CN214330765U - 一种缸盖集成排气歧管高效水套结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，缸盖集成排气歧管水套分为三层水套结构，分别为中心水套、下层水套和上层水套；所述中心水套前端设有中心水套进水口，后端设有中心水套回水口，所述中心水套进水口与中心水套回水口之间依次为排气门座圈、火花塞和进气门座圈；所述下层水套前端设有上层水套连接口，后端设有下层水套进水口；所述上层水套前端设有上层水套连接口，后端设有节流孔。本实用新型水套结构能与排气道内废气进行良好换热，实现冷启动条件下快速暖机，减少冷启动内部运动件的摩擦，使内燃机快速进入高效工作状态，在达到降低排放、降低油耗的目的的同时，能够满足在大热负荷条件下对缸盖充分高效冷却，确保缸盖可靠性。

Description

一种缸盖集成排气歧管高效水套结构

技术领域

本实用新型属于发动机结构设计技术领域，具体是一种缸盖集成排气歧管高效水套结构。

背景技术

传统内燃机在冷启动时，冷却系统冷却液温度低、升温慢，发动机的内部运动构件摩擦较大、油耗也不佳。

在缸盖集成排气歧管后，排气歧管内的废气能够更好的与缸盖水套中冷却液进行热交换，可以实现冷启动条件下的快速暖机，减少冷启动时候内部运动件的摩擦，使内燃机快速进入高效工作状态，从而达到降低排放、降低油耗的目的。

另一方面，缸盖集成排气歧管后，由于水套对排气管内排气的冷却作用，可在增压器材料不变的情况下，提升发动机排温，减少因排温保护进行的缸内加浓，有效提升发动机的燃油经济性、降低发动机CO排放、提升发动机动力性。缸盖集成排气歧管后，排气道长度较传统发动机将缩短1/3至1/2，有利于利用发动机的排气动能，提升发动机瞬态相应特性。

但在内燃机正常运行后，排气歧管温度非常高，缸盖集成排气歧管后，将对缸盖设计可靠性带来挑战。故为获取集成排气歧管后的优点，且不对缸盖本体可靠性带来不利影响，本实用新型在结合前人经验的基础上，对缸盖水套进行创新设计，在满足内燃机冷启动时快速暖机暖车的同时，充分保证缸盖冷却、确保设计可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，该水套结构，能够与排气道内废气进行良好换热，实现冷启动条件下的快速暖机，减少冷启动时候内部运动件的摩擦，使内燃机快速进入高效工作状态，从而达到降低排放、降低油耗的目的。同时能够满足在大热负荷条件下对缸盖的充分高效冷却，确保缸盖的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，缸盖集成排气歧管水套分为三层水套结构，所述三层水套结构包括中心水套、下层水套和上层水套；所述中心水套前端设有中心水套进水口，后端设有中心水套回水口，所述中心水套进水口与中心水套回水口之间依次为排气门座圈、火花塞和进气门座圈；所述下层水套前端设有上层水套连接口，后端设有下层水套进水口；所述上层水套前端设有上层水套连接口，后端设有节流孔。

所述中心水套进水口设置在缸体排气侧，所述中心水套从各缸体中心水套进水口取水，对各缸内排气门座圈、火花塞和进气门座圈进行冷却后，通过中心水套回水口返回缸体。

所述下层水套设置在缸体排气道下壁面，所述下层水套通过下层水套进水口从缸体排气侧取水，通过上层水套连接口出水。

所述上层水套设置在缸体排气道上壁面，所述上层水套通过上层水套连接口和节流孔从中心水套取水。

所述上层水套最高点设置有溢流口，在靠近所述溢流口位置设有上层水套出水口。

所述集成排气歧管水套工作时，通过上层水套连接口的流量与通过节流孔的流量比值为0.8：1。

所述对火花塞进行冷却，火花塞外部设有360°环形冷却水道。

所述上层水套出水口与汽车暖风系统进水口相连，上层水套和下层水套中的冷却液全部回水至暖风系统作为热源。

有益效果：

1、本实用新型一种缸盖集成排气歧管高效水套分为三层水套结构，通过水套之间的协同配合，确保冷却液对缸盖充分冷却的同时，回收排气道废气中的能量，加快暖机暖车；

2、本实用新型中心水套采用横流冷却设计，对进排气门座圈、火花塞及燃烧室区域进行冷却；从排气侧取水，低温水冷却排气门座圈后，对进排气门之间鼻梁区进行冷却，降低进排气门座圈之间温度差，同时对火花塞设计360°环形冷却结构，降低火花塞电极温度，避免火花塞温度过高导致的PI及可靠性问题；

3、本实用新型下、上层水套通过冷却缸盖排气道，对排气道废气中的能量进行回收，在冷启动时，可迅速提升冷却液温度，加快暖机；同时上下水套中冷却液，全部供应给整车暖风，在冬季可迅速进行暖车，提升驾乘舒适性，可精确控制排气道上、下壁面冷却，降低上、下壁面温度差，提升发动机设计可靠性。

附图说明

图1为本实用新型缸盖集成排气歧管高效水套结构示意图；

图2为本实用新型中心水套结构示意图；

图3为本实用新型下层水套结构示意图；

图4为本实用新型上层水套结构示意图；

图中：1、中心水套进水口；2、排气门座圈；3、火花塞；4、进气门座圈；5、中心水套回水口；6、下层水套进水口；7、上层水套连接口；8、节流孔；9、溢流口；10、上层水套回水口。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

实施例：参见图1-4。

一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，缸盖集成排气歧管水套分为三层水套结构，所述三层水套结构包括中心水套、下层水套和上层水套；所述中心水套前端设有中心水套进水口1，后端设有中心水套回水口5，所述中心水套进水口1与中心水套回水口5之间依次为排气门座圈2、火花塞3和进气门座圈4；所述下层水套前端设有上层水套连接口7，后端设有下层水套进水口6；所述上层水套前端设有上层水套连接口，后端设有节流孔；所述上层水套最高点设置有溢流口，在靠近所述溢流口位置设有上层水套出水口。

如图2所示，中心水套各缸从中心水套进水口1取水，对各缸排气门座圈2、火花塞3、进气门座圈4进行冷却，最终通过中心水套回水口5回水至缸体，所述火花塞外部设有360°环形冷却水道。

上述冷却结构具备如下优势：一、中心水套进水口1设计在排气侧，低温水从进水口进入中心水套后，最先冷却缸盖高温区域——排气门座圈2周围、后对火花塞3及进气门座圈4周圈进行冷却，确保了缸盖在经过冷却后，排气门座圈2、火花塞3与进气门座圈4周围金属温度温差异最小，有利于减小温差导致的应力及低周疲劳失效；二、在传统的缸盖水套结构设计中，火花塞3一般只有180°区域设计有水套冷却，容易出现火花塞因冷却不良而引发提前点火进而导致火花塞失效的问题，在本实用新型设计中，火花塞3通过环形冷却（360°范围内设有冷却水道），充分保证了火花塞3的冷却，有利于改善因火花塞过热而导致的发动机提前点火问题；三、中心水套采用横流冷却方式（cross flow cooling），缸盖各缸均从中心水套进水口1取水，通过排气门座圈2、火花塞3、进气门座圈4最终流向中心水套回水口5进入缸体，各缸水套冷却内容、结构设计均一致，充分减小各缸的冷却差异，保证各缸冷却的均匀性。

如图3所示，下层水套通过下水套进水口6从缸体排气侧取水，通过上层水套连接口7出水，通过控制下水套进水口6结构及尺寸，控制下水套流量及分布，对排气道废气中的能量进行回收，提升发动机冷却液温度升高速度，加快暖机及暖车。

如图4所示，上层水套通过上层水套连接口7、节流孔8，从中心水套取水，通过对控制上层水套连接口7、节流孔8的尺寸设计，使通过上层水套连接口7的流量与节流孔8的流量比值维持在0.8~1；该结构设计，在充分回收排气道废气中能量的同时，可确保排气道上、下壁面温度较为接近、减小壁面温差及温差应力，提升缸盖的设计可靠性，由于上、下水套对排气道中废气的冷却作用，可有效降低因排温保护进行的缸内加浓，进而提升发动机的燃油经济性、降低发动机CO排放、提高发动机动力性。

如图1所示，下、上层水套通过上水套回水口10，将水套回收的能量传递给整车暖风，加快暖车，同时在上水套最高点设计溢流口9，将缸盖水套中可能产生的气泡通过溢流口9排出缸盖，确保缸盖设计的可靠性，相较一般传统集成排气歧管缸盖水套结构设计，该结构设计具有如下优势：一、溢流口9设计在缸盖水套最高点，且靠近缸盖上水套出水口10，即使上、下水套中产生了气泡，也很容易随着水流排出缸盖，避免缸盖过热的情况；二、上、下水套中的冷却液全部回水至整车暖风，整车暖风能力比传统水套结构设计至少提升了20%。

综上所述，本实用新型通过三层水套结构匹配设计，充分回收排气道废气中的能量，实现冷启动条件下的快速暖机，减少冷启动时候内部运动件的摩擦，使内燃机快速进入高效工作状态；在正常运行阶段，可对排气进行有效降温，减少因排温保护而进行的加浓，从而达到降低排放、降低油耗的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，缸盖集成排气歧管水套分为三层水套结构，其特征在于，所述三层水套结构包括中心水套、下层水套和上层水套；

所述中心水套前端设有中心水套进水口，后端设有中心水套回水口，所述中心水套进水口与中心水套回水口之间依次为排气门座圈、火花塞和进气门座圈；

所述下层水套前端设有上层水套连接口，后端设有下层水套进水口；

所述上层水套前端设有上层水套连接口，后端设有节流孔。

2.根据权利要求1所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述中心水套进水口设置在缸体排气侧，所述中心水套从各缸体中心水套进水口取水，对各缸内排气门座圈、火花塞和进气门座圈进行冷却后，通过中心水套回水口返回缸体。

3.根据权利要求1所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述下层水套设置在缸体排气道下壁面，所述下层水套通过下层水套进水口从缸体排气侧取水，通过上层水套连接口出水。

4.根据权利要求1所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述上层水套设置在缸体排气道上壁面，所述上层水套通过上层水套连接口和节流孔从中心水套取水。

5.根据权利要求1所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述上层水套最高点设置有溢流口，在靠近所述溢流口位置设有上层水套出水口。

6.根据权利要求1所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述集成排气歧管水套工作时，通过上层水套连接口的流量与通过节流孔的流量比值为0.8：1。

7.根据权利要求2所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，对所述火花塞进行冷却，火花塞外部设有360°环形冷却水道。

8.根据权利要求5所述的一种缸盖集成排气歧管高效水套结构，其特征在于，所述上层水套出水口与汽车暖风系统进水口相连，上层水套和下层水套中的冷却液全部回水至暖风系统作为热源。

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