CN110107422A - 柴油发动机气缸盖及柴油发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油发动机气缸盖，包括气缸盖本体以及设置于气缸盖本体上且用于安装第一摇臂轴座的第一安装凸台、用于安装第二摇臂轴座的第二安装凸台和用于安装第三摇臂轴座的第三安装凸台，所述第一安装凸台位于第二安装凸台和第三安装凸台之间且第一安装凸台设置多个。本发明的柴油发动机气缸盖，通过在气缸盖本体上设置多个安装凸台，增加摇臂轴座的数量，进而增加了摇臂轴在两头的受力面积，通过有效减小摇臂轴上的应力来解决摇臂轴断裂问题，降低摇臂轴出现断裂的风险，并可以减少工艺加工节拍。本发明还公开了一种柴油发动机。

Description

柴油发动机气缸盖及柴油发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体地说，本发明涉及一种柴油发动机气缸盖及柴油发动机。

背景技术

柴油机因其高热效率、结构紧凑、运行维护简便等特点被广泛应用在汽车、农用机械、工程机械、船舶、内燃机车、通讯、军用、发电等各个领域。随着科学技术的不断发展，柴油机技术得到了全面的升级：降低运动件间的摩擦负阻力；采用废气涡轮增压中冷技术增加进气量；采用高压共轨及电控燃油喷射***使燃油消耗率更低，有效热效率更高；采用电控EGR技术及排放后处理技术降低尾气对环境的污染……所有技术发展的目标都是为了使柴油机体积更小、重量更轻，性能更好、油耗更低，并能适应越来越严格的排放法规要求。

作为柴油机机体的重要组成部分，气缸盖的基本功能就是能够在最小流动损失的条件下提供理想的进气涡流比及流量系数，并使在气缸盖上工作的部件维持在合理的工作温度内，同时还应提供最佳的喷油角度及喷射点。目前强化程度较高的柴油机多采用顶置气门、中置凸轮轴的配气机构形式，此种形式通常由凸轮轴驱动推杆推动摇臂来控制进排气门的开合，摇臂轴会以直接或间接方式固定在气缸盖上，并在首末两端以卡环限制摇臂脱落。出于成本及零部件管控方便性等考虑，摇臂轴通常设计为细长的空心轴贯穿各缸，一方面可以起到减重作用，另一方面润滑油可以通过摇臂轴的中空通道给各缸摇臂轴起到润滑作用。为使摇臂轴座拥有足够壁厚而获得足够强度，气缸盖上摇臂轴座的安装平面低于气门室罩盖安装平面，使工艺加工节拍增加，也提高了此处加工几何公差的保证难度。通过CAE结构分析，此类结构在摇臂轴首、末端处由于应力集中而产生屈服，在台架试验中多次出现的首末端摇臂轴断裂问题也证实了此问题的存在。

气缸盖顶部油池在发动机润滑***中起着重要的作用，首先，气缸盖高压油孔连接缸体高压油道，负责提供足够压力的润滑油对摇臂和摇臂轴等配气机构运动件进行润滑，同时设置有足够面积的回油通道，使多余的润滑油及时回到油底壳；其次，回油通道也是摇臂推杆的活动空间；再次，缸盖上润滑油回油通道也是曲轴箱气体的窜气通道，发动机运行过程中产生的曲轴箱气体经此通道通过气门室罩盖的出气口通入进气歧管进行二次燃烧，达到平衡曲轴箱压力同时减少排放污染的目的。气缸盖每缸重力回油孔底部设计为贯穿孔，目的是为了机体减重。依据配气机构的布置要求，气缸盖回油孔一般设置在排气侧，发动机排气歧管装配增压器后直接固定在气缸盖排气法兰面上，发动机运行过程中机体震动本身较大，加上增压器工作过程中本身的震动，导致气缸垫对缸盖回油孔处密封失效的问题时有发生。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种柴油发动机气缸盖，目的是降低摇臂轴出现断裂的风险。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：柴油发动机气缸盖，包括气缸盖本体以及设置于气缸盖本体上且用于安装第一摇臂轴座的第一安装凸台、用于安装第二摇臂轴座的第二安装凸台和用于安装第三摇臂轴座的第三安装凸台，所述第一安装凸台位于第二安装凸台和第三安装凸台之间且第一安装凸台设置多个。

所述第二安装凸台和所述第三安装凸台位于所述气缸盖本体的长度方向上的相对两端。

所述气缸盖本体具有用于安装喷油器的喷油器孔，喷油器孔设置多个且喷油器孔的数量与所述第一安装凸台的数量相同，各个喷油器孔分别与一个第一安装凸台处于与气缸盖本体的宽度方向相平行的同一直线上。

所述气缸盖本体具有油气分离腔体，油气分离腔体中设置多个气体撞击板，气体撞击板在油气分离腔体中形成引导气流的分离迷宫结构。

所述气体撞击板包括第一气体撞击板和第二气体撞击板，第一气体撞击板和第二气体撞击板均设置多个且所有第一气体撞击板和第二气体撞击板为沿所述油气分离腔体的长度方向依次布置，每相邻两个第一气体撞击板之间布置一个第二气体撞击板，每相邻两个第二气体撞击板之间布置一个第一气体撞击板。

所述第一气体撞击板设置于所述油气分离腔体的第一内壁面上，所述第二气体撞击板设置于所述油气分离腔体的第二内壁面上，第一内壁面和第二内壁面为油气分离腔体的相对两内壁面。

所述第一气体撞击板和第二气体撞击板均设置三个。

所述气缸盖本体具有与所述油气分离腔体连通的取气口和回油孔，回油孔开口处正对气缸盖重力回油的引流通道，使分离后的润滑油流入油底壳内。

所述气缸盖本体具有重力回油腔体，重力回油腔体内设置加强筋。

本发明还提供了一种柴油发动机，包括上述的柴油发动机气缸盖。

本发明的柴油发动机气缸盖结构，通过在气缸盖本体上设置多个安装凸台，增加摇臂轴座的数量，进而增加了摇臂轴在两头的受力面积，通过有效减小摇臂轴上的应力来解决摇臂轴断裂问题，降低摇臂轴出现断裂的风险，并可以减少工艺加工节拍，同时上结合面的平面度等几何公差也易于保证，而且可以间接增加气门室罩盖密封带的宽度，提高此处密封性能。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明柴油发动机气缸盖的俯视图；

图2是本发明柴油发动机气缸盖的立体视图；

图3是本发明柴油发动机气缸盖的另一立体视图；

图中标记为：1、取气口；2、第一气体撞击板；3、第二气体撞击板；4、第一安装凸台；5、第二安装凸台；6、第三安装凸台；7、回油孔；8、挡油板；9、加强筋；10、螺栓孔；11、喷油器孔。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图3所示，本发明提供了一种柴油发动机气缸盖，包括气缸盖本体以及设置于气缸盖本体上且用于安装第一摇臂轴座的第一安装凸台4、用于安装第二摇臂轴座的第二安装凸台5和用于安装第三摇臂轴座的第三安装凸台6，第一安装凸台4位于第二安装凸台5和第三安装凸台6之间且第一安装凸台4设置多个。

具体地说，如图1至图3所示，气缸盖本体具有一定的长度和宽度，气缸盖本体的长度方向和宽度方向相垂直，气缸盖本体作为安装其它部件的基础，气缸盖本体安装在发动机气缸体上，气门室罩盖安装在气缸盖本体上。第二安装凸台5和第三安装凸台6位于气缸盖本体的长度方向上的相对两端，第二安装凸台5位于气缸盖本体的前端，第三安装凸台6位于气缸盖本体的后端。气缸盖本体的前端安装有节温器和水温传感器，相应的，气缸盖本体的前端设置节温器安装法兰面以及水温传感器孔。气缸盖本体上并设置进气道和排气道，气缸盖本体的顶面为与气门室罩盖相贴合的上结合面，上结合面为与气缸盖本体的长度方向和宽度方向相平行的平面，气缸盖本体的底面为与气缸垫相贴合的下结合面，上结合面和下结合面相平行，气门与下结合面垂直，气缸盖下部与气缸垫、活塞头部组成燃烧室。

如图1至图3所示，气缸盖本体具有用于安装喷油器的喷油器孔11，喷油器孔11设置多个且喷油器孔11的数量与第一安装凸台4的数量相同，各个喷油器孔11分别与一个第一安装凸台4处于与气缸盖本体的宽度方向相平行的同一直线上，所有喷油器孔11为沿气缸盖本体的长度方向依次布置，所有第一安装凸台4也为沿气缸盖本体的长度方向依次布置。各个第一安装凸台4处分别安装一个第一摇臂轴座，第一摇臂轴座通过螺栓安装在第一安装凸台4上，相应的，第一安装凸台4上设置螺栓孔。第二安装凸台5和第三安装凸台6均设置一个，第二安装凸台5处安装一个第二摇臂轴座，第二摇臂轴座通过螺栓安装在第二安装凸台5上，第三安装凸台6处安装一个第三摇臂轴座，第三摇臂轴座通过螺栓安装在第三安装凸台6上，相应的，第二安装凸台5和第三安装凸台6上均设置有螺栓孔10。第一摇臂轴座、第二摇臂轴座和第三摇臂轴座共同对同一个摇臂轴提供支撑作用，摇臂轴的轴线与气缸盖本体的长度方向相平行，第二摇臂轴座在摇臂轴的一端对摇臂轴提供支撑，第三摇臂轴座在摇臂轴的另一端对摇臂轴提供支撑，第一摇臂轴座在摇臂轴的两端之间的位置处对摇臂轴提供支撑，摇臂轴长度向前后方向加长，这样设置，一方面加宽了摇臂轴在两头的受力面积，通过有效减小摇臂轴上的应力来解决摇臂轴断裂问题，另一方面减少了工艺加工节拍，同时上结合面的平面度等几何公差也易于保证，而且可以间接增加气门室罩盖密封带的宽度，提高此处密封性能。

在本实施例中，如图1至图3所示，第一安装凸台4共设置四个，第一安装凸台4的数量与发动机缸孔的数量相同，喷油器孔11也设置四个。

如图1至图3所示，气缸盖本体具有气缸盖油池和油气分离腔体，气缸盖油池设置在气缸盖本体的顶部，气缸盖油池通过重力回油腔体与缸体上油孔相连通，用于润滑配气机构，同时使多余润滑油及时回到油底壳。油气分离腔***于气缸盖本体的进气侧，油气分离腔体中设置多个气体撞击板，气体撞击板在油气分离腔体中形成引导气流的分离迷宫结构。发动机运行产生的油气混合气进入油气分离腔体中，通过分离迷宫结构实现润滑油和曲轴箱气体的分离，分离后的润滑油回到油底壳循环利用。

如图1至图3所示，气缸盖本体具有与油气分离腔体连通的取气口1和回油孔7，回油孔7开口处正对气缸盖重力回油的引流通道，使分离后的润滑油流入油底壳内。取气口1设置在气缸盖本体的顶部且位于气缸盖本体的前端，取气口1用于将来自油气分离腔体的曲轴箱气体引导至气门室罩盖，再由气门室罩盖将曲轴箱气体通入进气歧管进行二次燃烧。因曲轴箱气体中机油含量较高，这就需要在油气分离腔体中设置合理的分离迷宫结构以及分离后机油的回油通道，否则发动机就会出现机油消耗量过大以及在发动机出于倾斜状态下出现窜机油问题。

如图1至图3所示，气体撞击板包括第一气体撞击板2和第二气体撞击板3，第一气体撞击板2和第二气体撞击板3均设置多个且所有第一气体撞击板2和第二气体撞击板3为沿油气分离腔体的长度方向依次布置，每相邻两个第一气体撞击板2之间布置一个第二气体撞击板3，每相邻两个第二气体撞击板3之间布置一个第一气体撞击板2，油气分离腔体的长度方向与气缸盖本体的长度方向相平行，第一气体撞击板2与第二气体撞击板3为交错布置。第一气体撞击板2设置于油气分离腔体的第一内壁面上，第二气体撞击板3设置于油气分离腔体的第二内壁面上，第一内壁面和第二内壁面为油气分离腔体的相对两内壁面，第一气体撞击板2和第二气体撞击板3为向油气分离腔体内部凸出的凸起结构，且第一气体撞击板2与油气分离腔体的第二内壁面之间具有一定的距离，形成让气流通过的通道；第二气体撞击板3与油气分离腔体的第一内壁面之间也具有一定的距离，形成让气流通过的通道。

如图1至图3所示，在本实施例中，第一气体撞击板2和第二气体撞击板3均设置三个。

如图1至图3所示，油气分离腔体的进气口位于气缸盖本体的后端，第一气体撞击板2和第二气体撞击板3位于取气口1和油气分离腔体的进气口之间。回油孔7也位于取气口1和油气分离腔体的进气口之间，回油孔7设置多个，所有回油孔7为沿气缸盖本体的长度方向依次布置且为等距分布。将曲轴箱气体取气口1与回油孔7分开，使曲轴箱气体从气缸盖后端面进入油气分离油腔后，从气缸盖前端的取气口1出气，将回油孔7均匀设置在合理位置，油气分离腔体的内底面为曲面且为波浪形曲面，第一气体撞击板2和第二气体撞击板3的下端与油气分离腔体的内底面连接，回油孔7与第一气体撞击板2处于与油气分离腔体的同一内壁面上且回油孔7处于油气分离腔体的高度最低位置处，取气口1处于油气分离腔体的高度最高位置处，取气口1的高度高于回油孔7的高度，这样设置，一方面可以使曲轴箱气体在油气分离腔体内与设置的撞击板充分接触，使润滑油与曲轴箱气体得到充分分离，另一方面可以使分离后的润滑油及时回到油底壳，不至于在油气分离腔体内积油导致窜油问题出现。按此方案，经流体仿真计算，优化后油气分离腔体的分离效率≥94％。

如图1至图3所示，回油孔7正对在气缸盖本体的顶部设置的引流通道，回油孔7使引流通道与油气分离腔体相连通，引流通道使分离后的润滑油由高地势顺流而下及时回入油底壳内。气缸盖本体上在对应回油孔7的位置处设置有挡油板8，挡油板8用于阻止配气机构甩起的润滑油经回油孔7窜入油气分离腔体中，挡油板8的数量与回油孔7的数量相同，各个挡油板8分别正对一个回油孔7，各个回油孔7分别位于一个挡油板8和油气分离腔体之间。

如图1至图3所示，气缸盖本体具有重力回油腔体，重力回油腔体为在气缸盖本体的底部设置的腔体且重力回油腔***于气缸盖本体的排气侧，重力回油腔体内设置加强筋，加强筋与气缸盖本体固定连接，这样的设置加强了气缸盖排气侧回油孔7处的刚性，有效抑制了气缸盖回油孔7处的变形，与气缸垫形成良好的密封，避免回油孔7渗油等故障。加强筋为竖直设置，且加强筋将重力回油腔体分隔成两个独立的空腔体。而且加强筋在不影响摇臂推杆的运动情况下尽可能可以做宽些，以获得更高的机体强度。

本发明还提供了一种柴油发动机，包括上述结构的柴油发动机气缸盖。此柴油发动机气缸盖的具体结构可参照图1至图3，在此不再赘述。由于本发明的柴油发动机包括上述实施例中的柴油发动机气缸盖，所以其具有上述柴油发动机气缸盖的所有优点。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.柴油发动机气缸盖，包括气缸盖本体和设置于气缸盖本体上且用于安装第一摇臂轴座的第一安装凸台，其特征在于：还包括设置于所述气缸盖本体上且用于安装第二摇臂轴座的第二安装凸台和用于安装第三摇臂轴座的第三安装凸台，所述第一安装凸台位于第二安装凸台和第三安装凸台之间且第一安装凸台设置多个。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述第二安装凸台和所述第三安装凸台位于所述气缸盖本体的长度方向上的相对两端。

3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述气缸盖本体具有用于安装喷油器的喷油器孔，喷油器孔设置多个且喷油器孔的数量与所述第一安装凸台的数量相同，各个喷油器孔分别与一个第一安装凸台处于与气缸盖本体的宽度方向相平行的同一直线上。

4.根据权利要求1至3任一所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述气缸盖本体具有油气分离腔体，油气分离腔体中设置多个气体撞击板，气体撞击板在油气分离腔体中形成引导气流的分离迷宫结构。

5.根据权利要求4所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述气体撞击板包括第一气体撞击板和第二气体撞击板，第一气体撞击板和第二气体撞击板均设置多个且所有第一气体撞击板和第二气体撞击板为沿所述油气分离腔体的长度方向依次布置，每相邻两个第一气体撞击板之间布置一个第二气体撞击板，每相邻两个第二气体撞击板之间布置一个第一气体撞击板。

6.根据权利要求5所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述第一气体撞击板设置于所述油气分离腔体的第一内壁面上，所述第二气体撞击板设置于所述油气分离腔体的第二内壁面上，第一内壁面和第二内壁面为油气分离腔体的相对两内壁面。

7.根据权利要求5所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述第一气体撞击板和第二气体撞击板均设置三个。

8.根据权利要求4至7任一所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述气缸盖本体具有与所述油气分离腔体连通的取气口和回油孔，回油孔开口处正对气缸盖重力回油的引流通道，使分离后的润滑油流入油底壳内。

9.根据权利要求1至8任一所述的柴油发动机气缸盖，其特征在于：所述气缸盖本体具有重力回油腔体，重力回油腔体内设置加强筋。

10.柴油发动机，其特征在于：包括权利要求1至9任一所述的柴油发动机气缸盖。