CN114991982B - 一种高质量高冷却集成式缸盖及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高质量高冷却集成式缸盖，包括：缸盖本体，缸盖本体内设置两个进气道、两个排气道及以隔板间隔的第一冷却腔和第二冷却腔，隔板的中部设置过水通孔，过水通孔中插入喷油器隔套，喷油器隔套与过水通孔的内壁之间设置间隙，两个进气道和两个排气道均经过第一冷却腔和第二冷却腔，第二冷却腔中的两个进气道之间设置第一过水通道，第二冷却腔中的两个排气道之间设置第二过水通道，喷油器隔套与第一过水通道上方的过水通孔的内壁之间的间隙大于喷油器隔套与第二过水通道上方的过水通孔的内壁之间的间隙。可以除去缸盖本体铸造后堵塞在第一过水通道的毛刺飞边，使冷却液可顺利的在第一过水通道中流通，满足冷却效率，避免冷却不均导致缸盖在鼻梁区开裂。

Description

一种高质量高冷却集成式缸盖及发动机

技术领域

本发明涉及气缸盖技术领域，更具体地说，涉及一种高质量高冷却集成式缸盖。此外，本发明还涉及一种包括上述高质量高冷却集成式缸盖的高质量高冷却集成式发动机。

背景技术

现代大功率柴油机设计向着高爆压的方向发展，随之带来的问题有很多，其中气缸盖工作时，热负荷很大，特别需要充分的冷却，尤其在热负荷较高的鼻梁区，故障率很高。目前技术上下水套过水孔通道面积通过铸造控制，受制于制造工艺差异，在铸造过程中由于过水通道形状限制，会在过水孔前端周围产生大量的毛刺飞边，在缸盖加工成成品后，冷却水在流通过程中，会因铸造飞边导致水的流速及流量大小受到影响，过水孔通道面积无法满足设计上要求的通道尺寸，近而无法满足冷却效率。最终因冷却不均导致缸盖在鼻梁区开裂，整机失效。

综上所述，如何解决现有缸盖无法满足冷却效率的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高质量高冷却集成式缸盖，该高质量高冷却集成式缸盖可以满足冷却效率，避免缸盖在鼻梁区开裂。

本发明的另一目的是提供一种包括上述高质量高冷却集成式缸盖的高质量高冷却集成式发动机。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高质量高冷却集成式缸盖，包括：缸盖本体，所述缸盖本体内设置两个进气道、两个排气道及以隔板间隔的第一冷却腔和第二冷却腔，所述第一冷却腔设置于所述第二冷却腔的上方，所述第一冷却腔设置进水口，所述第二冷却腔设置出水口；

所述隔板的中部设置过水通孔，所述过水通孔中插入分别与所述第一冷却腔的顶面和所述第二冷却腔的底面连接的喷油器隔套，所述喷油器隔套与所述过水通孔的内壁之间设置间隙，两个所述进气道和两个所述排气道均经过所述第一冷却腔和所述第二冷却腔，所述第二冷却腔中的两个所述进气道之间设置第一过水通道，所述第二冷却腔中的两个所述排气道之间设置与所述第一过水通道相对的第二过水通道，所述喷油器隔套与所述第一过水通道上方的所述过水通孔的内壁之间的间隙大于所述喷油器隔套与所述第二过水通道上方的所述过水通孔的内壁之间的间隙。

优选地，所述进水口设置于所述缸盖本体的一端或一侧，所述出水口设置于所述缸盖本体的底部。

优选地，两个所述进气道之间的所述隔板上方、两个所述排气道之间的所述隔板上方及所述进气道和所述排气道之间的所述隔板上方均设置上层过水通道，所有所述上层过水通道均与所述过水通孔连通。

优选地，所述第一冷却腔的上部侧面设置排气口。

优选地，隔板为弧形板。

优选地，所述第一过水通道及所述第二过水通道设置波浪形结构。

优选地，所述过水通孔的内壁为锥面，所述锥面的上端口内径大于所述锥面的下端口内径。

优选地，所述第一冷却腔的顶面设置第一安装孔，所述第二冷却腔的底面设置第二安装孔，所述喷油器隔套的上端与所述第一安装孔密封连接，所述喷油器隔套的下端与第二安装孔密封连接。

一种高质量高冷却集成式发动机，包括气缸盖、气缸体及设置于所述气缸盖与所述气缸体之间的气缸垫，所述气缸盖为上述任意一项所述的高质量高冷却集成式缸盖。

优选地，所述第二冷却腔的底部设置出沙口，所述气缸垫上设置与所述出沙口一一对应的堵塞部。

在加工时，先在隔板中部加工用于供喷油器隔套穿过的初步加工过水通孔，初步加工过水通孔与喷油器隔套为同心设置，且初步加工过水通孔与喷油器隔套之间设置间隙；之后进行二次加工，二次加工为朝向第一过水通道侧偏移，可以同时切除堵塞第一过水通道的毛刺飞边和毛刺飞边上方的部分隔板，扩大第一过水通道侧的过水通孔内壁与喷油器隔套之间的间隙，以避免毛刺飞边堵塞第一过水通道。

本申请所提供的高质量高冷却集成式缸盖通过将所述喷油器隔套与所述第一过水通道上方的所述过水通孔的内壁之间的间隙大于所述喷油器隔套与所述第二过水通道上方的所述过水通孔的内壁之间的间隙，可以除去缸盖本体铸造后堵塞在第一过水通道的毛刺飞边，使冷却液可顺利的在第一过水通道中流通，满足冷却效率，避免冷却不均导致缸盖在鼻梁区开裂，使整机保持有效冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的高质量高冷却集成式缸盖的截面图；

图2为本发明所提供的第二冷却腔的截面图；

图3为本发明所提供的第一冷却腔和第二冷却腔的截面图；

图4为图3的局部放大图；

图5为本发明所提供的高质量高冷却集成式缸盖的底面图；

图6为本发明所提供的第一冷却腔和第二冷却腔的冷却液流动方向示意图；

图7为本发明所提供的第一冷却腔的冷却液流动方向示意图；

图8为本发明所提供的第二冷却腔的冷却液流动方向示意图；

图9为本发明所提供的气缸垫的示意图；

图10为本发明所提供的气缸体的示意图。

图1-10中：

1-第一冷却腔、2-波浪形结构、3-喷油器隔套、4-过水通孔、5-密封o型圈、6-第二冷却腔、7-出水口、8-隔板、9-第一过水通道、10-第二过水通道、11-排气道、12-进气道、13-初步加工通孔、14-二次加工范围、15-下层过水通道、16-出沙口、17-进水口、18-排气口、19-上层过水通道、20-堵塞部、21-流通孔、22-缸体进水孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种高质量高冷却集成式缸盖，该高质量高冷却集成式缸盖可以满足冷却效率，避免缸盖在鼻梁区开裂。

本发明的另一核心是提供一种包括上述高质量高冷却集成式缸盖的高质量高冷却集成式发动机。

请参考图1～10，一种高质量高冷却集成式缸盖，包括：缸盖本体，缸盖本体内设置两个进气道12、两个排气道11及以隔板8间隔的第一冷却腔1和第二冷却腔6，第一冷却腔1设置于第二冷却腔6的上方，第一冷却腔1设置进水口17，第二冷却腔6设置出水口7；

隔板8的中部设置过水通孔4，过水通孔4中插入分别与第一冷却腔1的顶面和第二冷却腔6的底面连接的喷油器隔套3，喷油器隔套3与过水通孔4的内壁之间设置间隙，两个进气道12和两个排气道11均经过第一冷却腔1和第二冷却腔6，第二冷却腔6中的两个进气道12之间设置第一过水通道9，第二冷却腔6中的两个排气道11之间设置与第一过水通道9相对的第二过水通道10，喷油器隔套3与第一过水通道9上方的过水通孔4的内壁之间的间隙大于喷油器隔套3与第二过水通道10上方的过水通孔4的内壁之间的间隙。

需要说明的是，冷却液沿进水口17进入第一冷却腔1，对第一冷却腔1中的进气管和排气管进行冷却，且对第一冷却腔1周围的缸盖本体进行冷却；第一冷却腔1中的冷却液沿隔板8中部的过水通孔4进入第二冷却腔6，以对第二冷却腔6中的进气管和排气管进行冷却，以及对第二冷却腔6周围的缸盖本体进行冷却。喷油器隔套3和隔板8间的间隙处形成了狭窄的第二冷却腔6的入水口，经过该入水口的水流速度迅速加大，很好的冷却了缸盖本体的鼻梁区。

喷油器隔套3用于安装喷油器，喷油器隔套3将喷油器与第一冷却腔1和第二冷却腔6隔离开，以避免冷却液进入第一冷却腔1和第二冷却腔6，喷油器隔套3的上端与第一冷却腔1的顶部连接，喷油器隔套3的下端与第二冷却腔6的底部连接。

两个进气道12的进气口设置于缸盖本体的一侧，两个进气道12的出气口设置于缸盖本体的底部，两个进气道12沿进气口向出气口延伸，依次穿过第一冷却腔1、隔板8、第二冷却腔6。两个排气道11的进气口设置于缸盖本体的另一侧，两个排气道11的出气口设置于缸盖本体的底部，两个排气道11沿进气口向出气口延伸，依次穿过第一冷却腔1、隔板8、第二冷却腔6。

第一过水通道9的内壁由隔板8的底面、两个进气管的外壁及第二冷却腔6的底面环绕连接而成，缸盖本体以铸造工艺铸造而成，在铸造时第一过水通道9会被毛刺飞边堵塞，为了去除堵塞的毛刺飞边，在加工时，先在隔板8中部加工用于供喷油器隔套3穿过的初步加工通孔13，初步加工过水通孔4与喷油器隔套3为同心设置，且初步加工通孔13与喷油器隔套3之间设置间隙；之后通过对二次加工范围14计算并进行二次加工，二次加工为朝向第一过水通道9侧偏移，可以同时切除堵塞第一过水通道9的毛刺飞边和毛刺飞边上方的部分隔板8，扩大第一过水通道9侧的过水通孔4内壁与喷油器隔套3之间的间隙，以避免毛刺飞边堵塞第一过水通道9。

本申请所提供的高质量高冷却集成式缸盖通过将喷油器隔套3与第一过水通道9上方的过水通孔4的内壁之间的间隙大于喷油器隔套3与第二过水通道10上方的过水通孔4的内壁之间的间隙，可以除去缸盖本体铸造后堵塞在第一过水通道9的毛刺飞边，使冷却液可顺利的在第一过水通道9中流通，满足冷却效率，避免冷却不均导致缸盖在鼻梁区开裂，使整机保持有效冷却。

本申请适用于单缸和多缸的发动机，当发动机为多缸时，在每个缸对应的缸盖的位置均设置进气道12、排气道11、第一冷却腔1、第二冷却腔6、隔板8和喷油器隔套3。

由于发动机工作时，缸盖上下面温差很大，如果水套设计时，流过缸盖上下表面的速度一样时，则缸盖火力面冷却不够，如何将冷却水的流速合理分配到缸盖不同冷却区域，一直是缸盖水套设计的难点。有的缸盖水套流通截面小，速度快，但容量小，带走的热量有限，有的缸盖水套流通面积大，但冷却液的流速慢，对鼻梁区的冷却不够。

为解决上述问题，在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第一冷却腔1中冷却液的流通截面大于第二冷却腔6中冷却液的流通截面，第一冷却腔1中的冷却液的流通截面大，冷却液的容量大，以带走更多的热量，提升冷却效果；第二冷却腔6中的冷却液的流通截面小，流速快，提升对鼻梁区的冷却效果。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，进水口17设置于缸盖本体的一端或一侧，出水口7设置于缸盖本体的底部。当缸盖对应多缸发动机时，处于端部的第一冷却腔1的进水口17可设置于缸盖本体的一端，其余第一冷却腔1的进水口17可设置于缸盖本体的一侧，或所有第一冷却腔1的进水口17均设置于缸盖本体的一侧，以便于进行管路的布置。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，两个进气道12之间的隔板8上方、两个排气道11之间的隔板8上方及进气道12和排气道11之间的隔板8上方均设置上层过水通道19，所有上层过水通道19均与过水通孔4连通。上层过水通道19用于导向冷却液，使冷却液在第一冷却腔1体具有稳定的流向，避免涡流的产生，提升冷却液的流通性，提升冷却效果。

优选的，进气道12与排气道11之间设置下层过水通道15，以提升冷却液的流通性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第一冷却腔1的上部侧面设置排气口18。在向第一冷却腔1中注入冷却液的过程中，由于第一冷却腔1中原先具有空气，空气会浮在冷却液的上方，如果不及时排除，会影响散热，通过排气口18用以将第一冷却腔1水中的空气排出，提升散热效果。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，隔板8为弧形板。沿隔板8的边缘从上向下逐渐延伸，形成缓慢过渡结构，该结构的隔板8刚度好、流通阻力小，提升冷却液的流通性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第一过水通道9及第二过水通道10设置波浪形结构2。波浪形结构2具有波峰和波谷，沿过水通孔4下方向外依次设置波谷、波峰、波谷、波峰，波峰和波谷的数量可依据实际应用情况进行设置；冷却液在经过第二冷却腔6时，依次经过波峰、波谷、波峰、波谷后沿出水口7流出。缸盖火力面设置波浪形机构，既增加了关键区域的冷却也考虑了薄弱区域的强度增加，提升了缸盖本体的鼻梁区的冷却效果。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，过水通孔4的内壁为锥面，锥面的上端口内径大于锥面的下端口内径。过水通孔4为锥形孔，冷却液沿锥形孔的上端口向下流，提升了冷却液在过水通孔4的上端口的流通性，过水通孔4的下端口收缩，可以提升过水通孔4的下端口处的冷却液的流速。锥形结构的过水通孔4便于加工。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第一冷却腔1的顶面设置第一安装孔，第二冷却腔6的底面设置第二安装孔，喷油器隔套3的上端与第一安装孔密封连接，喷油器隔套3的下端与第二安装孔密封连接。具体的，可在喷油器隔套3上端外周安装密封o型圈5，以避免冷却液沿第一安装孔流出。将喷油器隔套3的上端和下端分别进行固定，可以提升喷油器隔套3安装的稳定性。

除了上述高质量高冷却集成式缸盖，本发明还提供一种高质量高冷却集成式发动机，包括气缸盖、气缸体及设置于气缸盖与气缸体之间的气缸垫，气缸盖为上述任意一实施例所公开的高质量高冷却集成式缸盖。气缸盖垫为设置在气缸体和气缸盖之间的弹性密封元件。由于气缸体和气缸盖之间不可能绝对平整，因此，就需要有气缸垫来防止高压气体、润滑油及冷却液窜出。本申请所提供的高质量高冷却集成式发动机冷却效率高，使整机保持有效冷却。为了便于冷却液沿气缸盖中的冷却液流入气缸体中，在汽缸垫设置与出水口7对应的流通孔21，气缸体的上端面设置与流通孔21对应的缸体进水孔22。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，第二冷却腔6的底部设置出沙口16，气缸垫上设置与出沙口16一一对应的堵塞部20。出沙口16的设置可以在气缸盖铸造完成后将内部沙子导出，为了避免冷却液沿出沙口16流出，在汽缸垫对应出沙口16的位置设置堵塞部20，以堵塞出沙口16。优选地，堵塞部20为封水圈。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的高质量高冷却集成式缸盖进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，包括：缸盖本体，所述缸盖本体内设置两个进气道（12）、两个排气道（11）及以隔板（8）间隔的第一冷却腔（1）和第二冷却腔（6），所述第一冷却腔（1）设置于所述第二冷却腔（6）的上方，所述第一冷却腔（1）设置进水口（17），所述第二冷却腔（6）设置出水口（7）；

所述隔板（8）的中部设置过水通孔（4），所述过水通孔（4）中插入分别与所述第一冷却腔（1）的顶面和所述第二冷却腔（6）的底面连接的喷油器隔套（3），所述喷油器隔套（3）与所述过水通孔（4）的内壁之间设置间隙，两个所述进气道（12）和两个所述排气道（11）均经过所述第一冷却腔（1）和所述第二冷却腔（6），两个所述进气道（12）之间设置第一过水通道（9），两个所述排气道（11）之间设置与所述第一过水通道（9）相对的第二过水通道（10），在所述第一过水通道（9）加工时，初步加工所述过水通孔（4）与所述喷油器隔套（3）为同心设置，二次加工为朝向所述第一过水通道（9）侧偏移，可以同时切除堵塞所述第一过水通道（9）的毛刺飞边和毛刺飞边上方的部分所述隔板（8），使得所述喷油器隔套（3）与所述第一过水通道（9）上方的所述过水通孔（4）的内壁之间的间隙大于所述喷油器隔套（3）与所述第二过水通道（10）上方的所述过水通孔（4）的内壁之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，所述进水口（17）设置于所述缸盖本体的一端或一侧，所述出水口（7）设置于所述缸盖本体的底部。

3.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，两个所述进气道（12）之间的所述隔板（8）上方、两个所述排气道（11）之间的所述隔板（8）上方及所述进气道（12）和所述排气道（11）之间的所述隔板（8）上方均设置上层过水通道（19），所有所述上层过水通道（19）均与所述过水通孔（4）连通。

4.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，所述第一冷却腔（1）的上部侧面设置排气口（18）。

5.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，隔板（8）为弧形板。

6.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，所述第一过水通道（9）及所述第二过水通道（10）设置波浪形结构（2）。

7.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，所述过水通孔（4）的内壁为锥面，所述锥面的上端口内径大于所述锥面的下端口内径。

8.根据权利要求1所述的高质量高冷却集成式缸盖，其特征在于，所述第一冷却腔（1）的顶面设置第一安装孔，所述第二冷却腔（6）的底面设置第二安装孔，所述喷油器隔套（3）的上端与所述第一安装孔密封连接，所述喷油器隔套（3）的下端与第二安装孔密封连接。

9.一种高质量高冷却集成式发动机，其特征在于，包括气缸盖、气缸体及设置于所述气缸盖与所述气缸体之间的气缸垫，所述气缸盖为权利要求1至8任意一项所述的高质量高冷却集成式缸盖。

10.根据权利要求9所述的高质量高冷却集成式发动机，其特征在于，所述第二冷却腔（6）的底部设置出沙口（16），所述气缸垫上设置与所述出沙口（16）一一对应的堵塞部（20）。