CN107269416A

CN107269416A - 一种高压共轨柴油机气缸盖

Info

Publication number: CN107269416A
Application number: CN201710555008.8A
Authority: CN
Inventors: 吴亚龙; 丁艳; 聂志斌
Original assignee: Henan Diesel Engine Industry Co Ltd
Current assignee: Henan Diesel Engine Industry Co Ltd
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2017-10-20

Abstract

本发明属于柴油机设计技术领域，主要涉及一种高压共轨柴油机气缸盖。提出的一种高压共轨柴油机气缸盖内具有上下设置的切向进气道Ⅰ和切向进气道Ⅱ；切向进气道Ⅰ的一端与空气进口Ⅰ相连通，另一端与位通过空气进口Ⅲ与柴油机燃烧室相连通；切向进气道Ⅱ的一端与空气进口Ⅱ相连通，另一端通过空气进口Ⅳ与柴油机燃烧室相连通；气缸盖内还布置有排气道；排气道的一端与位于气缸盖底面上的废气出口Ⅰ和废气出口Ⅱ相连通，废气出口Ⅰ、废气出口Ⅱ均与柴油机燃烧室相连通。本发明解决了进气涡流比对高压共轨柴油机缸内燃烧特性的影响；减小了柴油机进气阻力，减弱了气缸内的空气运动强度，并阻止了油气混合速率的提高。

Description

一种高压共轨柴油机气缸盖

技术领域

本发明属于柴油机设计技术领域，主要涉及一种高压共轨柴油机气缸盖。

背景技术

气缸盖是柴油机的重要零部件之一，其底面与活塞顶部、气缸套上部之间的密闭空间形成柴油机燃烧室，将来自柴油机进气道的高压空气与喷油器喷入的燃油混合，经过燃烧，生成高温燃气，推动活塞连杆组件在气缸内上下往复运动，完成柴油机进气、压缩、膨胀、排气的整个工作过程；燃烧室内的空气运动对混合气的形成与燃烧有十分重要的影响。

柴油机工作循环的进、排气过程是由气缸盖上的进、排气道来完成的；柴油机进入气缸的空气量和涡流强度在很大程度上受气缸盖上进气道形状的影响；设计气缸盖的进气道，关键是选取使柴油机综合性能最优的进气涡流比和进气流量系数，使气缸内的空气运动与燃油喷雾有一个最佳配合。如果柴油机喷射压力很高，喷雾粒径较小，只需要较小或较微弱的进气涡流。

现有技术中，气缸盖进气道大都采用螺旋气道加切向气道的组合；螺旋进气道是在气门座上方的气道腔内形成螺旋涡壳形结构，使空气在吸入气缸时，产生绕气缸轴线高速旋转的气流，进而产生较强的进气涡流，该进气涡流一直持续到燃烧膨胀过程结束，增强柴油机燃烧室内的空气运动。高压共轨柴油机是通过高速电磁阀控制喷油器的开启和关闭，定时、定量的向燃烧室内喷入柴油，实现高压、高速率喷射。高压共轨柴油机气缸内燃烧不需要过大的油气扩散和燃烧着火面积，需要配合低涡流进气道，避免气缸内强涡流使油束体积增大，油束贯穿距离过长。高压共轨柴油机若使用现有技术中设计的强涡流进气道，高压喷射容易引起螺旋气流出气不均匀，形成局部涡团，造成喷油油束的重叠，使燃烧恶化，燃烧不完全，柴油机动力性变差，油耗上升，排放增加。

发明内容

本发明的目的是提出一种高压共轨柴油机气缸盖，通过采用低涡流进气道，使其能解决进气涡流比对高压共轨柴油机缸内燃烧特性的影响。

本发明通过以下技术方案完成其发明任务：

一种高压共轨柴油机气缸盖,所述的气缸盖内具有上下设置的切向进气道Ⅰ和切向进气道Ⅱ；所述切向进气道Ⅰ的长度大于所述切向进气道Ⅱ的长度；所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ均为曲面弧形空腔结构，即所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ均包括有顺序连通的由气缸盖进气端面向内延伸的水平段Ⅰ、向气缸盖内部延伸的弯曲弧形段以及向气缸盖底面弯曲延伸的水平段Ⅱ；切向进气道Ⅰ所述水平段与弧形段外圆切面之间的夹角为α，α=20°～25°；切向进气道Ⅱ所述水平段与弧形段外圆切面之间的夹角为β，β=0°～5°；所述切向进气道Ⅰ的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅰ相连通，另一端与位于气缸盖底面上的空气进口Ⅲ相连通，所述的空气进口Ⅲ与柴油机燃烧室相连通；所述切向进气道Ⅱ的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅱ相连通，另一端与位于气缸底面上的空气进口Ⅳ相连通，所述的空气进口Ⅳ与柴油机燃烧室相连通，使进入切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ的空气沿气道壁直接切向进入柴油机燃烧室；所述的空气进口Ⅲ、空气进口Ⅳ安装气门座圈后分别作为进气门座孔Ⅰ、进气门座孔Ⅱ；所述的气缸内还布置有排气道，所述的排气道位于切向进气道Ⅰ与切向进气道Ⅱ的相对侧；所述排气道的一端与位于气缸盖底面上的废气出口Ⅰ和废气出口Ⅱ相连通，所述的废气出口Ⅰ、废气出口Ⅱ均与柴油机燃烧室相连通；所述排气道的另一端通过废气出口Ⅲ与柴油机排气管相连；所述的废气出口Ⅲ位于空气进口Ⅰ、空气进口Ⅱ的相对侧；所述的废气出口Ⅰ、废气出口Ⅱ安装排气门座圈后分别作为排气门座孔Ⅰ、排气门座孔Ⅱ；所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ和排气道的外侧铸造有冷却水腔；所述的冷却水腔位于气缸盖内；所述冷却水腔与切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ以及排气道之间的壁厚为6～8mm。

所述切向进气道Ⅰ与切向进气道Ⅱ之间的壁厚为4～6mm。

所述进气门座孔Ⅰ与进气门座孔Ⅱ的中心距为50～60mm。

本发明提出的一种高压共轨柴油机气缸盖，通过上下设置的两个切向进气道，将空气沿气道壁直接切向进入柴油机燃烧室，解决了进气涡流比对高压共轨柴油机缸内燃烧特性的影响；切向进气道产生较低的进气涡流比，减小了柴油机进气阻力，减弱了气缸内的空气运动强度，并阻止了油气混合速率的提高。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为图1的仰视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为本发明气缸盖的进气侧视图。

图6为本发明气缸盖的排气侧视图。

图7为本发明中进气道的布局示意图。

图8为本发明中进气道的结构示意图。

图中：1、空气进口Ⅰ；2、空气进口Ⅱ；3、空气进口Ⅲ； 4、空气进口Ⅳ； 5、废气出口Ⅰ；6、废气出口Ⅱ；7、废气出口Ⅲ；8、缸套密封面；9、气门安装面；10、切向进气道Ⅰ；11、切向进气道Ⅱ； 12、进气门座圈Ⅰ；13、进气门座圈Ⅱ；14、进气门座孔Ⅰ；15、进气门座孔Ⅱ；16、排气门座圈Ⅰ；17、排气门座圈Ⅱ；18、排气门座孔Ⅰ；19、排气门座孔Ⅱ；20、排气道；21、冷却水腔。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，并参照图3、图4，一种高压共轨柴油机气缸盖,所述的气缸内具有上下设置的切向进气道Ⅰ10和切向进气道Ⅱ11；所述切向进气道Ⅰ10的长度大于所述切向进气道Ⅱ11的长度；结合图7、图8，所述切向进气道Ⅰ10、切向进气道Ⅱ11均为曲面弧形空腔结构，即所述切向进气道Ⅰ10、切向进气道Ⅱ11均包括有顺序连通的由气缸盖进气端面向内延伸的水平段Ⅰ、向气缸盖内部延伸的弯曲弧形段以及向气缸盖底面弯曲延伸的水平段Ⅱ；切向进气道Ⅰ10所述水平段与弧形段外圆切面之间的夹角为α，α=20°～25°；切向进气道Ⅱ11所述水平段与弧形段外圆切面之间的夹角为β，β=0°～5°；所述切向进气道Ⅰ10的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅰ1相连通，另一端与位于气缸盖底面上的空气进口Ⅲ3相连通，所述的空气进口Ⅲ3与柴油机燃烧室相连通；所述切向进气道Ⅱ11的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅱ2相连通，另一端与位于气缸盖底面上的空气进口Ⅳ4相连通，所述的空气进口Ⅳ4与柴油机燃烧室相连通，增压空气经过空气进口Ⅰ1进入后，先经过一段水平运动，然后以α角20°～25°的倾斜角度，沿着气道壁切向进入进气道末端，经过空气进口Ⅲ3进入柴油机燃烧室；空气进口Ⅲ3处的气流方向相对于进气门座孔Ⅰ14的圆周是同方向的，不产生切向分速度，气流在此处不会自转，不会产生强涡流；切向进气道Ⅱ11，铸造在气缸盖内部，进气道较短且平直，气道截面均匀，一端有空气进口Ⅱ2，另一端有空气进口Ⅳ4，增压空气经过空气进口Ⅱ2进入后，先经过一段水平运动，然后以β角0°～5°的倾斜角度，沿着气道壁切向进入进气道末端，经过空气进口Ⅳ4进入柴油机燃烧室；空气进口Ⅳ4处的气流方向相对于进气门座孔Ⅱ15的圆周是同方向的，不产生切向分速度，气流在此处不会自转，不会产生强涡流；切向进气道Ⅰ10和切向进气道Ⅱ11上下布置在气缸盖进气侧，两气道之间的壁厚4～6mm；两个进气门座孔中心距50～60mm。切向进气道Ⅰ10和切向进气道Ⅱ11的气流单独进入，且同方向沿气道壁切向进入柴油机燃烧室；两个切向进气道与气门座之间的连接轮廓平滑，没有流通截面突变区域，过渡区采用专用的球形铣刀加工出气道喉口尺寸；结合图5、图6，所述的空气进口Ⅰ1和空气进口Ⅱ2是铸造形成的两个矩形截面;所述的空气进口Ⅲ3、空气进口Ⅳ4内分别设置有进气门座圈Ⅰ12、进气门座圈Ⅱ13使空气进口Ⅲ3、空气进口Ⅳ4分别作为进气门座孔Ⅰ14、进气门座孔Ⅱ15；所述的空气进口Ⅲ3和空气进口Ⅳ4位于气门安装面9上，是铸造形成的两个近似圆形的截面，与柴油机燃烧室相连，用于安装进气门座圈Ⅰ12和进气门座圈Ⅱ13；所述的气缸内还布置有排气道20，所述的排气道20位于切向进气道Ⅰ与切向进气道Ⅱ的相对侧；所述排气道20的一端与位于气缸底面上的废气出口Ⅰ5和废气出口Ⅱ6相连通，所述的废气出口Ⅰ5、废气出口Ⅱ6均与柴油机燃烧室相连通；所述的废气出口Ⅰ5和废气出口Ⅱ6是铸造形成的两个近似圆形截面，与空气进口Ⅲ3、空气进口Ⅳ4在同一平面上，与柴油机燃烧室相连，用于安装排气门座圈Ⅰ16和排气门座圈Ⅱ17，称为排气门座孔Ⅰ18和排气门座孔Ⅱ19；所述排气道20的另一端通过废气出口Ⅲ7与柴油机排气管相连；所述的废气出口Ⅲ7位于空气进口Ⅰ1、空气进口Ⅱ2的相对侧；所述的废气出口Ⅲ7在气缸盖侧面，在空气进口Ⅰ1和空气进口Ⅱ2的相对侧，是铸造形成的一个圆形截面，与柴油机排气管相连。排气道20在气缸盖内部汇合，靠铸造型腔实现了由废气出口Ⅰ5、废气出口Ⅱ6向一个废气出口Ⅲ7的光滑过渡；所述切向进气道Ⅰ10、切向进气道Ⅱ11和排气道20的外侧铸造有冷却水腔21；所述的冷却水腔21位于气缸盖内；所述冷却水腔21与切向进气道Ⅰ10、切向进气道Ⅱ1以及排气道20之间的壁厚为6～8mm。

所述切向进气道Ⅰ10与切向进气道Ⅱ11之间的壁厚为4～6mm。

所述进气门座孔Ⅰ14与进气门座孔Ⅱ15的中心距为50～60mm。

废气出口Ⅰ5、废气出口Ⅱ6和废气出口Ⅲ7之间的铸造型腔形成排气道20。

所述的密封面是气缸盖底面，包含缸套密封面8和气门安装面9，缸套密封面8光洁度较高，与气门安装面9之间形成较小的台阶面。气缸盖底面与活塞和气缸套上部共同组成柴油机燃烧室。

Claims

1.一种高压共轨柴油机气缸盖, 其特征在于：所述的气缸盖内具有上下设置的切向进气道Ⅰ和切向进气道Ⅱ；所述切向进气道Ⅰ的长度大于所述切向进气道Ⅱ的长度；所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ均为曲面弧形空腔结构，即所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ均包括有顺序连通的由气缸盖进气端面向内延伸的水平段Ⅰ、向气缸盖内部延伸的弯曲弧形段以及向气缸盖底面弯曲延伸的水平段Ⅱ;切向进气道Ⅰ所述水平段Ⅰ与弧形段外圆切面之间的夹角为α，α=20°～25°；切向进气道Ⅱ所述水平段Ⅰ与弧形段外圆切面之间的夹角为β，β=0°～5°；所述切向进气道Ⅰ的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅰ相连通，另一端与位于气缸底面上的空气进口Ⅲ相连通，所述的空气进口Ⅲ与柴油机燃烧室相连通；所述切向进气道Ⅱ的一端与位于气缸盖进气端面上的空气进口Ⅱ相连通，另一端与位于气缸盖底面上的空气进口Ⅳ相连通，所述的空气进口Ⅳ与柴油机燃烧室相连通，使进入切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ的空气沿气道壁直接切向进入柴油机燃烧室；所述的空气进口Ⅲ、空气进口Ⅳ安装进气门座孔后分别作为进气门座孔Ⅰ、进气门座孔Ⅱ；所述的气缸盖内还布置有排气道，所述的排气道位于切向进气道Ⅰ与切向进气道Ⅱ的相对侧；所述排气道的一端与位于气缸盖底面上的废气出口Ⅰ和废气出口Ⅱ相连通，所述的废气出口Ⅰ、废气出口Ⅱ均与柴油机燃烧室相连通；所述排气道的另一端通过废气出口Ⅲ与柴油机排气管相连；所述的废气出口Ⅲ位于空气进口Ⅰ、空气进口Ⅱ的相对侧；所述的废气出口Ⅰ、废气出口Ⅱ分别作为排气门座孔Ⅰ、排气门座孔Ⅱ；所述切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ和排气道的外侧铸造有冷却水腔；所述的冷却水腔位于气缸内；所述冷却水腔与切向进气道Ⅰ、切向进气道Ⅱ以及排气道之间的壁厚为6～8mm。

2.如权利要求1所述的一种高压共轨柴油机气缸盖, 其特征在于：所述切向进气道Ⅰ与切向进气道Ⅱ之间的壁厚为4～6mm。

3.如权利要求1所述的一种高压共轨柴油机气缸盖, 其特征在于：所述进气门座孔Ⅰ与进气门座孔Ⅱ的中心距为50～60mm。