一种用于发动机的除气水冷组件的制作方法

1.本发明涉及发动机水冷技术领域，具体涉及一种用于发动机的除气水冷组件。


背景技术：

2.水冷是利用水(或防冻液)作为冷却介质带走发动机高温机件的热量，以保证发动机正常的工作温度。目前现有的水冷组件除气效果不好，时常出现气泡停留在死角无法及时有效排出的情况，而气泡无法及时有效排出不仅影响散热效果，同时还容易出现穴蚀现象，对铸件体表面产生很大损害。在使用水冷的发动机中，除气一直以来是行业内有待解决的一大共性难题，需要整体考量流体阻力、同时在确保各区域冷却液有效吸附热量前提下，还需要有效防止气泡的滞留，这就需要对整个水冷缸套、管路等组件结合流体动力学和除气技术等进行整体设计。


技术实现要素：

3.本发明针对上述技术问题提供一种除气效果好、散热效果好的用于发动机的除气水冷组件。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种用于发动机的除气水冷组件，包括机体管道、缸盖上水套、缸盖下水套和机体水套；所述机体管道与所述缸盖上水套连通；所述缸盖上水套的下侧中心处设有第一连通水道与所述缸盖下水套连通；所述缸盖下水套的前后两侧各设有若干第二连通水道与所述机体水套连通；所述机体水套的前侧左部和所述机体水套的后侧右部各设有出水道；所述缸盖上水套的顶部设有除气头。
6.进一步的，所述缸盖上水套和所述缸盖下水套之间还设有若干排气小管；所述排气小管对应所述第二连通水道分布或分布在边角处。
7.进一步的，所述排气小管的下端还设有集气凸起，所述集气凸起分布在所述缸盖下水套上。
8.进一步的，所述缸盖下水套整体沿前后两侧微凸起设计；所述缸盖上水套则在其顶面的中部设有集气凸圈，其一侧还设有除气头，所述除气头高于所述集气凸圈，且除气头和所述集气凸圈之间设成倾斜排气腔。
9.进一步的，所述缸盖下水套按对应一个单位机体水套为一个单元，其前后两侧每对应一个单位机体水套则各设有两个所述第二连通水道，且其中三个所述第二连通水道每对应一个所述第二连通水道设有一个所述排气小管，同时，其中心处对应所述缸盖上水套设有一个所述第一连通水道。
10.进一步的，还包括排气总管，所述除气头通过排气接头连接到排气总管；所述排气总管的两端各通过连接管连通到整车副水箱。
11.进一步的，所述机体管道包括主进水管道，所述主进水管道上开设有三个进水支管，所述进水支管分别与所述缸盖上水套连通。
12.进一步的，一个单元的所述缸盖下水套所对应的一个所述缸盖上水套采用缺角设计，所述缺角则分布在所述除气头的对角处；一个单元的所述缸盖下水套围绕开设有四个镂空孔。
13.本发明与现有技术相比的有益效果：
14.1、本发明通过合理设计缸盖上水套、缸盖下水套和机体水套，通过采取自缸盖上水套分三路进水，然后将缸盖下水套按每对应一个单位机体水套(单位气缸)构成一个单元，每个单元对应设有一个所述第一连通水道用于与缸盖上水套进行主要的连通通水道，对应设有4个所述第二连通水道与一个单位机体水套进行冷却液流通和气泡除气；同时，对应每个所述第二连通水道还设有一个所述排气小管；对缸盖上水套和缸盖下水套采取缺角、镂空孔设计，以及结合采用一个进水总口+两个呈前后分布的出水道，提升流体的整理流动顺畅性，大大减少水流死角、减少涡流形成，降低气泡生成量，减少气蚀发生，提高使用寿命，同时，通过结合上述构造布局的优化设计，实现如下技术效果：
15.(1)缸盖下部的各缸水流量均匀度高，最大偏差仅为0.08m/s，确保了各缸冷却的均匀度，提高各缸工作的一致性，进而提高发动机的整体效能，这主要得益于合理的结构设计以及气泡的及时排出，进而提高换热效果。
16.(2)同等流量下，本方案明显具有更好的换热系数。同时，还可以通过减小水泵流量，如降至500，采用本方案的小流量依然能达到甚至超过传统方案的大流量的水平，而阻力值反而下降；而水泵流量的下降，能减小附件功消耗，提升燃油经济性。
17.2、通过对设有的排气总管两端接管排气，促使发动机在上下坡阶段都能实现有效快速排气。
附图说明
18.图1是本发明的结构示意图；
19.图2是本发明的侧视图；
20.图3是本发明的右侧局部结构示意图；
21.图4是本发明的右侧局部剖切图；
22.图5是本发明的右部剖切图；
23.图6是本发明的缸盖上水套和缸盖下水套的组合结构上部示意图；
24.图7是本发明的缸盖上水套和缸盖下水套的组合结构下部示意图；
25.图8是本发明的缸盖上水套的结构示意图；
26.图9是本发明的缸盖下水套的结构示意图；
27.图10是本发明的进出口阻力云图；
28.图11是本发明的各缸体流速云图；
29.图12是本发明的鼻梁区流速云图。
具体实施方式
30.如图1～9所示，一种用于发动机的除气水冷组件，包括机体管道1、缸盖上水套8、缸盖下水套7和机体水套5；所述机体管道与所述缸盖上水套连通；所述缸盖上水套的下侧中心处设有第一连通水道8-2与所述缸盖下水套连通；所述缸盖下水套的前后两侧各设有
若干第二连通水道6与所述机体水套连通；所述机体水套的前侧左部和所述机体水套的后侧右部各设有出水道14；所述缸盖上水套的顶部设有除气头11。所述缸盖上水套和所述缸盖下水套之间还设有若干排气小管8-1；所述排气小管对应所述第二连通水道分布或分布在边角处。所述排气小管的下端还设有集气凸起7-1，所述集气凸起分布在所述缸盖下水套上。所述缸盖下水套整体沿前后两侧微凸起设计；所述缸盖上水套则在其顶面的中部设有集气凸圈13，其一侧还设有所述除气头11，所述除气头高于所述集气凸圈，且除气头和所述集气凸圈之间设成倾斜排气腔12。所述缸盖下水套按对应一个单位机体水套为一个单元，其前后两侧每对应一个单位机体水套则各设有两个所述第二连通水道，且其中三个所述第二连通水道每对应一个所述第二连通水道设有一个所述排气小管，同时，其中心处对应所述缸盖上水套设有一个所述第一连通水道。为减少气泡产生以及防止气泡的推积，一个单元的所述缸盖下水套所对应的一个所述缸盖上水套8采用缺角设计，构成缺角8-3，所述缺角8-3则分布在所述除气头11的对角处；一个单元的所述缸盖下水套围绕开设有四个镂空孔7-2；上述缺角和镂空孔的设计主要是基于减少水套内腔不必要区域，既能够提高水流效果，同时有效减少内腔气泡生成以及气泡的滞留，利于显著提升整体部件的性能指标；所述缸盖下水套围绕开设有四个镂空孔，有效防止环形区域构成涡流，既减少气泡生成同时提高流体流动及排散热效果。还包括排气总管，所述除气头通过排气接头连接到排气总管；所述排气总管的两端各通过连接管10-1连通到整车副水箱。所述机体管道包括主进水管道1，所述主进水管道上开设有三个进水支管，分别为支管2、支管3和支管4，其统一由进水总口1-1进水，所述进水支管分别与所述缸盖上水套连通。
31.如图10所示，对本发明采用500流速进行计量测试，获得的发动机本体进出口压差为39.8kpa，但是虽然只用500流速，获得的结果与常规装置采用600流速进行计量测试的结果还稍好，如下表所示：
[0032][0033]
因此，同等流量下，虽然进出口压差相比传统方案稍高些，但本方案明显具有更好的换热系数。同时，还可以通过减小水泵流量，降至500，采用本方案的小流量依然能达到甚至超过传统方案的大流量的水平，而阻力值反而下降；而水泵流量的下降，能减小附件功消耗，提升燃油经济性。而上述优秀的换热效果，主要还是基于本技术的上述结构设计以及得益于各关键区域的气泡能够及时有效排出。
[0034]
如图11所示，六个缸的主体流速分别稳定在1.93m/s、1.92m/s、1.96m/s、1.91m/s、1.96m/s、1.99m/s。各缸最大流速偏差仅为0.08m/s，确保了各缸冷却的均匀度，提高各缸工
作的一致性，进而提高发动机的整体效能，这主要得益于合理的结构设计以及各缸中气泡的及时有效排出，进而提高均匀度。
[0035]
如图12所示，左边是进-进气门鼻梁区流速图，右边是排-排鼻梁区流速图，而最需要解决的就是排排鼻梁区的流速问题，由图中可见，排排鼻梁区流速高达4.5m/s，这就有效确保高效地快速控制和分配水量，保证需要强冷却的排气鼻梁区有更多的冷却水冷却，进而提高整体换热系数、制住流阻，这也是得益于本技术结构的合理设计以及气体排出顺畅度高的原因。

技术特征：
1.一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：包括机体管道、缸盖上水套、缸盖下水套和机体水套；所述机体管道与所述缸盖上水套连通；所述缸盖上水套的下侧中心处设有第一连通水道与所述缸盖下水套连通；所述缸盖下水套的前后两侧各设有若干第二连通水道与所述机体水套连通；所述机体水套的前侧左部和所述机体水套的后侧右部各设有出水道；所述缸盖上水套的顶部设有除气头。2.根据权利要求1所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：所述缸盖上水套和所述缸盖下水套之间还设有若干排气小管；所述排气小管对应所述第二连通水道分布或分布在边角处。3.根据权利要求2所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：所述排气小管的下端还设有集气凸起，所述集气凸起分布在所述缸盖下水套上。4.根据权利要求1所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：所述缸盖下水套整体沿前后两侧微凸起设计；所述缸盖上水套则在其顶面的中部设有集气凸圈，其一侧还设有除气头，所述除气头高于所述集气凸圈，且除气头和所述集气凸圈之间设成倾斜排气腔。5.根据权利要求2所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：所述缸盖下水套按对应一个单位机体水套为一个单元，其前后两侧每对应一个单位机体水套则各设有两个所述第二连通水道，且其中三个所述第二连通水道每对应一个所述第二连通水道设有一个所述排气小管，同时，其中心处对应所述缸盖上水套设有一个所述第一连通水道。6.根据权利要求2所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：还包括排气总管，所述除气头通过排气接头连接到排气总管；所述排气总管的两端各通过连接管连通到整车副水箱。7.根据权利要求1所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：所述机体管道包括主进水管道，所述主进水管道上开设有三个进水支管，所述进水支管分别与所述缸盖上水套连通。8.根据权利要求5所述的一种用于发动机的除气水冷组件，其特征在于：一个单元的所述缸盖下水套所对应的一个所述缸盖上水套采用缺角设计，所述缺角则分布在所述除气头的对角处；一个单元的所述缸盖下水套围绕开设有四个镂空孔。

技术总结
本发明公开了一种用于发动机的除气水冷组件包括机体管道、缸盖上水套、缸盖下水套和机体水套；所述机体管道与所述缸盖上水套连通；所述缸盖上水套的下侧中心处设有第一连通水道与所述缸盖下水套连通；所述缸盖下水套的前后两侧各设有若干第二连通水道与所述机体水套连通；所述机体水套的前侧左部和所述机体水套的后侧右部各设有出水道；所述缸盖上水套的顶部设有除气头。采用本发明具有除气效果好、换热效果好、使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。


技术研发人员：叶洁 林铁坚 魏威 朱杰 李壮
受保护的技术使用者：广西玉柴机器股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/5/16