CN115822798A - 一种三层横流式缸盖水套及其流速调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三层横流式缸盖水套及其流速调节系统，通过设置主体组件，包括发动机缸盖、设置在发动机缸盖上的下水套、设置在下水套上的上水套以连接在上水套与下水套间的中间水套，现高速区域快速冷却，其他区域适当冷却，减少燃油消耗及碳氢污染物的排放，设计该水套结构紧凑，能有效覆盖缸盖进排气道及燃烧室等高温区域，实现均匀冷却；设置水管主体，水管主体设置在下水套进水口及上水套出水口处，包括流入管、设置在流入管一端的调节管以及连接在调节管远离流入管一端的流出管；以及，调节组件，调节组件设置在水管主体外侧，包括固定在流入管上的磁体、套设在流出管靠近磁体一端的调节块以及固定在流出管远离调节块一端的热敏绕阻线，实现在冷却水道温差较大交接处设置热敏绕阻线，通过发动机产生温度改变热敏绕阻线电流量，从而改变绕阻线产生的磁力调节调节管开度大小，进而改变冷却系统内冷却液流速使发动机内冷却液流动更合理。

Description

一种三层横流式缸盖水套及其流速调节系统

技术领域

本发明涉及发动机冷却系统的技术领域，尤其涉及一种三层横流式缸盖水套及其流速调节系统。

背景技术

作为车用内燃机的重要零部件之一的气缸盖，其主要作用是用来密封气缸的上面部分，与活塞顶及气缸内壁共同组成燃烧空间。内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常(爆燃、早燃等)，机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，良好的冷却结构可以保证内燃机在最适宜的温度状态下工作，气缸盖的冷却结构设计也极为重要，水套结构设计对于缸盖散热有决定性影响，同时需考虑水套布置方式合理性，以取得最佳散热效果。水套冷却效果直接影响发动机性能，通过将冷却液流入，达到快速冷却进排气道及燃烧室区域，现有水套多为两层，不能有效冷却发动机，导致爆震等不正常燃烧现象，且冷却水管内因流速无法局部根据温度改变，无法使冷却液合理的在高温地区停留时间长，在低温地区停留时间短，实现更好的冷却。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有三层横流式缸盖水套存在的现有水套多为两层，不能有效冷却发动机问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种三层横流式缸盖水套。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：三层横流式缸盖水套，包括，主体组件，包括发动机缸盖、设置在发动机缸盖上的下水套、设置在下水套上的上水套以连接在上水套与下水套间的中间水套。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套的一种优选方案，其中：所述发动机缸盖,内侧设有缸盖水套，所述缸盖水套在发动机缸盖排气侧一端设有缸盖排气口。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套的一种优选方案，其中：所述下水套靠近发动机缸盖排气侧一端设有下水套进水口，所述下水套上间隔设有多个与缸盖水套各缸连通的柱脚，所述下水套进水口与缸盖出水口连通。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套的一种优选方案，其中：所述下水套内设有若干冷却支道，所述若干冷却支道与柱脚连通，最终通向与上水套，所述冷却支道内进排气门鼻梁处设有的冷却包角，所述冷却包角内可流入冷却液，可使冷却液环绕发动机缸盖进排气门鼻梁处更容易冷却。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套的一种优选方案，其中：所述上水套靠近发动机缸盖进气侧一端设有上水套出水口，所述上水套出水口一端连接中间水套、及若干冷却支道，另一端与回水管相连。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套的一种优选方案，其中：所述中间水套与上下水套相连，所述中间水套同时位于上下排气道之间。

本发明的有益效果：通过采用三层横流式缸盖水套有效冷却发动机温度，实现高速区域快速冷却，其他区域适当冷却，减少燃油消耗及碳氢污染物的排放，设计该水套结构紧凑，能有效覆盖缸盖进排气道及燃烧室等高温区域，实现均匀冷却。

鉴于上述现有发动机冷却系统存在的现有水套内冷却液流速无法局部根据温度改变的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种三层横流式缸盖水套流速调节系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：三层横流式缸盖水套流速调节系统，包括任一所述的三层横流式缸盖水套；以及，水管主体，所述水管主体设置在下水套进水口及上水套出水口处，包括流入管、设置在流入管一端的调节管以及连接在调节管远离流入管一端的流出管；以及，调节组件，所述调节组件设置在水管主体外侧，包括固定在流入管上的磁体、套设在流出管靠近磁体一端的调节块以及固定在流出管远离调节块一端的热敏绕阻线。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套流速调节系统的一种优选方案，其中：所述调节管靠近流出管一端设有触爪，所述触爪可因外力避合张开，所述调节管外侧设有环口。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套流速调节系统的一种优选方案，其中：所述流出管外侧靠近流出管一端开设有滑槽，所述流出管内设有与触爪配合的挡环。

作为本发明所述三层横流式缸盖水套流速调节系统的一种优选方案，其中：所述调节块内设有与滑槽配合的滑块，所述滑块侧部安装有若干磁铁，所述若干磁体南北极朝向相同且与磁体靠近流出管一侧相吸，所述调节块靠近调节管一端设有扣爪，所述扣爪与环口配合。

本发明的有益效果：在冷却水道温差较大交接处设置热敏绕阻线，通过发动机产生温度改变热敏绕阻线电流量，从而改变绕阻线产生的磁力调节调节管开度大小，进而改变冷却系统内冷却液流速使发动机内冷却液流动更合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明三层横流式缸盖水套的整体结构示意图。

图2为本发明三层横流式缸盖水套所述的整体俯视结构示意图。

图3为本发明三层横流式缸盖水套所述的下水套结构示意图。

图4为本发明三层横流式缸盖水套所述的上水套结构示意图。

图5为本发明三层横流式缸盖水套所述的中水套结构示意图。

图6为本发明三层横流式缸盖水套流速调节系统的整体结构示意图。

图7为本发明三层横流式缸盖水套流速调节系统所述的整体爆炸结构示意图。

图8为本发明三层横流式缸盖水套流速调节系统所述的热敏绕阻线局部结构示意图。

图9为本发明三层横流式缸盖水套流速调节系统所述的调节块剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1～图5，提供了一种三层横流式缸盖水套，包括，主体组件100，包括发动机缸盖101，发动机缸盖101外侧设有缸盖水套，缸盖水套在发动机缸盖101排气侧一端设有缸盖出水口，设置在发动机缸盖101上的下水套102，下水套102靠近发动机缸盖101排气侧一端设有下水套进水口105，下水套102 上间隔设有多个与缸盖水套各缸连通的柱脚106，下水套进水口105与缸盖出水口连通，下水套102内设有若干冷却支道107，若干冷却支道107与柱脚106 连通，最终通向与上水套103，冷却支道107内进排气门鼻梁处设有的冷却包角108，冷却包角108内可流入冷却液，可使冷却液环绕发动机缸盖101进排气门鼻梁处更容易冷却，设置在下水套102上的上水套103，上水套103靠近发动机缸盖101进气侧一端设有上水套出水口109，上水套出水口109一端连接中间水套104及若干冷却支道107，另一端与回水管相连，以及连接在上水套103与下水套102间的中间水套104，中间水套104与上下水套102相连，中间水套104同时位于上下排气道之间，中间水套104两端设有连通处104a，中间水套104通过连通处104a与上水套103与下水套102连通。

具体的，上水套103、中间水套104及下水套102，采用分块式结构，冷却液水流方向为横流式，由发动机温度较高的排气侧流向温度较底的进气侧，降低进排气侧温度差，实现均匀冷却，中间水套104冷却液进口布置在下水套102，出口布置在上水套103，增大进、出口之间的压差，同时保证四缸均匀冷却，降低温度差，提高冷却效果,中间水套104分别与上水套103及下水套102相连，冷却液一部分由下水套102流经中间水套104，由中间水套104流经发动机高温区后通向上水套103，另一部分由下水套102直接通过冷却支道107流进上水套103，进一步保证四缸的均匀冷却。

优选的，上水套103增加工艺孔以降低排气道交汇区域温度，上水套103 及下水套102结构贴近燃烧室区域，且在燃烧室鼻梁区水道较难冷却处设置冷却包角108以降低燃烧室鼻梁区温度，实现更加全面的冷却。

操作过程：当使用三层横流式缸盖水套对发动机缸盖进行冷却时，在冷却系统大循环时，先将冷却水泵打开，使冷却液流入缸盖水套，由缸盖水套出水口流入下水套进水口105，流入下水套102内的冷却液一部分经中间水套104，流经上下排气道中间，对排气道出口高温区域进行冷却后直接流入上水套103 出水口，由上水套103出水口另一部分由下水套102流经柱脚106及冷却包角 108，对燃烧室上部及燃烧室鼻梁区进行冷却后流入上水套103，最后上水套103 对发动机缸盖进行冷却后流入上水套103出水口，流入上水套103出水口处的冷却液最终通过回水管流入水箱，以此来实现有效降低发动机温度，实现高温区域集中快速冷却，其他区域适当冷却，而在冷却系小循环时，也可通过中间水道内冷却液，使排气道出口处高温区域传递温度至进气口低温区域，使发动机预热时受热更均匀，实现均匀预热的效果。

实施例2

参照图6～9，该实施例不同于第一个实施例的是：一种三层横流式缸盖水套流速调节系统，包括水管主体200，水管主体200设置在下水套进水口105 及上水套出水口109处，包括流入管201，设置在流入管201一端的调节管202，调节管202靠近流出管203一端设有触爪204，触爪204可因外力避合张开，调节管202外侧设有环口205，以及连接在调节管202远离流入管201一端的流出管203，流出管203外侧靠近流出管203一端开设有滑槽206，流出管203 内设有与触爪204配合的挡环207；以及，调节组件300，调节组件300设置在水管主体200外侧，包括固定在流入管201上的磁体301、套设在流出管203 靠近磁体301一端的调节块302以及固定在流出管203远离调节块302一端的热敏绕阻线303。

具体的，调节管202外径与流入管201内径配合，流出管203内径与流入管 201相同，调节管202长度略长于流入管201及流出管203间隙，调节管202、流入管201及流出管203均选用密封性好的材质，使冷却液无法泄露，调节管 202靠近流出管203一端的触爪204由若杆条状物组成，材质为耐高温的弹性好的橡胶材质，调节管202内挡环207可呈梯形环槽设置，当触爪204接触挡环 207时，触爪204可沿着挡环207向内收缩，改变调节管202的流通横截面积，当触爪204远离挡环207时，由调节管202内流经的冷却液将触爪204冲开，使调节管202的流通横截面变大。

其余结构与实施例1相同。

操作过程：当有冷却液由流入管201流经调节管202及流出管203时，操作者通过调整调节管202的位置，使触爪204与挡环207接触配合，从而改变调节管202触爪204处的截面大小，从而改变流经流出管203处的冷却液流速大小，因冷却水泵的功率不变，使流经流入管201的流速始终不变，当调节管202向流出管203处运动，使触爪204处截面变小时，冷却液流经流出管203的流速变慢，当触爪204远离挡环207时，冷却液将触爪204冲开，使触爪204处截面变大从而使流出管203内冷却液流速变快，从而实现根据需要改变管道内冷却液流速。

实施例3

参照图6～图9，该实施例不同于以上实施例的是：三层横流式缸盖水套流速调节系统，包括调节组件300，调节组件300设置在水管主体200外侧，包括固定在流入管201上的磁体301，套设在流出管203靠近磁体301一端的调节块 302，调节块302内设有与滑槽206配合的滑块304，滑块304侧部安装有若干磁铁305，若干磁体301南北极朝向相同且与磁体301靠近流出管203一侧相吸，调节块302靠近调节管202一端设有扣爪306，扣爪306与环口205配合以及固定在流出管203远离调节块302一端的热敏绕阻线303。

具体的，本实施例中，热敏绕阻线303采用正温度系数热敏电阻，热敏绕阻线303正负极端设有电池，温度越高时，热敏绕阻线303的电阻越高，热敏绕阻线303内电流流向为从流入管201至流处管方向顺时针流过，从而产生由南向北磁极，当温度越高，热敏绕阻线303产生的磁力越小，温度越低，热敏绕阻线 303电阻越小，产生低磁力越大。

具体的，流入管201上磁体301北极面朝靠近流出管203端放置，调节管202内固定有若干磁铁305，若干磁体301南极均朝向磁体301北极，使调节管 202内磁铁305可以与流入管201上磁体301相吸，当热敏绕阻线303因温度升高电阻变大时，热敏绕阻线303产生的磁力变小，使调节管202内磁铁305与流入管201上磁体301吸力大于与热敏绕阻线303产生的吸力，调节管202在磁铁 305的带动下向流入管201移动，当热敏绕阻线303温度降低时电阻变小，热敏绕阻线303产生的磁力变大，使调节管202内磁铁305与流入管201上磁体301吸力小于与热敏绕阻线303产生的吸力，调节管202在磁铁305的带动下向流出管203靠近。

优选的，操作者也可根据需要排布调换热敏绕阻线303及磁体301的位置，且选用合适的负温度系数热敏电阻，使热敏绕阻线303在温度较低时产生磁力小，调节管202吸在流出管203的磁体301侧，从而达到在发动机停止工作时，热敏绕阻线303内产生的电流小甚至不产生电流，从而达到节约用电的目的。

具体的，调节块302靠近流入管201一端设有若干扣爪306，扣爪306与环口205配合，当调节块302向远离或靠近流出管203一端移动时，可以通孔扣爪 306与环口205的配合带动调节管202一同运动。

其余结构与实施例2相同。

操作过程：当操作者将三层横流式缸盖水套内发动机温差较大的位置安装水管主体200及调节组件300，然后启动车辆，当车辆冷却系统开开始工作时，发动机局部温度较低，热敏绕阻线303产生的磁力大于磁体301对调节块302内磁铁305的磁力，调节块302带动调节管202向流出管203移动，触爪204在与挡环207的配合下收缩，使由调节管202流经流出管203的流速变快，流量截面变小，当发动机局部温度变高时，热敏绕阻线303产生的磁力变小，产生的磁力小于磁体301对调节块302内磁铁305的吸力，调节块302带动调节管202向远离流出管203一端的流入管201移动，使触爪204脱离于挡环207的配合，触爪 204在冷却液的冲击下张开，使由调节管202流经流出管203的横截面变大，流速变慢，从而实现对高温地区更好的冷却。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种三层横流式缸盖水套，其特征在于：包括，

主体组件(100)，包括发动机缸盖(101)、设置在发动机缸盖(101)上的下水套(102)、设置在下水套(102)上的上水套(103)以连接在上水套(103)与下水套(102)间的中间水套(104)。

2.如权利要求1所述的三层横流式缸盖水套，其特征在于：所述发动机缸盖(101)内部设有缸盖水套，所述缸盖水套在发动机缸盖(101)排气侧一端设有缸盖排气口。

3.如权利要求1或2所述的三层横流式缸盖水套，其特征在于：所述下水套(102)靠近发动机缸盖(101)排气侧一端设有下水套进水口(105)，所述下水套(102)上间隔设有多个与缸盖水套各缸连通的柱脚(106)，所述下水套进水口(105)与缸盖出水口连通。

4.如权利要求3所述的三层横流式缸盖水套，其特征在于：所述下水套(102)内设有若干冷却支道(107)，所述若干冷却支道(107)与柱脚(106)连通，最终通向与上水套(103)，所述冷却支道(107)内进排气门鼻梁处设有的冷却包角(108)，所述冷却包角(108)内可流入冷却液，可使冷却液环绕发动机缸盖(101)进排气门鼻梁处更容易冷却。

5.如权利要求1所述的三层横流式缸盖水套，其特征在于：所述上水套(103)靠近发动机缸盖(101)进气侧一端设有上水套出水口(109)，所述上水套出水口(109)一端连接上水套(103)、及若干冷却支道(107)，另一端与回水管相连。

6.如权利要求1所述的三层横流式缸盖水套，其特征在于：所述中间水套(104)同时位于上下排气道之间,所述中间水套(104)两端设有连通处(104a)，所述连通处(104a)与上水套(103)下水套(102)相连。

7.一种三层横流式缸盖水套流速调节系统，其特征在于：包括权利要求1～6任一所述的三层横流式缸盖水套；以及，

水管主体(200)，所述水管主体(200)设置在下水套进水口(105)及上水套出水口(109)处，包括流入管(201)、设置在流入管(201)一端的调节管(202)以及连接在调节管(202)远离流入管(201)一端的流出管(203)；以及，

调节组件(300)，所述调节组件(300)设置在水管主体(200)外侧，包括固定在流入管(201)上的磁体(301)、套设在流出管(203)靠近磁体(301)一端的调节块(302)以及固定在流出管(203)远离调节块(302)一端的热敏绕阻线(303)。

8.如权利要求7所述的三层横流式缸盖水套流速调节系统，其特征在于：所述调节管(202)靠近流出管(203)一端设有触爪(204)，所述触爪(204)可因外力避合张开，所述调节管(202)外侧设有环口(205)。

9.如权利要求8所述的三层横流式缸盖水套流速调节系统，其特征在于：所述流出管(203)外侧靠近流出管(203)一端开设有滑槽(206)，所述流出管(203)内设有与触爪(204)配合的挡环(207)。

10.如权利要求9所述的三层横流式缸盖水套流速调节系统，其特征在于：所述调节块(302)内设有与滑槽(206)配合的滑块(304)，所述滑块(304)侧部安装有若干磁铁(305)，所述若干磁体(301)南北极朝向相同且与磁体(301)靠近流出管(203)一侧相吸，所述调节块(302)靠近调节管(202)一端设有扣爪(306)，所述扣爪(306)与环口(205)配合。

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