[實用新型]提高排氣過橋冷卻效率的發動機用組合式氣缸蓋

無效

• 申請號: 200920046573.2
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN201448159U
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 臧權同;王克宇;張玉華
• 申請（專利權）人: 揚州揚子江寶云缸套有限公司
• 主分類號: F02F1/36
• 分類號: F02F1/36
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本實用新型涉及發動機的氣缸蓋技術領域。

背景技術

在現有技術中，發動機氣缸蓋采用鉻鉬銅合金鑄鐵、蠕蟲狀石墨鑄鐵制造。

由于現有技術氣缸蓋的設計中，忽視了氣缸蓋主要承受灼熱燃氣的熱負荷的底面板和主要承受高壓燃氣的爆發壓力以及氣缸蓋組裝在機體上的螺栓預緊力的氣缸蓋體(分為上箱和下箱的雙層箱型結構)之各自功能，從而氣缸蓋的設計缺乏合理性。

發動機氣缸蓋承受的綜合負荷有：

①螺栓預緊裝配力，②高壓燃氣的爆發壓力下高頻率的機械負荷，③灼熱燃氣下低頻率的熱負荷。

大功率四沖程發動機氣缸蓋設計成分為上箱和下箱的雙層箱型結構，其目的是增加氣缸蓋的整體剛度，降低氣缸蓋的機械應力和機械變形，并使冷卻水的流動主要首先冷卻主要承受灼熱燃氣的熱負荷的底面板。然而眾多設計者忽略了氣缸蓋的上箱、下箱除了有圍繞周邊的側面板外，還應當讓中心安裝噴油器的立式套筒將上箱、下箱都連接起來，從而實現雙層箱型結構增加氣缸蓋整體剛度的作用。在螺栓預緊裝配力和高壓燃氣的爆發壓力的機械負荷的作用下，底面板機械受力分布狀態是底面板橫截面的燃燒室側呈現從中心的高頻率拉應力向邊緣漸漸轉變成增加的高頻率壓應力，而底面板橫截面的冷卻水側則呈現從中心向邊緣漸漸增加的高頻率拉應力。在灼熱燃氣的熱負荷作用下，底面板承受極強的復雜的低頻率的不均勻的拉伸熱應力，特別在氣缸蓋體底面板的排氣過橋的燃燒室側產生極端的的低頻率的不均勻的拉伸熱應力，而在底面板的排氣過橋的冷卻水側也是產生極大的低頻率的不均勻的拉伸熱應力，從而產生底面板排氣過橋處鑄鐵材質的蠕變，導致熱裂破損。

一旦氣缸蓋體底面板熱裂破損，冷卻水便可進入燃燒室，水是不可壓縮的液體，在活塞運動壓縮燃燒室容積時將產生巨大的容積壓力，該力大大超過了正常的氣體爆發壓力，這樣將使氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸，甚至機體產生破損，俗稱“水錘”。水錘的后果是十分嚴重的。

另，由于原發動機氣缸蓋冷卻腔不連貫且流阻大，直接造成了氣缸蓋底面板的不均勻熱變形，加重了氣缸蓋底面板上氣門座的熱變形，破壞了氣門和氣門座的密封性，造成了燃燒室燃氣從氣門和氣門座的間隙竄氣的機會，導致了氣缸蓋異常地迅速高溫和產生破損的不良后果。由此，燃氣燃燒的結果形成冒藍煙、黑煙的現象。這樣致使發動機排放指標不良，嚴重影響了環境，還造成能源的浪費。

實用新型內容

本實用新型目的在于設計一種利于高強度和整體剛性強、氣缸蓋體底面板傳熱優化的發動機用組合式氣缸蓋。

本實用新型包括由合金鑄鐵或蠕蟲狀球墨鑄鐵整體澆鑄制成的氣缸蓋體，所述氣缸蓋體由側面板、頂面板、中隔板、底面板、中心安裝噴油器的立式套筒組成，在氣缸蓋體上設有進氣道和排氣道，底面板均布冷卻水進水口，底面板設有排氣過橋，其特點是底面板的排氣過橋中部設置一個通孔，在該通孔內穿置由導熱材料制成的傳熱棒。

本實用新型為使氣缸蓋體底面板的排氣過橋處冷卻條件得到更充分的改善，在氣缸蓋體底面板的排氣過橋中部設置一個通孔，于其中置入由傳熱良好的傳熱棒，傳熱棒的外徑和所述氣缸蓋體底面板的排氣過橋中部的圓柱型通孔的直徑采用較緊的動配合。因此，傳熱良好的傳熱棒使氣缸蓋體底面板的熱阻可降低百分之四十以上，傳熱迅速，從而傳熱率相應提高，大大降低氣缸蓋體底面板的溫度，明顯降低底面板上的低頻率不均勻的拉伸熱應力，大大減緩產生底面板排氣過橋處鑄鐵材質的蠕變的可能。另外，所述氣缸蓋體底面板的排氣過橋中部設置的圓柱型通孔還有一種功能：那就是萬一底面板的排氣過橋發生裂紋，這個圓柱型通孔將起到卸除載荷的作用。此時，底面板不會繼續發生斷裂。本實用新型不但與原氣缸蓋互換性良好，而且，不容易損壞，節約成本，便于維護。

另，為了方便生產、進一步提高傳效率，本實用新型所述通孔呈圓柱型，所述傳熱棒為圓柱型。

所述圓柱型通孔直徑為底面板厚度的1/3～1/4.6。發動機氣缸蓋采用鉻鉬銅合金鑄鐵、蠕蟲狀石墨鑄鐵制造，其導熱系數較差。燃燒室燃氣的熱量通過氣缸蓋底面板傳給氣缸蓋冷卻水，可以簡單地描述為通過平壁的傳熱，影響傳熱熱阻力的因素有底面板的導熱系數、底面板的厚度、燃燒氣體的放熱系數和冷卻水的放熱系數。新設計的排氣過橋中部的底面板上設置一個通孔，在該通孔內穿置由導熱優秀的材料制成的傳熱棒。這樣，傳熱良好的傳熱棒使氣缸蓋體底面板的熱阻可大大降低，從而傳熱率相應提高，降低氣缸蓋體底面板的溫度，明顯降低底面板上的熱應力，大大減緩產生底面板排氣過橋處鑄鐵材質的蠕變的可能。