[发明专利]一种多向冷却的转子发动机液冷装置及系统

说明书

本发明提供了一种多向冷却的转子发动机液冷装置及系统，包括缸体、前端面板、后端面板、固定孔、转子、第二缸体冷却通道、分流通道、汇流通道和外接冷却管；所述第一缸体冷却通道沿缸体的轮廓布置，所述前端面板和后端面板上均设有契合缸体形状的前端面板冷却通道和后端面板冷却通道，所述第二缸体冷却通道沿缸体的厚度布置，并连通前端面板冷却通道和后端面板冷却通道，它们可对缸体进行轮廓和厚度方向的多向冷却，尤其针对燃烧时缸体两侧的高温差。本发明针对转子发动机的冷却和散热问题，设计了一种多向冷却的转子发动机液冷装置及系统，可充分利用液体良好的散热和传热效率来提升转子发动机的冷却性能，解决面临的温度梯度大和热应力分布不均的问题。同时，该冷却系统均基于原缸体和前后端面板设计，改动较少、易于实现、成本低廉。

技术领域

本发明涉及内燃机领域，尤其涉及一种多向冷却的转子发动机液冷装置及系统。

背景技术

一般内燃机的散热问题会直接影响它的诸多性能，如冷却性能、机械性能、稳定性能、动力性能、经济性能、燃烧性能和排放性能等，也是影响发动机寿命的一个重要因素。转子发动机作为一种结构紧凑的特种内燃机，具有运转平稳、功率密度高、运转速度高等优点。当前，转子发动机除了面临燃烧效率方面的瓶颈，还有散热和冷却方面的问题。究其原因在于转子发动机特殊的运行方式，其工作过程中相邻两缸之间存在很高的温度梯度和严重的冷热不均现象。当转子发动机的前一缸处于燃烧阶段时，上止点附近燃烧室内的平均温度高达1700℃，而后一缸此时正处于进气阶段，其内的平均温度约为20~30℃，这会导致温度场和热应力分布不均的问题突出。另外，当转子发动机进入胀做功阶段后，燃烧室内的平均温度约为1200℃，即使到排气阶段，温度依旧高达500℃左右，但缸内的平均温度依旧远远大于压缩阶段的平均温度，约为150℃。这使得转子发动机运转时，一侧始终处于高温区，而另一侧一直处于低温区，且最高温度差高达1500℃，最低温度差也有400℃，长期运转在这样的“一冷一热”温度环境下，会严重影响其稳定性和各项性能。目前，转子发动机以风冷为主，但整体上风冷的散热和冷却效果不佳。虽然一些机型采用了液冷方式，但是往往只考虑了缸体厚度（前后方向）的冷却，却没有考虑缸体轮廓（旋转方向）的散热。实际上，由于转子发动机工作时处于一侧高温、一侧低温的环境，它沿缸体轮廓方向的冷却更加重要，也是目前未能解决的散热问题。总之，改善转子发动机的冷却性能，特别是缸体轮廓方向的冷却，可以大幅提高其机械性能和使用寿命，具有重要的意义。

因此，需要针对转子发动机的冷却方式和冷却系统，设计一种具有多向冷却功能的转子发动机液冷装置及系统，利用液体冷却效果更佳及更易控制，对其进行缸体轮廓和厚度方向的多向冷却，降低工作时的温度梯度，提升冷却和散热性能。同时，本发明设计的液冷通道还可将高温区的一部分热量传递到低温区，用于对燃油和混合气进行预热，促进其蒸发和雾化过程，有利于形成更均匀混合气，进而改善燃烧性能。此外，本发明设计的冷却系统主要均基于原缸体和前后端面板进行设计，无需较多改动，功能易于实现、设计成本低廉。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多向冷却的转子发动机液冷装置及系统，利用液体良好的冷却效果，对转子发动机进行缸体厚度和轮廓方向的多向冷却，解决温度梯度大和热应力分布不均匀的问题，进而改善转子发动机的冷却效果以及散热性能，提高寿命。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。