本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具涉及一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋。

背景技術(shù)：

近年來(lái)隨著汽車(chē)保有量的不斷增加，車(chē)輛排放出的有害氣體使大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。石油資源分布不均并日益短缺，造成石油價(jià)格也一直高位運(yùn)行。天然氣因其清潔、儲(chǔ)量大、熱值高、排污低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)成為一種比較理想的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料，已在乘用車(chē)和商用車(chē)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

目前中重型商用車(chē)一般裝備的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，因此中重型天然氣發(fā)動(dòng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)機(jī)型為柴油機(jī)。氣缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣化改造中是最重要的零部件之一。由于天然氣為干性燃料潤(rùn)滑性能較差，發(fā)動(dòng)機(jī)部件容易磨損，而且天然氣熱負(fù)荷大，排氣溫度高對(duì)氣缸蓋的低周疲勞也產(chǎn)生不利影響。因此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的設(shè)計(jì)與柴油機(jī)相比有較大不同，氣缸蓋的進(jìn)排氣道、缸蓋底板、火花塞套及水流都要進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性。

設(shè)計(jì)單燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋遇到的第一個(gè)問(wèn)題就是安裝火花塞，在原來(lái)噴油器套的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)以適應(yīng)火花塞的安裝要求?；鸹ㄈ坠ぷ饕笈c噴油器套相同，是將火花塞與氣缸蓋冷卻液隔離。目前噴油器套在柴油機(jī)上是一種比較成熟的結(jié)構(gòu)。噴油器頭部直徑是Φ7.8mm，火花塞頭部M14的螺紋2，兩者的結(jié)構(gòu)形式和受力方式完全不同。目前火花塞套的結(jié)構(gòu)形式非常多，按照安裝方式有頂部壓裝和旋裝。

由于火花塞套底部加工螺紋的要求不能采用磙擠工藝，因此采用頂部壓裝的火花塞套方案，氣缸蓋頂部的螺栓或套筒壓住火花塞套，通過(guò)火花塞套軸向傳力壓住底部的密封墊圈。在此方案中，作用力處和密封處位置不同，火花塞套受空間的限制剛度較差，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中出現(xiàn)應(yīng)力松弛的現(xiàn)象，套管內(nèi)部容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

火花塞套的旋裝方案解決了受力部位和密封部位不同的問(wèn)題，但是套筒底部?jī)?nèi)外都需要加工螺紋，同時(shí)為了保證套筒剛度需要3mm的壁厚?；鸹ㄈ椎淖钚?外徑為20mm，火花塞套與座圈之間的壁厚超過(guò)臨界值，導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了徹底解決現(xiàn)有技術(shù)中，火花塞安裝后套管內(nèi)容易滲水及火花塞套與座圈之間因壁厚過(guò)薄而出現(xiàn)裂紋等缺陷，本實(shí)用新型提供了一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：

一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋，包括火花塞套1、單層水套11及雙層水套10；其中，單層水套11保證氣缸蓋鑄造工藝性，雙層水套10保證氣缸蓋水流滿(mǎn)足氣缸蓋可靠性需求；所述的氣缸蓋與火花塞套1一體鑄造成型，火花塞套位于汽缸蓋中心，解決了火花塞套1工作可靠性問(wèn)題；所述的雙層水套10位于氣缸蓋進(jìn)氣側(cè)，在氣缸蓋進(jìn)水孔8處雙層水套10由中隔板3分隔成上層水套4和下層水套5；

所述的進(jìn)水孔8設(shè)置在氣缸蓋進(jìn)氣側(cè)，進(jìn)水孔8上還設(shè)置有導(dǎo)流屏7，可以保證水流的定向流動(dòng)，形成主水流9；

所述的單層水套11位于排氣側(cè)，其特點(diǎn)是取消了中隔板，鑄造時(shí)砂芯為一個(gè)整體，提高了砂芯強(qiáng)度，降低了鑄造廢品率；

所述的下層水套5采用了獨(dú)立水套的設(shè)計(jì)，相鄰兩個(gè)氣缸之間的下層水套5用隔板6隔開(kāi)；

一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋，工作過(guò)程如下：

氣缸蓋進(jìn)水孔8布置在進(jìn)氣側(cè)，因此需要在進(jìn)氣側(cè)組織氣缸蓋水流，在進(jìn)氣側(cè)水套設(shè)計(jì)成雙層水套10。在氣缸蓋進(jìn)水孔處上下層水套分開(kāi)，中隔板3壓住水流向上流動(dòng)的趨勢(shì)，水流橫向流動(dòng)。為了保證水流的定向流動(dòng)，在進(jìn)水孔處布置有導(dǎo)流屏，將水流導(dǎo)向排氣道側(cè)，形成主水流9，通過(guò)排氣道之間以及與火花塞套外側(cè)的區(qū)域進(jìn)入上層水套4，強(qiáng)化對(duì)高熱區(qū)域的冷卻。在氣缸中心12及排氣道側(cè)部位形成單層水套11。上層水套4流動(dòng)的趨勢(shì)為縱流，通過(guò)氣道頂部和導(dǎo)管外壁由氣缸蓋前端流出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、氣缸蓋與火花塞套一體鑄造成型，解決了滲水的問(wèn)題，而且能夠提高氣 缸蓋的剛度和強(qiáng)度?；鸹ㄈ惭b在氣缸蓋上，不用通過(guò)其他零部件連接，避免了火花塞套1與座圈之間因壁厚過(guò)薄而出現(xiàn)裂紋。

2、下層水套5在兩缸之間用隔板6分離，各缸之間水流不互相干擾，確保了各缸冷卻效果的一致性。

3、為了保證水流的定向流動(dòng)，在進(jìn)水孔處布置有導(dǎo)流屏7，將水流導(dǎo)向排氣道側(cè)，形成主水流9，通過(guò)排氣道之間以及氣道與火花塞套之間的區(qū)域進(jìn)入上層水套，強(qiáng)化對(duì)高熱區(qū)域的冷卻。

4、混合式水套的設(shè)計(jì)，解決了氣缸蓋漏水和開(kāi)裂的問(wèn)題，提高了氣缸蓋冷卻性能，保證了氣缸蓋在高熱工作條件下的可靠性。同時(shí)兼顧了氣缸蓋的鑄造工藝性，降低了廢品率，降低了成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的鑄造火花塞套的剖面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的雙層水套的剖面示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的下層水套的剖面示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的復(fù)合式水套氣缸蓋的剖面示意圖；

圖中：火花塞套1、螺紋2、中隔板3、上層水套4、下層水套5、隔板6、導(dǎo)流屏7、進(jìn)水孔8、主水流9、雙層水套10、單層水套11、氣缸中心12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋，包括火花塞套1、單層水套11及雙層水套10；其中，單層水套11保證氣缸蓋鑄造工藝性，雙層水套10保證氣缸蓋水流滿(mǎn)足氣缸蓋可靠性需求；如圖1所示，所述的氣缸蓋與火花塞套1一體鑄造成型，火花塞套位于汽缸蓋中心，不用通過(guò)其他零部件連接，避免了火花塞套1與座圈之間因壁厚過(guò)薄而出現(xiàn)裂紋。

如圖2所示，所述的雙層水套10位于氣缸蓋進(jìn)氣側(cè)，在氣缸蓋進(jìn)水孔8處雙層水套10由中隔板3分隔成上層水套4和下層水套5；上下層水套砂芯連接 到一起，提高下層水套的剛度，避免了下層水套砂芯的斷芯和變形，降低廢品率。同時(shí)上下層水套砂芯連接可以將下層水套鑄造時(shí)產(chǎn)生的氣體經(jīng)上層水套排出，避免了氣缸蓋因除氣不良產(chǎn)生氣孔、砂眼等缺陷。上層水套流動(dòng)的趨勢(shì)為縱流，通過(guò)氣道頂部和導(dǎo)管外壁由氣缸蓋前端流出。

所述的進(jìn)水孔8設(shè)置在氣缸蓋進(jìn)氣側(cè)，進(jìn)水孔8上還設(shè)置有導(dǎo)流屏7，可以保證水流的定向流動(dòng)，形成主水流9；

所述的單層水套11位于排氣側(cè)，其特點(diǎn)是取消了中隔板，鑄造時(shí)砂芯為一個(gè)整體，提高了砂芯強(qiáng)度，降低了鑄造廢品率；

所述的下層水套5采用了獨(dú)立水套的設(shè)計(jì)，相鄰兩個(gè)氣缸之間的下層水套5用隔板6隔開(kāi)；

一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合式水套氣缸蓋，工作過(guò)程如下：

氣缸蓋進(jìn)水孔8布置在進(jìn)氣側(cè)，因此需要在進(jìn)氣側(cè)組織氣缸蓋水流，在進(jìn)氣側(cè)水套設(shè)計(jì)成雙層水套10。在氣缸蓋進(jìn)水孔處上下層水套分開(kāi)，中隔板3壓住水流向上流動(dòng)的趨勢(shì)，水流橫向流動(dòng)。為了保證水流的定向流動(dòng)，在進(jìn)水孔處布置有導(dǎo)流屏，將水流導(dǎo)向排氣道側(cè)，形成主水流9，通過(guò)排氣道之間以及與火花塞套外側(cè)的區(qū)域進(jìn)入上層水套4，強(qiáng)化對(duì)高熱區(qū)域的冷卻。在氣缸中心及排氣道側(cè)形成單層水套11。上層水套4流動(dòng)的趨勢(shì)為縱流，通過(guò)氣道頂部和導(dǎo)管外壁由氣缸蓋前端流出。