CN101328846A - 发动机气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机气缸盖，其主要采用在气缸盖体上分别设置有出水口、进水口、排气道、进气道及冷却水腔，进水口沿着排气道一侧及进气道一侧布置，出水口位于气缸盖体的一端，进气门座与排气门座连接，特征是：所述多个进水口处的冷却水腔内分别设置有第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板，第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板上部分别与冷却水腔的顶面连接，其侧面分别与冷却水腔的侧面及螺栓孔座连接。本发明通过导流板的导向作用，将冷却水强制引导到鼻梁区，保证鼻梁区有充足的水量和流速通过，改善了气缸盖的冷却效果，达到均衡冷却的目的。

Description

发动机气缸盖

技术领域

本发明涉及一种发动机气缸盖，尤其是涉及一种水冷发动机的气缸盖，属于发动机冷却系统水流控制技术领域。

背景技术

气缸盖是发动机中结构最复杂的铸件，布置有进气道、排气道、进气门座、排气门座、螺栓孔座、冷却水腔、进水口、出水口、喷油嘴孔和润滑孔等。气缸盖在工作过程中，承受燃烧气体的高压和高温作用。由于缸盖结构复杂，缸盖各部位壁温不均匀，特别在进、排气门之间的鼻梁区，由于通道狭窄，结构复杂，水流阻力大，得不到充足水量冷却，散热严重不良，形成很大温度梯度，产生很大热应力，使得鼻梁区局部温度过高，超过允许温度范畴，最终导致气缸盖破裂。其原因是当局部温度升高时，使金属材料膨胀，而膨胀的金属材料受到周边低温金属限制时，高温区的金属便产生了塑性压缩变形，当发动机停车冷却后，由于金属材料的收缩，便出现了拉伸应力，这样重复多次，使材料造成热疲劳，于是在鼻梁区靠近缸盖底面处，便会出现微裂纹逐渐扩展延伸直至裂开。

为了防止气缸盖开裂，必须控制鼻梁区的温度，使缸盖整体壁温均匀分布，经试验得知：铸铁材料的气缸盖，壁温一般控制在低于370℃为佳，壁温超过400℃就会出现裂纹。为了达到尽快散热目的，传统有二个办法：其一、减少鼻梁区缸盖底面壁厚，促使燃烧产生热量及时通过薄壁传导出去，但是由于气缸盖底面承受很大的机械负荷和热负荷，仅缸盖固定螺栓的预紧力就高达气缸的最大爆破压力4～5倍，因此壁厚不能太薄，这样对缸盖承载能力有影响。其二、是加大缸盖水腔容积，加大冷却水量，这样势必增大缸盖体积也不是合理的选择。

控制鼻梁区的温度，最好的方法是对该区域进行强制冷却。2004年7月28口公布的授权公告号为CN2628738Y的中国实用新型专利，公开了一种鼻梁区设有强制冷却水道的气缸盖。其技术方案是在气缸盖上设有鼻梁区强制冷却水道孔，冷却水通过该孔直接喷射到鼻梁区，对其进行强制冷却。该专利虽然有较好的冷却效果，但加工困难。

2007年12月5日公布的授权公告号CN200985836Y的中国实用新型专利，公开了一种气缸盖强制冷却水管。该专利在气缸盖上用机械加工的方法加工安装冷却管，其不足之处在于加工成本高。

2007年5月23日公布的公告号CN1966964A的中国发明专利申请，公开了一种发动机气缸盖。该气缸盖的冷却内腔中固定有档体，通过档体引导冷却液流向排气门座，降低其温度。该申请的缺点是每个档体的轮廓线形状及长度都不相同，需要根据发动机的具体结构来人为确定，不能保证气缸盖鼻梁区强制冷却的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中气缸盖鼻梁区强制冷却效果不能保证的缺点，从而提供一种发动机气缸盖，通过导流板的导向作用，将冷却水强制引导到鼻梁区，保证鼻梁区有充足的水量和流速通过，可改善气缸盖的冷却效果，达到均衡冷却的目的。

按照本发明提供的技术方案，其主要采用在气缸盖体上分别设置有出水口、多个进水口、排气道、进气道及冷却水腔，多个进水口沿着排气道一侧及进气道一侧布置，出水口位于气缸盖体的一端，进气门座与排气门座连接，特征是：所述多个进水口处的冷却水腔内分别设置有第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板，第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板上部分别与冷却水腔的顶面连接，其侧面分别与冷却水腔的侧面及螺栓孔座连接，第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板将冷却水向进气门座与排气门座之间的鼻梁区导流。

所述第一导流板、第二导流板、第三导流板及第四导流板的下部分别与冷却水腔底面之间设置有间隙，随着所述导流板离所述出水口的距离的减小，所述间隙的高度逐渐增大。

所述第二导流板、第三导流板下部分别与冷却水腔的底面连接。

所述第二导流板下部与冷却水腔底面之间的间隙高度为冷却水腔高度的三分之一。所述第一导流板与冷却水腔底面之间的间隙高度为冷却水腔高度的二分之一。

所述气缸盖体端部设有进水口，进水口处设置有第五导流板，第五导流板上部与冷却水腔的顶面连接，其侧面分别与排气门座及螺栓孔座连接。

所述第五导流板下部与冷却水腔底面之间设置有间隙，间隙高度为冷却水腔高度的三分之一。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.通过导流板的导向作用，将冷却水强制引导到鼻梁区，保证鼻梁区有充足的水量和流速通过，改善了气缸盖的冷却效果。

2.设置在冷却水腔内的导流板紧紧地与缸盖机体连在一起，起到加强肋的作用，既能起到散热作用，降低壁温，又能增加缸盖整体承受机械负荷和热负荷的能力，延长了缸盖使用寿命和提高了整个发动机使用可靠性。

3.导流板的下部与冷却水腔底面之间的间隙，其高度随着导流板离出水口的距离的减小而逐渐增大。这样设置，可以控制气缸盖各部位的冷却水量及流速，使得缸盖整体壁温均匀。

4.导流板结构简单，制造工艺性好，工作可靠性高。

附图说明

图1为本发明的结构剖视俯视图。

图2为图1中的A-A剖视图(第一个实施方式)。

图3为图1中的B-B剖视图。

图4为本发明A-A剖视图(第二个实施方式)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图1～图4所示，主要包括：出水口1、第一导流板2、多个进水口3(其中包括3a、3b、3c、3d)、第二导流板4、第三导流板5、螺栓孔座6、第四导流板7、第五导流板8、进水口9、鼻梁区10、排气门座11、排气道12、进气门座13、进气道14、喷油嘴孔15、冷却水腔16及气缸盖体17等。

图1、图2及图3为本发明的一个具体实施例，是一种六缸发动机的气缸盖。该气缸盖体17上分别设置有出水口1、多个进水口3(其中包括3a、3b、3c、3d)、多个排气门座11、多个排气道12、多个进气门座13、多个进气道14、多个喷油嘴孔15及冷却水腔16，进水口3(其中：3a、3b、3c、3d)沿着排气道12一侧及进气道14一侧布置，各有6个，其形状为方形。出水口1位于气缸盖体17的一端，多个进气门座13分别与多个排气门座11连接。所述进水口3a、3b、3c、3d处的冷却水腔16内分别设置有第一导流板2、第二导流板4、第三导流板5及第四导流板7，第一导流板2、第二导流板4、第三导流板5及第四导流板7上部分别与冷却水腔16的顶面连接，其侧面分别与冷却水腔16的侧面及螺栓孔座6连接，第一导流板2、第二导流板4、第三导流板5及第四导流板7将冷却水向进气门座13与排气门座11之间的鼻梁区10导流。

如图4所示，本发明的一种实施方式是，在第一导流板2、第二导流板4、第三导流板5及第四导流板7的下部与冷却水腔16底面之间设置有间隙，随着导流板离出水口1的距离的减小，所述间隙的高度h逐渐增大。

本发明的另一种实施方式是，离所述出水口1的距离最远的进水口3d处的第四导流板7下部与所述冷却水腔16的底面直接连接，离所述出水口1的距离最近的进水口3a处不设导流板，处在此两个进水口3d、3a之间的第二导流板4、第三导流板5的下部分别与所述冷却水腔16底面之间设置有间隙。本实施例就是此种实施方式，对应于第一、第二缸处的第四导流板7、第三导流板5下部与冷却水腔16的底面直接连接，为全封闭型导流板。对应于第三、第四缸处的第二导流板4、第一导流板2下部与冷却水腔16底面之间设置有间隙，为半封闭型导流板。对应于第五、第六缸的进水口(图中未示出)处不设导流板。

本实施例中，冷却水腔16的高度是118mm。见图2，第三缸处的第二导流板4下部间隙的高度h1设置为冷却水腔16高度的三分之一，即为32mm；第四缸处的第一导流板2下部间隙的高度h2设置为冷却水腔16高度的二分之一，即为59mm。

为了强化缸盖冷却效果，在对应于第一缸处的气缸盖端部设置一圆形进水口9，在该进水口9处设置第五导流板8。该第五导流板8也是半封闭型的，其上部与冷却水腔16的顶面连接，其侧面分别与排气门座11及螺栓孔座6连接，其下部与冷却水腔16底面之间设置有间隙h3，间隙h3的高度设置为冷却水腔16高度的三分之一，即为32mm。当带有一定压力冷却水从进水口9进入冷却水腔16后有一部分冷却水通过间隙流向缸盖端部死角进行冷却，而大部分冷却水还是冲向鼻梁区进行冷却。

冷却水经水泵加压后，通过多个进水口3进入冷却水腔16，由于设置在第一、二缸排气道12一侧的全封闭第四导流板7、第三导流板5的阻挡，迫使充足的水量高速冲向第一、二汽缸的鼻梁区10进行冷却，并带走气泡，然后流向下一道鼻梁区10及其他部位进行冷却。同样道理，设置在第三、四缸排气道12一侧的第二导流板4、第一导流板2也起到了冷却水流的导向作用，所不同的是其第二导流板4、第一导流板2导流板不是全封闭型的，第二导流板4、第一导流板2末端与冷却水腔16底面留有一定间距，这是出于均衡冷却的考虑。当带有一定压力的冷却水，分别从多个进水口3进入缸盖水腔后，在保证第三、四缸鼻梁区10有充足冷却水量流过后，也可以有部分水流从导流板下部的间隙中流出，冷却其它部位，以达到均匀冷却的效果。

除此之外，尚有相当数量带有一定压力的冷却水经其余多个方形进水口3，进入缸盖水腔16流向缸盖各部位(包括高温鼻梁区10)，特别是第五、六缸鼻梁区，由于位于水流下游，冷却水均要通过此处后才能从出水口1流出缸盖，所以流过此处的冷却水量和流速均能满足改善冷却效果要求。

本发明可用于各种多缸发动机。

Claims (8)

1、一种发动机气缸盖，其主要采用在气缸盖体(17)上分别设置有出水口(1)、多个进水口(3a、3b、3c、3d)、排气道(12)、进气道(14)及冷却水腔(16)，进水口(3a、3b、3c、3d)沿着排气道(12)一侧及进气道(14)一侧布置，出水口(1)位于气缸盖体(17)的一端，进气门座(13)与排气门座(11)连接，其特征是：所述进水口(3a、3b、3c、3d)处的冷却水腔(16)内分别设置有第一导流板(2)、第二导流板(4)、第三导流板(5)及第四导流板(7)，第一导流板(2)、第二导流板(4)、第三导流板(5)及第四导流板(7)上部分别与冷却水腔(16)的顶面连接，其侧面分别与冷却水腔(16)的侧面及螺栓孔座(6)连接，第一导流板(2)、第二导流板(4)、第三导流板(5)及第四导流板(7)将冷却水向进气门座(13)与排气门座(11)之间的鼻梁区(10)导流。

2、根据权利要求1所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的第一导流板(2)、第二导流板4、第三导流板(5)及第四导流板(7)的下部分别与冷却水腔(16)底面之间设有间隙。

3、根据权利要求1所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的第四导流板(7)、第三导流板(5)下部分别与冷却水腔(16)的底面连接。

4、根据权利要求1或2所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的第二导流板(4)下部与冷却水腔(16)底面之间的间隙高度为冷却水腔(16)高度的三分之一。

5、根据权利要求1或2所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的第一导流板(2)与冷却水腔(16)底面之间的间隙高度为冷却水腔(16)高度的二分之一。

6、根据权利要求1所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的气缸盖体(17)端部设有进水口(9)，进水口(9)处设置有第五导流板(8)，第五导流板(8)上部与冷却水腔(16)的顶面连接，其侧面分别与排气门座(11)及螺栓孔座(6)连接。

7、根据权利要求6所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的第五导流板(8)下部与冷却水腔(16)底面之间设有间隙，间隙高度为冷却水腔(16)高度的三分之一。

8、根据权利要求6所述的发动机气缸盖，其特征在于所述的进水口(9)形状为圆形。

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