道5，所述排气鼻梁区内设置有冷却水道，所述第二冷却水道5一端与排气鼻梁区的冷却水道相连接，另一端沿竖直方向向上延伸至出水口4。第二冷却水道5设置于排气侧，使得发动机排气得到更好的冷却，设置第二冷却水道5，使得缸头的鼻梁区得到了更好的冷却。排气侧形成了双冷却通道，基本可促使高温区域温度降低5～10℃。
本实施例中，所述缸体冷却水道沿缸体的周向布置并对缸体形成环绕包围，如图4所示，冷却液由进水口3进入缸体后，沿水平方向左右分流。
本实施例中，所述缸头冷却水道包括与进气侧上水口连通的进气侧冷却流道和与排气侧上水口连通的排气侧冷却流道，所述排气鼻梁区的冷却水道属于排气侧冷却流道；所述排气侧冷却流道由排气侧上水口处分叉形成三条分支流道环绕排气口后汇合与缸头的出水口4连通，所述进气侧冷却流道由进气侧上水口处分叉形成两条分支流道环绕进气口后汇合与缸头的出水口4连通。
如图所示，本实施例中冷却液通过上水孔流入缸头，进气侧温度相对较低，因此冷却完缸体后的水冷液由进气侧上水孔8进入缸头后沿水平方向左右分流对缸头的进气侧形成环绕包围，在冷却完缸头的进气侧后，与缸头其他部分的冷却液汇流并经由出水口4排出。排气侧温度较高，因此用于冷却排气侧的冷却液自进水口3直接经由排气侧上水孔6进入缸头，冷却液进入缸头后分流为三路，第一路沿水平方向向左与排气鼻梁区上水孔7处的冷却液汇流后进入排气鼻梁区进行冷却；第二路沿水平方向向右进入下鼻梁区进行冷却；第三路沿竖直方向向上进入第二冷却通道；多路流动的冷却液最终对缸头排气侧形成环绕包围，并最终汇流由出水口4排出。
本实施例中，所述补偿上水孔10共设置有三个，三个补偿上水孔10沿水冷套周向间隔布于排气侧上水孔6和进气侧上水孔8之间位置处；在靠近进气侧的位置设置有两个补偿上水孔10，以保证进气侧得到高效冷却；在靠近排气侧位置设置一个补偿上水孔10用于排气侧进行流量补偿。
本实施例中，所述排气侧上水孔6、排气鼻梁区上水孔7、进气侧上水孔8和三个补偿上水孔10沿水冷套的周向顺时针依次间隔布置，排气鼻梁区上水孔7和补偿上水孔10设置于排气侧上水孔6与进气侧上水孔8的连线的两侧，如此设置使得冷却液的分布更为均匀和合理。
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 (10)
1.一种具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：包括发动机本体和水冷套，所述发动机本体包括缸头和缸体，所述水冷套包括位于发动机本体外部并包围发动机缸体的缸体水冷套和位于发动机本体外部并包围发动机缸头的缸头水冷套，所述缸头水冷套内设有缸头冷却水道，缸体水冷套内设有缸体冷却水道，且缸体水冷套和缸头水冷套的结合面处设有使所述缸头冷却水道与缸体冷却水道相连通的上水孔，冷却介质由缸体进入水冷套，并通过上水孔由多处上水进入缸头。
2.根据权利要求1所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述发动机本体具有进气口和排气口，所述缸体水冷套上设置有进水口，所述缸头水冷套上设置有出水口，所述出水口位于排气口竖直方向的上方位置处，所述进水口位于出水口的下方位置处，所述进水口和出水口位于同一侧。
3.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述上水孔包括位于发动机本体进气侧的进气侧上水孔、进气下鼻梁区上水孔和位于发动机本体排气侧的排气侧上水孔、排气鼻梁区上水孔以及用于对缸头水冷套进行流量补偿的补偿上水孔。
4.根据权利要求3所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：按上水孔的流通面积：进气侧上水孔>排气侧上水孔>排气鼻梁区上水孔>进气下鼻梁区上水孔>补偿上水孔；所述位于进气侧的上水孔的流通面积之和小于位于排气侧的上水孔的流通面积之和。
5.根据权利要求3所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述缸头水冷套上还设置有排气鼻梁区和第二冷却水道，所述排气鼻梁区内设置有冷却水道，所述第二冷却水道一端与排气鼻梁区的冷却水道相连接，另一端沿竖直方向向上延伸至出水口。
6.根据权利要求5所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述缸体冷却水道沿缸体的周向布置并对缸体形成环绕包围；所述缸头冷却水道包括与进气侧上水口连通的进气侧冷却流道和与排气侧上水口连通的排气侧冷却流道，所述排气侧冷却流道由排气侧上水口处分叉形成三条分支流道环绕排气口后汇合与缸头的出水口连通，所述进气侧冷却流道由进气侧上水口处分叉形成两条分支流道环绕进气口后汇合与缸头的出水口连通。
7.根据权利要求6所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述排气侧上水孔、排气鼻梁区上水孔、进气侧上水孔、进气下鼻梁区上水孔和补偿上水孔沿水冷套的周向顺时针依次间隔布置。
8.根据权利要求7所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述补偿上水孔有若干个，若干个补偿上水孔沿水冷套周向间隔布。
9.根据权利要求8所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述排气侧上水孔由至少为三个分流孔集成。
10.根据权利要求2所述的具有分体式水冷套的单缸发动机，其特征在于：所述进水口包括进水口前段和进水口末段，所述进水口末段上具有喇叭形内腔，所述喇叭形内腔的大径端与缸体水冷套连通，所述喇叭口的小径端沿预设角度弯折形成进水口前段。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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