一种气缸盖冷却结构
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种气缸盖冷却结构。
背景技术
气缸盖是发动机上重要的零件，其主要作用是密封气缸中的燃气，将新鲜空气导入气缸，将高温燃气排出气缸。气缸盖承受气体力和紧固螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。气缸盖受缸内燃气和排气道废气热负荷影响，高温热源有三处，分别为气缸盖火力面和两处排气道入口，受三处高温热源影响的区域为冷却的核心区，受两处高温热源影响的区域为冷却的次核心区，其余受一处高温热源影响的区域为冷却的非核心区。气缸盖的核心区和次核心区的冷却技术方案对气缸盖可靠性至关重要，尤其对气缸盖核心区域的冷却，若冷却不足将会导致气缸盖开裂、早期磨损等故障。
相关技术中，为了降低热负荷，在缸盖内部设计有用于冷却的水套，重点对气缸盖高温区域进行冷却，满足可靠性要求。但相关技术中气缸盖的水套一般采用分路横向冷却，该冷却方式对核心区域冷却不足，水套阻力大，水套流场受铸造偏差影响大，无法保证气缸的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种气缸盖冷却结构，以解决相关技术中采用分路横向冷却的方式对气缸盖进行冷却，存在对核心区域冷却不足，无法保证气缸可靠性的问题。
本发明提供一种气缸盖冷却结构，该气缸盖冷却结构包括气缸盖，所述气缸盖的下表面设有与气缸的燃烧室配合的火力面，所述气缸盖设有排气道、进气道和冷却水套，所述排气道具有两个分排气道，两个所述分排气道的排气口设置于所述火力面，所述进气道具有两个分进气道，两个所述分进气道的进气口设置于所述火力面，两个所述排气口和两个所述进气口均沿曲轴的轴线方向间隔设置；
所述气缸盖具有需冷却的核心区、第一次核心区和第二次核心区，所述核心区为两个所述分排气道之间且位于所述火力面上方的实体部分，所述第一次核心区为一个所述分排气道和一个所述分进气道之间且位于所述火力面上方的实体部分，所述第二次核心区为另一个所述分排气道和另一个所述分进气道之间且位于所述火力面上方的实体部分，所述第一次核心区和所述第二次核心区沿所述曲轴的轴向间隔设置；
所述冷却水套包括进水口和第一水套，所述第一水套包括穿过所述核心区的核心水道，穿过所述第一次核心区的第一次核心水道，以及穿过所述第二次核心区的第二次核心水道，所述核心水道的入口端能够与所述进水口连通，所述核心水道的出口端分别与所述第一次核心水道和所述第二次核心水道连通。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述冷却水套还包括中隔板，均设置于所述中隔板上且分别与所述第一次核心水道和所述第二次核心水道连通的两个连通孔，以及分别与两个所述连通孔连通的第二水套，所述第二水套和所述第一水套分置于所述中隔板的上下两侧；
所述排气道还包括位于所述中隔板上方的主排气道，所述主排气道分别与两个所述分排气道连通，所述第二水套用于给所述排气道冷却。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，两个所述连通孔于所述下表面的投影位于所述火力面的外侧，且两个所述连通孔分别位于所述排气道的两侧。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述冷却水套还包括排水口，所述第二水套沿所述曲轴的轴线方向穿过所述进气道和所述排气道之间的实体部分，所述排水口设置于所述气缸盖沿所述曲轴的轴线方向一侧的侧壁上。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述第一水套还包括辅助水道，所述辅助水道与所述核心水道连通，所述辅助水道用于给两个所述分进气道冷却。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述核心水道的水流量为100％，所述第一次核心水道和所述第二次核心水道的水流量均为45％，所述辅助水道的水流量为10％。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述气缸盖上设有喷油器套，所述火力面呈圆形，所述进水口位于所述火力面的外侧，所述喷油器套位于所述火力面的中心，且两个所述排气口、两个所述进气口环绕所述喷油器套设置，所述核心水道与所述第一次核心水道以及所述第二次核心水道的连通处位于所述喷油器套的外周。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述排气道和所述进气道沿第一方向相对设置，所述进水口位于所述气缸盖沿所述第一方向的一端，且所述进水口邻近于所述排气道。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述冷却水套还包括缓冲腔，所述缓冲腔分别与所述进水口和所述核心水道连通，所述缓冲腔位于两个所述分排气道之间，且所述缓冲腔位于所述排气道远离所述进气道的一侧。
作为气缸盖冷却结构的优选技术方案，所述气缸盖通过砂芯铸造工艺制作而成。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种气缸盖冷却结构，该气缸盖冷却结构包括气缸盖，气缸盖的下表面设有与气缸的燃烧室配合的火力面，气缸盖设有排气道、进气道和冷却水套，排气道具有两个分排气道，两个分排气道的排气口设置于火力面，进气道具有两个分进气道，两个分进气道的进气口设置于火力面，两个排气口和两个进气口均沿曲轴的轴线方向间隔设置；气缸盖具有需冷却的核心区、第一次核心区和第二次核心区，核心区为两个分排气道之间且位于火力面上方的实体部分，第一次核心区为一个分排气道和一个分进气道之间且位于火力面上方的实体部分，第二次核心区为另一个分排气道和另一个分进气道之间且位于火力面上方的实体部分，冷却水套包括进水口和第一水套，第一水套包括穿过核心区的核心水道，穿过第一次核心区的第一次核心水道，以及穿过第二次核心区的第二次核心水道，核心水道的入口端能够与进水口连通，核心水道的出口端分别与第一次核心水道和第二次核心水道连通。冷却水由进水口进入第一水套，并优先对核心区进行冷却，可保证对核心区的冷却效果，然后对第一次核心区和第二次核心区进行冷却，可提高水流的利用效率，并且冷却水在对核心区冷却时没有分支，在对两个次核心区冷却时仅有两个分支，能够有效降低水流的流阻，进一步保障冷却效果。
附图说明
图1为本发明实施例中气缸盖冷却结构的冷却水套的结构示意图；
图2为本发明实施例中气缸盖冷却结构的气缸盖的仰视图；
图3为图2中沿A-A方向的剖视图；
图4为图3中沿B-B方向的剖视图；
图5为图3中沿C-C方向的剖视图；
图6为本发明实施例中第一水套中水流方向的示意图；
图7为本发明实施例中气缸盖冷却结构的剖视图。
图中：
10、气缸盖；
1、火力面；
2、排气道；21、分排气道；22、排气口；23、主排气道；
3、进气道；31、分进气道；32、进气口；33、主进气道；
4、冷却水套；41、进水口；42、缓冲腔；43、第一水套；44、连通孔；45、第二水套；46、排水口；
431、核心水道；432、第一次核心水道；433、第二次核心水道；434、辅助水道；
5、喷油器套；
6、中隔板；
7、核心区；8、第一次核心区；9、第二次核心区。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1～7所示，本实施例提供一种气缸盖冷却结构，该气缸盖冷却结构包括气缸盖10，气缸盖10的下表面设有与气缸的燃烧室配合的火力面1，气缸盖10设有排气道2、进气道3和冷却水套4，排气道2具有两个分排气道21，两个分排气道21的排气口22设置于火力面1，进气道3具有两个分进气道31，两个分进气道31的进气口32设置于火力面1，两个排气口22和两个进气口32均沿曲轴的轴线方向间隔设置；
气缸盖10具有需冷却的核心区7、第一次核心区8和第二次核心区9，核心区7为两个分排气道21之间且位于火力面1上方的实体部分，核心区7被火力面1和两个分排气道21三处高热结构环绕，是气缸盖10热负荷最大的区域，需要强化冷却。第一次核心区8为一个分排气道21和一个分进气道31之间且位于火力面1上方的实体部分，第二次核心区9为另一个分排气道21和另一个分进气道31之间且位于火力面1上方的实体部分，第一次核心区8和第二次核心区9沿曲轴的轴向间隔设置；第一次核心区8由火力面1和其中一个分排气道21两处高热结构环绕，第二次核心区9由火力面1和其中另一个分排气道21两处高温结构环绕，是气缸盖10的两处热负荷较高的部位，同样需要强化冷却。曲轴的轴向如图2中所示的ab方向。
冷却水套4包括进水口41和第一水套43，第一水套43包括穿过核心区7的核心水道431，穿过第一次核心区8的第一次核心水道432，以及穿过第二次核心区9的第二次核心水道433，核心水道431的入口端能够与进水口41连通，核心水道431的出口端分别与第一次核心水道432和第二次核心水道433连通。冷却水由进水口41进入第一水套43，并优先对核心区7进行冷却，可保证对核心区7的冷却效果，然后对第一次核心区8和第二次核心区9进行冷却，可提高水流的利用效率，并且冷却水在对核心区7冷却时没有分支，在对两个次核心区7冷却时仅有两个分支，能够有效降低水流的流阻，进一步保障冷却效果。
可选地，气缸盖10上设有喷油器套5，火力面1呈圆形，进水口41位于火力面1的外侧，喷油器套5位于火力面1的中心也即气缸的中心，两个排气口22、两个进气口32环绕喷油器套5设置，核心水道431与第一次核心水道432以及第二次核心水道433的连通处位于喷油器套5的外周。具体地，排气道2和进气道3沿第一方向相对设置，进水口41位于气缸盖10沿第一方向的一端，且进水口41邻近于排气道2，且位于两个分排气道21之间。如此设置，进水口41靠近排气道2，并且冷却水由进水口41进入之后，直接沿火力面1的径向流向核心区7，能够保证冷却效果最优。第一方向如图2中所示的cd方向。
可选地，冷却水套4还包括缓冲腔42，缓冲腔42分别与进水口41和核心水道431连通，缓冲腔42位于两个分排气道21之间，且缓冲腔42位于排气道2远离进气道3的一侧。本实施例中，缓冲腔42和两个分排气道21共用部分腔壁，通过设置缓冲腔42，能够缓冲流入冷却水套4的冷却水的流速，保证冷却效果均衡。
可选地，第一水套43还包括辅助水道434，辅助水道434与核心水道431连通，辅助水道434用于给两个分进气道31冷却。分进气道31附近的实体部分受火力面1一处高热结构影响，相当于非核心区，通过在核心水道431中引出一股辅助水道434对其冷却即可保证冷却效果。优选地，核心水道431的水流量为100％，第一次核心水道432和第二次核心水道433的水流量均为45％，辅助水道434的水流量为10％。当然，在其他的实施中，也可根据需要对上述数值进行调整。
可选地，请参照图1和图3，冷却水套4还包括中隔板6，均设置于中隔板6上且分别与第一次核心水道432和第二次核心水道433连通的两个连通孔44，以及分别与两个连通孔44连通的第二水套45，第二水套45和第一水套43分置于中隔板6的上下两侧；排气道2还包括位于中隔板6上方的主排气道23，主排气道23分别与两个分排气道21连通，进气道3还包括位于中隔板6上方的主进气道33，主进气道33分别与两个分进气道31连通，第二水套45用于给排气道2冷却。可以理解的是，主排气道23位于中隔板6上方并且远离火力面1，其热负荷相对较低，通过两个连通孔44将第一次核心水道432和第二次核心水道433中的冷却水导入至第二水套45对其进行冷却，能够进一步提高冷却水的冷却效率，并提高对气缸盖10的整体冷却效果。
可选地，两个连通孔44于下表面的投影位于火力面1的外侧，且两个连通孔44分别位于排气道2的两侧。如此设置，冷却水在第一水套43中呈羊角形流动，如图6中箭头方向所示，第一次核心水道432和第二次核心水道433分别环绕两个分排气道21流动，并最终流向两个连通孔44，保证对两个分排气道21的冷却效果。
冷却水套4还包括排水口46，第二水套45沿曲轴的轴线方向穿过进气道3和排气道2之间的实体部分，排水口46设置于气缸盖10沿曲轴的轴线方向一侧的侧壁上。第二水套45中冷却水流动方向如图5中箭头方向所示。
本实施例中，气缸盖10通过砂芯铸造工艺制作而成。进水口41和两个连通孔44除了用于气缸盖10冷却功能外，其还可以作为气缸盖10铸造用的工艺孔。具体地，在气缸盖10铸造时，气缸盖10的所有空腔形状为砂芯，第一水套43和第二水套45作为实体形状的砂芯进行拼装组合。第一水套砂芯上的进水口41在铸造时为圆形砂柱，起到支撑定位的作用，同时在气缸盖10铸造完成时还可以用作清砂孔。以将第一水套43中的砂芯排出。两个连通孔44在铸造时为第一水套砂芯和第二水套砂芯的连接固定位置，浇铸时下层第一水套砂芯中的树脂燃烧产生的气体由此排向第二水套砂芯，保证气缸盖10铸造质量。
喷油器套5位于气缸盖10的中心，在未安装喷油器套5时此部位为开放的孔，核心区7的砂芯、第一次核心区8的砂芯和第二次核心区9的砂芯在此部位有足够的空间连接，保证了砂芯的强度。同时第一水套砂芯和第二水套砂芯可以在此部位连通，作为铸造定位和除气位置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
