一種新型柴油機氣缸蓋的製作方法

2023-12-02 11:51:46

本發明涉及柴油機領域，特別涉及一種新型柴油機氣缸蓋。

背景技術：

氣缸蓋是柴油機構造的主要部件，用來封閉機體上部，與活塞、氣缸套構成燃燒室空間，並保證柴油機進、排氣過程的順利進行。氣缸蓋在工作時不僅受到緊固螺栓的預緊力，還受到氣缸內氣體的爆發壓力。另外，氣缸蓋在高溫燃氣作用下，還承受著交變熱應力的作用。本氣缸蓋由原鐵路機車240D型柴油機氣缸蓋演化而來，用於新型240系列柴油機，為滿足市場競爭需求，新240柴油機強化程度較高，功率由原始機的2200kw提高到2750kw，而爆發壓力也從150bar提高到180bar，為滿足需要，故新強化程的氣缸蓋也需要有較大的度。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供了一種結構強度更佳，抗爆性能更好，同時冷卻性能提升的新型柴油機氣缸蓋。

本發明採用的技術方案如下：一種新型柴油機氣缸蓋，包括氣缸蓋本體及開設在氣缸蓋本體內的冷卻水腔，所述冷卻水腔包括盆形上水腔和環形下水腔，所述環形下水腔具有沿徑向向氣缸蓋軸線方向凸出的三角形腔體。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述盆形上水腔與環形下水腔通過插套冷卻腔連通。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述插套冷卻腔下部對應的氣缸蓋壁為花瓣形，使得所述插套冷卻腔的下部形成花瓣形冷卻腔。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述插套冷卻腔中部對稱開設兩個連通所述盆形上水腔的上水口。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述氣缸蓋本體的底面還設置兩個進氣孔和兩個排氣孔，所述排氣孔內安裝有氣門座圈，所述氣門座圈外表面中部沿圓周方向形成環形凹槽，所述環形凹槽分別與所述環形下水腔和花瓣形冷卻腔連通。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述環形凹槽通過所述氣缸蓋本體上加工的兩對稱斜45°過水孔與所述環形下水腔和花瓣形冷卻腔連通。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述氣缸蓋本體還包括過橋冷卻道，所述過橋冷卻道設置在進氣孔和排氣孔之間過橋面對應的殼體內，所述過橋冷卻道兩端分別與所述環形下水腔和花瓣形冷卻腔的頂端連通。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述盆形上水腔和環形下水腔之間設置有冷卻水調節孔，所述冷卻水調節孔位於排氣道下方。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，在所述氣缸蓋本體底面開設有12個冷卻水進水孔，冷卻水通過所述冷卻水進水孔從氣缸冷卻腔進入所述環形下水腔。

本發明所述的一種新型柴油機氣缸蓋，所述盆形上水腔的末端還設有排氣道冷卻水腔，所述排氣道冷卻水腔包覆著所述氣缸蓋本體的排氣道，排氣道上方設置冷卻水出水孔。

與現有技術相比，採用上述技術方案的有益效果為：通過採用上述技術方案，使得本發明的新型氣缸蓋結構強度更佳，抗爆性能更好，能夠承受180bar的爆發壓力，同時，提升了各部位的冷卻性能，使得氣缸蓋能夠承受更大的熱應力變化範圍。

附圖說明

圖1是本發明立體圖一。

圖2是本發明立體圖二。

圖3是本發明俯視圖。

圖4是圖3中的A-A向剖視圖。

圖5是圖4中的B-B向剖視圖。

圖6是本發明中進氣孔、排氣孔及噴油器安裝孔處的局部剖視圖。

圖7為本發明中環形下水腔模型。

圖8為本發明中盆形上水腔模型。

附圖標記：1為氣缸蓋本體，2為盆形上水腔，3為環形下水腔，4為三角形腔體，5為插套冷卻腔體，6為花瓣形冷卻腔，7為上水口，8為進氣孔，9為排氣孔，10為氣門座圈，11為環形凹槽，12為過水孔，13為過橋冷卻道，14為過橋面，15為冷卻水調節孔，16為排氣道，17為冷卻水進水孔，18為排氣道冷卻腔，19為冷卻水出水孔，20為噴油器插套，21為噴油器安裝孔，22為火力面，23為進氣道，24為氣缸蓋頂面，25為彈簧座孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。

如圖1-8所示，一種新型柴油機氣缸蓋，包括氣缸蓋本體1及開設在氣缸蓋本體內的冷卻水腔、進氣道23、排氣道16、彈簧座孔25、噴油器插套20、噴油器安裝孔21，所述冷卻水腔包括盆形上水腔2和環形下水腔3，所述環形下水腔具有沿徑向向氣缸蓋軸線方向凸出的三角形腔體4。盆形上水腔2可將氣缸蓋底面火力面22傳遞上來的力均勻地分布到周邊的盆壁，盆壁再將力傳遞到氣缸蓋本體1周圍，而氣缸蓋周圍正是布置氣缸蓋螺栓（圖中未示出）的位置，這使得氣缸蓋的整體強度得到加強，使得氣缸蓋在承受缸內180bar的壓力時，整體變形較小；而環形下水腔3具有凸出的三角形腔體4，此處設計為4個凸出的三角形腔體4，環形下水腔3直接接觸氣缸蓋底面的火力面22，其承受的壓力及熱應力變化比較大，此處的4個三角形腔體4加強了整體火力面22的結構強度，因為在結構學中，三角形是最穩定的形狀。同時，盆形上水腔2和環形下水腔3使得整個氣缸蓋的冷卻面積更大，進一步增強了整個氣缸蓋承受壓力及熱應力變化的能力，這兩種水腔形狀相對規則，在鑄造中也比較方便。

所述盆形上水腔2與環形下水腔3通過插套冷卻腔5連通。此處設置插套冷卻腔5，在連通盆形上水腔2和環形下水腔3的同時，對噴油器（圖中未示出）周邊也進行了強制冷卻，改善了噴油器周圍的工作環境。

所述插套冷卻腔5下部對應的氣缸蓋壁為花瓣形，使得所述插套冷卻腔5的下部形成花瓣形冷卻腔6。此處設置不同於目前常見的簡單圓柱形，而是充分利用了氣缸蓋閥座孔之間的空間，在不降低閥座孔周邊強度的同時，有效增加了噴油器插套20與噴油器安裝孔21之間的間隙，可以使得長期使用後此空間不容易堵塞，冷卻水流通通暢。

所述插套冷卻腔5中部對稱開設兩個連通所述盆形上水腔2的上水口7，使得從環形下水腔3來的冷卻水經過插套冷卻腔5進而從兩個上水口7對稱地進入盆形上水腔2，使得上水更加均勻對稱。

所述氣缸蓋本體1的底面還設置兩個進氣孔8和兩個排氣孔9，所述排氣孔9內安裝有氣門座圈10，所述氣門座圈10外表面中部沿圓周方向形成環形凹槽11，所述環形凹槽11分別與所述環形下水腔3和花瓣形冷卻腔6連通，所述環形凹槽11通過所述氣缸蓋本體1上加工的兩對稱斜45°過水孔12與所述環形下水腔3和花瓣形冷卻腔6連通，此處的過水孔12共4個。排氣孔9工作條件遠惡劣於進氣孔8，此處在排氣孔9內安裝氣門座圈10，並在氣門座圈10上形成環形凹槽11，相當於形成了一個環狀冷卻腔，對排氣孔9周圍部分進行強制冷卻，改善其工作環境。

所述氣缸蓋本體1還包括過橋冷卻道13，所述過橋冷卻道13設置在進氣孔8和排氣孔9之間過橋面14對應的殼體內，所述過橋冷卻道13兩端分別與所述環形下水腔3和花瓣形冷卻腔6的頂端連通。當冷卻水經過橋冷卻道13進入花瓣形冷卻腔6時，由於4個過橋冷卻道13連接在花瓣形冷卻腔6的頂端，這使得冷卻水進入花瓣形冷卻腔6時，有了更大的緩衝空間，冷卻水在此處急劇轉向的形勢變緩，在加上花瓣的形狀可以引導冷卻水漸進插套冷卻腔5上部，進一步緩衝冷卻水流速，有效減少了因急速產生的氣泡，氣泡是引起零部件穴蝕的最主要原因，通過這種設置可有效降低穴蝕對零部件的損壞，提升其使用壽命。

所述盆形上水腔2和環形下水腔3之間設置有冷卻水調節孔15，所述冷卻水調節孔15位於排氣道16下方。此處如此設置冷卻水調節孔15，連通盆形上水腔2和環形下水腔3，可及時將環形下水腔3中因流速和高溫產生的氣泡排進盆形上水腔2，避免氣泡影響冷卻效果。氣缸蓋的過橋是閥座的安裝過盈力、柴油機運行時氣閥敲擊交變力和高溫的集中處，是氣缸蓋較為脆弱的地方，容易引起裂紋，此處的冷卻非常重要，既不能冷卻過度，也不能冷卻不足，通過設置合適大小的冷卻水調節孔，可使得流經過橋的冷卻水量合適，保證過橋的冷卻效果。同時，通過將冷卻水調節孔15設置在排氣道16的下方，可使得原本冷卻效果不好的排氣道16下部得到良好的冷卻效果。

在所述氣缸蓋本體1底面開設有12個冷卻水進水孔17，且12個冷卻水進水孔17呈圓周均布，冷卻水通過所述冷卻水進水孔17從氣缸的冷卻腔（圖中未示出）進入所述環形下水腔3。排除常用的過水套冷卻方式，此處採用打孔冷卻的方式，使得整個氣缸蓋的結構更加緊湊，進一步提高了結構強度。

所述盆形上水腔2的末端還設有排氣道冷卻水腔18，所述排氣道冷卻水腔18包覆著所述氣缸蓋本體1的排氣道18，排氣道16上方設置冷卻水出水孔19。由於排氣道16內部流通的是高溫煙氣，導致排氣道16的整體溫度較高，此處設置環繞排氣道16的排氣道冷卻腔18，同時將冷卻水出水孔19設置在排氣道16上方，此處與排氣道16換熱後的冷卻水溫度較高，因此其流速也較快，從而加快了冷卻水從盆形上水腔2流出的速度，使得整個冷卻水的冷卻過程更加通暢，使得整個氣缸蓋的冷卻效果更好。

在上述具體實施例中，冷卻水大體流向為：冷卻水通過12個冷卻水進水孔17進入環形下水腔3，然後經插套冷卻腔5進入盆形上水腔2，最後進入排氣道冷卻水腔18並經冷卻水出水孔19離開氣缸蓋。

本發明並不局限於前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。如果本領域技術人員，在不脫離本發明的精神所做的非實質性改變或改進，都應該屬於本發明權利要求保護的範圍。