[發明專利]一種用于四氣閥柴油發動機的缸蓋及柴油發動機

在審

• 申請號: 202011279861.X
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112228237A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 王雁冰;丁立志;王傳娟;高呈毓
• 申請（專利權）人: 中船動力研究院有限公司
• 主分類號: F02F1/24
• 分類號: F02F1/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開了一種用于四氣閥柴油發動機的缸蓋及柴油發動機，屬于發動機技術領域。本發明的缸蓋，包括采用增材制造一體成型的缸蓋本體，缸蓋本體包括外殼、第一支撐結構和第二支撐結構，第一支撐結構與第二支撐結構將外殼內部分隔為多個空腔，以形成多孔結構的缸蓋本體，減少了用料并減輕了缸蓋自重，同時提升了缸蓋的結構強度。利用增材制造的加工方法，在缸蓋的不同區域使用不同材料，從而提高氣缸蓋的可靠性，增加其對熱負荷和機械負荷的協調能力，延長氣缸蓋的使用壽命；且不同材料之間可融為一體，密合度高，設計流程簡單，成品率高。本發明的柴油發動機，通過應用上述缸蓋，減輕了發動機的自重，并縮短了發動機設計和制造工期。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，尤其涉及一種用于四氣閥柴油發動機的缸蓋及柴油發動機。

背景技術

柴油發動機扭矩大、經濟性能好、應用廣泛，一直處在所屬產業鏈的相對核心位置。近年來，隨著柴油機向大功率、高強化、低油耗方向發展，人們越來越多傾向于用每缸四氣閥設計。目前，四氣閥技術已廣泛應用于四沖程高速柴油機中，傳統的二沖程低速柴油機一般采用中央單排氣閥形式，正常掃氣情況下，中央單排氣閥下方易形成不易氣流運動區域，使得燃燒廢氣難以排除，成為殘余廢氣主要來源。因此，為提高掃氣效率，低速柴油機將單排氣閥改為四氣閥設計是重要發展方向。

四氣閥柴油機設計的核心難點是缸蓋，氣缸蓋是使用在柴油機上的重要零部件之一，其作用是密封氣缸，并與活塞共同形成燃燒空間，同時承受高溫、高壓燃氣作用。四氣閥柴油機缸蓋內孔道結構更為復雜。其狹小的缸蓋上不僅布置有噴油器、示功閥、進氣閥、排氣閥孔等零件，而且有排氣道，以及復雜的冷卻水腔。因此，四氣閥柴油機缸蓋對鑄造型芯、鑄造工藝和方式等要求極高，在生產和質量控制方面都存在很大難度。

此外，氣缸蓋工作環境惡劣，各部分溫度很不均勻。其底部火力面溫度很高，而冷卻水套部分溫度較低，進氣道和排氣道等溫度都不相同。因此，氣缸蓋機械應力和熱應力都很大。加之氣缸蓋結構復雜，鑄造殘余應力很大，實踐表明，大部分缸蓋的損壞都是因為發生裂紋。

氣缸蓋的使用條件決定了其對材料的高性能要求，其溫度不均勻、受力不均勻的特點，使分區使用不同材料成為其最優選擇，但傳統的技術條件根本無法實現。目前，對于結構復雜的強化四沖程柴油機，采用鑄鋼缸蓋時，常采用鑄鋼件和鍛鋼件組合的焊接結構，但這種復合式結構成本昂貴，目前也基本無法在實際中應用。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于四氣閥柴油發動機的缸蓋，增大了缸蓋的強度，延長缸蓋使用壽命，并實現缸蓋輕量化設計，降低了缸蓋加工廢品率。

本發明的另一個目的在于提供一種柴油發動機，通過應用上述缸蓋，減輕了發動機的自重，并縮短了發動機設計和制造工期。

為實現上述目的，提供以下技術方案：

一方面，提供了一種用于四氣閥柴油發動機的缸蓋，包括采用增材制造一體成型的缸蓋本體；

所述缸蓋本體包括外殼，所述外殼內部設有多個沿所述缸蓋本體的厚度方向依次間隔設置的第一支撐結構，所述第一支撐結構之間設有第二支撐結構，所述第一支撐結構與所述第二支撐結構之間垂直設置，所述第一支撐結構與所述第二支撐結構將所述外殼的內部分隔為多個空腔，所述空腔沿著所述缸蓋本體的厚度方向延伸。

作為缸蓋的優選方案，所述缸蓋本體上設有火力面，所述火力面選用的材料的耐熱溫度及強度均大于所述缸蓋本體選用的材料。

作為缸蓋的優選方案，所述火力面選用的材料為鎳基合金、鈷基合金或合金鋼。

作為缸蓋的優選方案，所述缸蓋本體上設有多個螺栓孔，所述螺栓孔周邊選用的材料的強度大于所述缸蓋本體選用的材料。

作為缸蓋的優選方案，所述螺栓孔周邊選用的材料為結構鋼。