CN105971757A - 一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构，包括气缸盖本体，在气缸盖本体内设有上层水套和下层水套，其特征是：在所述上层水套设有四个上水孔，在所述下层水套上设有四个进水孔，所述四个上水孔与四个进水孔分别一一对应；所述上层水套包覆第一缸和第四缸排气道及第一缸和第四缸排气集合口，所述下层水套包覆第二缸和第三缸排气道及第二缸和第三缸排气集合口部。本发明能够满足气缸盖的冷却要求，并能抑制铸造时的气体和空气滞留，提高产品合格率，具有良好的制造工艺性。

Description

一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构

技术领域

本发明涉及汽车发动机冷却系统，具体涉及一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构。

背景技术

为了改善燃料消耗率和满足CO₂排放要求，以及满足动力性、扭矩需求，发动机多采用增压小型化的结构。通过使排气系统的排气歧管集成到气缸盖上，不仅可实现发动机的快速升温，减小低温启动摩擦损失和避免发动机排气对涡轮增压器的涡端脉冲干扰，还可缩短催化器与发动机之间距离，加快催化剂起燃，从而降低发动机排放。排气歧管的集成化设计，使发动机结构紧凑，实现发动机小型化和轻量化。因此，该技术在汽车行业得到广泛应用。但同时，这种集成排气歧管的气缸盖与普通气缸盖相比，水套设计更加复杂，水套砂芯制作工艺难度增加，主要问题点气缸盖集成内部排气歧管周围的冷却水套结构复杂，砂芯制作困难，采用传统的整体式水套结构难以满足生产制造要求。CN 203978635U 公告的“一种气缸盖水套”，其由中隔板分隔成上层水套和下层水套，第一缸排气道与气缸盖水套的前端面之间、第一缸排气道与第二缸排气道之间以及第二缸排气道与第三缸排气道之间的中隔板上设有上水孔。其通过增加第一上水孔、第二上水孔、第三上水孔，消除了现有技术中上层水套的死区，提高了第一空腔和第二空腔的冷却效果，进而提高了气缸盖上部内腔和下部内腔的冷却效果；第四上水孔和第五上水孔相对较小，且从气缸盖的前端至后端，第一上水孔的直径依次增大，使冷却水的整个水流通道更稳定、更均衡，确保气缸盖受到均匀的冷却，减小了气缸盖开裂的风险，延长了气缸盖的寿命，提高了发动机的质量。毫无疑问，这是解决传统整体式水套存在的问题的一种有益的探索。

发明内容

本发明目的是提供一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构，其能够满足气缸盖的冷却要求，并能抑制铸造时的气体和空气滞留，提高产品合格率，具有良好的制造工艺性。

本发明所述的一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构，包括气缸盖本体，在气缸盖本体内设有上层水套和下层水套，其特征是：在所述上层水套设有四个上水孔，在所述下层水套上设有四个进水孔，所述四个上水孔与四个进水孔分别一一对应；所述上层水套包覆第一缸和第四缸排气道及第一缸和第四缸排气集合口，所述下层水套包覆第二缸和第三缸排气道及第二缸和第三缸排气集合口部。

进一步，在所述上层水套和下层水套之间预留有隔板位置，铸造后在气缸盖本体内形成水套隔板。

进一步，在所述上层水套和下层水套之间设有六个水套砂芯定位芯头。

进一步，所述四个上水孔的孔径Φ1相等，所述四个进水孔的孔径Φ2相等，所述进水孔的孔径Φ2大于所述上水孔的孔径Φ1。

冷却液由下层水套靠近进气侧进入气缸盖的燃烧室面及气缸盖上部，对燃烧室及缸间进行冷却；部分冷却液经下层水套上设置的进水孔及上层水套上设置上水孔对气缸盖上部进行冷却；气缸盖下部燃烧室面的冷却液汇合到冷却液汇集部，该冷却液汇集部位于气缸盖本体的后端靠近排气侧，且排气口部冷却液也汇集于冷却液汇集部，气缸盖本体内的所有冷却液最终由气缸盖本体后端流出。

此外，第二缸和第三缸排气道及第二缸和第三缸排气口集合部采用下层水套包覆进行冷却，第一缸和第四缸排气道及第一缸和第四缸排气口集合部周围由上层水套包覆；冷却液在气缸盖本体集成的排气口部及排气气道周围流动，能提高排气汇集部的冷却效率；本气缸盖水套结构，能抑制铸造时的气体和空气滞留，提高集成排气歧管气缸盖产品合格率。

本发明采用上、下层水套结构，中间采用水套隔板隔开，上下层水套间设置上水孔，确保缸间鼻梁区冷却液流速及流量的需求，能够有效冷却燃烧室面及上侧，保证燃烧性能；排气侧及排气口汇集部被上下层水套包覆，可实现有效冷却，从而可降低下游组件（涡轮增压器和排放控制系统）的热衰退；且分层水套砂芯相比于整体式水套更易于成型，工艺性更优，更能提高铸件的合格率。综上所述，本发明能够提供良好的冷却性能，改善发动机燃烧性能，涡轮增压器，排放控制系统的性能和延长使用寿命，且具备更佳优异的工艺性。

附图说明

图1是冷却液在本发明中流动的示意图（砂芯图）；

图2是本发明的上层水套结构视图（砂芯图）；

图3是本发明的下层水套结构视图（砂芯图）；

图4是本发明的俯视图（砂芯图）；

图5是图4的A－A剖面图（砂芯图）；

图6是本发明的轴测图（砂芯图）；

图7是气缸盖本体的排气侧视图；

图8是图7的F－F断面图（水套隔板下侧的冷却液流动示意图）；

图9是图7的E－E断面图（水套隔板处的冷却液流动示意图）；

图10是图7的G－G断面图（水套隔板上侧的冷却液流动示意图）；

图11是上层水套和下层水套包覆集成排气道及排气口集合部的断面图（砂芯图）。

图中：1－气缸盖本体，2－上层水套，3－下层水套，4－上水孔，5－进水孔，6－冷却液汇集部，7－隔板位置，8－水套砂芯定位芯头，9－第二缸和第三缸排气道，10－第一缸和第四缸排气道，11－第二缸和第三缸排气口集合部，12－第一缸和第四缸排气口集合部，13－水套隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

参见图1至图10所示的一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构，包括气缸盖本体1，在气缸盖本体内设有上层水套2和下层水套3，上层水套用以冷却缸盖燃烧室上侧，下层水套用以冷却缸盖燃烧室面及缸间鼻梁区，降低燃烧室面热负荷；其突出的实质性特点是：在所述上层水套2设有四个上水孔4，在所述下层水套3上设有四个进水孔5，所述四个上水孔4与四个进水孔5分别一一对应；所述上层水套2包覆第一缸和第四缸排气道10及第一缸和第四缸排气集合口12，所述下层水套3包覆第二缸和第三缸排气道9及第二缸和第三缸排气集合口部11。在所述上层水套2和下层水套3之间预留有隔板位置7，铸造后在气缸盖本体1内形成水套隔板13。

在所述上层水套2和下层水套3之间设有六个水套砂芯定位芯头8；此结构增加了水套砂芯的强度，有利于气缸盖内的水道成型。

所述四个上水孔4的孔径Φ1相等，所述四个进水孔5的孔径Φ2相等，所述进水孔5的孔径Φ2大于所述上水孔4的孔径Φ1。此结构及尺寸设置能有效合理分配上层水套和下层水套的流量比例，增加鼻梁区冷却液流量，避免出现冷却液流动低速区和死区的现象。

由于在气缸盖内设置分层水套结构，相比于整体式水套具有更优异的水套砂芯成型性，从而提高集成排气歧管缸盖铸造合格率；由于在上下层水套之间设置水套隔板，同时下层水套设置进水孔，上层水套设置上水孔，满足了缸盖燃烧室面及上侧不同热负荷对冷却液的需求，避免了缸间鼻梁区出现死水区，冷却不足的现象。

由于上下层水套包覆在排气通道及排气集合口部周围区域，对其充分冷却，避免了气缸盖排气出口汇合部温度过高形成热应力，有效防止气缸盖包围排气汇合口的部分发生热变形。

因此，本发明充分考虑水套砂芯的工艺性，能提高缸盖铸造合格率；有效冷却集成排气歧管气缸盖的各部分，更好地确保集成排气歧管气缸盖的功能实现。

Claims (4)

1.一种包覆排气歧管的气缸盖水套结构，包括气缸盖本体（1），在气缸盖本体内设有上层水套（2）和下层水套（3），其特征是：在所述上层水套（2）设有四个上水孔（4），在所述下层水套（3）上设有四个进水孔（5），所述四个上水孔（4）与四个进水孔（5）分别一一对应；所述上层水套（2）包覆第一缸和第四缸排气道（10）及第一缸和第四缸排气集合口（12），所述下层水套（3）包覆第二缸和第三缸排气道（9）及第二缸和第三缸排气集合口部（11）。

2.根据权利要求1所述的包覆排气歧管的气缸盖水套结构，其特征是：在所述上层水套（2）和下层水套（3）之间预留有隔板位置（7），铸造后在气缸盖本体（1）内形成水套隔板（13）。

3.根据权利要求1或2所述的包覆排气歧管的气缸盖水套结构，其特征是：在所述上层水套（2）和下层水套（3）之间设有六个水套砂芯定位芯头（8）。

4.根据权利要求1或2所述的包覆排气歧管的气缸盖水套结构，其特征是：所述四个上水孔（4）的孔径Φ1相等，所述四个进水孔（5）的孔径Φ2相等，所述进水孔（5）的孔径Φ2大于所述上水孔（4）的孔径Φ1。