CN204572225U - 一种汽缸盖冷却水套及发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽缸盖冷却水套，其包括相互连通的上层水套和下层水套。其中发动机冷却液从缸体的进气侧水套向上流入缸盖的进气侧水套后，分别经由上、下层水套分为上、下两层均横向流向排气侧，最后在排气歧管上方的出水口汇集后流出。本实用新型的提供的上、下分层式汽缸盖冷却水套，其结构简单，优化容易；可以使得汽缸盖在工作过程中得到有效的冷却；同时还能尽量保证汽缸盖各缸之间的温度分布均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机冷却***领域，尤其涉及汽缸盖冷却水套以及具有这种汽缸盖冷却水套的发动机。
背景技术
通常，传统的直列式汽油发动机汽缸盖，是采用从前到后或者从后到前的冷却液流动方向设计。
图1所示是传统直列汽油发动机汽缸盖的冷却水套结构，其中，冷却液从每缸周围的上水脚流入缸盖，第一缸周围的冷却液会依次流经第二缸、第三缸、第四缸，然后流出。而第二缸周围的冷却液也会流经第三缸、第四缸，然后流出，以此类推。因此，从第一缸到第四缸流阻会依次减小。
通过对该水套的CFD分析发现，从第一缸到第四缸，温度呈现出依次降低的汽缸盖温度场分布。也就是说，各缸之间的温度会存在几度甚至更大的温度梯度。
温度梯度的存在对汽缸盖的热变形有不利的影响，还可能存在爆震的风险。同时由于冷却液在缸盖内是纵向流动，会流经缸盖所有最复杂的内部截面，这使得缸盖部分的冷却液会出现比较大的压力损失。
针对传统直列汽油发动机汽缸盖的冷却水套结构，要改善各缸的冷却均匀性，只能通过调整各缸的上水孔面积。人为的增大第一、二缸下面的上水孔面积，减小第三、四缸下面的上水孔面积。从而增大第三、四缸周围冷却液的流动阻力，降低第一、二缸周围冷却液的流动阻力。
但是从该水套的CFD流线分析可以看出，这样的水套结构水流路径非常复杂。因而上水脚的面积需要经过反复的调整、分析方能达到预期效果。同时，这样的结构更改，势必会增大汽缸盖水套的整体流阻，造成较大的整体压力损失。
因此，确有必要开发一种新型的汽缸盖冷却水套，来克服现有技术中的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种汽缸盖冷却水套，其结构简单，优化容易；可以使得汽缸盖在工作过程中得到有效的冷却；同时还能尽量保证汽缸盖各缸之间的温度分布均匀。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。
一种汽缸盖冷却水套，其包括相互连通的上层水套和下层水套，其中发动机冷却液全部从缸体的进气侧水套向上流入缸盖的进气侧水套后，分别经由上、下层水套分为上、下两层均横向流向排气侧，在排气歧管上方的出水口汇集后流出。
进一步的，其中所述上层水套与下层水套在排气法兰面通过支撑联通。
进一步的，其中所述下层水套包括上水脚，设置在进气道的两侧。
进一步的，其中所述上层水套环绕火花塞孔周围后从排气歧管上方直接流向出水口。
进一步的，其中所述下层水套绕过每缸的进气道两侧流向汽缸盖燃烧室顶面，再分别从每缸的鼻梁区和缸盖螺栓孔周围流向排气歧管下方，最后经过排气法兰面的环形水套汇集到排气歧管上方的出水口。
进一步的，其中所述上层水套和所述下层水套的连接处设置有工艺压头。
本实用新型还提供如下技术方案：一种发动机，其中，其包含有如上述技术方案中的一项或多项所述的汽缸盖冷却水套。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用新型的横流式汽缸盖冷却水套，分为上、下两层设计，使得冷却液的流线非常清晰、可控。从每缸进气侧的两个上水孔流入，横向流向排气侧。除外部因素外，水套本身完全不存在各缸之间的相互影响，如此以保证各缸的温度场均匀分布。
附图说明
图1是传统直列式发动机汽缸盖水套的结构示意图。
图2 是本实用新型涉及的一种汽缸盖冷却水套的结构示意图。
图3是图2所示的汽缸盖冷却水套的下层水套的结构示意图。
图4是图2所示的汽缸盖冷却水套的上层水套的结构示意图。
图中的附图标记说明如下。
| 上层水套 | 10 | 下层水套 | 20 |
| 支撑 | 12 | 工艺压头 | 14 |
| 上水脚 | 22 | 鼻梁区 | 24 |
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，对本实用新型涉及的一种汽缸盖冷却水套技术方案作进一步的详细描述。
请参阅图2所示，本实用新型涉及的一个实施方式提供的一种汽缸盖冷却水套，其为横流式设计，包括上层水套10以及下层水套20，分上、下两层设计。
请参阅图3所示，本实用新型横流式汽缸盖冷却水套的下层水套20，其在进气侧设计了6个上水脚22。每缸两个，分别布置在进气道两侧。而其他水套脚均为工艺落沙脚，同时在汽缸盖的浇铸过程中起到水套支撑的作用。
在每缸的燃烧室顶部，围绕火花塞孔周围水套的平均厚度控制在7mm左右，以确保在汽缸盖工作过程中，燃烧室壁和火花塞孔壁得到有效的冷却。
图3中所示的每缸排气侧的鼻梁区24，其内冷却液的流速是衡量汽缸盖冷却水套流动状况的一个重要指标，通常必须不低于2m/s。因此，在满足水套沙芯成型工艺性要求和缸盖本身壁厚要求的前提下。要尽量增大鼻梁区24区域的截面积，以让更多的冷却液流向鼻梁区。
请参阅图4所示，上层水套10通过支撑12和下层水套20进行连接。上层水套10从进气侧到排气侧依次环绕了火花塞孔，气门导管底孔。其中上层水套10在排气法兰面和下层水套20联通的支撑12，为排气法兰面下方的冷却液提供流出通道，同时还确保了排气法兰面的螺栓孔拥有良好的冷却，不会因过热而导致失效。
本实用新型横流式汽缸盖冷却水套沙芯的结构设计，具有良好的制芯工艺性。在水套制芯的过程中，上下两层水套分别开模，射沙成型。在汽缸盖毛坯浇铸过程中，为了避免上层水套在铝液中上浮，特意在所有上下层水套结合的地方设计了相应的工艺压头14。
本实用新型横流式汽缸盖冷却水套的流场、流线、鼻梁区速度、热交换，以及压力分布已经通过CFD进行分析论证。其对汽缸盖的冷却效果需要在发动机的热场分析中试验验证。
本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的范围内。
Claims (7)
1.一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其包括相互连通的上层水套和下层水套，其中发动机冷却液从缸体的进气侧水套向上流入缸盖的进气侧水套后，分别经由所述上、下层水套分为上、下两层均横向流向排气侧，最后在排气歧管上方的出水口汇集后流出。
2.如权利要求1所述的一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其中所述上层水套与下层水套在排气法兰面通过支撑联通。
3.如权利要求1所述的一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其中所述下层水套包括上水脚，其设置在进气道的两侧。
4.如权利要求1所述的一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其中所述上层水套环绕火花塞孔周围后从排气歧管上方直接流向出水口。
5.如权利要求1所述的一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其中所述下层水套绕过每缸的进气道两侧流向汽缸盖燃烧室顶面，再分别从每缸的鼻梁区和缸盖螺栓孔周围流向排气歧管下方，最后经过排气法兰面的环形水套汇集到排气歧管上方的出水口。
6.如权利要求1所述的一种汽缸盖冷却水套，其特征在于：其中所述上层水套和所述下层水套的连接处设置有工艺压头。
7.一种发动机，其特征在于，其包含有如权利要求1至6中的一项或多项所述的汽缸盖冷却水套。
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