CN109854403B - 气缸盖及具有其的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气缸盖及发动机，该气缸盖的内部设有冷却水套，该冷却水套包括自上而下依次设置的上层水套、中层水套以及下层水套，气缸盖的侧壁上设有分别与上层水套、中层水套以及下层水套连通的不同进水孔，冷却液能够通过不同的进水孔分别进入上层水套、中层水套以及下层水套以对气缸盖的不同区域进行冷却。本发明通过设置较厚的火力板以满足气缸盖的高爆压、高负荷要求，大幅提高气缸盖的强度水平；并通过在火力板的侧面开设冷却通孔，形成三层冷却水套结构，底板可以通过中层水套和下层水套同时冷却，增强气缸盖的冷却能力；气缸盖的侧面设置用于安装爆压传感器的安装孔，通过爆压传感器能够实时监控发动机的爆压，防止发生重大故障。

Description

气缸盖及具有其的发动机

技术领域

本发明涉及发动机气缸技术领域，特别是涉及一种气缸盖及具有其的发动机。

背景技术

气缸盖是发动机的重要部件，其作用为密封气体，与活塞共同形成燃烧空间。工作环境极为恶劣，由于受到高温高压燃气作用，导致热应力和机械应力非常大。气缸盖的最高温度出现在气缸盖的火力板的中心位置，即“鼻梁区”。

现有的气缸盖一般采用蠕铁材料、优化冷却水套结构和加强气缸盖局部结构等方式以满足各机型的高爆压、高负荷要求。但是，气缸盖使用时，冷却后的气缸盖温度依然过高，气缸盖热负荷过大，容易产生热疲劳甚至裂纹，导致气缸盖失效，发动机出现故障。另外，现有的气缸盖无实时进行爆压监控，发动机出现异常燃烧时，无法第一时间知道，可能会引起重大故障，造成重大损失。

发明内容

本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种气缸盖，所述气缸盖的内部设有冷却水套，所述冷却水套包括自上而下依次设置的上层水套、中层水套以及下层水套，所述气缸盖的侧壁上设有分别与所述上层水套、中层水套以及所述下层水套连通的不同进水孔，冷却液能够通过不同的所述进水孔分别进入所述上层水套、中层水套以及所述下层水套以对所述气缸盖的不同区域进行冷却。

进一步地，所述中层水套和所述下层水套均与所述上层水套连通。

进一步地，所述下层水套设置在所述气缸盖的火力板的鼻梁区，所述下层水套穿过所述火力板的内部并与所述上层水套连通。

进一步地，所述下层水套为水平设置在所述火力板内的通道。

进一步地，所述上层水套和所述中层水套之间通过中间隔板隔开，所述上层水套设置在所述气缸盖的顶板和所述中间隔板之间，所述中层水套设置在所述中间隔板和所述火力板之间。

进一步地，所述进水孔包括与上层水套连通的第一进水孔、与所述中层水套连通的第二进水孔以及与所述下层水套连通的第三进水孔，所述第一进水孔、第二进水孔以及所述第三进水孔均设置在靠近所述气缸盖的底部的位置。

进一步地，所述中层水套为环形水套，所述环形水套环绕在发动机的气门座孔周围，所述气缸盖的侧壁上设有与所述环形水套相连通的多个所述第二进水孔。

进一步地，所述气缸盖的底面的外围设有沿竖直方向延伸的环形凸起。

进一步地，所述气缸盖的侧壁上设有用于安装爆压传感器的安装孔。

本发明还提供了一种安装有上述气缸盖的发动机。

本发明的优点如下：

(1)本发明通过设置厚度较厚的火力板以满足气缸盖的高爆压、高负荷要求，大幅提高气缸盖的强度水平；并通过在火力板的侧面开设冷却通孔，形成三层冷却水套结构，底板可以通过中层水套和下层水套同时冷却，增强气缸盖的冷却能力。

(2)本发明在气缸盖的裙部侧面设置不同的进水口，冷却液可以通过不同进水口分别进入上、中、下三层水套，通过控制不同进水口的流通面积可以精确控制水流分配，更有利于缸盖整体合理冷却。

(3)本发明在气缸盖的侧面设置用于安装爆压传感器的安装孔，通过爆压传感器实时监控发动机的燃烧状态和爆压，防止发生重大故障。

(4)本发明在气缸盖底面的外围设置环状凸起，保护气缸盖底面，保证密封的可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的气缸盖的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的气缸盖的另一局部剖视图；

图3为本发明实施例提供的气缸盖的再一局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的气缸盖的局部结构示意图；

图5为图1中圆圈A部分的放大示意图；

图中附图标记如下：

10-气缸盖 101-火力板

102-顶板 103-气门座孔

104-裙部 105-气缸盖的底面

1041-环形凸起

1-上层水套 2-中层水套

3-下层水套 4-中间隔板

31-横向流道 32-倾斜流道

51-第一进水孔 52-第二进水孔

521-机加工进水孔 522-铸造进水孔

53-第三进水孔

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1至图5示出了根据本发明的实施方式提供的气缸盖的结构示意图。气缸盖10包括设置在气缸盖10的底部的火力板101(即气缸盖底板)和设置在气缸盖10的顶部的顶板102，火力板101与高温燃气接触，承受热应力和机械应力，火力板101上相邻的气门座孔103之间形成鼻梁区，鼻梁区的热负荷较高，容易出现热疲劳，产生裂纹。

气缸盖10的内部设有用于对气缸盖10进行冷却的冷却水套，冷却水套包括自上而下依次设置的上层水套1、中层水套2以及下层水套3，各层水套相互连通形成冷却通道，气缸盖10的侧壁上设有分别与上层水套1、中层水套2以及下层水套3连通的不同进水孔，冷却液能够分别通过不同的进水孔进入上层水套1、中层水套2以及下层水套3中对气缸盖10的不同区域进行冷却。第一进水孔51为上层水套1的进水口，冷却液能够直接从第一进水孔51进入上层水套1中进行冷却；对应地，第二进水孔52为中层水套2的进水口，第三进水孔53为下层水套3的进水口。

本实施例中，上层水套1与中层水套2连通，下层水套3与上层水套1连通，中层水套2与下层水套3通过上层水套1相连通。气缸盖10冷却时，冷却液通过不同的进水孔进入各层冷却水套中，对不同的区域进行冷却，最后冷却液均流入上层水套1，然后通过设置在上层水套1的出水口流出气缸盖10。

上层水套1和中层水套2之间通过中间隔板4隔开，上层水套1设置在顶板102和中间隔板4之间，中层水套2设置在中间隔板4和火力板101之间，下层水套3设置在气缸盖10的火力板101的鼻梁区，并且下层水套3为穿过火力板101的内部并与上层水套1相连通的冷却空腔。上层水套1主要用于冷却气缸盖10的顶板102、气道，中层水套2以及下层水套3主要用于冷却火力板101以及鼻梁区。

下层水套3为水平设置在火力板101内的通道，包括横向流道31，冷却液由第三进水孔53进入横向流道31中，在鼻梁区横向流动，对温度较高的鼻梁区进行冷却；沿冷却液的流向在靠近喷油器的位置(气门的中心)设置一段倾斜流道32，使下层水套3与上层水套1连通，通过倾斜流道32的引导，流经鼻梁区的冷却液从下层水套3流向上层水套1。由于鼻梁区较窄，冷却液流入鼻梁区后冷却液流速升高，换热能力增强，通过提高冷却液的流速能够实现快速散热，提高冷却液的冷却能力。具体实施中，通过机加工的方式在火力板101的侧面开设通孔形成穿过火力板101的内部的横向流道31和倾斜流道32。

以四气门的气缸盖为例，气缸盖内设置四个气门通道，四个气门座孔103的中心设有喷油器，任意相邻的两个气门座孔103之间形成鼻梁区，四个鼻梁区均设有下层水套3，下层水套3的中心轴线与两个气门座孔103之间的中心连线相垂直，冷却液从第三进水孔53进入下层水套3，沿鼻梁区横向流动，并在靠近喷油器的位置汇合后向上流通进入上层水套1中。在四个气门形成的鼻梁区均设有下层水套3，能够保证各鼻梁区的冷却均匀。

中层水套2为环形水套，中层水套2环绕在气门座孔103的周围，形成水平的环形流道，对气门座周围(包括进气门座和排气门座)和火力板101的上方进行冷却。中间隔板4上设有窜水孔，将上层水套1和中层水套2相互连通，由第二进水口52进入中层水套2的冷却液能够通过中间隔板4进入上层水套1。采用中间隔板4将上层水套1和中层水套2隔开还能够增加气缸盖10的强度。具体实施中，上层水套1和中层水套2也可通过设置在气缸盖10内的连接管路连通。

气缸盖10的底部设有环形的裙部104，与上层水套1、中层水套2以及下层水套3配合的进水孔均设置在裙部104的侧壁上。将进水孔设置在靠近气缸盖10的底部的位置，冷却液优先流过气缸盖10的火力板101，能够使与高温燃气相接触的火力板101充分冷却，提高气缸盖10的冷却能力和冷却效率。

特别地，如图4所示，气缸盖裙部104的侧壁上设有可设置多个第二进水孔52，第二进水孔52的形状和大小本发明不具体限定。另外，第二进水孔52可以为通过机加工的方式加工出的机加工进水孔521；也可以为通过铸造与中层水套2一体成型的铸造进水孔522。第一进水孔51和第三进水孔53的数量优选为根据气门或鼻梁区设置，例如，四气门的气缸盖能够形成四个鼻梁区，每一鼻梁区均设有一个第一进水孔51和第三进水孔53。

具体实施中，通过控制各进水孔的流通截面积可以控制不同区域的冷却液流量，可以实现冷却液的精确分配，有利于气缸盖整体的合理冷却，提高气缸盖整体的冷却效率。

特别地，采用本发明提供的气缸盖10，火力板101的厚度能够设置的较厚，以满足大缸径柴油机的高爆压发压力和高负荷的要求，保证气缸盖10的强度。优选实施中，火力板101的厚度可以加大到26mm。同时，在位于鼻梁区的火力板101的中间增加下层水套3，火力板101可以通过中层水套和下层水套同时冷却，降低鼻梁区和火力板的温度，增强气缸盖10的冷却能力，并且能够有效防止鼻梁区的热裂。

另外，对于大缸径的气缸盖10，其重量较重，在运输过程中极易损坏气缸盖底面，影响气缸盖10的密封。因此，如图5所示，在气缸盖10的底面105(密封面)的外围设置沿竖直方向延伸的环形凸起1041，能够保护气缸盖底面105，防止气缸盖底面105因磕碰等造成损坏，保证密封的可靠性。具体实施中，环形凸起1041设置在裙部104的底部，并且气缸盖10的裙部104的高度可以根据实际需要设置，本发明不具体限定。

如图3所示，气缸盖10的侧面设有用于安装爆压传感器的安装孔6，安装孔6为倾斜孔，爆压传感器通过安装孔6安装在靠近火力板101的位置，爆压传感器能够实时监控发动机的燃烧室燃烧时的爆压，如遇异常情况可以及时对整机进行控制保护，防止产生重大故障。

本发明提供的气缸盖可应用于大缸径的发动机机型，并且发动机的爆发压力可以更高，例如可达到25Mpa。

本发明还提供了一种安装有上述气缸盖的发动机，该发动机的气缸盖上设有上述的三层水套结构。

本发明通过设置厚度较厚的火力板以满足气缸盖的高爆压、高负荷要求，提高气缸盖的强度；并通过在火力板的侧面开设冷却通孔，形成三层冷却水套结构，冷却液可以通过不同的进水口进入不同水套，对不同的区域进行精确冷却，增强气缸盖的冷却能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种气缸盖，所述气缸盖的内部设有冷却水套，其特征在于，所述冷却水套包括自上而下依次设置的上层水套、中层水套以及下层水套，所述气缸盖的侧壁上设有分别与所述上层水套、中层水套以及所述下层水套连通的不同进水孔，冷却液能够通过不同的所述进水孔分别进入所述上层水套、中层水套以及所述下层水套以对所述气缸盖的不同区域进行冷却；

所述中层水套和所述下层水套均与所述上层水套连通，且所述上层水套上设置有出水口，冷却液均流入上层水套，通过所述出水口流出气缸盖；

所述进水孔包括与上层水套连通的第一进水孔、与所述中层水套连通的第二进水孔以及与所述下层水套连通的第三进水孔，所述第一进水孔、第二进水孔以及所述第三进水孔均设置在靠近所述气缸盖的底部的位置；

所述下层水套包括横向流道和倾斜流道，所述倾斜流道设置在靠近喷油器的位置，所述下层水套与所述上层水套通过所述倾斜流道连通，沿冷却液的流动方向，冷却液由所述第三进水孔进入所述横向流道，沿所述横向流道进入所述倾斜流道。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述下层水套设置在所述气缸盖的火力板的鼻梁区，所述下层水套穿过所述火力板的内部并与所述上层水套连通。

3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述下层水套为水平设置在所述火力板内的通道。

4.根据权利要求3所述的气缸盖，其特征在于，所述上层水套和所述中层水套之间通过中间隔板隔开，所述上层水套设置在所述气缸盖的顶板和所述中间隔板之间，所述中层水套设置在所述中间隔板和所述火力板之间。

5.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述中层水套为环形水套，所述环形水套环绕在发动机的气门座孔周围，所述气缸盖的侧壁上设有与所述环形水套相连通的多个所述第二进水孔。

6.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖的底面的外围设有沿竖直方向延伸的环形凸起。

7.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖的侧壁上设有用于安装爆压传感器的安装孔。

8.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括根据权利要求1至7中任一项所述的气缸盖。

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