CN109356741A - 一种汽车发动机的气缸盖 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车发动机的气缸盖，属于汽车技术领域。它解决了如何在实现轻量化设计的同时降低发动机油耗的问题。本气缸盖包括盖体和连接通孔，盖体上具有至少两组气门孔组，相邻的气门孔组之间的盖体上具有用于支撑发动机凸轮轴的支撑结构，连接通孔内螺接有螺纹衬套，螺纹衬套内具有供小法兰螺栓穿设的通孔，螺纹衬套的外端端部具有用于与小法兰螺栓的法兰面接触抵靠的抵靠面。本气缸盖通过减少支撑结构数量和接触面积以及设计螺纹衬套的方式，在不降气缸盖和凸轮轴结构刚度的同时，有效的降低了凸轮轴和气缸盖摩擦副的面积，大大降低了摩擦功，并且减轻了气缸盖的重量，使发动机得到了轻量化的设计，从而有效地降低了油耗和制造成本。

Description

一种汽车发动机的气缸盖

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车发动机，特别是一种汽车发动机的气缸盖。

背景技术

随着汽车的普及和汽车制造技术的发展，人们对汽车性能的要求越来越高，除通常的动力性、舒适性要求外，对于燃油经济性的要求也越来越高。为满足日益严格的油耗法规，其中，发动机作为使用燃料的动力源，除了采用提高燃烧效率以外的措施外，其具体结构设计还存在较大的改进空间。

分析现有技术发现，通常多缸发动机的凸轮轴支撑在气缸盖上，如中国专利【申请号：200920314918.8】公开的发动机凸轮轴的轴向定位结构中，每个气缸对应一处凸轮轴轴颈的支撑结构，即凸轮轴轴颈结构设计在每缸的两个气门孔之间，另外在发动机的前后端各有一处凸轮轴轴颈支撑结构，也就是说，现有气缸盖对于凸轮轴的支撑设计一般采用N+2个支撑结构，N代表气缸数，比如常见的三缸发动机有5处凸轮轴轴颈支撑结构、四缸发动机有6处凸轮轴轴颈支撑结构。同时，凸轮轴轴颈被支撑在完整的圆柱面上。

从上述分析可知，凸轮轴与气缸盖上的多处支撑结构配合，且轴承接触面是一个规则的圆柱型面，接触点多且接触面积比较大，这样就使凸轮轴在旋转过程中产生的摩擦阻力相对较大，使发动机产生的摩擦功增加，不利于发动机油耗的降低；对此，为了降低发动机油耗，现有技术常用的技术手段是通过减少各运动件摩擦副之间摩擦功，如采用摩擦系数更低并且更加耐磨的表面涂层技术，但是这样的措施带来的不利影响是提高了零部件的制造成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种汽车发动机的气缸盖，本发明解决的技术问题是如何在实现轻量化设计的同时降低发动机的油耗。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车发动机的气缸盖，包括盖体和盖体上的连接通孔，所述盖体上具有至少两组与发动机的气缸数量对应且由四个气门孔组成的气门孔组，其特征在于，相邻的气门孔组之间的盖体上具有用于支撑发动机凸轮轴转动的支撑结构，所述连接通孔内螺纹连接有螺纹衬套，所述螺纹衬套内具有供小法兰螺栓穿设的通孔，所述螺纹衬套的外端端部具有用于与小法兰螺栓的法兰面接触抵靠的抵靠面。

区别于现有技术中将用于支撑发动机凸轮轴转动的支撑结构布置在同一缸的两个气门孔之间，本发明通过对气缸盖的结构做出改进，具体通过将用于支撑发动机凸轮轴转动的支撑结构布置设计在任意两缸的气门孔组之间，当发动机有N个气缸时，通过上述改进设计的气缸盖上只需设计N-1个支撑结构，这样与常规N气缸盖相比减少了一处支撑结构，从而减少了摩擦副的数量，即有效减少了凸轮轴与气缸盖的接触面积和摩擦面积，有效降低了发动机工作产生的摩擦功；同时，实现了发动的轻量化设计，两相结合，进而降低了发动机的油耗；并且，采用上述设计，不仅不会增加成本或者损失性能，而且有效降低了发动机的制造成本；同时，由于凸轮轴支撑结构布置在两缸之间，为进一步轻量化设计，必然的采用不带垫片的小法兰螺栓来安装气缸盖，通过以上设计的螺纹衬套，能够防止小法兰面螺栓拧紧和工作时压溃气缸盖，并且采用螺纹衬套会使连接孔可以开的更大，所以螺纹衬套不会增加重量，反而有利于实现轻量化设计，有利于油耗的降低；具体来说，安装时，螺纹衬套是预先拧入气缸盖连接通孔中，当螺栓拧紧时，由于螺栓法兰面和螺纹衬套的抵靠面之间存在的摩擦力，这样会使得螺旋在拧紧过程中，螺纹衬套会跟随螺栓按照螺栓旋转的方向旋转，那么，只需采用与螺纹衬套的外螺纹旋向相反的螺栓，当螺栓拧紧时，就会使螺纹衬套小部分旋出连接通孔，这样螺栓的法兰面不会和气缸盖之间接触，并且螺栓的法兰面直接抵靠在螺纹衬套的抵靠面上，这样使得缸盖螺栓的所有轴向力全部通过螺纹衬套作用在气缸盖内螺纹上，这样就避免了小法兰面螺栓压溃气缸盖，从而保证轻量化设计的实现，降低了发动机的油耗。

在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述盖体上具有沉孔，所述连接通孔位于所述沉孔内，所述螺纹衬套靠近外端的外周面上具有挡肩部，所述挡肩部抵靠在沉孔的底面上。螺栓拧紧时，会使螺纹衬套小部分旋出连接通孔，这样使得螺纹衬套的挡肩部不会和气缸盖之间接触，从而使得螺纹衬套也不会随着螺栓的压紧而压溃气缸盖表面，从而保证轻量化设计的实现，降低了发动机的油耗。

作为优选，在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述支撑结构包括两个向上凸起的支撑座体，其中一个支撑座体靠近盖体的排气侧，另一个支撑座体靠近盖体的进气侧，每个所述支撑座体上具有呈半圆形的支撑凹口，所述支撑凹口的内壁上开设有缺口。由于凸轮轴旋转工作时主要负载集中在上部的凸轮轴轴承盖的半圆上，那么，通过对受工作载荷影响较小的支撑座上的半圆进行减材料设计，即以上缺口设计，使得凸轮轴轴颈被支撑在非完整的圆柱面上，这样就显著的减少支撑座与凸轮轴的接触面积，大大降低了摩擦功，并且减轻了气缸盖的重量，使发动机得到了轻量化的设计，在降低油耗的同时也降低了制造成本。作为替代，上述支撑结构也可采用常规结构，可以不用开设缺口。

在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述气门孔组分为靠近盖体排气侧的两个并排布置的排气门孔和靠近盖体进气侧的两个并排布置的进气门孔，上述两个排气门孔之间和上述两个进气门孔的间距相同且均小于支撑座体的宽度。通过以上设计，使得每缸对应的排气门孔的布置能够更加紧凑，从而使得气缸盖的设计尺寸能够减小，这样有利于进一步实现轻量化设计，进而在降低油耗的同时降低了制造成本。

作为优选，在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述缺口的宽度占支撑凹口周长的20％-40％。通过以上设计，在不降气缸盖和凸轮轴结构刚度的同时，有效的降低了凸轮轴和气缸盖支撑凹口的接触面积，大大降低了摩擦功，并且减轻了气缸盖的重量，使发动机得到了轻量化的设计，降低了油耗的同时降低了制造成本。

在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述缺口由上至下贯穿支撑座体。通过以上设计能够进一步降低气缸盖的重量，有利于降低油耗和降低制造成本。

作为优选，在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述螺纹衬套的外螺纹旋向为左旋。作为替代，上述旋向也可为右旋。

在上述的汽车发动机的气缸盖中，所述螺纹衬套强度大于盖体的强度。螺纹衬套的材料区别于盖体的铝合金材料，其采用高强度合金钢制成，由于螺栓主要作用在螺纹衬套上，通过以上设计，能够使连接通孔处的盖体不容易压溃变形。

与现有技术相比，本汽车发动机的气缸盖具有以下优点：本气缸盖结构设计简单，并通过减少凸轮轴支撑结构数量、减少支撑结构接触面积以及设计螺纹衬套的方式，在不降气缸盖和凸轮轴结构刚度的同时，有效的降低了凸轮轴和气缸盖摩擦副的面积，大大降低了摩擦功，并且减轻了气缸盖的重量，使发动机得到了轻量化的设计，从而有效地降低了油耗和制造成本。

附图说明

图1是本气缸盖的结构示意图。

图2是本气缸盖的剖视结构示意图。

图3是图2中A处的局部放大图。

图中，1、盖体；1a、连接通孔；1b、沉孔；2、气门孔组；2a、气门孔；3、支撑结构；31、支撑座体；31a、支撑凹口；31b、缺口；4、螺纹衬套；4a、通孔；41、抵靠面；42、挡肩部；5、小法兰螺栓；6、凸轮轴轴承盖。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

具体来说，如图1所示，本汽车发动机的气缸盖包括盖体1，盖体1上具有至少两组与发动机的气缸数量对应且由四个气门孔2a组成的气门孔组2，相邻的气门孔组2之间的盖体1上具有用于支撑发动机凸轮轴转动的支撑结构3。如图2所示，该支撑结构3包括两个向上凸起的支撑座体31，其中一个支撑座体31靠近盖体1的排气侧，另一个支撑座体31靠近盖体1的进气侧，每个支撑座体31上具有呈半圆形的支撑凹口31a且其上固连有凸轮轴轴承盖6，支撑凹口31a的内壁上开设有缺口31b。该缺口31b由上至下贯穿支撑座体31，且缺口31b的宽度占支撑凹口31a周长的20％-40％。其中，更具体地，气门孔组2分为靠近盖体1排气侧的两个并排布置的排气门孔和靠近盖体1进气侧的两个并排布置的进气门孔，上述两个排气门孔之间和上述两个进气门孔的间距相同且均小于支撑座体31的宽度。

再如图2和图3所示，盖体1上具有沉孔1b，连接通孔1a位于沉孔1b内。连接通孔1a内螺纹连接有螺纹衬套4，螺纹衬套4内具有供小法兰螺栓5穿设的通孔4a，螺纹衬套4强度大于盖体1的强度。螺纹衬套4靠近外端的外周面上具有挡肩部42，挡肩部42抵靠在沉孔1b的底面上。螺纹衬套4的外端端部具有用于与小法兰螺栓5的法兰面接触抵靠的抵靠面41，螺纹衬套4的外螺纹旋向与连接通孔1a的内螺纹旋向相同且与小法兰螺栓5的螺纹旋向相反。螺纹衬套4的外螺纹旋向为左旋或者右旋。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了盖体1、连接通孔1a、沉孔1b、气门孔组2、气门孔2a、支撑结构3、支撑座体31、支撑凹口31a、缺口31b、螺纹衬套4、通孔4a、抵靠面41、挡肩部42、小法兰螺栓5、凸轮轴轴承盖6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种汽车发动机的气缸盖，包括盖体(1)和位于盖体(1)上的连接通孔(1a)，所述盖体(1)上具有至少两组与发动机的气缸数量对应且由四个气门孔(2a)组成的气门孔组(2)，其特征在于，相邻的气门孔组(2)之间的盖体(1)上具有用于支撑发动机凸轮轴转动的支撑结构(3)，所述连接通孔(1a)内螺纹连接有螺纹衬套(4)，所述螺纹衬套(4)内具有供小法兰螺栓(5)穿设的通孔(4a)，所述螺纹衬套(4)的外端端部具有用于与小法兰螺栓(5)的法兰面接触抵靠的抵靠面(41)。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述盖体(1)上具有沉孔(1b)，所述连接通孔(1a)位于所述沉孔(1b)内，所述螺纹衬套(4)靠近外端的外周面上具有挡肩部(42)，所述挡肩部(42)抵靠在沉孔(1b)的底面上。

3.根据权利要求1或2所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述支撑结构(3)包括两个向上凸起的支撑座体(31)，其中一个支撑座体(31)靠近盖体(1)的排气侧，另一个支撑座体(31)靠近盖体(1)的进气侧，每个所述支撑座体(31)上具有呈半圆形的支撑凹口(31a)，所述支撑凹口(31a)的内壁上开设有缺口(31b)。

4.根据权利要求3所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述气门孔组(2)分为靠近盖体(1)排气侧的两个并排布置的排气门孔和靠近盖体(1)进气侧的两个并排布置的进气门孔，上述两个排气门孔之间和上述两个进气门孔的间距相同且均小于支撑座体(31)的宽度。

5.根据权利要求3所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述缺口(31b)的宽度占支撑凹口(31a)周长的20％-40％。

6.根据权利要求3所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述缺口(31b)由上至下贯穿支撑座体(31)。

7.根据权利要求1或2所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述螺纹衬套(4)的外螺纹旋向为左旋。

8.根据权利要求1或2所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述螺纹衬套(4)的外螺纹旋向为右旋。

9.根据权利要求1或2所述的汽车发动机的气缸盖，其特征在于，所述螺纹衬套(4)强度大于盖体(1)的强度。