[实用新型]提高排气过桥冷却效率的发动机用组合式气缸盖

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机的气缸盖技术领域。

背景技术

在现有技术中，发动机气缸盖采用铬钼铜合金铸铁、蠕虫状石墨铸铁制造。

由于现有技术气缸盖的设计中，忽视了气缸盖主要承受灼热燃气的热负荷的底面板和主要承受高压燃气的爆发压力以及气缸盖组装在机体上的螺栓预紧力的气缸盖体(分为上箱和下箱的双层箱型结构)之各自功能，从而气缸盖的设计缺乏合理性。

发动机气缸盖承受的综合负荷有：

①螺栓预紧装配力，②高压燃气的爆发压力下高频率的机械负荷，③灼热燃气下低频率的热负荷。

大功率四冲程发动机气缸盖设计成分为上箱和下箱的双层箱型结构，其目的是增加气缸盖的整体刚度，降低气缸盖的机械应力和机械变形，并使冷却水的流动主要首先冷却主要承受灼热燃气的热负荷的底面板。然而众多设计者忽略了气缸盖的上箱、下箱除了有围绕周边的侧面板外，还应当让中心安装喷油器的立式套筒将上箱、下箱都连接起来，从而实现双层箱型结构增加气缸盖整体刚度的作用。在螺栓预紧装配力和高压燃气的爆发压力的机械负荷的作用下，底面板机械受力分布状态是底面板横截面的燃烧室侧呈现从中心的高频率拉应力向边缘渐渐转变成增加的高频率压应力，而底面板横截面的冷却水侧则呈现从中心向边缘渐渐增加的高频率拉应力。在灼热燃气的热负荷作用下，底面板承受极强的复杂的低频率的不均匀的拉伸热应力，特别在气缸盖体底面板的排气过桥的燃烧室侧产生极端的的低频率的不均匀的拉伸热应力，而在底面板的排气过桥的冷却水侧也是产生极大的低频率的不均匀的拉伸热应力，从而产生底面板排气过桥处铸铁材质的蠕变，导致热裂破损。

一旦气缸盖体底面板热裂破损，冷却水便可进入燃烧室，水是不可压缩的液体，在活塞运动压缩燃烧室容积时将产生巨大的容积压力，该力大大超过了正常的气体爆发压力，这样将使气缸盖、活塞、连杆、曲轴，甚至机体产生破损，俗称“水锤”。水锤的后果是十分严重的。

另，由于原发动机气缸盖冷却腔不连贯且流阻大，直接造成了气缸盖底面板的不均匀热变形，加重了气缸盖底面板上气门座的热变形，破坏了气门和气门座的密封性，造成了燃烧室燃气从气门和气门座的间隙窜气的机会，导致了气缸盖异常地迅速高温和产生破损的不良后果。由此，燃气燃烧的结果形成冒蓝烟、黑烟的现象。这样致使发动机排放指标不良，严重影响了环境，还造成能源的浪费。

实用新型内容

本实用新型目的在于设计一种利于高强度和整体刚性强、气缸盖体底面板传热优化的发动机用组合式气缸盖。

本实用新型包括由合金铸铁或蠕虫状球墨铸铁整体浇铸制成的气缸盖体，所述气缸盖体由侧面板、顶面板、中隔板、底面板、中心安装喷油器的立式套筒组成，在气缸盖体上设有进气道和排气道，底面板均布冷却水进水口，底面板设有排气过桥，其特点是底面板的排气过桥中部设置一个通孔，在该通孔内穿置由导热材料制成的传热棒。

本实用新型为使气缸盖体底面板的排气过桥处冷却条件得到更充分的改善，在气缸盖体底面板的排气过桥中部设置一个通孔，于其中置入由传热良好的传热棒，传热棒的外径和所述气缸盖体底面板的排气过桥中部的圆柱型通孔的直径采用较紧的动配合。因此，传热良好的传热棒使气缸盖体底面板的热阻可降低百分之四十以上，传热迅速，从而传热率相应提高，大大降低气缸盖体底面板的温度，明显降低底面板上的低频率不均匀的拉伸热应力，大大减缓产生底面板排气过桥处铸铁材质的蠕变的可能。另外，所述气缸盖体底面板的排气过桥中部设置的圆柱型通孔还有一种功能：那就是万一底面板的排气过桥发生裂纹，这个圆柱型通孔将起到卸除载荷的作用。此时，底面板不会继续发生断裂。本实用新型不但与原气缸盖互换性良好，而且，不容易损坏，节约成本，便于维护。

另，为了方便生产、进一步提高传效率，本实用新型所述通孔呈圆柱型，所述传热棒为圆柱型。

所述圆柱型通孔直径为底面板厚度的1/3～1/4.6。发动机气缸盖采用铬钼铜合金铸铁、蠕虫状石墨铸铁制造，其导热系数较差。燃烧室燃气的热量通过气缸盖底面板传给气缸盖冷却水，可以简单地描述为通过平壁的传热，影响传热热阻力的因素有底面板的导热系数、底面板的厚度、燃烧气体的放热系数和冷却水的放热系数。新设计的排气过桥中部的底面板上设置一个通孔，在该通孔内穿置由导热优秀的材料制成的传热棒。这样，传热良好的传热棒使气缸盖体底面板的热阻可大大降低，从而传热率相应提高，降低气缸盖体底面板的温度，明显降低底面板上的热应力，大大减缓产生底面板排气过桥处铸铁材质的蠕变的可能。