[發明專利]一種氣缸體水套結構及發動機氣缸體

有效

• 申請號: 201510203468.5
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN104775928B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 張帆;張育春;齊少虎
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: F02F1/14
• 分類號: F02F1/14
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司11294
• 代理人: 張金熹

技術領域

本發明屬氣車發動機技術領域，具體涉及一種氣缸體的水套結構模型及設置有所述水套結構的發動機氣缸體。

背景技術

發動機的氣缸體水套一般而言是指存在于氣缸孔與缸體外壁之間的空間區域，其主要作用是發動機運行過程中冷卻缸孔，而缸孔的高溫區域一般在燃燒室區域，因此水套一般不貫通整個缸孔區域而是集中在缸孔上部區域。此種布置另一個優勢是盡可能減少水套容積，有效縮短發動機暖機時間，使發動機快速進入工作狀態。目前發動機氣缸體的設計越來越緊湊，一般的缸蓋螺栓孔都布置于水套外壁上，因水套深度較小，所以水套底部與缸體接觸區域的剛度變化比較劇烈，尤其以缸蓋螺栓凸臺處更為明顯。而隨著發動機強化程度日益提高，發動機爆壓也隨之提高，為滿足高爆壓下氣缸體與缸蓋的密封性，對于缸蓋螺栓預緊力的要求越來越高，如何確保發動機運行過程中，水套的缸蓋螺栓凸臺底部疲勞安全系數滿足設計要求是至關重要的?，F有的水套設計一般都將底部設計為平底式，這種設計的優點在于水套與缸體接觸的底部區域的缸體本體剛度變化較為均勻，螺栓凸臺底部的剛度變化也可減少到最小，也有將底部設計為正弦波浪式的水套模型結構，來增強缸蓋螺栓凸臺的強度，防止螺栓凸臺因應力太大而導致“撕裂”。但現有的這些氣缸體水套仍然無法避免發動機高爆壓要求下，高強度螺栓預緊力可能導致的螺栓凸臺被“撕裂”進而損壞發動機的問題，而且現有的這些水套模型結構多數只是考慮了功能特性，并沒有考慮鑄造可行性、工藝加工可行性、水套性能計算等方面的問題，也使得現有普通水套的設計結構因工藝過程或鑄造過程的限制而無法被實現，因此如何采用有效結構確保水套的疲勞安全系數滿足設計要求，是本領域專業人員需面對的一個難題。

發明內容

為應對發動機性能和排放要求的日益提高，本發明的目的是提供一種改進的發動機氣缸體水套結構以及具有這種水套結構的發動機氣缸體，通過創新設計水套模型結構，在保證水套容積盡可能減小的同時，滿足了缸體缸蓋螺栓孔凸臺的疲勞強度要求，可顯著優化水套底部的缸體剛度變化，增加了缸蓋螺栓孔處剛度與強度，降低了螺栓預緊力導致的水套根部應力集中所產生的“撕裂”風險。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種氣缸體水套結構，圍繞氣缸體的缸孔外周形成循環冷卻空腔，包括：沿缸孔陣列外側延伸的縱向通道和位于缸孔之間的橫向通道，所述橫向通道與縱向通道連通成封閉的空腔結構，在縱向通道的前端部形成水套進水孔2，在縱向通道和/或橫向通道的頂部形成有若干出水孔3，在縱向通道的一側壁形成若干出砂孔凸臺5，在相鄰缸孔之間對應于橫向通道位置的縱向通道側壁上形成有凹槽9，所述凹槽9向內斜向布置，所述氣缸體水套結構的水套底面邊界呈波浪式起伏狀。

進一步的根據本發明所述的氣缸體水套結構，其中位于缸孔兩側的縱向通道的底面邊界相對于缸孔中心連線呈對稱結構。

進一步的根據本發明所述的氣缸體水套結構，其中在設有出砂孔凸臺5的位置，所述氣缸體水套結構的水套底面14以出砂孔凸臺為邊界，在沒有出砂孔凸臺且設有凹槽的位置，所述氣缸體水套結構的水套底面以凹槽的底部為邊界，各邊界高低點通過圓角相切連接形成波浪式起伏狀的水套底面邊界。

進一步的根據本發明所述的氣缸體水套結構，其中所述氣缸體包括并排布置的四個缸孔，所述縱向通道的頂面設置有所述出水孔3，所述橫向通道的頂面兩端設置有所述出水孔3，所述出砂孔凸臺5設置有三個，第一個出砂孔凸臺5設置于對應于第一缸孔位置的縱向通道側面，第二個出砂孔凸臺5設置于對應于中間兩個缸孔之間位置的縱向通道側面，第三個出砂孔凸臺5設置于對應于第四缸孔位置的縱向通道側面，且所述出砂孔凸臺對應于波浪式起伏狀水套底面邊界的波谷位置，處于第一缸孔和第二缸孔之間的凹槽9以及處于第三缸孔和第四缸孔之間的凹槽9分別對應于波浪式起伏水套底面邊界的波峰位置。

一種發動機氣缸體，包括缸體本體4，所述缸體本體上設置有若干缸孔11，圍繞所述缸孔11形成本發明所述的氣缸體水套結構。

進一步的根據本發明所述的發動機氣缸體，其中所述缸體本體在所述缸孔處形成缸孔內壁13，所述缸體本體圍繞所述缸孔形成缸蓋螺栓搭子塊8，在所述缸孔內壁13和缸蓋螺栓搭子塊8之間形成所述氣缸體水套結構，在缸體本體的前端面上設置水套進水孔，在缸體本體的頂面上設置出水孔，在缸體本體的一側設置出砂孔。

進一步的根據本發明所述的發動機氣缸體，其中根據所述氣缸體水套結構由缸體本體一體鑄造形成所述缸蓋螺栓搭子塊8和缸孔內壁13。