CN110242435A - 一种柴油机气缸盖 - Google Patents

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陈勇
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Abstract

本发明公开了一种柴油机气缸盖,包括气缸盖体,还包括:喷油器安装孔,设置于所述气缸盖体内部中心,用于安装喷油器;进气道和排气道,设置于所述喷油器安装孔的侧面;多层冷却水腔,设置于所述气缸盖体内部,保证所述气缸盖体在高温高爆压时得到足够的冷却。本发明提出了低涡流比气道,可有效提高柴油机的充气效率;喷油器在缸盖体内居中正置安装,有利于燃油束均匀喷入燃烧室,更利于组织燃烧;多层铸造水腔结构及底板钻孔等多种形式的水冷通道,保证气缸盖在高温高爆压时可以得到足够的冷却。同时通过预见性的合理化设计,可与后续开发的共轨柴油机气缸盖通用毛坯,大大的节约了生产成本。

Description

一种柴油机气缸盖
技术领域
本发明涉及船用和发电内燃机技术领域,具体的,涉及一种柴油机气缸盖。
背景技术
气缸盖是柴油机构造的主要部件,用来封闭机体上部,与活塞、气缸套构成燃烧室空间,并保证柴油机进、排气过程的顺利进行。气缸盖在工作时不仅受到紧固螺栓的预紧力,还受到气缸内气体的爆发压力。另外,气缸盖在高温燃气作用下,还承受着交变热应力的作用。本,老产品主要存在下列问题:
(1)原老产品气缸盖,经过仿真计算分析,在高爆压大功率的柴油机工况下安全系数偏低,已无法满足目前市场的新要求。
(2)原老产品气缸盖存在体积大,难操作、仅适用于顶置凸轮轴布置的局限性等缺点,气道设计无法满足机械泵柴油机和共轨柴油机的通用需求。
因此,需要开发一种结构紧凑、气流组织良好、强化程度高、冷却效果好的新型气缸盖。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种柴油机气缸盖,本设计即是针对某型柴油机开发的一款多层水腔高强度气缸盖,其中,四气门结构和新设计的进排气道,可有效提高柴油机的充气效率;喷油器在缸盖体内居中正置安装,有利于燃油束均匀喷入燃烧室,更利于组织燃烧;多层铸造水腔结构及底板钻孔等多种形式的水冷通道,保证气缸盖在高温高爆压时可以得到足够的冷却。同时通过预见性的合理化设计,可与后续开发的共轨柴油机气缸盖通用毛坯,大大的节约了生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种柴油机气缸盖,包括气缸盖体,还包括:
喷油器安装孔,设置于所述气缸盖体内部中心,用于安装喷油器;
进气道和排气道,设置于所述喷油器安装孔的一侧;
多层冷却水腔,设置于所述气缸盖体内部,保证所述气缸盖体在高温高爆压时得到足够的冷却。
进一步,所述多层冷却水腔包括底层水腔、中层水腔和上层水腔。
进一步,所述底层水腔包括多个钻孔构造的冷却道,各所述冷却道设置于所述排气道底部区域和所述气缸盖体内部的鼻梁区。
进一步,各所述冷却道的出口端环形分布于喷油器的四周。
进一步,所述中层水腔包括多个冷却腔,各所述冷却腔分布在所述进气道、排气道和喷油器的四周,用于冷却所述气缸盖体。
进一步,所述上层水腔设置在所述排气道四周,且顶部设置出水口。
进一步,所述进气道的进气端设置进气口,所述进气口的外圆周设置同心倒角。
进一步,所述排气道的排气端设置排气口,所述排气口的外圆周设置偏心倒角。
进一步,所述气缸盖体内部还包括润滑油路,所述润滑油路通过回流通道与推杆室联通。
进一步,所述进气口和排气口均设置在所述气缸盖体的底板上,且所述底板为漏斗状构造。
本发明的有益效果是:
本发明提出了低涡流比气道,可有效提高柴油机的充气效率;喷油器在缸盖体内居中正置安装,有利于燃油束均匀喷入燃烧室,更利于组织燃烧;多层铸造水腔结构及底板钻孔等多种形式的水冷通道,保证气缸盖在高温高爆压时可以得到足够的冷却。同时通过预见性的合理化设计,可与后续开发的共轨柴油机气缸盖通用毛坯,大大的节约了生产成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述,其中:
附图1为本发明纵剖图-1;
附图2为本发明纵剖图-2;
附图3为本发明纵剖图-3;
附图4为本发明俯视图;
附图5为本发明仰视图;
附图6为本发明横剖图-1;
附图7为本发明横剖图-2;
附图8为本发明横剖图-3;
附图9为进气道和排气道形状图,其中图a为进气道形状图,图b为排气道形状图。
1进气道;2排气道;3底层水腔;4中层水腔;5上层水腔;6润滑油腔;7喷油器安装孔;8燃油通道;9摇臂座安装孔;10推杆室;11罩壳安装面;12燃烧室面;13油管、支架安装面;14测爆压孔;15进气座偏心倒角;16排气座同心倒角。
具体实施方式
以下将参照附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
根据图1-5所示,本发明提出了一种柴油机气缸盖,包括气缸盖体,还包括设置于所述气缸盖体内部中心,用于安装喷油器的喷油器安装孔7,有利于燃油束均匀喷入燃烧室,更利于组织燃烧;喷油器安装孔7一侧的合适位置安装进气道1和排气道2,进气道1的进气端设置2个进气口,排气道2的排气端设置2个排气口,为典型的四气门气缸盖布置结构,由于整机强化系数提高,要求气缸盖螺栓加大,故气缸盖总宽度增加,总长度和总高度减小,使得整体强度和性能均在老产品的基础上提升,且重量得以减轻。如图9所示,进气道1和排气道2设计结构为低涡流比,高流量系数,为了能够同时适应机械泵柴油机的应用,进气口的外圆周设置同心倒角,排气口的外圆周设置偏心倒角,以方便机械泵柴油机和共轨柴油机气缸盖的通用性和实现一定程度的涡流比,利于平台机型的系列化设计,可降低零部件的生产成本,同时,进气口和排气口均设置在气缸盖体的底板上,为了提高整体强度,将底板设计为漏斗状构。
多层冷却水腔,设置于所述气缸盖体内部,保证所述气缸盖体在高温高爆压时得到足够的冷却。多层冷却水腔包括底层水腔3、中层水腔4和上层水腔5。
作为进一步,如图6所示,底层水腔3包括多个钻孔构造的冷却道31,各冷却道31设置于排气道2底部区域和气缸盖体内部的鼻梁区,冷却道31为钻孔设计,此处冷却水流速较快,可迅速带走热量,是专为冷却热负荷较高的鼻梁区和排气道下方区域的,通过钻孔联通排气阀座周围水腔,为排气阀冷却效果提供有力保障,同时所有水孔最后汇集至喷油器衬套周围,冷却喷油器下部,使得喷油器在长期工作状态下冷却良好,雾化充分;
作为进一步改进,如图7所示,中层水腔4包括多个冷却腔,各冷却腔分布在进气道1、排气道2和喷油器的四周,用于冷却气缸盖体,中层水腔4为体积最大的水腔,起冷却整个缸盖的主要作用,冷却水从缸盖底部的3个铸造椭圆形大水孔直接由机体进入中层水腔4,可以使冷却水迅速充满缸盖的大部分冷却腔,快速实现需要的冷却效果,同时帮助整个冷却腔的水流快速地循环起来,起到连接底层水腔3和上层水腔5的关键作用。
作为进一步改进,上层水腔设置在所述排气道四周,且顶部设置出水口,底层水腔3的水流从喷油器周围水腔汇集至上层水腔5,中层水腔4由内部铸造孔联通至上层水腔,上层水腔5引导水流包围排气道周围最终由气缸盖顶部的出水口流出。
与本领域现有技术相比,本发明的设计了中层水腔4,覆盖了本发明内大部分面积,同时联通了底层水腔3和上层水腔5,本发明的底层水腔3,增加了关键部位冷却速度,提高了冷却效率,使得本发明可以满足高温、高爆压工况工作,保证了气缸盖在高温高爆压时可以得到足够的冷却。
作为进一步改进,如图9所示,气缸盖的润滑油是从机体的主油道经钻孔引入,同样通过油孔进入摇臂座,至摇臂轴,从而到达配气机构各摩擦副,最终流入气缸盖的润滑油腔6,润滑油蓄积到一定液位,会通过铸造的回油通道流入推杆室10,最终经凸轮轴腔流入曲轴腔及油底壳。另外,从机体引入的润滑油还有一路去冷却喷油器,再经喷油器的回油通道回到气缸盖润滑油腔。整个润滑油路,无外接管路,密封性良好,缸盖外围整洁美观。
本发明采用无管路化的设计理念,将润滑油进、回油通道均设计于气缸盖内部,相比本领域现有技术的周围多条管路的布置更加简洁、美观,可靠性也更好。
本发明的优点在于:
1.可用于共轨柴油机的低涡流比气道和可供机械泵柴油机使用的可变偏心倒角设计。
2.可满足高温、高爆压工况性能要求的高强度漏斗式底板设计,同时保证关键位置流速和整体冷却效果而设计的多层水腔结构,多个上水孔布置满足不同区域的冷却需求。
3.内置式润滑和冷却油道设计,集成推杆腔便于润滑油直接回油至机体油腔。
4.双层密封结构使得油水和燃气分离密封,可使用专用的材料及结构满足不同位置的密封需求,便于拆装更换,降低气缸盖密封垫片成本。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种柴油机气缸盖,包括气缸盖体,其特征在于:还包括:
喷油器安装孔,设置于所述气缸盖体内部中心,用于安装喷油器;
进气道和排气道,设置于所述喷油器安装孔的侧面;
多层冷却水腔,设置于所述气缸盖体内部,保证所述气缸盖体在高温高爆压时得到足够的冷却。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述多层冷却水腔包括底层水腔、中层冷却水腔和上层水腔。
3.根据权利要求2所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述底层水腔包括多个钻孔构造的冷却道,各所述冷却道设置于所述排气道底部区域和所述气缸盖体内部的鼻梁区。
4.根据权利要求3所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:各所述冷却道的出口端环形分布于喷油器的四周。
5.根据权利要求4所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述中层水腔包括多个冷却腔,各所述冷却腔分布在所述进气道、排气道和喷油器的四周,用于冷却所述气缸盖体。
6.根据权利要求6所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述上层水腔设置在所述排气道四周,且顶部设置出水口。
7.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述进气道的进气端设置进气口,所述进气口的外圆周设置偏心倒角。
8.根据权利要求7所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述排气道的排气端设置排气口,所述排气口的外圆周设置同心倒角。
9.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述气缸盖体内部还包括润滑油路,所述润滑油路通过回流通道与推杆室联通。
10.根据权利要求8所述的一种柴油机气缸盖,其特征在于:所述进气口和排气口均设置在所述气缸盖体的底板上,且所述底板为漏斗状构造。
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