CN209781056U - 高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，包括气缸盖本体、中隔板与进排气道部分，在中隔板上方的气缸盖本体内设有上层水套腔，在中隔板下方的气缸盖本体内设有下层水套腔；进排气道部分包括火花塞密封套、两个进气道、两个排气道与排气导管套，火花塞密封套位于两个进气道与两个排气道的中间位置，在排气道上方的气缸盖本体上设有排气导管套；在对应两个进气道之间位置的气缸盖本体上设有进气侧导流筋，在两个排气道之间设有排排气门鼻梁，在对应排排气门鼻梁位置的气缸盖本体上设有排气侧导流筋。本实用新型可靠性好、能对气缸盖本体的火力面进行有效地冷却、保证了火花塞的密封安装、显著地改善了排气座圈导管的磨损。

Description

高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的气缸盖，具体地说是一种高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构。

背景技术

随着环保这一全球性问题的日益凸显，汽车排放备受关注，欧美不断推出更加严苛的排放法规，中国用户对天然气发动机的需求不断增长，天然气发动机即将面临国VI排放法规的挑战。目前国际上较成熟的技术路线是采取当量燃烧、外部冷却EGR和三元催化转化器技术。该技术路线的采用在满足法规要求的同时，排气温度比国V升高80℃以上，缸盖热负荷大幅升高，对气缸盖火花塞密封及热疲劳性能提出了更加严苛的要求。

随着天然气发动机功率密度不断提高，爆发压力逐渐接近柴油发动机，需要一定的底板厚度及整体强度来抵抗较高的爆发压力，同时当量燃烧技术的采用导致热负荷增加，必须设计高效冷却的水套以获得更均匀的温度场和更好的低周疲劳寿命。采用双层水套能够使火力面获得最优冷却。此外，火花塞的安装必须可靠密封无渗漏，在这种条件下，需要优化气缸盖的结构设计，确保发动机的性能和可靠性。

目前解决火花塞密封的普遍技术方案是采用镶嵌钢质或铜质火花塞密封套管以密封火花塞，缺点主要是结构复杂，存在气缸盖内冷却液通过火花塞密封套进入火花塞安装空间内导致火花塞失效或泄漏到气缸内风险导致发动机无法正常启动等风险，同时受限于火花塞存在需要旋出进行定期维护保养及更换事实，导致火花塞密封套易发生松动而大大增加泄露风险。同时上述天然气缸盖均未考虑到天然气燃烧特别是当量燃烧技术采用后排气温度大幅升高导致的排气座圈及排气导管磨损问题。此类方案的缺点是结构复杂，零件多，存在泄露导致发动机无法正常工作；同时，其他专利中均没有考虑采用纯双层水套加强天然气缸盖火力面冷却及解决排气导管的磨损问题，上述天然气气缸盖结构无法应对为满足国VI及以上排放法规要求所采取燃烧路线带来的高热负荷下的可靠性问题。

对于专利文献1（CN203948183U）、专利文献2（CN206539425U）和专利文献3（CN2049211936U）公开的气缸盖结构形式简单，仅说明适用于天然气发动机，无法应对国VI及以上法规采用当量燃烧技术路线时导致的高热负荷以及可靠性问题；专利文献3所述气缸盖采用的火花塞安装是铜套形式，受空间限制刚度较差，在发动机工作时易发生应力松弛现象，导致漏水等故障。

综上，现有天然气气缸盖结构设计较简单，冷却效率低，无法满足严苛的国VI排放法规，及采用当量燃烧加EGR加TWC技术路线带来的更高排温和热负荷，易发生热疲劳开裂故障或发生冷却液经火花塞密封套泄露。因此，为解决上述问题，需要发明一种适用于国VI排放法规当量燃烧技术路线的高可靠性气缸盖。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可靠性好、能对气缸盖本体的火力面进行有效地冷却、保证了火花塞的密封安装、显著改善排气座圈导管的磨损的高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构。

按照本实用新型提供的技术方案，所述高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，包括一体铸造成型的气缸盖本体、中隔板与进排气道部分，在中隔板上方的气缸盖本体内设有上层水套腔，在中隔板下方的气缸盖本体内设有下层水套腔，在气缸盖本体上设有与上层水套腔相连的冷却水进口与出口，在气缸盖本体上设有与下层水套腔相连的冷却水进口与出口；所述进排气道部分包括火花塞密封套、两个进气道、两个排气道与排气导管套，火花塞密封套位于两个进气道与两个排气道的中间位置，在排气道上方的气缸盖本体上设有排气导管套；在对应两个进气道之间位置的气缸盖本体上设有进气侧导流筋，在两个排气道之间设有排气门鼻梁，在对应排气门鼻梁位置的气缸盖本体上设有排气侧导流筋。

作为优选：在所述相邻的进气道与排气道之间设有进排气门鼻梁。

作为优选：所述排气导管套位于上层水套腔内，排气导管套被上层水套腔包围。

本实用新型可靠性好、能对气缸盖本体的火力面进行有效地冷却、保证了火花塞的密封安装、显著地改善了排气座圈导管的磨损。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，包括一体铸造成型的气缸盖本体1、中隔板2与进排气道部分，在中隔板2上方的气缸盖本体1内设有上层水套腔4，在中隔板2下方的气缸盖本体1内设有下层水套腔5，在气缸盖本体1上设有与上层水套腔4相连的冷却水进口与出口，在气缸盖本体1上设有与下层水套腔5相连的冷却水进口与出口；所述进排气道部分包括火花塞密封套31、两个进气道32、两个排气道33与排气导管套34，火花塞密封套31位于两个进气道32与两个排气道33的中间位置，在排气道33上方的气缸盖本体1上设有排气导管套34；在对应两个进气道32之间位置的气缸盖本体1上设有进气侧导流筋6，在两个排气道33之间设有排气门鼻梁36，在对应排气门鼻梁36位置的气缸盖本体1上设有排气侧导流筋8。

在所述相邻的进气道32与排气道33之间设有进排气门鼻梁35。

所述排气导管套34位于上层水套腔4内，排气导管套34被上层水套腔4包围。

本实用新型采用与气缸盖本体1一体铸造成型的火花塞密封套31，确保了火花塞可靠密封零渗漏。

本实用新型采用中隔板2完全分离上层水套腔4和下层水套腔5，冷却液在下层水套腔5经过进进气侧导流筋6和排气侧导流筋8的导流，优化了水流，使冷却水流以较高流速通过排气门鼻梁36，达到高效冷却气缸盖本体1的下端面（即缸盖火力面）、排气导管套34的目的。

在排气道33上方的气缸盖本体1上设有排气导管套34，排气导管套34位于上层水套腔4内，使用时，排气导管套34被上层水套腔4内的冷却水包围，能够显著改善排气座圈导管的磨损。

本实用新型可以减少密封结构件，降低气缸盖本体1的下端面的温度，实现了靶向冷却，提高了气缸盖本体1及排气座圈导管的可靠性，实现了国VI天然气发动机缸盖在采用当量燃烧技术路线带来的高热负荷下可靠工作的目的，同时解决了外接镶嵌式火花塞密封套密封火花塞发生泄露的问题；同时由于本实用新型不存在镶嵌式火花塞密封套，结构简单，可实现零渗漏，提高缸盖可靠性。

本实用新型通过优化下层水套腔5的结构使冷却液带走更多热量，降低整个底板的温度而获得更低的缸盖火力面温度场，保证了气缸盖在高热负荷工作条件下的可靠性；因这种结构形状的特殊性，使影响缸盖低周疲劳寿命的拉压应力得以释放，从而显著提高缸盖低周疲劳寿命。本实用新型优化排气道设计，使上层水套腔4可以冷却安装在排气导管套34的排气座圈导管。

Claims (3)

1.一种高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，包括一体铸造成型的气缸盖本体（1）、中隔板（2）与进排气道部分，在中隔板（2）上方的气缸盖本体（1）内设有上层水套腔（4），在中隔板（2）下方的气缸盖本体（1）内设有下层水套腔（5），在气缸盖本体（1）上设有与上层水套腔（4）相连的冷却水进口与出口，在气缸盖本体（1）上设有与下层水套腔（5）相连的冷却水进口与出口；所述进排气道部分包括火花塞密封套（31）、两个进气道（32）、两个排气道（33）与排气导管套（34），火花塞密封套（31）位于两个进气道（32）与两个排气道（33）的中间位置，在排气道（33）上方的气缸盖本体（1）上设有排气导管套（34）；其特征是：在对应两个进气道（32）之间位置的气缸盖本体（1）上设有进气侧导流筋（6），在两个排气道（33）之间设有排气门鼻梁（36），在对应排气门鼻梁（36）位置的气缸盖本体（1）上设有排气侧导流筋（8）。

2.如权利要求1所述的高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，其特征是：在所述相邻的进气道（32）与排气道（33）之间设有进排气门鼻梁（35）。

3.如权利要求1所述的高效冷却可靠密封的天然气气缸盖结构，其特征是：所述排气导管套（34）位于上层水套腔（4）内，排气导管套（34）被上层水套腔（4）包围。