发动机缸盖复合式冷却水套制造技术

本发明专利技术公开了一种发动机缸盖复合式冷却水套，其结构是：上、下水套为上下分层布置，下水套是4个独立水套。上下水套在每个气缸的中心处对接在一起，对接处的截面设成四角花瓣，形成连接贯通的中心水套。该水套设喷油器衬套的周围，冷却水直接对喷油器衬套进行冷却。下水套底部设有进水孔；上水套的出水孔位于发动机的前端，后端设有清砂孔。上水套上方设有清砂粗、细砂芯，缸盖加工完成后清砂孔需封堵，以保证冷却水的密封。本发明专利技术在解决发动机在高强度的机械负荷下，可满足气缸盖承力刚度及强度的要求，同时在高热负荷工况下，满足对喷油器及气门座周边进行有效冷却的问题，也解决了各缸冷却均匀性、发动机热负荷的集中区域出现的热裂现象。热裂现象。热裂现象。

【技术实现步骤摘要】
发动机缸盖复合式冷却水套


[0001]本专利技术属于发动机结构技术，具体涉及一种柴油发动机的气缸盖冷却水套结构。

技术介绍

[0002]众所周知，对发动机各部件冷却结构的设计是关系到发动机能否安全运行的关键技术之一。因为对任何发动机来说，其整机装配的体积空间都具有严格的要求，因此在窄小的空间体积下，保证冷却效果(包括润滑油)水路的巧妙设计已成为国内外发动机的研发重点。目前发动机气缸盖冷却水套主要有两种形式：一种是上下分层水套结构，中间设有隔板，气缸盖中部安装喷油器衬套，对冷却水进行隔离和密封；另外一种是整体冷却水套结构，采用横流式，冷却水从气缸盖排气侧流向进气侧。随着发动机升功率要求越来越大，发动机热负荷也越来越高，因此对发动机缸盖的结构强度以及冷却效果的要求也越来越高，尤其是对发动机鼻梁区的冷却尤为关键。同时对各缸体冷却的均匀性也提出了更高的要求，所以传统的气缸盖水套结构已经难以满足上述要求，研发一种高效冷却水套结构已成为当前发动机制造业之必须。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种发动机气缸盖复合式冷却水套的结构，即能解决发动机在高强度的机械高热负荷下，满足气缸盖承力刚度及强度的要求；同时又能满足在高热负荷工况下，对喷油器及气门座周边进行高效的冷却。在满足各气缸冷却均匀性的前提下，可防止发动机热负荷集中区域可能出现的热裂现象。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]发动机气缸盖冷却水套涉及到气缸、发动机喷油器衬套、发动机气门座、以及上水套和下水套等。其技术方案是上水套和下水套设为上下分层布置，下水套是4个独立水套。上水套和下水套在发动机每个气缸的中心处对接在一起，在对接处水套的截面设计成四字花状，构成上下水套连接贯通的中心水套。中心水套设置在发动机喷油器衬套的周围，冷却水在流经上水套过程中，直接对发动机喷油器衬套进行冷却。每个下水套底部设有4个进水孔，上水套的出水孔位于发动机的前端，发动机的后端设有清砂孔。下水套为大环形结构，每个下水套内尚设有四个小的环形水套，四个小的环形水套分布在发动机气门座的周围。
[0006]高压冷却水通过下水套底部的进水孔直接进入缸盖的四个气门座孔周围，保证每个气门座都得到快速的冷却。上水套和下水套通过中心水套对接，关键是对接处的截面设计成四字花状，有利于气门座的散热，中心水套置于发动机喷油器衬套周围，使得冷却水在流到上水腔过程中，直接对喷油器衬套进行冷却。然后冷却水通过中心对接处进入上层水套汇集到一起，对整个缸盖冷却之后进入缸盖前端并流出。每个下水套中间由竖板隔开，保证各缸冷却的均匀性，同时竖板又可提高缸盖的刚度和强度。
[0007]本专利技术的特点以及产生的效果是：相对于现有技术，发动机气缸盖复合冷却水套结构具有以下优势：(1)气缸盖复合冷却水套，将传统的整体冷却水套分成上下两部分，下
层水套为四个单独水套，既满足缸盖整体的冷却需要，又保证了各缸冷却均匀性的要求，同时更利于气道砂芯的制作，使水套模具简单化；(2)作为连通上下层水套的中心水套分布在喷油器衬套周围，使得冷却水在流到上水腔过程中，直接对喷油器衬套进行冷却；(3)复合冷却水套使气缸盖鼻梁区充满冷却水，不用专门钻孔强制该部位，同时满足了热负荷的要求。
附图说明
[0008]图1为复合冷却水套结构原理及冷却水循环水路图。
[0009]图2为图1俯视方向结构示意图。
[0010]图3为图1仰视方向结构示意图。
[0011]图4为本专利技术下水套俯视方向结构示意图。
[0012]图5为本专利技术下水套仰视方向结构示意图。
[0013]图6为采用复合式冷却水套的发动机缸盖水平局部剖面结构示意图。
[0014]图7为采用复合式水套的发动机缸盖主视剖面结构示意图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图并通过具体实施例对本专利技术的结构及原理做进一步的说明，但本专利技术所涵盖的内容并不限于下述实施例。
[0016]发动机缸盖复合式冷却水套具体结构为，上水套1和下水套2设为上下分层布置，下水套是4个独立水套上水套和下水套在发动机每个气缸的中心处对接在一起，在对接处水套的截面设计成四字花状，形成上下水套连接贯通的中心水套8(如图1、图2、图3)。中心水套设置在发动机喷油器衬套11的周围，冷却水在流经上水套过程中，直接对发动机喷油器衬套进行冷却。每个下水套底部设有4个进水孔3，上水套的出水孔4位于发动机的前端，发动机的后端设有清砂孔5。每个下水套为大环形结构13，下水套内尚设有四个小的环形水套12(如图4、图5)，四个小的环形水套分布在发动机气门座9的周围。
[0017]在上水套的上方设有四个清砂粗砂芯6和三个清砂细砂芯7，发动机缸盖加工完成后清砂孔需要封堵，以保证冷却水的密封。
[0018]在每个下水套的中间设有隔板10隔开，保证气缸冷却均匀，并提高缸盖的结构强度(如图6、图7)。下水套底部的四个进水孔分布在直径D为105mm的圆周上，进水孔宽度L为10mm。清砂粗砂芯距中心水套水平距离L1为21mm，垂直距离H1为55mm；清砂细砂芯距中心水套水平距离L2为17.5mm，垂直距离H2为48mm(如图2)。
[0019]将复合式冷却水套结构直接铸造在发动机气缸盖中，包括粗细清砂芯、盐芯支撑座，以及各缸之间的隔板等结构。
[0020]高压冷却水通过下水套进水孔进入环形水套后，产生强烈涡流及时将热量带走，因而增强了对这些部位的冷却，尤其是气缸盖鼻梁区(高温部位)，然后冷却水通过中心部位进入上水套。下水套的下端设有4个进水孔可以保证有足够进水量，并满足清砂需求。
[0021]作为实施例，发动机缸盖浇注之前，上下水套砂芯是分开的，此时上水套与下水套之间采用特种胶连接，即用特种胶将上下水套粘在一起进行浇铸，防住上下水套在浇铸铁水时错位，上下水套连接后最为整体一同入炉烘烤增加强度。
[0022]本实施例中，上、下水套内水的流动途径如图1中黑线箭头所示，采用这种结构目的在于加强对鼻梁区、气门座等位置的冷却，又可保证缸盖的结构强度。
[0023]以CY4SK161型四缸四气门柴油发动机为实施例。根据国家排放法规的要求，该发动机需要由国
Ⅴ
排放升级到国
Ⅵ
排放，为满足国
Ⅵ
排放要求，发动机燃烧爆发压力，将由16MPa提高到18MPa，因此发动机的热负荷提高很大。如果仍采用原来整体式水套的缸盖，经试验发现其结果是发动机水温增高引起故障报警。经检查此时水温达到了112℃，超过了发动机最大出水温度105℃的上限值，与此同时经拆机检查发动机缸盖鼻梁区和气门座附近也出现裂纹。通过过有限元数值模拟分析计算，发现原水套结构确实不能满足
Ⅵ
排放要求下的热负荷。采用本专利技术这种复合式水套经过试验验证，水温基本保持在95℃以下，远低于水温过高报警极限。当然再对复合式冷却水套缸盖结构进行拆机查验，缸盖鼻梁区和气门座附近也没有裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.发动机缸盖复合式冷却水套，涉及到气缸、发动机喷油器衬套、发动机气门座、以及上水套和下水套，其特征在于：上水套(1)和下水套(2)设为上下分层布置，下水套是4个独立水套；上水套和下水套在发动机每个气缸的中心处对接在一起，在对接处水套的截面设计成四字花状，形成上下水套连接贯通的中心水套(8)；中心水套设置在发动机喷油器衬套(11)的周围，冷却水在流经上水套过程中，直接对发动机喷油器衬套进行冷却；每个下水套底部设有4个进水孔(3)，上水套的出水孔(4)位于发动机的前端，发动机的后端设有清砂孔(5)，每个下水套为大环形结构(13)，下水套内尚设有四个小的环形水套(12)，四个小的环形水套分布在发动机气门座(9)的周围。2.根据权利要求1所述的发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：伞桂权，张向东，李哲，贺兆欣，孙超，赵树志，杨明，
申请(专利权)人：东风朝阳朝柴动力有限公司，
类型：发明
国别省市：