[实用新型]一种天然气发动机用复合式水套气缸盖

说明书

技术领域

本实用新型属于发动机设计技术领域，具涉及一种天然气发动机用复合式水套气缸盖。

背景技术

近年来随着汽车保有量的不断增加，车辆排放出的有害气体使大气环境污染日趋严重。石油资源分布不均并日益短缺，造成石油价格也一直高位运行。天然气因其清洁、储量大、热值高、排污低、经济性好等优点成为一种比较理想的发动机代用燃料，已在乘用车和商用车领域得到广泛应用。

目前中重型商用车一般装备的是柴油发动机，因此中重型天然气发动设计的基础机型为柴油机。气缸盖在发动机天然气化改造中是最重要的零部件之一。由于天然气为干性燃料润滑性能较差，发动机部件容易磨损，而且天然气热负荷大，排气温度高对气缸盖的低周疲劳也产生不利影响。因此天然气发动机气缸盖的设计与柴油机相比有较大不同，气缸盖的进排气道、缸盖底板、火花塞套及水流都要进行全新设计，确保发动机的性能和可靠性。

设计单燃料天然气发动机气缸盖遇到的第一个问题就是安装火花塞，在原来喷油器套的基础上改进设计以适应火花塞的安装要求。火花塞套工作要求与喷油器套相同，是将火花塞与气缸盖冷却液隔离。目前喷油器套在柴油机上是一种比较成熟的结构。喷油器头部直径是Φ7.8mm，火花塞头部M14的螺纹2，两者的结构形式和受力方式完全不同。目前火花塞套的结构形式非常多，按照安装方式有顶部压装和旋装。

由于火花塞套底部加工螺纹的要求不能采用磙挤工艺，因此采用顶部压装的火花塞套方案，气缸盖顶部的螺栓或套筒压住火花塞套，通过火花塞套轴向传力压住底部的密封垫圈。在此方案中，作用力处和密封处位置不同，火花塞套受空间的限制刚度较差，在发动机工作中出现应力松弛的现象，套管内部容易出现渗水现象。

火花塞套的旋装方案解决了受力部位和密封部位不同的问题，但是套筒底部内外都需要加工螺纹，同时为了保证套筒刚度需要3mm的壁厚。火花塞套的最小 外径为20mm，火花塞套与座圈之间的壁厚超过临界值，导致出现裂纹。

发明内容

为了彻底解决现有技术中，火花塞安装后套管内容易渗水及火花塞套与座圈之间因壁厚过薄而出现裂纹等缺陷，本实用新型提供了一种天然气发动机用复合式水套气缸盖。

本实用新型的技术方案通过如下方式实现：

一种天然气发动机用复合式水套气缸盖，包括火花塞套1、单层水套11及双层水套10；其中，单层水套11保证气缸盖铸造工艺性，双层水套10保证气缸盖水流满足气缸盖可靠性需求；所述的气缸盖与火花塞套1一体铸造成型，火花塞套位于汽缸盖中心，解决了火花塞套1工作可靠性问题；所述的双层水套10位于气缸盖进气侧，在气缸盖进水孔8处双层水套10由中隔板3分隔成上层水套4和下层水套5；

所述的进水孔8设置在气缸盖进气侧，进水孔8上还设置有导流屏7，可以保证水流的定向流动，形成主水流9；

所述的单层水套11位于排气侧，其特点是取消了中隔板，铸造时砂芯为一个整体，提高了砂芯强度，降低了铸造废品率；

所述的下层水套5采用了独立水套的设计，相邻两个气缸之间的下层水套5用隔板6隔开；

一种天然气发动机用复合式水套气缸盖，工作过程如下：

气缸盖进水孔8布置在进气侧，因此需要在进气侧组织气缸盖水流，在进气侧水套设计成双层水套10。在气缸盖进水孔处上下层水套分开，中隔板3压住水流向上流动的趋势，水流横向流动。为了保证水流的定向流动，在进水孔处布置有导流屏，将水流导向排气道侧，形成主水流9，通过排气道之间以及与火花塞套外侧的区域进入上层水套4，强化对高热区域的冷却。在气缸中心12及排气道侧部位形成单层水套11。上层水套4流动的趋势为纵流，通过气道顶部和导管外壁由气缸盖前端流出。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、气缸盖与火花塞套一体铸造成型，解决了渗水的问题，而且能够提高气 缸盖的刚度和强度。火花塞安装在气缸盖上，不用通过其他零部件连接，避免了火花塞套1与座圈之间因壁厚过薄而出现裂纹。

2、下层水套5在两缸之间用隔板6分离，各缸之间水流不互相干扰，确保了各缸冷却效果的一致性。

3、为了保证水流的定向流动，在进水孔处布置有导流屏7，将水流导向排气道侧，形成主水流9，通过排气道之间以及气道与火花塞套之间的区域进入上层水套，强化对高热区域的冷却。

4、混合式水套的设计，解决了气缸盖漏水和开裂的问题，提高了气缸盖冷却性能，保证了气缸盖在高热工作条件下的可靠性。同时兼顾了气缸盖的铸造工艺性，降低了废品率，降低了成本。

附图说明