CN111058959B - 气缸盖及其气缸盖冷却水腔结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柴油机技术领域内的一种气缸盖冷却水腔结构，包括气缸盖本体以及设置于气缸盖本体内的冷却水腔；所述气缸盖本体包括由顶板、侧壁、中隔板、喷油器套筒以及底板构成的主体框架，所述气缸盖本体内设有喷油器容置腔以及排气道，所述喷油器容置腔内安装有水封套管；所述冷却水腔包括上水腔、下水腔、排气道水腔以及中心水腔，所述中心水腔、所述上水腔、所述下水腔以及所述排气道水腔依次连通；所述底板设有底板冷却钻孔，所述底板冷却钻孔与所述中心水腔相连通。本发明还提供了一种气缸盖。本发明气缸盖结构强度和冷却优化之间不存在矛盾，能够承受更高的爆压和热负荷。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种气缸盖及其气缸盖冷却水腔结构，尤其涉及一种适用于高爆压高热负荷的气缸盖复合高效冷却结构方案。
背景技术
气缸盖是柴油机的重要零件，在工作中与燃烧室内高温、高压燃气直接接触，承受非常高的热负荷和机械负荷，需要具有足够的结构强度并进行充分的冷却。气缸盖上的排气道和气缸盖上安装的排气阀座是柴油机高温废气的排出通道，均直接与高温燃气接触，承受很高的热负荷，也需要进行充分冷却。
为改善上述结构强度和热负荷的矛盾，现有技术提出了下述几种改进方案：
方案一是保持较薄的底板，保证冷却效果，同时增加和底板连接的中隔板，通过中隔板加强底板结构强度，如下图所示，但由于底板冷却钻孔高度位置受外侧非钻孔冷却区域壁厚的限制，钻孔距底板火力面距离较大，因此冷却效果只能满足中低指标柴油机的使用需求。
方案二是底板通过钻孔冷却，钻孔内流速高，距底板火力面距离小，因此能够加强对底板的冷却效果，同时采取增大底板厚度的方式提高结构强度。如下图所示，该方案能较好解决热负荷和结构强度的矛盾，冷却和结构强度能满足中等指标柴油机的使用需求，但冷却效果难以满足更高指标柴油机的需求。
近年来，随着设计指标的不断提高，柴油机热负荷和燃气爆压不断增大，最高爆压已达到30Mpa。上述气缸盖结构方案已无法满足结构强度和冷却要求。
经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN107208568B，公开了一种气缸盖，其能有效地冷却在各气缸的进气口中流动的空气而不引起气缸间差异。在所述气缸盖内的进气口的周围设置有冷却水流路。所述冷却水流路包括独立地覆盖多个进气口的相应壁面的一部分的多个水套。此外，所述冷却水流路在进气口列的上部包括沿所述气缸盖的纵向延伸的用于冷却水供给的主流路，并且所述主流路和相应的水套各自经由用于冷却水供给的分支流路连接。该发明在气缸盖结构强度和冷却优化之间仍然存在矛盾，对承受更高的爆压和热负荷具有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种气缸盖及其气缸盖冷却水腔结构。
根据本发明提供的一种气缸盖冷却水腔结构，包括气缸盖本体以及设置于气缸盖本体内的冷却水腔；
所述气缸盖本体包括由顶板、侧壁、中隔板、喷油器套筒以及底板构成的主体框架，所述气缸盖本体内设有喷油器容置腔以及排气道，所述喷油器容置腔内安装有水封套管；
所述冷却水腔包括上水腔、下水腔、排气道水腔以及中心水腔，所述中心水腔、所述上水腔、所述下水腔以及所述排气道水腔依次连通；
所述底板设有底板冷却钻孔，所述底板冷却钻孔与所述中心水腔相连通。
一些实施方式中，所述气缸盖本体上设置有多组所述底板冷却钻孔，每组所述底板冷却钻孔成“鸡爪”形状布置。
一些实施方式中，所述下水腔位于所述中隔板与所述底板之间，所述下水腔对所述底板进行二次冷却。
一些实施方式中，所述下水腔为环形水腔。
一些实施方式中，所述上水腔由所述顶板、所述喷油器套筒、所述中隔板以及所述侧壁围护而成。
一些实施方式中，所述上水腔和所述排气道水腔15之间设有分隔板，所述分隔板连接于顶板与所述底板之间。
一些实施方式中，所述排气道通过所述上水腔、所述下水腔以及所述排气道水腔进行冷却，所述排气道水腔连接出水口。
一些实施方式中，所述中心水腔位于所述喷油器套筒与所述水封套管之间。
一些实施方式中，所述中隔板与所述底板倾斜连接，所述喷油器套筒与所述底板连接。
一种气缸盖，包括所述的气缸盖冷却水腔结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明气缸盖结构强度和冷却优化之间不存在矛盾，能够承受更高的爆压和热负荷。
2、本发明通过对冷却水腔结构的优化设计，对底板进行二次复合冷却，使得气缸盖能够承受更高的热负荷。
3、本发明通过设置分隔板、喷油器套筒，加强了气缸盖的整体结构强度，进一步提高底板可承受的爆压力，同时分隔板提高了上、下水腔内冷却水的速度，即提高了冷却水的更换频率，提升冷却效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明S1-S1向剖视图；
图3为本发明S2-S2向剖视图.
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种能够承受高爆压、高热负荷的柴油机气缸盖结构和冷却方案。
如图1-3所示，本发明气缸盖冷却水腔结构中，其气缸盖本体1的主体框架结构由底板9、中隔板8、喷油器套筒4、侧壁5构成，其底板9所承受的爆压力主要由中隔板8、喷油器套筒4以及侧壁5共同承担，其中，底板9加工有底板冷却钻孔11，底板9通过底板冷却钻孔11提供的冷却作用进行第一次冷却，优选的，多条底板冷却钻孔11组成一组“鸡爪”状结构，气缸盖本体1上设置有多组“鸡爪”状结构的冷却水通道，更进一步的，气缸盖本体1上的多组底板冷却钻孔11基本成对称形式布置。
气缸盖本体1内设置有下水腔12、上水腔6、排气道水腔15以及中心水腔19，各冷却水腔之间相连通，具体的：
中心水腔19通过在喷油器套筒4上开设的横向水孔18与上水腔6连通，上水腔6通过在中隔板8上开设的下水孔7与下水腔12连通，下水腔12通过分隔板14上开设的侧水孔13与排气道水腔15连通，排气道水腔15与气缸盖本体1上的出水口16连通，同时，底板冷却钻孔11通过底板9上开设的上水孔10与中心水腔19连通。
其气缸盖的冷却过程为：
气缸盖冷却水由底板冷却钻孔11由外向中心流入，第一次冷却气缸盖的底板9，之后冷却水全部通过上水孔10流入中心水腔19，在中心水腔19对水封套管2进行冷却后经横向水孔18流入上水腔6，在上水腔6冷却部分排气道17后，由中隔板8上的下水孔7流入下水腔12，第二次对底板9进行冷却，同时对排气道17下部进行冷却，之后由侧水孔13流入排气道水腔15，在冷却排气道17的出口区域之后冷却水由缸盖出水口16流出。
本实施例中，底板9主要靠冷却水在底板冷却钻孔11中对底板9进行冷却，其中，底板冷却钻孔11距底板9的距离不受底板9厚度的限制，为加强气缸盖冷却效果，可以通过降低底板冷却钻孔11在底板的高度，减小冷却水距底板9高温燃气侧的距离来加强对底板的冷却，同时底板9还受下水腔6的冷却水进行再次冷却，即对底板9进行二次复合冷却，通过对底板的复合冷却，可以使缸盖能够承受更高的热负荷。
作为进一步的优选方案，还包括分隔板14，其所分隔板14连接于顶板3与所述底板9之间，分隔板14将上水腔6分割成多个冷却腔室，可提高上水腔6内的冷却水的水流速度，即冷却水的更换速率，提高冷却效果。此时，底板9所承受的爆压力也变为主要由中隔板8、喷油器套筒4、侧壁5以及分隔板14共同承担，能够加强气缸盖本体1的整体结构强度，进一步提高底板9可承受的爆压力。
综上所述，本发明中气缸盖结构强度和冷却优化之间不存在矛盾，能够承受更高的爆压和热负荷；本实施方案中通过对冷却水腔结构的优化设计，可对底板进行二次复合冷却，使得缸盖能够承受更高的热负荷；本实施方案中通过设置分隔板和喷油器套筒，加强了气缸盖的整体结构强度，进一步提高底板可承受的爆压力，同时提高上水腔内的冷却水的水流速度，即冷却水的更换速率，提升冷却效果。
实施例2
如图1-3所示，本实施例提供了一种气缸盖，其气缸盖具体采用的为本发明实施例1中所述的气缸盖冷却水腔结构构成，其气缸盖中的气缸盖冷却水腔结构已在上述实施例1中进行了详细阐述，不再赘述，气缸盖的其他结构为现有技术，不在详述。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (5)
1.一种气缸盖冷却水腔结构，其特征在于，包括气缸盖本体(1)以及设置于气缸盖本体(1)内的冷却水腔；
所述气缸盖本体(1)包括由顶板(3)、侧壁(5)、中隔板(8)、喷油器套筒(4)以及底板(9)构成的主体框架，所述气缸盖本体(1)内设有喷油器容置腔以及排气道(17)，所述喷油器容置腔内安装有水封套管(2)；
所述冷却水腔包括上水腔(6)、下水腔(12)、排气道水腔(15)以及中心水腔(19)，所述中心水腔(19)、所述上水腔(6)、所述下水腔(12)以及所述排气道水腔(15)依次连通；
所述底板(9)设有底板冷却钻孔(11)，所述底板冷却钻孔(11)与所述中心水腔(19)相连通；
所述气缸盖本体(1)上设置有多组所述底板冷却钻孔(11)，每组所述底板冷却钻孔(11)成“鸡爪”形状布置；
所述上水腔(6)由所述顶板(3)、所述喷油器套筒(4)、所述中隔板(8)以及所述侧壁(5)围护而成；
所述上水腔(6)和所述排气道水腔(15)之间设有分隔板(14)，所述分隔板(14)连接于顶板(3)与所述底板(9)之间；
所述中心水腔(19)通过在喷油器套筒(4)上开设的横向水孔(18)与上水腔(6)连通，上水腔(6)通过在中隔板(8)上开设的下水孔(7)与下水腔(12)连通，下水腔(12)通过分隔板(14)上开设的侧水孔(13)与排气道水腔(15)连通，排气道水腔(15)与气缸盖本体(1)上的出水口(16)连通，同时，底板冷却钻孔(11)通过底板(9)上开设的上水孔(10)与中心水腔(19)连通；
所述下水腔(12)位于所述中隔板(8)与所述底板(9)之间，所述下水腔(12)对所述底板(9)进行二次冷却；
所述中隔板(8)与所述底板(9)倾斜连接，所述喷油器套筒(4)与所述底板(9)连接；
气缸盖冷却水由底板冷却钻孔(11)由外向中心流入，第一次冷却气缸盖的底板(9)，之后冷却水通过上水孔(10)流入中心水腔(19)，在中心水腔(19)对水封套管(2)进行冷却后经横向水孔(18)流入上水腔(6)，在上水腔(6)冷却部分排气道(17)后，由中隔板(8)上的下水孔(7)流入下水腔12，第二次对底板(8)进行冷却，同时对排气道(17)下部进行冷却，之后由侧水孔(13)流入排气道水腔(15)，在冷却排气道(17)的出口区域之后冷却水由缸盖出水口(16)流出。
2.根据权利要求1所述的气缸盖冷却水腔结构，其特征在于，所述下水腔(12)为环形水腔。
3.根据权利要求1所述的气缸盖冷却水腔结构，其特征在于，所述排气道(17)通过所述上水腔(6)、所述下水腔(12)以及所述排气道水腔(15)进行冷却，所述排气道水腔(15)连接出水口(16)。
4.根据权利要求1所述的气缸盖冷却水腔结构，其特征在于，所述中心水腔(19)位于所述喷油器套筒(4)与所述水封套管(2)之间。
5.一种气缸盖，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的气缸盖冷却水腔结构。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 201108 Shanghai city Minhang District Huaning Road No. 3111 Applicant after: The 711 Research Institute of China Shipbuilding Corp. Address before: 201108 Shanghai city Minhang District Huaning Road No. 3111 Applicant before: Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |