CN103511117A - 一种柴油机及其气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸盖，其内部设有进气道（1）、排气道（2）、双层水套，底面设有进气门座（3）、排气门座（4）、上水孔（5）以及喷油器中心孔（6），所述双层水套的上层水套（7-1）和下层水套（7-2）通过位于所述喷油器中心孔（6）上方的第一串水孔（8-1）相连通，所述下层水套（7-2）向所述第一串水孔（8-1）汇集的流道中至少一条口径逐渐变小。该气缸盖具有改进的水套和进气道结构，可充分满足大功率柴油机对其性能及强度的要求。本发明还公开了设有所述气缸盖的柴油机。

Description

一种柴油机及其气缸盖

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，特别是柴油机的气缸盖。本发明还涉及设有所述气缸盖的柴油机。

背景技术

气缸盖是柴油机构造的主要部件，用来封闭机体上部，与活塞、气缸套构成燃烧室空间并保证柴油机进、排气过程的顺利进行。

为了散热，气缸盖的内部都铸有水套，冷却液在水泵的压力作用下从水箱（或散热器）进入气缸体水套，然后经过气缸垫出水孔进入气缸盖内部水套，再从气缸盖端面上的出水孔排出，进入气缸盖出水管，最后回到水箱。

工作中，气缸盖的底面就是燃烧室的顶壁，承受高温高压燃气所施加的机械负荷和热负荷，同时受到紧固联接螺栓的安装预紧力以及冷却水和高温燃气的腐蚀作用。

随着发动机气缸盖承受的机械负荷和热负荷不断提高，需要设计出高性能，高可靠性的气缸盖满足使用需求。

如700kW以上功率区间的高速发电用及船用发动机M33柴油机，其在原M26柴油机的基础上，行程由150mm加长到185mm，平均有效压力以及强化系数方面都要处于国内领先及国际先进水平，在改进过程中，为满足柴油机性能对进气的需求，需要对进排气道进行全新设计，同时为满足功率大幅提升后的冷却及缸盖强度要求，需要对水套进行全新优化设计，以满足缸盖的强度要求。

请参考图1、图2，图1为M26柴油机气缸盖的水套芯子结构示意图；

图2为M26柴油机气缸盖的底面示意图。

M26柴油机气缸盖为四气门结构，其底面设有与水套连通的上水孔2＇，鼻梁区1＇采用钻孔冷却水套结构。这种水套结构易造成进排气侧鼻梁区冷却不均匀，尤其是排气门中间鼻梁区的热负荷偏高，容易出现热疲劳裂纹。此外，由于铸造偏差在进气口与进气管结合处易产生错位进而造成较大进气阻力。

因此，如何改进气缸盖的水套和进气道结构，以满足柴油机对气缸盖性能及强度的要求，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种气缸盖。该气缸盖具有改进的水套和进气道结构，可充分满足大功率柴油机对其性能及强度的要求。

本发明的第二目的是提供一种设有所述气缸盖的柴油机。

为实现上述第一目的，本发明提供一种气缸盖，其内部设有进气道、排气道、双层水套，底面设有进气门座、排气门座、上水孔以及喷油器中心孔，所述双层水套的上层水套和下层水套通过位于所述喷油器中心孔上方的第一串水孔相连通，所述下层水套向所述第一串水孔汇集的流道中至少一条口径逐渐变小。

优选地，所述口径逐渐变小的流道呈收缩的喇叭口形状。

优选地，所述口径逐渐变小的流道的底部为平面、顶部为弧面或曲面。

优选地，所述上层水套和下层水套在进气侧通过第二串水孔相连通。

优选地，所述上层水套和下层水套在排气侧通过放气孔相连通。

优选地，所述进气道的入口为扩口结构。

优选地，所述上水孔的数量为五个，其中两个上水孔位于进气侧，另外三个上水孔位于排气侧。

为实现上述第二目的，本发明还提供一种柴油机，包括气缸体、气缸盖以及气缸套，所述气缸盖为上述任一项所述的气缸盖，其连接于所述气缸体。

优选地，所述气缸盖的双层水套的出水总管位于水套最上方。

优选地，具体为V型柴油机。

本发明提供的气缸盖采用双层水套结构，其上层水套和下层水套通过位于喷油器中心孔上方的第一串水孔相连通，能够对气缸盖的关键部位，即热应力集中的进排气门中间的鼻梁区优先进行冷却，通过将下层水套向第一串水孔汇集的流道设计为口径逐渐变小的形式，可在该区域加强冷却液流速，使其更加易于带走热量，从而进一步增强鼻梁区的冷却效果，防止出现热疲劳裂纹，使气缸盖的性能和强度能够满足大功率柴油机的使用要求。

在一种优选方案中，所述上层水套和下层水套在进气侧通过第二串水孔相连通。这样，在进气侧可将冷却液分为两路，一路冷却鼻梁区及喷油器后经由第一串水孔汇集至上层水套，另一路为支路，从进气侧经由第二串水孔汇集至上层水套，可有效防止在水套内部形成流动死区，保证冷却效果。

在另一种优选方案中，所述进气道的入口为扩口结构。通过将进气道的入口处设计为扩口结构，可防止由于铸造偏差在进气口与进气管结合处产生错位而造成较大进气阻力。

本发明提供的柴油机设有所述气缸盖，由于所述气缸盖具有上述技术效果，设有该气缸盖的柴油机也具备相应的技术效果。

附图说明

图1为M26柴油机气缸盖的水套结构示意图；

图2为M26柴油机气缸盖的底面示意图；

图3为本发明所提供气缸盖的一种具体实施方式的底面示意图；

图4为图3所示气缸盖的横向剖视图；

图5为图3所示气缸盖的纵向剖视图；

图6为图3所示气缸盖另一角度的纵向剖视图；

图7为图3所示气缸盖的水套芯子的结构示意图。

图1、图2中：

1＇.鼻梁区 2＇.上水孔

图3至图7中：

1.进气道 2.排气道 3.进气门座 4.排气门座 5.上水孔 6.喷油器中心孔 7-1.上层水套 7-2.下层水套 8-1.第一串水孔 8-2.第二串水孔 9.放气孔 10.出水总管

具体实施方式

为了使本技术领域的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3、图4，图3为本发明所提供气缸盖的一种具体实施方式的底面示意图；图4为图3所示气缸盖的横向剖视图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的气缸盖为四气门结构，适用于V型柴油机，其内部设有进气道1、排气道2及水套，底面设有进气门座3、排气门座4、上水孔5以及喷油器中心孔6。

上水孔5的数量为五个，其中两个上水孔位于进气侧，另外三个上水孔位于排气侧。

进气道1的入口为扩口结构，可防止由于铸造偏差在进气口与进气管结合处产生错位进而导致较大进气阻力。

请参考图5、图6、图7，图5为图3所示气缸盖的纵向剖视图；图6为图3所示气缸盖另一角度的纵向剖视图；图7为图3所示气缸盖的水套芯子的结构示意图。

水套采用双层结构，分为上下两层，上层水套7-1和下层水套7-2通过位于喷油器中心孔6上方的第一串水孔8-1相连通，工作时，主流量冷却气缸盖鼻梁区，下层水套7-2以第一串水孔8-1为中心，其向第一串水孔8-1汇集的各流道口径逐渐变小，加强冷却液流速，增强鼻梁区的冷却效果。

具体地，下层水套7-2向第一串水孔8-1汇集的各流道的底部为平面、顶部为弧面或曲面，呈收缩的喇叭口形状，在图5所示的纵截面上，下层水套7-2对应于第一串水孔8-1的部分大体呈“几”字形，与各流道均圆滑过渡。

当然，口径逐渐变小的流道并不一定是下层水套7-2的全部流道，也可以是部分流道，例如，仅排气门中间鼻梁区的流道口径逐渐变小。

考虑到V型柴油机的水套放气问题，上层水套7-1和下层水套7-2在进气侧通过第二串水孔8-2相连通，第二串水孔8-2的口径小于第一串水孔8-1，用于形成部分水流防止形成流动死区，同时上层水套7-1和下层水套7-2在排气侧（V型柴油机的内侧）还通过放气孔9相连通，利于水腔放气。

这样，通过在双层水套中间预留一个串水孔、一个放气孔，并将出水总管10设置在最上方，使气缸盖内不易产生水流死区，易于排气。

工作时，气缸盖的冷却液分两路，一路冷却鼻梁区及喷油器后经由第一串水孔8-1汇总至上层水套7-1（如箭头所示），另一路经由进气侧第二串水孔8-2汇总至上层水套7-1，两路冷却液最终由侧面最高点的出水总管10流出，通过设计不同的第一串水孔8-1和第二串水孔8-2口径比例，可以对两路冷却液的流量分配进行调节。

此外，通过增加进气道1的喉口直径、优化气道结构可增加流量系数，进而增大进气量，同时通过优化气门座圈尺寸可保证合理的涡流比，最终保证油气充分混合，优化燃烧，最终达到优良的动力性和燃油经济性。

当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将下层水套7-2的流道设计成其他形式的缩口结构等等，由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述气缸盖，本发明还提供一种柴油机，具体为V型柴油机，包括气缸体、气缸盖以及气缸套，气缸盖为上文所述的气缸盖，其连接于气缸体，气缸盖的双层水套的出水总管位于水套最上方，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的柴油机及其气缸盖进行了详细介绍。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。

Claims (10)

1.一种气缸盖，其内部设有进气道（1）、排气道（2）、双层水套，底面设有进气门座（3）、排气门座（4）、上水孔（5）以及喷油器中心孔（6），其特征在于，所述双层水套的上层水套（7-1）和下层水套（7-2）通过位于所述喷油器中心孔（6）上方的第一串水孔（8-1）相连通，所述下层水套（7-2）向所述第一串水孔（8-1）汇集的流道中至少一条口径逐渐变小。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述口径逐渐变小的流道呈收缩的喇叭口形状。

3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述口径逐渐变小的流道的底部为平面、顶部为弧面或曲面。

4.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述上层水套（7-1）和下层水套（7-2）在进气侧通过第二串水孔（8-2）相连通。

5.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述上层水套（7-1）和下层水套（7-2）在排气侧通过放气孔（9）相连通。

6.根据权利要求1至5任一项所述的气缸盖，其特征在于，所述进气道（1）的入口为扩口结构。

7.根据权利要求6所述的气缸盖，其特征在于，所述上水孔（5）的数量为五个，其中两个上水孔位于进气侧，另外三个上水孔位于排气侧。

8.一种柴油机，包括气缸体、气缸盖以及气缸套，其特征在于，所述气缸盖为上述权利要求1至7任一项所述的气缸盖，其连接于所述气缸体。

9.根据权利要求8所述的柴油机，其特征在于，所述气缸盖的双层水套的出水总管位于水套最上方。

10.根据权利要求9所述的柴油机，其特征在于，具体为V型柴油机。

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