一种发动机及其发动机冷却装置的制作方法

本发明涉及动力机械设备领域，特别涉及一种发动机冷却装置。本发明还涉及一种包括上述发动机冷却装置的发动机。

背景技术：

随着社会需求的不断提高和发动机技术的发展，重型发动机为提升功率和扭矩，涉及的理论爆压也越来越高，导致发动机的热负荷也越来越高。

缸盖是发动机中机械结构最为复杂、机械载荷和热负荷最高的零部件之一，随着发动机的热负荷越来越高，如果冷却不充分极易造成缸盖等发生开裂，影响发动机的使用寿命和人员的人身安全。目前发动机通常采用水冷的方式对发动机进行冷却，水泵布置在发动机的缸体上，水泵现将冷却水泵入缸体，水流从缸体下部流向上部，冷却机体和活塞，在通过通道进入缸盖，冷却鼻梁区，最后汇总进入水泵入口，形成发动机的水循环。

水泵将冷却水先泵入缸体，水流从缸体的下部流向上部，冷却机体和活塞，由于燃烧发生缸体上部且热量汇集到上部，热负荷较高的部位为与发动机的上部，冷却了机体的冷却水吸收了部分燃烧的热量而升温，导致温度较高的冷却水进入鼻梁区对鼻梁区进行冷却，此种冷却方式很容易造成活塞温度过高而熔顶，鼻梁区得不到充分的冷却而容易发生开裂，影响发动机的使用寿命和人员的人身安全。

因此，如何解决发动机鼻梁区冷却不充分容易开裂的问题成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发动机冷却装置，该发动机冷却装置加强了对热负荷高的缸盖及鼻梁区的冷却，有效避免了鼻梁区发生开裂或者疲劳损伤，提升了发动机的寿命。本发明的另一目的是提供一种包括上述发动机冷却装置的发动机。

为实现上述目的，本发明提供一种发动机冷却装置，包括缸体、缸盖和缸体环缸水套，所述缸体和所述缸体环缸水套之间形成用以供冷却水流过的腔室，所述缸盖开设有用以供冷却水流过的水套，所述水套连通所述腔室；

还包括用以向发动机泵入冷却水的水泵，所述水泵的出水口通过缸盖进水管连接所述水套，以实现对发动机进行自上而下的冷却。

优选地，所述水套包括设于所述缸盖上部的上层水套，和设于所述上层水套下方、连接所述腔室的下层水套，所述上层水套和所述下层水套通过开设于二者之间的上下层水套通道连通；

多个所述上层水套连通成一体，多个所述下层水套互相隔开。

优选地，任一所述下层水套和对应的所述腔室之间还设有缸盖垫，所述缸盖垫上开设缸盖垫过水孔。

优选地，所述缸盖垫过水孔的直径自靠近所述水泵至远离所述水泵方向依次增大。

优选地，所述腔室包括设于所述下层水套下方的缸体水套进水腔和设于所述缸体下部的缸体水套出水腔；

所述缸体环缸水套内设有缸套，所述缸体水套进水腔和所述缸体水套出水腔分别设于所述缸体的两侧并通过所述缸套和所述缸体环缸水套之间的环形腔连通。

优选地，所述缸体环缸水套的截面上小下大。

优选地，所述缸体水套出水腔的出水口处设有用以控制冷却水排出的节温器。

优选地，所述缸体水套出水腔和所述下层水套之间设有缸盖排气预留口，所述缸盖垫的对应位置开设有缸盖垫排气孔；

所述下层水套和所述上层水套之间设有用以排出气泡的缸盖下层水套排气孔，所述上层水套还设有连通外界、用以将气泡排出的缸盖上层水套排气孔。

优选地，所述缸盖下层水套排气孔自所述下层水套向所述上层水套倾斜设置。

本发明还提供一种发动机，包括上述任一项所述的发动机冷却装置。

相对于上述背景技术，本发明所提供的发动机冷却装置包括缸体、缸盖和缸体环缸水套，缸盖内部开设有用来供冷却水流流过的水套，缸体和缸体水套之间则形成供冷却水流过的腔室，腔室和缸盖内的水套连通，构成冷却水流过的通路，为发动机提供全面的冷却；该发动机冷却装置还包括用来向发动机泵入冷却水的水泵，水泵的出水口通过缸盖进水管连接水套，自水泵而来的冷却水首先进入缸盖的水套内，对缸盖及鼻梁区进行冷却；之后再流经缸体的腔室，对缸体进行冷却，从而形成对发动机自上而下的冷却。

由于冷却水自水泵流出首先进入热负荷较高的缸盖鼻梁区对缸盖进行充分的冷却，由于此时冷却水位经历冷却换热过程，水温处于最低状态，与缸盖的温差最大，换热效率得到极大的提升，强化了对缸盖及其鼻梁区的冷却，避免了热负荷最高区域发生开裂，从而提升了发动机的寿命，对缸盖进行冷却后的冷却水虽然与缸盖发生换热后温度升高，但下部的缸体的热负荷远低于缸盖的热负荷，即使冷却水的水温升高依然满足对缸体的冷却，从而实现在满足发动机整体冷却效果的前提下，强化了对热负荷较高区域的缸盖鼻梁区的冷却，提高了发动机的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的左侧立体图；

图2为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的右侧立体图；

图3为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的内部水套剖视图；

图4为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的局部剖视图。

其中：

1-下层水套、2-上层水套、3-上下层水套通道、4-喷油器隔套、5-缸盖、6-下层水套出口、7-缸盖垫过水孔、8-缸体水套入口、9-缸体水套进水腔、10-缸体、11-缸套、12-缸体环缸水套、13-缸套o型圈、14-缸盖排气预留口、15-缸盖垫排气孔、16-缸体出水腔死区、17-缸体水套出水腔、18-节温器、19-缸盖下层水套排气孔、20-缸盖进水管、21-水泵、22-缸盖上层水套排气孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的左侧立体图；图2为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的右侧立体图；图3为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的内部水套剖视图；图4为本发明实施例所提供的发动机冷却装置的局部剖视图。

本发明所提供的发动机冷却装置包括缸体10、缸盖5和缸体环缸水套12，缸盖5内开设有用来供冷却水流过的水套，冷却水流经水套时与缸盖5及其鼻梁区发生换热，降低缸盖5的热负荷；缸体10和缸体环缸水套12之间则形成供冷却水流过的腔室，腔室和缸盖5的水套连通，从而实现对发动机全面的冷却；该发动机冷却装置还包括向发动机提供冷却水的水泵21，水泵21的出水口通过缸盖进水管20连接缸盖5的水套，从而实现对发动机自上而下的冷却，所谓自上而下的冷却是指，冷却水先流经位于上方的缸盖5对缸盖5进行冷却，后流经位于缸盖5下方的缸体10再对缸体10进行冷却。

通过采用对发动机自上而下的冷却，使冷却水自水泵21流出首先进入热负荷较高的缸盖5鼻梁区对缸盖5进行充分的冷却，由于此时冷却水位经历冷却换热过程，水温处于最低状态，与缸盖5的温差最大，换热效率得到极大的提升，强化了对缸盖5及其鼻梁区的冷却，避免了热负荷最高区域发生开裂，从而提升了发动机的寿命。

请参考图3和图4，在本发明所提供的一种具体实施例中，发动机冷却装置主要包括缸盖5、缸体10和缸体环缸水套12以及向发动机输送冷却水的水泵21；缸盖5开设有供冷却水流过的水套，包括设置在缸盖5上部的上层水套2和设置在上层水套2下方的下层水套1，上层水套2和下层水套1之间开设连通二者的上下层水套通道3；缸盖5的中心贯穿设置喷油器，喷油器通过喷油器隔套4与上层水套2和下层水套1分隔开。

发动机一般为多缸发动机，包括多个连接成一体的缸体10和多个缸盖5，本发明所提供发动机冷却装置，具体包括六个缸盖5，对应的，任意一个缸盖5内开设有一个上层水套2和一个下层水套1；多个缸盖5连接成一体，多个上层水套2也相互连通为一体，以便于水泵21向各个缸盖5及缸体10泵入冷却水，多个下层水套1则互相分隔开，上层水套2内的冷却水通过上下层水套通道3进入下层水套1，完成对缸盖5及鼻梁区的冷却；冷却水再由下层水套1流向缸体10。

缸体10和缸体环缸水套12形成供形成共冷却水流过的腔室，下层水套1连通腔室向腔体提供冷却水。腔室包括设置在下层水套1下方、缸体10上部的缸体水套进水腔9和设置在缸体10水套下部的缸体水套出水腔17，缸体环缸水套12内还设有一个圆筒状的缸套11，缸套11和缸体环缸水套12形成一个环形腔，缸体水套进水腔9和缸体水套出水腔17分设在缸体10的两侧，并通过缸套11和缸体环缸水套12之间的环形腔连通。

腔室和下层水套1之间设有缸盖垫，缸盖垫的的对应位置设有缸盖垫过水孔7，冷却水自下层水套1流向下层水套出口6并依次经过缸盖垫过水孔7、缸体水套入口8流进缸体水套进水腔9，并经过缸套11和缸体环缸水套12之间的环形腔连通缸体水套出水腔17，自缸体水套出水腔17流出缸体10，实现对缸体10及活塞全面的冷却。缸套11和缸体环缸水套12之间设有缸套o型圈13，缸套o型圈13设置在二者的下端，实现缸套11和缸体环缸水套12下端的密封，防止冷却水进入活塞。

由于发动机冷却装置包括多个缸体10、多个缸体10顺次排列，靠近水泵21的各缸体10的冷却水量更大，为了保证远离各缸体10的冷却水的流量相同或相近，从而使各缸体10的冷却相对均匀，不同位置的缸盖垫过水孔7的大小不同，具体来说，缸盖垫过水孔7的直径的大小自靠近水泵21向远离水泵21的方向依次增大，从而保证距离水泵21较远的缸体10也能够得到充分的冷却。

特别的，缸体环缸水套12的截面上小下大，便于冷却水充分冷却缸体10；增加通过上层水套2的冷却水的流量和流速，实现对活塞和缸体10充分冷却；各个缸体10的缸体水套进水腔9为单独的进水腔，多个缸体水套出水腔17则相互连通为一个整体，便于将冷却水排出缸体10进行冷却，冷却后的冷却水通过水泵21的进水口再次进入新的循环。缸体水套出水腔17的出口处设有控制冷却水排出的节温器18，节温器18是控制冷却液流动路径的阀门，是一种自动调温装置，包括感温组件，借助热胀冷缩来开启或者关掉冷却水的流动；从而保证冷却水对缸体10及活塞进行充分的冷却。

由于冷却水对发动机的冷却时自上方的缸盖5至下方的缸体10进行冷的，如果水套及相应的腔室为封闭的话，冷却水向下流动时势必会造成下方的腔室压强升高，减缓冷却水的流速，且由于缸体水套出水腔17的位置设置在缸体10的下部，容易在下层水套1的下方形成一个缸体出水腔死区16。因此本发明所提供的发动机冷却装置在缸体水套出水腔17和下层水套1之间设有缸盖排气预留口14，如图1和图3所示，缸盖垫的对应位置则开设有缸盖垫排气孔15，冷却水自下层水套1流向缸盖5水套进水腔和缸盖5水套出水腔时，出水腔内的空气则流向下层水套1，平衡压强，提升冷却水的流速；需要说明的是，缸盖排气预留口14较小，下层水套1的冷却水很难从缸盖排气预留口14流向缸盖5水套出水腔，缸盖5水套出水腔内的空气在压强差的作用下则容易通过缸盖排气预留口14排向下层水套1。

对应的，下层水套1和上层水套2之间设有用来将下层水套1内的空气或者气泡排向上层水套2的缸盖下层水套排气孔19，提高冷却水自上层水套2流向下层水套1的流速，上层水套2也开设有连通至外界的缸盖上层水套排气孔22，从而提高冷却水自水泵21及缸盖进水管20流进上层水套2的速度。缸盖上层水套排气孔22的设置位置具体如图1和图2所示。缸盖下层水套排气孔19则沿下层水套1向上层水套2的方向倾斜设置，且缸盖下层水套排气孔19通过斜向钻孔实现，避免铸造过程中出现较大缺陷的风险，缸盖下层水套排气孔19的设置如图4所示。

本发明所提供的发动机冷却装置通过采用自上而下的冷却方式，冷却水自热负荷最高的缸盖5依次流向缸体10，实现对缸盖5、缸体10及活塞的充分冷却，降低了缸盖5及其鼻梁区因冷却补充分而开裂的风险，提高了发动机的使用寿命。

本发明所还提供的一种发动机，包括上述具体实施例所描述的发动机冷却装置；发动机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

以上对本发明所提供发动机及其发动机冷却装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。