CN113719376A - 一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机气缸盖技术领域，公开了一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法，该气缸盖包括气缸盖本体和隔板，气缸盖本体内设置有冷却水腔，隔板固定设置于冷却水腔内，隔板将冷却水腔由上而下分为上层水腔和下层水腔，隔板上设置有连通孔，连通孔连通上层水腔和下层水腔，气缸盖本体设置有进气侧壁和排气侧壁，进气侧壁设置有进水口，进水口与上层水腔连通，且进水口位于上层水腔的下方，排气侧壁设置有出水口，出水口与下层水腔连通，且出水口位于下层水腔的上方。该气缸盖能够在冷却液排出时，既带走上层水腔的气泡，又带走下层水腔的气泡，增强对气缸盖的冷却效果，提高气缸盖的可靠性。

Description

一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法

技术领域

本发明涉及发动机气缸盖技术领域，尤其涉及一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法。

背景技术

发动机气缸盖的主要作用是密封气缸中的燃气，将新鲜空气导入气缸，将高温燃气排出气缸。气缸盖与高温燃气接触而承受很高的热负荷，为了降低热负荷，通常在气缸盖内部设置冷却水腔，冷却水在冷却水腔内流动，以对气缸盖进行冷却。发动机气缸盖的冷却水腔一般都设计为上下两层，通过在冷却水腔内设置隔板，将冷却水腔分为上层水腔和下层水腔。

目前有两种冷却方式；第一种是冷却水先经过下层水腔再经过上层水腔，第二种是冷却水先经过上层水腔在经过下层水腔。采用第一种方式时，下层水腔与进水口连通，上层水腔与出水口连通，冷却水从进水口进入下层水腔，流经气缸盖鼻梁区(即相邻气门之间的区域)后汇总至隔板上的连通孔，通过连通孔流入的上层水腔，由出水口流出气缸盖。采用这种方式，由于冷却水自下而上流动，冷却水的流速相对较低，冷却效率低，冷却效果不好。采用第二种方式时，下层水腔与出水口连通，上层水腔与进水口连通，冷却水从上层水腔通过连通孔流向下层水腔，流速大，冷却效果好，但是，目前采用第二种方式的气缸盖结构中，出水口均设置于气缸盖的底板上，出水口位于下层水腔的下方，而冷却液中气泡的流动趋势总是自下而上的，所以冷却液排出时无法带走冷却液中的气泡，当气泡在气缸盖的壁面上聚集到一定程度后，气泡挤占下层水腔的容积，致使下层水腔的冷却液减少，从而导致下层水套的冷却液温度升高而产生沸腾，降低了冷却液的散热效率，使得发动机底板温度升高，当温度升高到一定程度时，气缸盖底板开裂，影响气缸盖的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法，以解决的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种气缸盖，包括：

气缸盖本体，所述气缸盖本体内设置有冷却水腔；

隔板，所述隔板固定设置于所述冷却水腔内，所述隔板将所述冷却水腔由上而下分为上层水腔和下层水腔，隔板上设置有连通孔，所述连通孔连通所述上层水腔和所述下层水腔；

所述气缸盖本体设置有进气侧壁和排气侧壁，所述进气侧壁设置有进水口，所述进水口与所述上层水腔连通，且所述进水口位于所述上层水腔的下方，所述排气侧壁设置有出水口，所述出水口与所述下层水腔连通，且所述出水口位于所述下层水腔的上方。

作为优选，所述气缸盖本体设置有底板，所述底板设置有两个进气口和两个排气口，两个所述进气口和两个所述排气口的中心线呈矩形设置，两个所述排气口之间形成排排鼻梁区，所述隔板设置有加强孔，所述加强孔设置于正对所述排排鼻梁区的位置。

作为优选，所述底板设置有喷油器安装孔，两个所述进气口和两个所述排气口绕所述喷油器安装孔的圆周间隔设置，所述气缸盖还包括喷油器衬套，所述喷油器衬套固定设置于所述喷油器安装孔，所述喷油器衬套位于所述连通孔内。

作为优选，所述气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部和两个进气门导管连接部，两个所述排气门导管连接部和两个所述进气门导管连接部均位于上层水腔内，所述气缸盖还包括阻水环，所述阻水环固定设置于上层水腔，且能阻止冷却水从所述进水口流出后不经过两个所述排气门导管连接部而直接从两个所述进气门导管连接部之间流入所述连通孔。

作为优选，所述隔板的两端分别固定连接所述进气侧壁和排气侧壁。

作为优选，所述气缸盖盖设于多个气缸，所述进气侧壁对应每个所述气缸设置一个所述进水口，所述排气侧壁对应每两个所述气缸设置一个所述出水口。

一种气缸盖冷却系统，包括上述的气缸盖。

作为优选，还包括进水组件和出水组件，所述进水组件与所述进水口连接，所述出水组件与所述出水口连接，所述进水组件用于给所述气缸盖提供冷却水，所述出水组件用于收集从所述气缸盖流出的所述冷却水。

一种发动机，包括上述的气缸盖冷却系统。

一种气缸盖冷却方法，采用上述的气缸盖冷却系统，包括：

所述冷却水从所述进水组件进入所述进水口；

所述冷却水从所述进水口由下向上流动进入所述上层水腔；

所述气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部和两个进气门导管连接部，所述冷却水在所述上层水腔内沿逆时针流动，依次流经其一所述进气门导管连接部，两个所述排气门导管连接部和另一所述进气门导管连接部，并从两个所述排气门导管连接部和两个所述进气门导管连接部之间汇集流入连通孔；

所述气缸盖本体设置有底板，所述底板设置有两个进气口和两个排气口，所述冷却水从所述连通孔流入所述下层水腔，流经两个所述排气口和两个所述进气口相互之间的区域后汇集，并由下向上流动进入所述出水口；

所述冷却水从所述出水口进入所述出水组件。

本发明的有益效果：本发明提供一种气缸盖、气缸盖冷却系统、发动机及气缸盖冷却方法，该气缸盖中，气缸盖本体设置有进气侧壁和排气侧壁，进气侧壁设置有进水口，进水口与上层水腔连通，且进水口位于上层水腔的下方，排气侧壁设置有出水口，出水口与下层水腔连通，且出水口位于下层水腔的上方。对该气缸盖进行冷却时，冷却水从进水口进入上层水腔，再通过连通孔流入下层水腔，最后从出水口流出。冷却水从上层水腔向下层水腔流动，在自身重力的作用下，流速更快，冲击力大，从而对气缸盖的冷却效果更好。并且，冷却水里的气泡流动趋势总是自下而上的，由于进水口设置在位于上层水腔下方的位置，冷却水从进水口进入上层水腔时也是自下而上流动的，冷却水流动方向与气泡流动方向一致，能够带动气泡流动，有利于带走气泡，避免气泡在上层水腔的壁面上聚集。由于出水口设置在位于下层水腔的上方的位置，冷却水从下层水腔流入出水口时的流动方向是自下而上的，与气泡的流动方向一致，从而冷却水能带走下层水腔内的气泡，防止气泡聚集在壁面或隔板上，能够增强对气缸盖的冷却效果，提高气缸盖的可靠性。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的气缸盖的剖面示意图；

图2是本发明具体实施例提供的气缸盖内冷却水流向示意图；

图3是本发明具体实施例提供的气缸盖的进水口位置分布示意图；

图4是本发明具体实施例提供的气缸盖的出水口位置分布示意图；

图5是本发明具体实施例提供的气缸盖底板结构示意图；

图6是本发明具体实施例提供的气缸盖的下层水腔内冷却水流向示意图；

图7是本发明具体实施例提供的气缸盖的上层水腔内冷却水流向示意图。

图中：

1、上层水腔；2、下层水腔；3、隔板；4、连通孔；5、进气侧壁；6、排气侧壁；7、进水口；8、出水口；9、进气口；10、排气口；11、喷油器安装孔；12、排排鼻梁区；13、第二进排鼻梁区；14、进进鼻梁区；15、第一进排鼻梁区；16、进气门导管连接部；17、排气门导管连接部；18、加强孔；19、阻水环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中，采用冷却水先流经上层水腔后流经下层水腔的冷却方式的气缸盖结构中，出水口都设置在比下层水腔低的位置，冷却水从下层水腔流出时是自上而下流动，而冷却液中气泡的流动趋势总是自下而上的，这就导致冷却液排出时无法带走冷却液中的气泡，当气泡在气缸盖的壁面上聚集到一定程度后，降低冷却液的散热效率，影响气缸盖的可靠性。

对此，本发明提供一种气缸盖，该气缸盖的出水口设置在位于下层水腔上方的位置，进水口设置在位于上层水腔下方的位置，能够在冷却液排出时，既带走上层水腔的气泡，又带走下层水腔的气泡，增强对气缸盖的冷却效果，提高气缸盖的可靠性。

如图1和图2所示，该气缸盖包括气缸盖本体和隔板3，气缸盖本体内设置有冷却水腔，隔板3固定设置于冷却水腔内，隔板3将冷却水腔由上而下分为上层水腔1和下层水腔2，隔板3上设置有连通孔4，连通孔4连通上层水腔1和下层水腔2，气缸盖本体设置有进气侧壁5和排气侧壁6，进气侧壁5设置有进水口7，进水口7与上层水腔1连通，且进水口7位于上层水腔1的下方，排气侧壁6设置有出水口8，出水口8与下层水腔2连通，且出水口8位于下层水腔2的上方。对该气缸盖进行冷却时，冷却水从进水口7进入上层水腔1，再通过连通孔4流入下层水腔2，最后从出水口8流出。气缸盖的底板是一个重点冷却区域，冷却水从上层水腔1向下层水腔2流动，在自身重力的作用下，流速更快，冲击力更大，且冷却液流动时紧贴气缸盖的底板，加强对气缸盖底板的冷却，从而对气缸盖的冷却效果更好。并且，冷却水里的气泡流动趋势总是自下而上的，由于进水口7设置在位于上层水腔1下方的位置，冷却水从进水口7进入上层水腔1时也是自下而上流动的，冷却水流动方向与气泡流动方向一致，能够带动气泡流动，有利于带走气泡，避免气泡在上层水腔1的壁面上聚集。由于出水口8设置在位于下层水腔2的上方的位置，冷却水从下层水腔2流入出水口8时的流动方向是自下而上的，与气泡的流动方向一致，从而冷却水能带走下层水腔2内的气泡，防止气泡聚集在壁面或隔板3上，能够增强对气缸盖的冷却效果，提高气缸盖的可靠性。可选地，隔板3的两端分别固定连接进气侧壁5和排气侧壁6，能够提高气缸盖的刚度和强度，进一步提高气缸盖的可靠性。

可选地，气缸盖盖设于多个气缸，进气侧壁5对应每个气缸设置一个进水口7，排气侧壁6对应每两个气缸设置一个出水口8。如图3和图4所示，在一个实施例中，该气缸盖应用在直列六缸发动机上，气缸盖盖设于六个气缸，气缸盖设置有六个冷却水腔，六个冷却水腔和六个气缸一一对应地设置，进气侧壁5设置有六个进水口7，每个冷却水腔与一个进水口7连通，六个进水口7均设置于进气侧壁5的下方，位于上层水腔1的下方；排气侧壁6设置有三个出水口8，每两个冷却水腔连通一个出水口8，三个出水口8均设置于排气侧壁6的上方，位于下层水腔2的上方。

可选地，如图5和图6所示，气缸盖本体设置有底板，底板设置有两个进气口9和两个排气口10，两个进气口9和两个排气口10的中心线呈矩形设置，两个进气口9和两个排气口10相互之间的形成鼻梁区，两个进气口9之间形成进进鼻梁区14，其一进气口9和其一排气口10之间形成第一进排鼻梁区15，另一进气口9和另一排气口10之间形成第二进排鼻梁区13，两个排气口10之间形成排排鼻梁区12，冷却水从连通孔4流入下层水腔2后，会分别流过进进鼻梁区14、第一进排鼻梁区15、第二进排鼻梁区13和排排鼻梁区12，再汇聚至出水口8。其中排排鼻梁区12是需要重点冷却的区域，为了加强对排排鼻梁区12的冷却，在隔板3设置有加强孔18，加强孔18设置于正对排排鼻梁区12的位置。冷却水从加强孔18直接流入排排鼻梁区12，加强孔18还可以和连通孔4连通，能增加排排鼻梁区12的冷却水流量和流速，从而提高对排排鼻梁区12的冷却效果，提高气缸盖的可靠性。

可选地，底板设置有喷油器安装孔11，两个进气口9和两个排气口10绕喷油器安装孔11的圆周间隔设置，气缸盖还包括喷油器衬套，喷油器衬套固定设置于喷油器安装孔11，喷油器衬套位于连通孔4内。喷油器固定安装在喷油器衬套内，喷油器衬套也需要重点冷却，将喷油器衬套设置于连通孔4内，冷却水会从衬套的外壁流过，能够加强对喷油器衬套的冷却。

可选地，如图7所示，气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部17和两个进气门导管连接部16，两个排气门导管连接部17和两个进气门导管连接部16均位于上层水腔1内，其中，两个排气门导管连接部17也是冷却的重点区域，为了防止冷却水从进水口7进入后不经过两个排气门导管连接部17而是直接从靠近进气侧壁5处的两个进气门导管连接部16之间流入连通孔4，在上层水腔1固定设置阻水环19，阻水环19设置在进气侧壁5和靠近进水口7的进气门导管连接部16之间，能阻止冷却水从此处通过，从而使冷却水从进水口7进入上层水腔1后，沿逆时针流动，会依次经过其一进气门导管连接部16、其一排气门导管连接部17、另一排气门导管连接部17和另一进气门导管连接部16，并汇聚至其一进气门导管连接部16与其一排气门导管连接部17之间的区域、其一排气门导管连接部17与另一排气门导管连接部17之间的区域、另一排气门导管连接部17和另一进气门导管连接部16之间的区域以及其一进气门导管连接部16和另一进气门导管连接部16之间的区域后流入了连通孔4和加强孔18，能够增强对两个进气门导管连接部16的冷却。

本发明还提供一种气缸盖冷却系统，包括上述的气缸盖。该气缸盖冷却系统还包括进水组件和出水组件，进水组件与进水口7连接，进水组件为气缸盖的冷却提供冷却水，出水组件与出水口8连接，出水组件收集从气缸盖流出的冷却水。冷却水从进水组件直接进入进水口7，经过上层水腔1后流入连通孔4，经过下层水腔2后流入出水口8，从出水口8直接流入出水组件，冷却水不经过气缸，该气缸盖冷却系统只对气缸盖进行冷却，冷却效果更好。

本发明还提供一种发动机，包括上述的气缸盖冷却系统。

本发明还提供一种气缸盖冷却方法，采用上述的气缸盖冷却系统，包括：

冷却水从进水组件进入进水口7；

冷却水从进水口7由下向上流动进入上层水腔1；

气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部17和两个进气门导管连接部16，冷却水在上层水腔1内沿逆时针流动，依次流经其一进气门导管连接部16，两个排气门导管连接部17和另一进气门导管连接部16，并从两个排气门导管连接部17和两个进气门导管连接部16之间汇集流入连通孔4；

气缸盖本体设置有底板，底板设置有两个进气口9和两个排气口10，冷却水从连通孔4流入下层水腔2，流经两个排气口10和两个进气口9相互之间的区域后汇集，并由下向上流动进入出水口8；

冷却水从出水口8进入出水组件。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气缸盖，其特征在于，包括：

气缸盖本体，所述气缸盖本体内设置有冷却水腔；

隔板(3)，所述隔板(3)固定设置于所述冷却水腔内，所述隔板(3)将所述冷却水腔由上而下分为上层水腔(1)和下层水腔(2)，隔板(3)上设置有连通孔(4)，所述连通孔(4)连通所述上层水腔(1)和所述下层水腔(2)；

所述气缸盖本体设置有进气侧壁(5)和排气侧壁(6)，所述进气侧壁(5)设置有进水口(7)，所述进水口(7)与所述上层水腔(1)连通，且所述进水口(7)位于所述上层水腔(1)的下方，所述排气侧壁(6)设置有出水口(8)，所述出水口(8)与所述下层水腔(2)连通，且所述出水口(8)位于所述下层水腔(2)的上方。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖本体设置有底板，所述底板设置有两个进气口(9)和两个排气口(10)，两个所述进气口(9)和两个所述排气口(10)的中心线呈矩形设置，两个所述排气口(10)之间形成排排鼻梁区(12)，所述隔板(3)设置有加强孔(18)，所述加强孔(18)设置于正对所述排排鼻梁区(12)的位置。

3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述底板设置有喷油器安装孔(11)，两个所述进气口(9)和两个所述排气口(10)绕所述喷油器安装孔(11)的圆周间隔设置，所述气缸盖还包括喷油器衬套，所述喷油器衬套固定设置于所述喷油器安装孔(11)，所述喷油器衬套位于所述连通孔(4)内。

4.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部(17)和两个进气门导管连接部(16)，两个所述排气门导管连接部(17)和两个所述进气门导管连接部(16)均位于上层水腔(1)内，所述气缸盖还包括阻水环(19)，所述阻水环(19)固定设置于上层水腔(1)，且能阻止冷却水从所述进水口(7)流出后不经过两个所述排气门导管连接部(17)而直接从两个所述进气门导管连接部(16)之间流入所述连通孔(4)。

5.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述隔板(3)的两端分别固定连接所述进气侧壁(5)和排气侧壁(6)。

6.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气缸盖盖设于多个气缸，所述进气侧壁(5)对应每个所述气缸设置一个所述进水口(7)，所述排气侧壁(6)对应每两个所述气缸设置一个所述出水口(8)。

7.一种气缸盖冷却系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的气缸盖。

8.根据权利要求7所述的气缸盖冷却系统，其特征在于，还包括进水组件和出水组件，所述进水组件与所述进水口(7)连接，所述出水组件与所述出水口(8)连接，所述进水组件用于给所述气缸盖提供冷却水，所述出水组件用于收集从所述气缸盖流出的所述冷却水。

9.一种发动机，其特征在于，包括权利要求7或8所述的气缸盖冷却系统。

10.一种气缸盖冷却方法，其特征在于，采用权利要求8所述的气缸盖冷却系统，包括：

所述冷却水从所述进水组件进入所述进水口(7)；

所述冷却水从所述进水口(7)由下向上流动进入所述上层水腔(1)；

所述气缸盖本体设置有两个排气门导管连接部(17)和两个进气门导管连接部(16)，所述冷却水在所述上层水腔(1)内沿逆时针流动，依次流经其一所述进气门导管连接部(16)，两个所述排气门导管连接部(17)和另一所述进气门导管连接部(16)，并从两个所述排气门导管连接部(17)和两个所述进气门导管连接部(16)之间汇集流入连通孔(4)；

所述气缸盖本体设置有底板，所述底板设置有两个进气口(9)和两个排气口(10)，所述冷却水从所述连通孔(4)流入所述下层水腔(2)，流经两个所述排气口(10)和两个所述进气口(9)相互之间的区域后汇集，并由下向上流动进入所述出水口(8)；

所述冷却水从所述出水口(8)进入所述出水组件。

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