四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋，該汽缸蓋對應每個氣缸的缸蓋底板上加工有一個直徑與氣缸體出水孔相同的上水孔，排氣道的下方加工有橫水管，上水孔通過該橫水管通向氣缸中心。本實用新型氣缸蓋采用機加上水孔，該上水孔處在排氣道底部，在加工冷卻水孔前是完全鑄造成實心狀態，這樣缸蓋底板受到的沖擊力可以直接傳遞到排氣道，增加了缸蓋底板的剛度和強度。在氣缸蓋排氣道側下方加工一個橫水管，將冷卻水導向氣缸中心，在滿足冷卻的同時，也滿足了高的爆發壓力和發動機冷熱沖擊的要求。
【專利說明】四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于發動機設計領域，涉及一種新型柴油機四缸蓋螺栓氣缸蓋。
【背景技術】
[0002]制造更高性能、更低排放的柴油發動機是各廠家永恒的追求。為了滿足發動機高性能、低排放(油耗)的開發要求，必然要提高氣缸內最大爆發壓力，使得柴油機的強化程度在不斷提高。重型柴油機氣缸蓋結構設計面臨著“高爆壓、高熱負荷和高性能”的“三高化”設計的挑戰，解決氣缸蓋在高熱、高機械負荷下氣缸蓋的可靠性對于氣缸蓋的設計尤為重要。
[0003]氣缸蓋采用四根缸蓋螺栓的技術方案，四缸蓋螺栓技術方案的優勢是發動機結構緊湊，重量輕，成本低。但是四缸蓋螺栓設計的核心重點是對氣缸墊的密封性能。四缸蓋螺栓布置的突出問題是間距太大，其值為缸心距110mm，而在六缸蓋螺栓的情況下IlL升排量的發動機缸蓋螺栓間距僅為90mm。缸蓋螺栓間距過大導致螺栓連線中點壓力偏弱。因此缸蓋螺栓連線的中點的設計方案是解決氣缸蓋可靠性問題的關鍵。
[0004]目前傳統氣缸蓋水套的上水孔采用鑄造的形式，這樣既能保證氣缸蓋冷卻上水的需要，同時在鑄造時，上水孔又能作為水套砂芯的支撐，滿足鑄造工藝性的要求。鑄造上水孔的缺點是在鑄造過程中上水孔的容易產生偏差，導致氣缸蓋各缸水流的均勻性變差。水流分布少的氣缸容易產生過熱，降低氣缸蓋的可靠性。
[0005]同時氣缸蓋采用鑄造上水孔還有一個難以解決的矛盾，氣缸蓋的冷卻性能和工藝性能需要將水套設計的寬一些，這樣有利于冷卻液的流動散熱。在鑄造工藝上水套加寬意味著砂芯的體積更大一些，提高了砂芯的剛度，保證了氣缸蓋的鑄造工藝性。而要提高氣缸蓋的密封性能則需要增加氣缸蓋的剛度，而寬大的水套極大地降低了氣缸蓋的剛度。所以氣缸蓋鑄造上水孔難以解決冷卻性能和剛度的矛盾。尤其在四缸蓋螺栓的條件下，此問題更加難以解決。
【發明內容】
[0006]本實用新型要解決的技術問題是提供一種各缸水流的均勻性好，氣缸蓋剛度高的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋對應每個氣缸的缸蓋底板上加工有一個直徑與氣缸體出水孔相同的上水孔，排氣道的下方加工有橫水管，上水孔通過該橫水管通向氣缸中心。
[0008]所述上水孔的直徑為9?16mm。
[0009]所述排氣道的底部帶有向內的突起。
[0010]所述橫水管的直徑為10?12mm。
[0011]所述上水孔與缸口密封帶之間的距離不小于15mm。
[0012]本實用新型涉及的排氣道底部鉆孔技術的氣缸蓋應用在4DD發動機上。排氣道底部鉆孔技術是首先在缸蓋底板對應每個氣缸的位置加工一個直徑為Φ9-Φ16的上水孔，上水孔直徑與氣缸體的出水孔相同，能夠滿足發動機最大功率時的水量要求。在每個氣缸的排氣道一側下方加工橫水管，將上水孔的水流導向氣缸中心。本實用新型氣缸蓋采用機加上水孔，該上水孔處在排氣道底部，在加工冷卻水孔前是完全鑄造成實心狀態，這樣缸蓋底板受到的沖擊力可以直接傳遞到排氣道，增加了缸蓋底板的剛度和強度。在氣缸蓋排氣道側下方加工一個橫水管，將冷卻水導向氣缸中心，在滿足冷卻的同時，也滿足了高的爆發壓力和發動機冷熱沖擊的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0014]圖1是本實用新型的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋的剖視圖。
[0015]圖2是圖1的A-A向剖視圖。
[0016]圖3是本實用新型的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋的仰視圖。
[0017]圖4是本實用新型的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋的左視圖。
[0018]圖中:1.缸蓋底板2.排氣道3.上水孔4.橫水管5.缸蓋螺栓孔6.缸口密封帶7.突起。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、2、3、4所示，柴油發動機氣缸蓋對應每個氣缸的位置采用四根螺栓固定。缸蓋底板I的側面加工有排氣道2，在排氣道的下方加工有直徑與氣缸體出水孔相同的上水孔3和橫水管4，上水孔3通過橫水管4通向氣缸中心。
[0020]本實用新型是通過在排氣道2的底部鉆孔向氣缸中心導入冷卻水，這樣可以極大地提高氣缸蓋各缸水流分配的均勻性。通過模擬計算結果表明，水流分配均勻性可提高25%以上。排氣道2的底部鉆孔技術是首先在缸蓋底板I上對應每個氣缸的位置加工一個直徑為Φ9-Φ 16的上水孔3，上水孔3的直徑與氣缸體的出水孔相同，能夠滿足發動機最大功率時的水量要求。每個氣缸排氣道2的側下方加工一個橫水管4，將上水孔3的水流導向氣缸中心。水流在氣缸中心向兩側分開，滿足缸蓋底板I和排氣道2的冷卻要求。橫水管4是整個氣缸蓋冷卻概念的核心，其直徑的大小直接影響整個發動機的水流阻力。橫水管4與缸蓋底板I和橫水管4與排氣道2之間要保證最小5_的壁厚，受此影響橫水管4的最大直徑只能增加到10_。為加大橫水管4的直徑，排氣道2帶有向內的突起7，該突起7的高度為3mm，這樣在輕微排氣道流量的代價橫水管4的直徑增加到12mm，極大地降低了整個發動機的水流阻力。
[0021]氣缸蓋上水孔3的位置對氣缸蓋的密封至關重要，當氣缸蓋受到冷熱沖擊時，氣缸蓋會沿著垂直于氣缸中心的方向產生變形，并在上水孔3處釋放出位移。氣缸墊缸口密封帶6會因此產生疲勞斷裂，高溫燃氣竄入水套并導致發動機失效。因此上水孔3位置的確定需要其遠離缸口密封帶6。根據有限元計算結果確定，當上水孔3距離缸口密封帶的距離為15_以上時，缸口密封帶6不會因氣缸蓋受到冷熱沖擊而產生疲勞斷裂。
[0022]四缸蓋螺栓技術方案的優勢是發動機結構緊湊，重量輕，成本低。但是四缸蓋螺栓布置的間距太大，其值為缸心距110mm，IlL升排量的發動機缸蓋螺栓間距為90mm。因此解決缸蓋螺栓間距過大引起的密封問題是本實用新型的重點。排氣道底部是氣缸蓋必須要冷卻的部位，因此在傳統的氣缸蓋設計中排氣道底部為鑄造的空腔以滿足冷卻需求。但是空腔部位無法傳力，導致排氣道底部剛度較差。采用六缸蓋螺栓的情況下缸蓋螺栓間距大大減小，可以補償排氣道底部剛度差的問題。本實用新型采用的方法是排氣道底部在加工冷卻水孔前是完全鑄造成實心狀態，這樣缸蓋底部受到的沖擊力可以直接傳遞到排氣道，增加了缸蓋底板的剛度和強度。這樣該技術方案在滿足冷卻的同時，也滿足了高的爆發壓力和發動機冷熱沖擊的要求。
【權利要求】
1.一種四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋，其特征在于所述氣缸蓋上對應每個氣缸的缸蓋底板(I)上加工有一個直徑與氣缸體出水孔相同的上水孔(3)，排氣道(2)的下方加工有橫水管(4)，上水孔(3)通過該橫水管(4)通向氣缸中心。
2.根據權利要求1所述的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋，其特征在于所述排氣道(2)的底部帶有向內的突起(7)。
3.根據權利要求2所述的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋，其特征在于所述橫水管(4)的直徑為10?12mm。
4.根據權利要求1所述的四缸蓋螺栓排氣道底部鉆孔氣缸蓋，其特征在于所述上水孔(3)與缸口密封帶(6)之間的距離不小于15mm。
【文檔編號】F02F1/40GK203559996SQ201320704077
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月9日 優先權日:2013年11月9日
【發明者】吳世友, 蔣文虎, 陳群, 易仁濤 申請人:中國第一汽車股份有限公司