CN107143430B - 柴油机气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机气缸盖，所述气缸盖包括：缸盖中心冷却水腔；排气阀座孔，所述排气阀座孔中能够有间隙地安装排气阀座，使得排气阀座与排气阀座孔之间的间隙形成排气阀座冷却水槽；与排气阀座冷却水槽连通的进液流道；以及与排气阀座冷却水槽连通的出液流道；其中，进液流道和出液流道设置为偏离缸盖中心冷却水腔。根据本发明的技术方案，冷却水进入和流出排气阀座冷却水槽不需通过缸盖中心冷却水腔，有效改善对排气阀座的冷却效果。此外，排气阀座冷却水槽与缸盖中心冷却水腔之间无需加工冷却孔，不会削弱此区域的结构强度，也不会导致该区域出现应力集中，因此，气缸盖可靠性高。

Description

柴油机气缸盖

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种柴油机气缸盖。

背景技术

现代柴油机随着排放水平不断提升，气缸盖工作条件越来越苛刻，多数工况下处在高温状态，所以气缸盖内部重要部位和零件的冷却十分重要。排气阀和排气阀座是柴油机气缸盖的重要零件，工作时承受高温燃气的直接加热，承受很高的热负荷，因此需对它们进行充分的冷却。对排气阀座，通常采用直接水冷的方式，而排气阀无法直接水冷，主要通过排气阀与排气阀座接触时的导热来间接冷却。由于只有排气阀座能得到充分冷却才能保证排气阀的冷却，因此，排气阀座的冷却至关重要。

现有的排气阀座冷却方案例如附图1所示：排气阀座通过排气阀座冷却水槽4冷却，与排气阀座冷却水槽4连通的冷却水孔3用于进水，通孔9用于出水。出水通孔9与缸盖中心冷却水腔5连通，冷却水冷却排气阀座后进入缸盖中心冷却水腔。

近年来，随着柴油机设计指标的不断提高，热负荷和爆压不断增大，需要在保证气缸盖结构强度的前提下对排气阀座冷却进行强化，而现有技术暴露出以下问题：

问题一：强化排气阀座冷却的一个途径是增大排气阀座冷却水槽4中冷却水流速，但由于受结构限制，缸盖中心冷却水腔5流通截面小，并且除排气阀座冷却水槽4中冷却水要流经缸盖中心冷却水腔5外，缸盖内侧冷却水腔6中的冷却水也要流经缸盖中心冷却水腔5，大量水汇集在缸盖中心冷却水腔5内，导致该通道流速很高，流阻大。因此通过提高排气阀座冷却水槽4中流量及流速来强化排气阀座冷却会受到缸盖中心冷却水腔5流通截面的限制，不利于排气阀座及排气阀冷却。

问题二：气缸盖上排气阀座冷却水槽4和缸盖中心冷却水腔5连通的通孔9区域的壁厚很小，承受很高的热应力和燃气爆压力，在此区域加工通孔9不仅会削弱此处的结构强度，还会导致应力集中，气缸盖容易损坏。

为解决上述问题一，可以采用增大缸盖中心水腔截面积的方法，但会进一步削弱排气阀座出水孔附近区域的结构强度导致气缸盖可靠性降低。

为解决上述问题二，可以增大排气阀座距气缸盖中心的距离，但受缸径限制，需减小排气阀座直径的大小，或减小排气阀座距气缸套内壁面的距离，但均会造成排气能力下降，进而导致柴油机性能下降。

在这种情况下，本发明旨在解决上述问题，并且提供一种包括冷却回路的内燃机的气缸盖，所述气缸盖能够通过优化的冷却回路以改进气缸盖内排气阀座的冷却。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本发明公开了一种用于柴油机气缸盖，该气缸盖能够通过优化其内部结构以及冷却回路而改进排气阀座的冷却。

所述气缸盖，包括：

缸盖中心冷却水腔；

排气阀座孔，所述排气阀座孔中能够有间隙地安装排气阀座，使得所述排气阀座与所述排气阀座孔之间的间隙形成排气阀座冷却水槽；

进液流道，所述进液流道与所述排气阀座冷却水槽连通；以及

出液流道，所述出液流道与所述排气阀座冷却水槽连通；

其中，所述进液流道和所述出液流道设置为偏离所述缸盖中心冷却水腔。

优选地，所述气缸盖包括排气阀座，所述排气阀座包括沿周向设置的凹槽，所述凹槽形成所述排气阀座冷却水槽。

优选地，所述排气阀座包括从上到下设置的第一配合段、所述凹槽和第二配合段。

优选地，所述第一配合段的直径小于所述第二配合段的直径。

优选地，所述排气阀座孔为阶梯孔，且包括从上到下设置的第一安装部、第二安装部和第三安装部，

其中当所述排气阀座安装在所述排气阀座孔中时，所述第一配合段和所述第一安装部过盈配合，所述第二配合段和所述第三安装部过盈配合，所述凹槽和所述第二安装部形成所述排气阀座冷却水槽。优选地，所述第一安装部的直径小于所述第二安装部的直径，所述第二安装部的直径小于所述第三安装部的直径。

优选地，所述气缸盖包括缸盖下水腔和缸盖上水腔，所述进液流道与所述缸盖下水腔连通，所述出液流道与所述缸盖上水腔连通。

优选地，所述气缸盖包括底板，所述底板上设置有冷却孔，所述冷却孔连通所述缸盖下水腔和所述缸盖中心冷却水腔。

优选地，所述气缸盖包括缸盖中心孔，所述缸盖中心冷却水腔环绕所述缸盖中心孔的侧壁设置。

优选地，所述气缸盖包括至少两个所述排气阀座孔。

优选地，所述出液流道包括出液分支流道和出液总流道，所述出液分支流道分别将每个所述排气阀座冷却水槽与所述出液总流道连通，所述出液总流道沿平行于所述气缸盖的中心轴线的方向延伸。

优选地，所述出液分支流道垂直于所述出液总流道。

本发明的气缸盖中排气阀座冷却水槽设计有专用的进液流道和出液流道，出液流道优选由出液分支流道和出液总流道组成，与现有技术的主要区别是冷却水进入和流出排气阀座冷却水槽不需通过缸盖中心冷却水腔，冷却水流动受缸盖中心冷却水腔流通截面限制小，流动阻力小，有效改善对排气阀座的冷却效果。此外，排气阀座冷却水槽与缸盖中心冷却水腔之间无需加工冷却孔，不会削弱此区域的结构强度，也不会导致该区域出现应力集中，因此，气缸盖可靠性高。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为现有的柴油机气缸盖结构示意图；

图2为根据本发明的一个优选实施方式的柴油机气缸盖的局部结构示意图；

图3为图2中的柴油机气缸盖的局部结构示意图，其中移除排气阀座；

图4为图2示出的柴油机气缸盖沿A-A方向的截面图；以及

图5为图2中的排气阀座的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

附图2-5示出了根据本发明的一个优选实施方式的柴油机气缸盖，其中可以安装排气阀和排气阀座。排气阀座的周围设置有冷却水槽，其中通入冷却液进行冷却。冷却液优选为水。

具体地，如图2-4所示，该气缸盖20为四气门气缸盖，在气缸盖20的底板上设置有两个进气阀座孔40和两个排气阀座孔33，分别对应安装进气阀座(图中未示出)和排气阀座24。本发明主要对气缸盖20内排气阀座24的冷却结构进行详细的说明，因此对进气阀以及进气阀座的相关结构不再详细说明。

气缸盖20还包括设置在其中心的缸盖中心孔21，缸盖中心孔21用于安装喷油器(图中未示出)。进气阀座孔40和排气阀座孔33环绕缸盖中心孔21沿圆周均匀设置。在本实施方式中，缸盖中心孔21的中心轴线即为气缸盖的中心轴线。

从图3可以看出，排气阀座孔33为阶梯孔，其主要用来安装并定位排气阀座24。排气阀座孔33包括从上到下设置的第一安装部34、第二安装部35和第三安装部36，各安装部的直径从上到下依次增大，即孔径逐渐增大。

图5进一步示出排气阀座24，排气阀座24可以安装在排气阀座孔33中。如图5所示，排气阀座24为空心筒状，其截面轮廓大致呈“工”字形，包括从上到下设置的第一配合段37、凹槽38和第二配合段39。优选地，第一配合段37的直径小于第二配合段39的直径。并且，凹槽38设置在排气阀座的整个圆周上。

如图2所示，当排气阀座24安装在排气阀座孔33中，第一配合段37与第一安装部34相对设置，凹槽38与第二安装部35相对设置，第二配合段39与第三安装部36相对设置，从而可以将排气阀座24牢固地安装在排气阀座孔33中。优选地，排气阀座孔33的下端开口处加工有倒角，有利于减小燃气排出时的阻力。

优选地，排气阀座24的第一配合段37和排气阀座孔33的第一安装部34过盈配合，排气阀座24的第二配合段39和排气阀座孔33的第三安装部36过盈配合，从而在两者间形成密封腔。此时，排气阀座24的凹槽38和排气阀座孔33的第二安装部35共同形成排气阀座冷却水槽25。

在本实施方式中，气缸盖20设置有与排气阀座冷却水槽25直接连通的进液流道27和出液流道41。其中，出液流道41包括两条出液分支流道28和一条出液总流道29。参见图2-4，两条进液流道27和两条出液分支流道28在图4中沿横向设置。优选地，其设置为沿一条直线延伸。进一步，两条出液分支流道28相对设置，出液总流道29设置在两者的交汇处。出液分支流道28分别将每个排气阀座冷却水槽25与出液总流道29连通。优选地，出液总流道29沿平行于气缸盖的中心轴线的方向延伸，也即垂直于进液流道27和出液分支流道28。

如图2和图4所示，气缸盖20上还设置有缸盖中心冷却水腔32、缸盖上水腔30、缸盖下水腔26三个水腔。缸盖中心冷却水腔32环绕缸盖中心孔21的外壁设置，且沿气缸盖的中心轴线的方向延伸。缸盖下水腔26设置为与进液流道27连通并形成排气阀座冷却水槽25的进液流道，缸盖上水腔30设置为与出液流道41连通并形成排气阀座冷却水槽25的出液流道。从图4中可以看出，进液流道27与出液流道41设置为偏离缸盖中心冷却水腔32，且不与缸盖中心冷却水腔32直接连通。

优选地，气缸盖20的底板上设置有四个沿径向延伸的等直径的冷却孔31，且四个冷却孔31绕气缸盖的中心轴线均匀布置。冷却孔31连通缸盖下水腔26和缸盖中心冷却水腔32，这样的设置使得气缸盖的底板也能够得到充分的冷却。由图4可看出，在排气阀座冷却水槽25与缸盖中心冷却水腔32之间没有加工冷却孔，这样的设计使得该区域的结构强度可靠且不会出现应力集中的现象，因此气缸盖20的底板区域既能够得到充分的冷却又具有可靠的强度结构。

从图2中可以看出，气缸盖20进一步包括阀桥导柱安装孔22和密封塞23，阀桥导柱安装孔22沿平行于气缸盖的中心轴线的方向延伸。排气阀座24冷却水的出液总流道29通过阀桥导柱安装孔22加工，并通过安装密封塞23密封冷却水。

在本实施方式中，当柴油机正常运行时,冷却水由缸盖下水腔26经进液流道27进入排气阀座冷却水槽25，并沿排气阀座冷却水槽25周向流动，以冷却排气阀座24。随后，冷却水通过出液分支流道28汇至出液总流道29，最后经出液总流道29排出至与其连通的缸盖上水腔30。由此，冷却排气阀座24的流道与冷却气缸盖底板的流道从缸盖下水腔26开始分为两路，两者分别对高温部件进行冷却。

根据本发明的气缸盖设计有专用的进液流道和出液流道，使得排气阀座冷却水槽的出液流道不经过缸盖中心冷却水腔，改善了冷却效果。同时排气阀座冷却水槽与缸盖中心冷却水腔之间无需加工冷却孔，因此该区域的结构强度可靠。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (8)

1.一种柴油机气缸盖，其特征在于，所述气缸盖包括：

缸盖下水腔；

缸盖上水腔；

缸盖中心冷却水腔；

阀桥导柱安装孔，所述阀桥导柱安装孔沿平行于气缸盖的中心轴线的方向延伸；

底板，所述底板上设置有冷却孔，所述冷却孔连通所述缸盖下水腔和所述缸盖中心冷却水腔；

至少两个排气阀座孔，所述排气阀座孔中能够有间隙地安装排气阀座，使得所述排气阀座与所述排气阀座孔之间的间隙形成排气阀座冷却水槽；

进液流道，所述进液流道分别与所述缸盖下水腔和所述排气阀座冷却水槽连通；以及

出液流道，所述出液流道包括出液分支流道和出液总流道，所述出液分支流道分别将每个所述排气阀座冷却水槽与所述出液总流道连通，所述出液分支流道和所述进液流道构造为沿一条直线延伸，所述出液总流道设置在两条所述出液分支流道的交汇处，所述出液总流道沿平行于所述气缸盖的中心轴线的方向延伸并且与所述阀桥导柱安装孔同轴设置，所述出液总流道与所述缸盖上水腔连通；

其中，所述进液流道和所述出液流道设置为偏离所述缸盖中心冷却水腔。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于：所述气缸盖包括排气阀座，所述排气阀座包括沿周向设置的凹槽，所述凹槽形成所述排气阀座冷却水槽。

3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于：

所述排气阀座包括从上到下设置的第一配合段、所述凹槽和第二配合段。

4.根据权利要求3所述的气缸盖，其特征在于：

所述第一配合段的直径小于所述第二配合段的直径。

5.根据权利要求3所述的气缸盖，其特征在于：

所述排气阀座孔为阶梯孔，且包括从上到下设置的第一安装部、第二安装部和第三安装部，

其中，当所述排气阀座安装在所述排气阀座孔中时，所述第一配合段和所述第一安装部过盈配合，所述第二配合段和所述第三安装部过盈配合，所述凹槽和所述第二安装部形成所述排气阀座冷却水槽。

6.根据权利要求5所述的气缸盖，其特征在于：

所述第一安装部的直径小于所述第二安装部的直径，所述第二安装部的直径小于所述第三安装部的直径。

7.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于：

所述气缸盖包括缸盖中心孔，所述缸盖中心冷却水腔环绕所述缸盖中心孔的侧壁设置。

8.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于：

所述出液分支流道垂直于所述出液总流道。