[发明专利]一种用于高强化柴油机的均匀冷却双层水腔气缸盖无效

专利信息
申请号: 201310435215.1 申请日: 2013-09-24
公开(公告)号: CN103485921A 公开(公告)日: 2014-01-01
发明(设计)人: 吴波;张全中;王增全;谭建松;解志民 申请(专利权)人: 中国北方发动机研究所(天津)
主分类号: F02F1/40 分类号: F02F1/40
代理公司: 太原同圆知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 14107 代理人: 王金锁
地址: 300400*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 强化 柴油机 均匀 冷却 双层 水腔气 缸盖
【说明书】:

技术领域

发明属于内燃机技术领域,具体涉及一种用于高强化柴油机的均匀冷却双层水腔气缸盖。

背景技术

    随着社会发展对柴油机高功率密度的不断追求,以及对节能减排日益苛刻的要求,当前柴油机强化程度越来越高,气缸盖承受的燃烧压力、平均燃烧温度和火力面热流密度大幅提升,工作环境愈加恶劣。气缸盖鼻梁区在柴油机启、停机和工作过程中,承受不断变化的高热-机载荷作用。高温导致的材料力学性能下降以及高热-机应力的联合作用,使得鼻梁区成为高强化柴油机热-机疲劳破坏的最危险部位,其抗疲劳强度往往决定着整个气缸盖的疲劳寿命。

当前,由于铝合金材料的热强度较低,高强化柴油机气缸盖常采用蠕墨铸铁或灰铸铁等铸铁材料。虽然铸铁材料机械强度较高,但是导热系数相对较低,相同条件下铸铁气缸盖鼻梁区的温度梯度会较铝合金材料缸盖大幅提高,由此产生的温度应力会很快在火力面鼻梁区产生微裂纹,并逐渐扩展成贯穿裂纹,最终导致气缸盖破坏失效,整个柴油机不能正常工作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决高强化条件下铸铁气缸盖鼻梁区温度梯度过高,热应力大,疲劳寿命不足的问题,而提供了一种具有双层水腔结构、冷却液由上至下冷却的一种用于高强化柴油机的均匀冷却双层水腔气缸盖。

本发明的技术方案:一种用于高强化柴油机的均匀冷却双层水腔气缸盖,它包括气缸盖、喷油器7、进气道8和排气道9,所述喷油器7、进气道8和排气道9设置在气缸盖内部,所述气缸盖内设置有下层水腔1、上层水腔2、中间隔板3和上层水腔进水管道5,下层水腔1和上层水腔2由气缸盖中部悬空突出的中间隔板3隔开,下层水腔1与上层水腔2通过中间隔板3和喷油器7围成的中间隔板喷油器预留孔4连通,上层水腔2通过上层水腔进水管道5与柴油机曲轴箱冷却水套连通。

所述气缸盖内还设置有出水孔6,出水孔6设置在下层水腔1底部,并在下层水腔1底部为对角布置。

所述上层水腔进水管道5在气缸盖内部边缘处呈对角布置,用于保证上层水腔2的冷却效果。

所述上层水腔2与进气道8和排气道9错开且并排布置。

本发明的有益效果:采用双层冷却水腔结构,能够对整个气缸盖进行更加充分的冷却,提供的气缸盖内冷却水腔布置方式能够降低喷油器体温度,减小气缸盖火力面鼻梁区的温度梯度,有效提高了鼻梁区的抗热疲劳能力,延长高强化气缸盖的疲劳寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为图1中沿A-A的剖面示意图;

图3为图1中沿B-B的剖面示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示,一种用于高强化柴油机的均匀冷却双层水腔气缸盖,它包括气缸盖、喷油器7、进气道8和排气道9,所述喷油器7、进气道8和排气道9设置在气缸盖内部,所述气缸盖内设置有下层水腔1、上层水腔2、中间隔板3和上层水腔进水管道5,下层水腔1和上层水腔2由气缸盖中部悬空突出的中间隔板3隔开,下层水腔1与上层水腔2通过中间隔板3和喷油器7围成的中间隔板喷油器预留孔4连通,上层水腔2通过上层水腔进水管道5与柴油机曲轴箱冷却水套连通。

所述气缸盖内还设置有出水孔6,出水孔6设置在下层水腔1底部,并在下层水腔1底部为对角布置。

所述上层水腔进水管道5在气缸盖内部边缘处呈对角布置,用于保证上层水腔2的冷却效果。

所述上层水腔2与进气道8和排气道9错开且并排布置。

工作过程:来自曲轴箱水套的冷却液由上层水腔进水管道5首先进入气缸盖上层水腔2,然后由中间隔板喷油器预留孔4与喷油器7之间的空隙进入下层水腔1,冲刷冷却火力面鼻梁区后由出水孔6进入冷却回路系统。

该气缸盖结构形式及冷却液流动组织方式能够对气缸盖进行更加均匀的冷却,同时冷却液不仅能够对喷油器7进行冲刷冷却,经过排气道9和喷油器7加温的冷却液还能够降低气缸盖鼻梁区局部的温度梯度,减小其热机耦合应力,降低热疲劳破坏风险。

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