CN111963329A - 一种新型的组合式发动机气缸盖 - Google Patents

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蒋道猛
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Abstract

一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:包括一种多层组合式发动机气缸盖本体,所述气缸盖本体在气缸盖底平面的垂直方向上分割成N层结构,N≥2,相邻的两个分割层之间设置有密封垫片。螺栓将气缸盖本体和密封垫片连为一个整体,并压紧密封垫片形成密封;气缸盖本体的每一层结构中铸造出水套结构,每一层的水套结构组合形成完整水套,对热负荷最高的气缸盖底平面进行冷却。气缸盖采用分体组合式,可以提高气缸盖的铸造性能,改善加工性能,有助于减少铸造工艺对环境的污染。通过多层组合式气缸盖结构,水套和气道的设计空间加大,受铸造的约束减少,有利于实现不同的气道性能需求和水套冷却需求。

Description

一种新型的组合式发动机气缸盖
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域,特别是一种新型的组合式发动机气缸盖。
背景技术
气缸盖是柴油机上工作环境最为恶劣的零部件,承受着高温、高压燃气的冲击作用。近年来,随着柴油机排放法规的升级实施以及市场对整车动力性、经济性、安全性、可靠性的要求越来越高,爆发压力持续提高,气缸盖承受的机械负荷增加,高周疲劳强度恶化;强化程度越来越高,气缸盖承受的热负荷增加,低周疲劳强度恶化。为满足以上要求,柴油机气缸盖内腔结构日益复杂,铸造难度大幅增加,铸造材质均匀性较差且铸造缺陷导致的产品报废率高,进一步导致气缸盖的疲劳失效风险大幅度提高。
现有技术中,CN203717157U公开了一种屏蔽燃烧火焰对缸盖底板冲击的气缸垫,气缸垫为板状结构且位于气缸盖与气缸体之间,该气缸垫在对应气缸盖底板的位置设有热屏蔽区。气缸垫压紧厚度一般为1-2mm,在高温、高压燃气的冲击作用下,难以从根本上解决气缸盖铸造困难且可靠性难以保证的问题。CN207701236U公开了一种气缸盖底板,排气道、进气道与推杆内腔之间分别设有纵向加强筋,喷油器孔左右两侧向底板本体边缘设有横向加强筋,排气道和进气道上方向底板本体边缘设有纵向加强筋,底板本体上部的两个缸盖螺栓孔之间设有横向加强筋,加强筋形成十字花筋。气缸盖工作环境和结构具有特殊性,即要满足气道、螺栓搭子、喷油器、气阀座等零部件的安装布置要求,又需要满足其可靠性需求及良好的铸造性能、加工性能,通过改善底板局部结构取得的效果有限,且会增加铸造难度。底板增加加强筋虽然提升了底板刚度,但改变了水套形状,间接增加了底板厚度,不利于底板的冷却,降低了气缸盖低周疲劳强度。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种新型的组合式发动机气缸盖,适用于改善气缸盖铸造工艺、提升高爆压气缸盖的可靠性。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:包括一种多层组合式发动机气缸盖本体;所述气缸盖本体在气缸盖底平面的垂直方向上分割成N层结构,N≥2,相邻的两个分割层之间设置有密封垫片。
进一步的,所述气缸盖本体的每一层结构和密封垫片上加工有对应的缸盖螺栓安装孔,缸盖螺栓将气缸盖本体和密封垫片连为一个整体。
进一步的,气缸盖本体边缘设置有螺栓孔,密封垫片上设置有对应的通孔,螺栓孔内安装有能将气缸盖本体的每一层结构和密封垫片连成一体、使密封垫片实现压紧密封的螺栓。
更进一步的,气缸盖本体底部在对应所述螺栓孔区域设置有沉孔,螺栓头部安装于沉孔内,螺栓的穿出端固定在气缸盖本体的顶层结构内。
更进一步的,气缸盖本体的每一层结构和密封垫片连接处设有两个定位环孔,定位环孔与螺栓孔同轴,所述定位环孔内安装定位环,使气缸盖本体的每一层结构和密封垫片之间实现安装定位。
进一步的,气缸盖本体的每一层结构中铸造出水套结构,每一层的水套结构组合形成完整水套,对热负荷最高的气缸盖底平面进行冷却。
更进一步的,密封垫片上设有与水套结构形状对应的通孔。
进一步的,气缸盖本体满足燃烧室外径至气缸盖上活动部件之间的空间,满足零部件的安装要求,满足气道、油道的布置要求。
进一步的,所述气缸盖本体采用多种材料,气缸盖本体靠近气缸盖底平面的一层结构由耐热钢或蠕墨铸铁或灰铸铁制成,其他层结构由灰铸铁或蠕墨铸铁或铸铝制成。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
其一,使用多层组合式气缸盖,失效后可单独更换,节约成本。气缸盖互换性强,可单独更改气缸盖N层的任意层,实现气缸盖本体部分在相近机型中的通用。
其二,通过对气缸盖本体的分层,降低气缸盖本体的铸造难度,提高铸造质量,减少毛坯废品率和降低气缸盖本体失效风险,减少铸造工艺对环境的污染。
其三,通过多层组合式气缸盖结构,水套和气道的设计空间加大,受铸造的约束减少,有利于实现不同的气道性能需求和水套冷却需求。
其四,气缸盖本体上部分层结构采用灰铸铁或是铝合金铸造,在保证工作性能要求下,制造成本更低。
其五,气缸盖底层采用在高温条件下仍然具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的耐热钢,有效改善缸盖底层的耐高温能力,降低疲劳失效风险,提升高爆压气缸盖的可靠性。
附图说明
图1为实施例中提供的一种新型的组合式发动机气缸盖的结构示意图。
图2为实施例中提供的一种新型的组合式发动机气缸盖的剖面图。
图3为密封垫片结构示意图。
其中:气缸盖本体1、气缸盖顶层结构1.1、气缸盖中层结构1.2、气缸盖底层结构1.3、密封垫片2、第一密封垫2.1、第二密封垫2.2、气缸盖底平面3、缸盖螺栓安装孔4、缸盖螺栓5、螺栓6、沉孔7、定位环孔8、螺栓孔9、定位环10、水套结构11、水套通孔12、燃烧室13、气门阀座安装位置14、喷油器套管安装位置15、气道16、油道17、气体密封筋18、燃气密封筋19。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述:
如图1所示,一种新型的组合式发动机气缸盖,气缸盖本体1在气缸盖底平面3的垂直方向上分割成包括三层结构,分别为气缸盖顶层结构1.1、气缸盖中层结构1.2、气缸盖底层结构1.3,所述气缸盖的三层结构之间安装有两个密封垫片2,气缸盖顶层结构1.1和气缸盖中层结构1.2之间安装第一密封垫2.1,气缸盖中层结构1.2和气缸盖底层结构1.3之间安装第二密封垫2.2。
气缸盖本体1和密封垫片2满足缸盖螺栓5压紧气缸垫实现燃气密封的布置要求,加工有对应的缸盖螺栓安装孔4,缸盖螺栓5将气缸盖本体1和密封垫片2连为一个整体。
气缸盖本体1边缘布置有螺栓孔9,密封垫片2上设置有对应的通孔,,螺栓孔9内安装有能将气缸盖本体1和密封垫片2连成一体、使密封垫片2实现压紧密封的螺栓6。所述气缸盖底层结构1.3在对应所述螺栓孔9区域包含沉孔7,螺栓6头部安装于沉孔7内,螺栓的穿出端固定在气缸盖顶层结构1.1内。
气缸盖本体1的每一层结构和密封垫片2连接处设有两个定位环孔8,定位环孔8与螺栓孔9同轴,所述定位环孔8内安装定位环10,使气缸盖本体1的每一层结构和密封垫片2之间实现安装定位。
如图2所示,所述气缸盖本体1的每一层结构中铸造出水套结构11,三层结构组合形成完整水套,对热负荷最高的气缸盖底平面3进行冷却。如图3所示,所述密封垫片2上设有与水套形状对应的水套通孔12。
气缸盖本体1满足燃烧室13外径至气缸盖上活动部件之间的空间,满足气门阀座安装位置14、喷油器套管安装位置15等零部件在气缸盖本体1的安装要求,满足气道16、油道17的布置要求。
气缸盖本体1可采用不同的材料,气缸盖底层结构1.3由耐热钢或蠕墨铸铁或灰铸铁制成,气缸盖顶层结构1.1、气缸盖中层结构1.2由灰铸铁或蠕墨铸铁或铸铝制成。这样既能保证气缸盖的工作性能,又能降低铸造难度,节约成本。
如图3所示,气缸盖本体1通过密封垫片2来实现密封功能,密封筋18实现气密封,橡胶密封筋19实现冷却液密封。
在上述的详细描述中,各种特征一起组合在单个的实施方案中,以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图,即,所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反,如所附的权利要求书所反映的那样,本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此,所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中,其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明,上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说;这些实施例的各种修改方式都是显而易见的,并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此,本公开并不限于本文给出的实施例,而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然,为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的,但是本领域普通技术人员应该认识到,各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此,本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外,就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”,该词的涵盖方式类似于术语“包括”,就如同“包括,”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外,使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:包括一种多层组合式发动机气缸盖本体(1);所述气缸盖本体(1)在气缸盖底平面(3)的垂直方向上分割成N层结构,N≥2,相邻的两个分割层之间设置有密封垫片(2)。
2.根据权利要求1所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:所述气缸盖本体(1)的每一层结构和密封垫片(2)上加工有对应的缸盖螺栓安装孔(4),缸盖螺栓(5)将气缸盖本体(1)和密封垫片(2)连为一个整体。
3.根据权利要求1所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:气缸盖本体(1)边缘设置有螺栓孔(9),密封垫片(2)上设置有对应的通孔,螺栓孔(9)内安装有能将气缸盖本体(1)的每一层结构和密封垫片(2)连成一体、使密封垫片(2)实现压紧密封的螺栓(6)。
4.根据权利要求3所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:气缸盖本体(1)底部在对应所述螺栓孔(9)区域设置有沉孔(7),螺栓(6)头部安装于沉孔(7)内,螺栓(6)的穿出端固定在气缸盖本体(1)的顶层结构内。
5.根据权利要求3或4所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:气缸盖本体(1)的每一层结构和密封垫片(2)连接处设有两个定位环孔(8),定位环孔(8)与螺栓孔(9)同轴,所述定位环孔(8)内安装定位环(10),使气缸盖本体(1)的每一层结构和密封垫片(2)之间实现安装定位。
6.根据权利要求1所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:气缸盖本体(1)的每一层结构中铸造出水套结构(11),每一层的水套结构组合形成完整水套,对热负荷最高的气缸盖底平面(3)进行冷却。
7.根据权利要求6所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:密封垫片(2)上设有与水套结构(11)形状对应的通孔(12)。
8.根据权利要求1所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:气缸盖本体(1)满足燃烧室(13)外径至气缸盖上活动部件之间的空间,满足零部件的安装要求,满足气道(16)、油道(17)的布置要求。
9.根据权利要求1所述的一种新型的组合式发动机气缸盖,其特征在于:所述气缸盖本体(1)采用多种材料,气缸盖本体(1)靠近气缸盖底平面(3)的一层结构由耐热钢或蠕墨铸铁或灰铸铁制成,其他层结构由灰铸铁或蠕墨铸铁或铸铝制成。
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