CN105298675A - 一种发动机及其气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机及其气缸盖，能够提高对燃烧室的密封可靠性，从而避免冷却液渗入燃烧室内，尤其适用于热负荷较大的发动机。本发明的气缸盖包括铸造成型的上水套和下水套，所述上水套和所述下水套相互连通，还包括用于安装火花塞的安装孔，所述安装孔与所述上水套和所述下水套一起铸造成型，并贯穿所述上水套和所述下水套。本发明的气缸盖，用于安装火花塞的安装孔直接铸造而成，与现有技术中通过螺栓连接在气缸盖上相比，不会因受到冷热冲击产生变形而与气缸盖之间出现连接间隙，即使受到较大强度的冷热冲击，也不会影响到与燃烧室的密封可靠性，彻底杜绝了采用火花塞衬套的冷却液渗漏问题。

Description

一种发动机及其气缸盖

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机及其气缸盖。

背景技术

随着功率的提升以及排放的升级，天然气等内燃机的热负荷也越来越高，相应地，对发动机的气缸盖也提出了越来越高的要求。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型气缸盖的剖视图。

现有技术中，发动机的气缸盖内设有供冷却液流动的水套，通常情况下，将水套分隔成上下两部分，即水套包括上水套10和下水套20；下水套20用于冷却气缸盖下侧的底板和气道等，上水套10用于冷却气缸盖上侧，上水套10和下水套20均采用铸造的形式在气缸盖上直接成型。为实现上水套10和下水套20的连通，在上水套10和下水套20铸造时，会在与火花塞相对应的位置直接铸造形成一个连通孔，通过该连通孔实现上水套10与下水套20的连通。

在上述基础上，现有技术中的气缸盖还设有火花塞衬套30，以实现火花塞的安装，将火花塞对应的燃烧室与供冷却液流动的水套相隔离。可以将火花塞衬套30贯穿上述连通孔，此时，火花塞衬套30的底部可以与气缸盖的底部固定连接，火花塞内外形成两个相对独立的空间；因此，火花塞可以安装在火花塞衬套30内，火花塞衬套30的外壁可以与冷却液直接接触；当然，火花塞衬套30的外径要小于连通孔的内径，且差值要保持在一定范围内，以保证上水套10与下水套20的连通。一方面，火花塞衬套30要具有一定的内径，以满足火花塞的安装需求；另一方面，连通孔的内径要大于火花塞衬套30，并在两者之间形成供冷却水流动的通道，因此，上述连通孔通常设置为大径孔，如图1中虚线所示的区域A。

现有技术中，为实现火花塞衬套30与气缸盖的连接，可以在火花塞衬套30的底部加工形成螺纹等连接部，并在气缸盖的底部加工形成能够与所述连接部配合的底孔，然后通过螺纹预紧力或者其他形式的预紧力在火花塞衬套30与气缸盖之间形成密封，以保证水套与燃烧室的相对独立。

采用上述现有的气缸盖，在发动机长时间工作的情况下，气缸盖与火花塞衬套30一直承受冷热冲击，有可能会使连接处出现松动，进而导致火花塞衬套30与气缸盖的密封失效，使得冷却液渗入燃烧室内。

因此，如何另辟蹊径，设计一种发动机及其气缸盖，以提高燃烧室的密封可靠性，避免冷却液渗入燃烧室，以适用于高负荷作业的工况，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机及其气缸盖，能够提高对燃烧室的密封可靠性，从而避免冷却液渗入燃烧室内，尤其适用于热负荷较大的发动机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机的气缸盖，包括铸造成型的上水套和下水套，所述上水套和所述下水套相互连通，还包括用于安装火花塞的安装孔，所述安装孔与所述上水套和所述下水套一起铸造成型，并贯穿所述上水套和所述下水套。

本发明的气缸盖，用于安装火花塞的安装孔直接铸造而成，与现有技术中通过螺栓连接在气缸盖上相比，不会因受到冷热冲击产生变形而与气缸盖之间出现连接间隙，即使受到较大强度的冷热冲击，也不会影响到与燃烧室的密封可靠性，彻底杜绝了采用火花塞衬套的冷却液渗漏问题。可见，本发明的气缸盖具有更高的使用强度和密封可靠性，尤其能够满足大负荷发动机的使用需求。

可选地，所述上水套和所述下水套采用相对独立的水套芯铸造成型，以便在两者之间形成隔板；所述上水套与所述下水套通过机加工形成的窜水孔相互连通。

可选地，所述安装孔铸造成型在所述隔板的中部。

可选地，还包括进气门和排气门，所述窜水孔设置为至少两个，其中一个处于所述进气门的一侧，另一个处于所述排气门的一侧。

可选地，所述安装孔由上至下贯穿所述气缸盖。

可选地，还包括加强筋和气门导管，所述加强筋设置在所述气门导管与所述安装孔的连接线上。

可选地，所述加强筋与所述隔板以及所述气缸盖的顶板连接为一体。

可选地，所述气门导管包括进气门导管和排气门导管，进气门导管至所述安装孔之间、以及所述排气门导管至所述安装孔之间均设有一个所述加强筋，且两所述加强筋关于所述安装孔对称设置。

本发明还提供一种发动机，包括用于密封燃烧室的气缸盖，所述气缸盖为上述任一项所述的气缸盖。

由于本发明发动机具有上述任一项所述的气缸盖，故上述任一项所述的气缸盖所产生的技术效果均适用于本发明的发动机，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中一种典型气缸盖的剖视图；

图2为本发明所提供气缸盖在一种具体实施方式中的剖视图；

图3为图2所示气缸盖的俯视图；

图4为图3中A-A剖面的结构示意图。

图1中：

上水套10、下水套20、火花塞衬套30；

图2-4中：

上水套1、下水套2、火花塞3、安装孔4、隔板5、窜水孔6、加强筋7、气门导管8、进气门导管81、排气门导管82、气缸盖9、顶板91、底板92。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机及其气缸盖，能够提高对燃烧室的密封可靠性，从而避免冷却液渗入燃烧室内，尤其适用于热负荷较大的发动机。

为了使本技术领域的人员更好地理解发明方案，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2，本发明提供了一种发动机的气缸盖，该气缸盖9安装在发动机的机体上，用于密封燃烧室，其内部设置有供冷却液流动的水套；通常情况下，水套分为上下两部分，即水套包括上水套1和下水套2，两者相互连通，上水套1主要用于冷却气缸盖9上侧的顶板91和处于上部的气道，下水套2主要用于冷却气缸盖9下侧的底板92和处于下部的气道；上水套1和下水套2均可以铸造成型。本发明的气缸盖9还可以包括用于安装火花塞3的安装孔4，以取代现有技术中的火花塞3衬套，安装孔4可以与上水套1和下水套2一起铸造成型，并且能够贯穿上水套1和下水套2。

本发明的气缸盖9，通过与上水套1和下水套2一起铸造成型的安装孔4实现火花塞3的安装，与现有技术中螺纹连接在气缸盖9上的火花塞3衬套相比，铸造成型的安装孔4与气缸盖9一体成型，不存在密封结合面，可以实现安装孔4的内腔与外部的完全隔离；由于安装孔4的内腔用于安装火花塞3，能够与燃烧室连通，安装孔4的外部空间通过上水套1和下水套2进行分隔，形成冷却液的流动空间，也就是说，安装孔4的内外空间分别对应油腔和水腔，两个腔相互隔离，彻底杜绝了冷却液渗入燃烧室的问题。更为重要的是，安装孔4与气缸盖9为一体式结构，即使受到强烈的冷热冲击而变形，也不会因变形而与气缸盖9分离，由于不存在间隙，冷却液便不可能渗入燃烧室内，保证了气缸盖9的密封可靠性。而且，由于安装孔4贯穿上水套1和下水套2，可以通过冷却液进行充分冷却。

详细地，上水套1和下水套2均采用特定的水套芯进行铸造，现有技术中一种铸造方式是将上水套1的水套芯和下水套2的水套芯连接，则两水套芯相连的部位在铸造完成后便能够形成连通孔，实现上水套1和下水套2的连接。但是，上水套1所采用的水套芯和下水套2所采用的水套芯本身是相互独立的，也就是说，两个水套芯是分别加工成型的，以保证水套芯的密度和强度，进而保证铸造形成的水套具有良好的使用性能；在上水套1和下水套2铸造时，需要将两个水套芯连接为一体，而两个独立的砂芯在后续进行结合时，基本上无法在结合处形成紧密的贴合，从而在结合处产生铸造坯缝。铸造坯缝是砂芯结合处因结合不紧密而形成的薄片状结构，会使得水套的实际流通面积小于设计值，严重时会堵塞水套。并且，上述铸造坯缝处于气缸盖9的内腔中，很难清理和检查。

针对上述技术问题，本发明的气缸盖9中，上水套1和下水套2所采用的水套芯可以相对独立，即铸造上水套1所采用的水套芯与铸造下水套2所采用的水套芯可以相对独立，而不连接，使得上水套1和下水套2单独铸造成型，此时，可以在上水套1和下水套2之间形成一个完整的隔板5。然后，可以在上水套1和下水套2分隔面的任意位置采用机加工的方式形成窜水孔6，通过窜水孔6实现两者的连通。

此时，上水套1和下水套2相对独立，保证了两者各自的使用强度和可靠性，尤其可以避免在两者的连接处产生铸造坯缝，优化了铸造工艺；而且，上水套1和下水套2通过机加工形成的窜水孔6进行连通，不会影响冷却液的流动；更为重要的是，上水套1和下水套2之间形成完整结构的隔板5，可以在较大程度上提高气缸盖9的整体强度和刚度，以提升气缸盖9的使用强度和耐久性，还可以辅助提升气缸盖9抗冷热冲击的能力。

此时，可以在隔板5的中部铸造形成上述安装孔4。如图2所示，隔板5构成上水套1和下水套2之间的实体部，将两者与燃烧室有效隔离，在隔板5的中部铸造形成所述安装孔4时，可以通过隔板5将整个火花塞3包围，从而实现燃烧室与水套的有效隔离，彻底杜绝冷却液渗入燃烧室内。而且，隔板5在上水套1和下水套2铸造成型时形成，其使用可靠性较高，抗冷热冲击的能力较强。安装孔4开设在隔板5的中部时，一方面，可以通过上水套1和下水套2进行充分冷却，另一方面，燃烧室爆发时产生的冲击可以均匀传递给隔板5，通过隔板5进行缓冲。

所述隔板5的中部是指，以隔板5的垂向中心线为参照，向外延伸一定距离形成的中间区域，并非确切地指隔板5的正中间。

本发明的气缸盖9还可以包括进气门和排气门，则可以设置两个窜水孔6，一个窜水孔6处于靠近进气门的一侧，或者说与进气门对应的一侧，另一个窜水孔6处于靠近排气门的一侧，或者说与排气门相对应的一侧。需要说明的是，在图2-4中并没有示出进气门和排气门的结构，本领域技术人员可以参照现有技术设置进气门和排气门。

窜水孔6通常设置在隔板5附件，以隔板5为类似圆筒状的结构为例，则窜水孔6可以分别在隔板5的外周。本领域技术人员也可以根据需要设置窜水孔6的个数以及位置，不限于上述两个的具体形式，当设置为多个时，可以均匀地分布在隔板5的周围，也可以根据需要对窜水孔6的位置进行不规则的设置。

在上述基础上，安装孔4可以由上至下贯穿整个气缸盖9，如图2所示。此时，安装孔4连接气缸盖9的顶板91和底板92，当燃烧室爆发时，产生的冲击力可以沿安装孔4由气缸盖9的底板92传递至顶板91，以便通过整个气缸盖9对冲击力进行承载，从而提高气缸盖9的抗冲击能力。同理，当热负荷过大时，也可以通过安装孔4传递至整个气缸盖9，提高气缸盖9的热负荷承载能力。

本文所述的上下是以气缸盖9与燃烧室的相对位置进行定义的，气缸盖9靠近燃烧室的方向为下，远离燃烧室的方向为上。

请进一步参考图3和图4，本发明的气缸盖9还可以包括加强筋7，气缸盖9上设有气门导管8，气门导管8处于隔板5的一侧，则加强筋7可以设置在气门导管8至安装孔4的连接线上。具体而言，气门导管8可以包括进气门导管81和排气门导管82，分别与进气门和排气门对应设置，则进气门导管81至安装孔4的连接线上可以设置一个加强筋7，排气门导管82至安装孔4之间的连接线上也可以设置一个加强筋7。通常情况下，进气门导管81和排气门导管82可以对称分布在安装孔4的两侧，此时，进气门导管81、安装孔4与排气门导管82三者可以处于同一条直线上，如图3所示；与此同时，两个加强筋7也可以关于安装孔4对称设置。

加强筋7的结构形式多样，可以呈凸耳状朝向安装孔4突出设置，并在气缸盖9的上下方向延伸，如图3和图4所示；加强筋7也可以设置为其他形状，如方形条状结构，或者其他不规则的形状，只要能够起到对气缸盖9的加强作用即可，具体可以根据气缸盖9的结构形式进行设置。

加强筋7的设置位置也不限于气门导管8与安装孔4的连接线，也可以处于连接线附近，或者大体在连接线上分布。当加强筋7设置在气门导管8与安装孔4的连接线上时，是指处于气门导管8与安装孔4之间的连接线段上，并非该连接线的延长线上。

在图4所示的实施方式中，加强筋7可以在上下方向上延伸，加强筋7的上端可以与气缸盖9的顶板91连接为一体，下端可以延伸至隔板5，并与隔板5连接为一体。此时，气缸盖9的顶板91加强筋7、隔板5和气缸盖9的底板92由上至下依次连接为整体式结构，将整个气缸盖9在上下方向上连接为一体，起到纵向(即上下方向)加强作用；同时，上水套1和下水套2将气缸盖9划分为上下两部分，由于上水套1和下水套2均在与上下方向垂直的平面(此处称为横截面)延伸，能够起到气缸盖9的横向加强作用，因此，气缸盖9在横向和纵向上具有较高的结构完整性，强度和刚度得到了显著提升。

而且，在气门导管8与安装孔4的连接线上设置加强筋7时，不会妨碍上水套1和下水套2的结构设置，使得上水套1和下水套2具有足够的冷却面积，在起到加强作用的同时兼顾了冷却可靠性。

再者，加强筋7也可以在上水套1和下水套2铸造过程中一起铸造成型，进一步提高气缸盖9的结构可靠性。可见，本发明的气缸盖9，通过隔板5、加强筋7以及安装孔4的相互配合，有效提高了气缸盖9的强度和刚度，能够减小气缸盖9使用过程中的变形，提高气缸盖9的可靠性。

本发明还提供了一种发动机，包括用于密封燃烧室的气缸盖9，所述气缸盖9为上述任一项的气缸盖9，可以为天然气发动机，或者其他热负荷较大的发动机。

需要说明的是，本发明的发动机的种类多样，各种发动机保护的部件较多，本文仅对其气缸盖9进行了说明，尤其是气缸盖9上与上水套1和下水套2相关的结构，至于气缸盖9的其他结构以及发动机的其他部分，此处不再一一说明，不详之处烦请参考现有技术。

以上对本发明所提供的发动机及其气缸盖9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 (9)

1.一种发动机的气缸盖，包括铸造成型的上水套(1)和下水套(2)，所述上水套(1)和所述下水套(2)相互连通，其特征在于，还包括用于安装火花塞(3)的安装孔(4)，所述安装孔(4)与所述上水套(1)和所述下水套(2)一起铸造成型，并贯穿所述上水套(1)和所述下水套(2)。

2.如权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述上水套(1)和所述下水套(2)采用相对独立的水套芯铸造成型，以便在两者之间形成隔板(5)；所述上水套(1)与所述下水套(2)通过机加工形成的窜水孔(6)相互连通。

3.如权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述安装孔(4)铸造成型在所述隔板(5)的中部。

4.如权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，还包括进气门和排气门，所述窜水孔(6)设置为至少两个，其中一个处于所述进气门的一侧，另一个处于所述排气门的一侧。

5.如权利要求1-4任一项所述的气缸盖，其特征在于，所述安装孔(4)由上至下贯穿所述气缸盖(9)。

6.如权利要求5所述的气缸盖，其特征在于，还包括加强筋(7)和气门导管(8)，所述加强筋(7)设置在所述气门导管(8)与所述安装孔(4)的连接线上。

7.如权利要求6所述的气缸盖，其特征在于，所述加强筋(7)与所述隔板(5)以及所述气缸盖(9)的顶板(91)连接为一体。

8.如权利要求6所述的气缸盖，其特征在于，所述气门导管(8)包括进气门导管(81)和排气门导管(82)，进气门导管(81)至所述安装孔(4)之间、以及所述排气门导管(82)至所述安装孔(4)之间均设有一个所述加强筋(7)，且两所述加强筋(7)关于所述安装孔(4)对称设置。

9.一种发动机，包括用于密封燃烧室的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖为上述权利要求1-8任一项所述的气缸盖(9)。