阅读说明：本技术 一种导流嵌件及气缸体水套 (Flow guide insert and cylinder block water jacket ) 是由 白洪江 郭超 高井辉 谭昭波 钱丁超 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种导流嵌件及气缸体水套,属于发动机冷却技术领域。所述导流嵌件用于嵌设于气缸体水套中,所述导流嵌件包括挡板本体和凸设于所述挡板本体一侧的导流板,所述挡板本体随形于所述气缸体水套的形状；所述导流板将所述导流嵌件分隔成上部的导流区和下部的空置区,所述导流区沿冷却液流动方向的两端分别为进液端与出液端,所述冷却液由所述进液端进入所述导流区并沿所述导流板流动,直至由所述出液端流出。本发明的导流嵌件采用单独插嵌的方式与气缸体水套进行装配,同时通过设置随形于气缸体水套形状的挡板本体嵌设于气缸体水套中,在保证功能和效果的同时有效降低制造成本和制造难度；此外,还可以解决因制造偏差造成的安装困难问题。(The invention discloses a flow guide insert and a cylinder block water jacket, and belongs to the technical field of engine cooling. The flow guide insert is embedded in the water jacket of the cylinder body and comprises a baffle body and a flow guide plate convexly arranged on one side of the baffle body, and the baffle body is shaped along the water jacket of the cylinder body; the guide plate divides the guide insert into an upper guide area and a lower vacant area, two ends of the guide area along the flowing direction of the cooling liquid are respectively a liquid inlet end and a liquid outlet end, and the cooling liquid enters the guide area from the liquid inlet end and flows along the guide plate until flowing out from the liquid outlet end. The flow guide insert is assembled with the cylinder water jacket in a single inserting and embedding mode, and meanwhile, the baffle body which is shaped along with the cylinder water jacket is embedded in the cylinder water jacket, so that the manufacturing cost and the manufacturing difficulty are effectively reduced while the function and the effect are ensured; in addition, the problem of difficult installation caused by manufacturing deviation can be solved.)

一种导流嵌件及气缸体水套

技术领域

本发明涉及发动机冷却技术领域，尤其涉及一种导流嵌件及气缸体水套。

背景技术

发动机的开发工作中，气缸体、气缸盖是最重要的主体部件，对发动机产品的性能及可靠性影响巨大，随着油耗法规越来越严格，热管理逐渐成为汽车技术领域热点技术，气缸体、气缸盖冷却作为发动机热管理的基本内容，从整车、发动机角度，都要求发动机气缸体水套和气缸盖水套内冷却液流动更加趋于合理化、可控化。因此，现有技术中通常采用设置导流结构对气缸体水套内的冷却液流向、流量、流速进行精益控制，实现量化管理。目前常见的水套导流结构多为整体式结构，且需随气缸体水套的形状进行设置，结构较为复杂且制造成本高、难度大；而且由于存在制造精度不足的问题，整体式的导流结构很容易造成装配困难。

因此，亟待提供一种导流嵌件及气缸体水套解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导流嵌件及气缸体水套，以解决相关技术中气缸体水套的导流结构制造成本高、难度大，装配困难的问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种导流嵌件，用于嵌设于气缸体水套中，所述导流嵌件包括挡板本体和凸设于所述挡板本体一侧的导流板，所述挡板本体随形于所述气缸体水套的形状；所述导流板将所述导流嵌件分隔成上部的导流区和下部的空置区，所述导流区沿冷却液流动方向的两端分别为进液端与出液端，所述冷却液由所述进液端进入所述导流区并沿所述导流板流动，直至由所述出液端流出。

作为优选，所述导流板在所述挡板本体上的投影为光滑的曲线。

作为优选，所述导流板在所述挡板本体上的投影为余弦曲线。

作为优选，所述导流板垂直于所述挡板本体。

作为优选，所述导流嵌件的空置区沿所述冷却液流动方向的两端分别设有第一端板和第二端板，所述第一端板与所述第二端板均凸出所述挡板本体。

作为优选，所述导流嵌件的空置区还设置肋板，所述肋板设于所述导流板与所述挡板本体之间。

作为优选，所述肋板沿竖直方向延伸，并与所述挡板本体1相互垂直。

一种气缸体水套，所述气缸体水套内嵌设有至少一个上述任一方案所述的导流嵌件。

作为优选，所述气缸体水套中嵌设有两个所述导流嵌件，两个所述导流嵌件分别位于所述气缸体水套的进水口和出水口附近。

作为优选，所述导流板与所述气缸体水套的侧壁之间的装配间隙小于等于1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的导流嵌件采用单独插嵌的方式与气缸体水套进行装配，同时通过设置随形于气缸体水套形状的挡板本体，使得导流嵌件能够恰好嵌入至气缸体水套中，相对于现有技术中整体式的导流结构，在保证功能和效果的同时有效降低制造成本和制造难度；此外，还可以解决因制造偏差造成的安装困难问题。

附图说明

图1为本发明实施例中一种导流嵌件的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种导流嵌件的正视图；

图3为本发明实施例中气缸体水套的结构示意图；

图4为本发明实施例中导流嵌件安装于气缸体水套后冷却液的流动示意图；

图5为本发明实施例中导流嵌件与气缸体的安装示意图；

图6为本发明实施例中导流嵌件安装于气缸体水套后的局部俯视图。

附图标记：

100-导流嵌件；200-气缸体水套；201-进水口；202-出水口；203-缸间通道；300-气缸体；

1-挡板本体；2-导流板；3-肋板；4-第一端板；5-第二端板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本实施例在于提供一种导流嵌件100，用于发动机气缸体300的气缸体水套200中，具体地，导流嵌件100包括挡板本体1和凸设于挡板本体1一侧的导流板2，挡板本体1随形于气缸体水套200的形状，以使导流嵌件100能够恰好嵌入至气缸体水套200内；导流板2将导流嵌件100分隔成上下两部分，分别为上部的导流区和下部的空置区，导流区沿冷却液流动方向的两端分别为进液端与出液端，冷却液由进液端进入导流区并沿着导流板2流动，直至由出液端流出。本实施例所公开的导流嵌件100采用单独插嵌的方式与气缸体水套200进行装配，同时通过设置随形于气缸体水套200形状的挡板本体1，使得导流嵌件100能够恰好嵌入至气缸体水套200中，相对于现有技术中整体式的导流结构，在保证功能和效果的同时有效降低制造成本和制造难度；此外，还可以解决因制造偏差造成的安装困难问题。

参考图3和图4(图4中箭头表示了冷却液的流动方向)，对于气缸体水套200来说，其本体上设置有进水口201和出水口202，冷却液由进水口201进入后流经整个气缸体水套200，吸收缸体热量，并由出水口202流出，因此可选地将导流嵌件100嵌入至气缸体水套200内沿冷却液流动方向的任意一处，或设置多个导流嵌件100，多个导流嵌件100分别嵌入气缸体水套200沿冷却液流动方向上的不同位置，以达到合理地控制冷却液的流向、流速和流量。本实施例中，气缸体水套200中嵌入两个导流嵌件100，且分别位于气缸体水套200的进水口201和出水口202附近，通过两个导流嵌件100的导流板2的导向作用，合理控制进入整个气缸体水套200的冷却液的流量、流向和流速，提高冷却效率。具体实施时，若需采用多个导流嵌件100，可选将多个导流嵌件100集成为一体式结构，集成的前提是不妨碍每个导流嵌件100与气缸体水套200之间的装配，如此，既能够保证每个单独的导流嵌件100发挥导流作用的同时，还能实现导流嵌件100的整体性。

可选地，导流板2垂直于挡板本体1。进一步地，导流板2与挡板本体1之间圆滑过渡，避免应力集中的同时，保证冷却液流经导流板2的顺畅度。导流嵌件100的空置区沿冷却液流动方向的两端分别为第一封闭端和第二封闭端，第一封闭端的第二封闭端分别设有凸出挡板本体1的第一端板4和第二端板5，第一端板4和第二端板5与导流板2及挡板本体1均平滑接合，以使冷却液不会进入空置区。

参考图5(图中箭头方向代表嵌入方向)，气缸体300上设有气缸体水套200，装配时，自气缸体水套200的顶面向下，沿气缸体水套200的深度方向将导流嵌件100压入气缸体水套200内。可选，挡板本体1的高度要等于或略小于气缸体水套200的高度，使导流嵌件100能够完全位于气缸体水套200内部。由于气缸体水套200的底端设有圆角，因此为了使导流嵌件100与气缸体水套200相适配，挡板本体1的底端也设有圆角，挡板本体1的圆角与气缸体水套200的圆角相适配。进一步地，挡板本体1具有靠近气缸孔的第一侧和远离气缸孔的第二侧，导流板2及肋板3均设于挡板本体1的第一侧；同时气缸体水套200也具有靠近气缸孔的第一侧壁和远离气缸孔的第二侧壁；由于挡板本体1随形于气缸体水套200的形状，且气缸体水套200与圆柱形的气缸孔的形状相适配，因此挡板本体1为弧形结构。参考图6，挡板本体1第二侧的半径R₀与气缸体水套200的第二侧壁的半径相同，即挡板本体1的第二侧紧贴气缸体水套200的第二侧壁设置。同时，导流板2在气缸体水套200底端的投影也为弧形结构，且相应的内弧半径设为R₁，气缸体水套200的第二侧壁的半径设为R₂，则R₁>R₂，使得导流板2与气缸体水套200的第二侧壁之间具有装配间隙，该装配间隙能够便于导流板2嵌入气缸体水套200内，同时也能够保证尽量少的冷却液由该间隙流入至空置区，驱使冷却液由导流区进行导流；可选地，该间隙小于等于1mm。

可选整个导流嵌件100均采用注塑工艺一体成型，使整个导流嵌件100成为一体式结构，简化了制造成本，提高了制造精度，同时也增强了导流板2的整体强度；进一步，塑料材质的导流嵌件100能够耐高温、耐腐蚀，且使用寿命长。

具体地，导流板2在挡板本体1上的投影为光滑的曲线，进入导流区的冷却液沿着导流板2进行平滑流动；通过将导流板2的曲线形状设计成不同形式，能够合理控制气缸体水套200内冷却液流向、流速及流量。进一步具体地，参考图2，导流板2在进液端处与挡板本体1的底端之间的垂直距离，即初始高度设为H₀，导流板2与挡板本体1底端之间的最大垂直距离，即最高高度设为H₁，通过不同H₀与H₁值的设置，能够控制流入导流嵌件100的导流区的冷却液总量，进而达到控制气缸体水套200内冷却液流量的目的；同时通过多种H₀与H₁值的组合，以及导流板2在不同位置处高度的不同设置，可以改变导流板2在挡板本体1上投影的曲线形状，进而实现冷却液流速和流向的变化，达到最佳的冷却效果。本实施例的导流嵌件100利用导流板2将挡板本体1分隔成导流区和空置区，设计人员可以根据导流板2结构的设计合理控制导流区内冷却液的流量、流速和流向，使发动机冷却得以精益控制，实现量化管理手段下发动机气缸体冷却能力满足整机需求，并同时起到优化气缸孔变形的作用。

可选地，再次参考图1和图2，导流嵌件100的空置区还设置有肋板3，肋板3设于导流板2与挡板本体1之间，以加强导流板2与挡板本体1的连接强度，提高导流板2导流过程的稳定性。可选地，肋板3与挡板本体1相互垂直，并沿竖直方向延伸。进一步可选，肋板3与挡板本体1及导流板2之间圆滑接合，避免应力集中现象的产生。可选，肋板3设置有多个，多个肋板3沿冷却液的流动方向均匀分布于导流板2与挡板本体1的底端之间。当然在一些其他的实施例中，可选第一端板4、第二端板5及导流板2之间设有盖板，盖板随形于气缸体水套200的形状，导流嵌件100嵌入后，空置区与气缸体水套200的底端之间形成封闭式结构，避免了冷却液进入容置区。进一步可选地，肋板3连接于盖板与挡板本体1之间。

进一步可选，参考图6，本实施例中，挡板本体1随形于气缸体水套200的形状，且其沿冷却液流动方向的两端分别一直延伸到至气缸体水套200的气缸盖螺栓搭子所在位置，即挡板本体1两端的弧形结构与气缸体水套200的气缸盖螺栓搭子的形状结构相匹配，如此设置，能够进一步提高挡板本体1与气缸体水套200之间的随形程度，避免导流嵌件100在气缸体水套200内放置不稳定，易发生偏移、造成导流不及预期，冷却效果不佳的问题。

本实施例中，导流板2在挡板本体1上的曲线形状与冷却效果息息相关，因此为了获取合理的导流板2的曲线造型，提高冷却效果，可通过使用CFD(Computational FluidDynamics，计算流体力学)手段对采用上述导流嵌件100的气缸体水套200内冷却液流场进行模拟分析，具体步骤如下：

S1:首先提取气缸体水套200的CFD计算模型，并对其进行CFD分析；

S2：根据步骤S1，了解气缸体水套200的流场特性后，根据CFD分析的冷却液流向、流量、流速等结果，设计导流嵌件100的导流板2的曲线造型，然后提取导流嵌件100的CFD计算模型导入气缸体水套200的CFD计算模型中进行下一轮CFD计算；

S3：根据新一轮的CFD分析结果修改导流嵌件100的形状、数量及装配位置，直至最终的CFD计算结果满足各项评价指标。

根据上述模拟分析，可以有助于设计人员获取最佳的导流板2的曲线造型，同时确定导流嵌件100的装配位置与装配数量。本实施例中，优选导流板2在挡板本体1上的投影为余弦曲线，余弦曲线能够保证气缸体水套200内的冷却液具有较佳的冷却效果。本实施例中，采用CFD手段对不采用嵌件、采用普通嵌件及采用余弦形状的导流板2的导流嵌件100的情况进行模拟分析，验证结果如下：

(1)对于不采用嵌件的情况：气缸体水套200的两侧压差过小，无法在缸间通道203两侧形成有效的水流流动，导致缸间通道203内冷却液流速过低，两个气缸之间的热量无法被带走，容易引起局部过热。

(2)对于采用普通嵌件：常见的普通嵌件的导流筋为长方形形状，气缸体水套200下部的冷却液流动到嵌件侧面会受到阻挡，使得流动阻力显著增大，且容易形成流动死区；当冷却液通过嵌件上部后，由于水流惯性，又容易在嵌件与气缸体水套200下沿形成的直角区域内形成流动死区，普通嵌件沿冷却液流动方向的前后两处都具有流动死区会导致气缸体水套200散热不均匀的问题。

(3)采用余弦曲线形状的导流板2：可以将水流平顺地引导至导流嵌件100上部，流经导流嵌件100的导流区后再平顺均匀地流至导流嵌件100后方的气缸体水套200区域，不会在导流嵌件100附近形成流动死区，相较于普通嵌件流动损失也大大减小。经过数值模拟计算验证，本实施例所提供的呈余弦曲线形状的导流板2既可保证缸间通道内形成有效流动，且能有效消除导流嵌件100两侧的流动死区，气缸体水套200的流阻相较于普通嵌件降低了15％以上，导流嵌件100前后处的缸体下部区域的液体流速提高20％以上，使得缸体整体散热更加均匀，大大降低了局部过热的风险。当然，在气缸体水套200内设置多个导流嵌件100时，每个导流嵌件100的余弦曲线形状并不限定为必须相同，也并不局限于必须均为余弦曲线的形状，根据气缸体水套200不同区域流场的特性的不同，可以进行针对性设计。

因此，本实施例根据气缸体水套200的CFD分析结果，在气缸体水套200内装配形状合理的导流嵌件100，用以控制气缸体300冷却使其满足整机热管理需求；引导、控制气气缸体水套200内冷却液流动的方向、流量、流速，使发动机冷却得以精益控制，实现快速暖机，综合冷却效果最优，提升了整机燃油经济性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。