一种四气门柴油机气缸盖环流式下层水套的制作方法

1.本实用新型属于柴油机技术领域，具体说的是一种四气门柴油机气缸盖环流式下层水套。


背景技术：

2.随着非道路柴油机升功率的不断提升，爆发压力亦随之提高，气缸盖的工作条件越来越苛刻，对气缸盖刚度和冷却能力的要求也越来越高，需要对水套的走向和结构进行优化，保证冷却液流速和冷却均匀性，同时提高气缸盖结构刚度，因此具有双层水套的四气门气缸盖的应用逐渐成为行业的主流。该类型气缸盖通过增加中隔板提高刚度，并将冷却水套分为上、下两层，经中隔板上的孔系贯通。在双层水套的水流方向上，目前存在多种布置方案，有从上层水套进水、下层水套出水的，也有从下层水套进水、上层水套出水的，还有的是进、出水都位于下层水套。下层水套的水流组织多采用在底板上设置导流筋的形式，水流方向为横流式，且一般从排气侧进水，往进气侧流动。这种结构的下层水套，冷却液流动阻力较大，流动组织不顺畅，重点冷却部位流速难以精准调节，底板温度不易控制。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种流动阻力小，流速高，水流速度及流量分配合理，排气道与排气道间、进气道与进气道间、排气道与进气道间鼻梁区等重点部位冷却良好四气门柴油机气缸盖环流式下层水套。
4.为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种四气门柴油机气缸盖环流式下层水套，设有用于冷却液流通的冷却水道、与冷却水道相连通的上水脚和出水口，冷却水道的壁面光滑无尖角，冷却水道包括首尾相连通的外围水道和设置在外围水道内侧的呈十字型排布的四个内水道，四个内水道由位于两个排气道之间的第一内水道、位于第一排气道和第一进气道之间的第二内水道、位于两个进气道之间的第三内水道以及位于第二进气道和第二排气道之间的第四内水道组成，四个内水道的一端与外围水道相通，另一端与相临的内水道及出水口相通，出水口设置在外围水道围成的区域中部，上水脚设有四个，分别与位于相临两条内水道之间的外围水道相连通。
5.进一步，所述的内水道为两端宽中部窄结构。
6.进一步，所述的内水道对应的外围水道部位设有圆弧形内凸结构。
7.进一步，所述的第一内水道对应的圆弧形内凸结构曲率最大，第三内水道对应的圆弧形内凸结构曲率次之，第二内水道和第四内水道对应的圆弧形内凸结构曲率最小。
8.进一步，所述的第一内水道和第二内水道之间的上水脚为主上水脚，第二内水道和第三内水道之间的上水脚为进气侧上水脚，第三内水道和第四内水道之间的上水脚为副上水脚，第四内水道和第一内水道之间的上水脚为排气侧上水脚，从主上水脚至副上水脚的外围水道逆时针走向长度大于顺时针走向长度，从进气侧上水脚至排气侧上水脚的外围水道顺时针走向长度与逆时针走向长度相差0-5mm。
9.进一步，所述的上水脚的逆时针进水与相连处的外围水道的外侧壁相切。
10.本实用新型有益效果是：
11.1、本实用新型环流式下层水套，壁面光滑连贯，通过设置内水道和外围水道，将出水口设置在中部，使冷却液流动阻力小，水流速度合理，无局部水流呆滞区，形成环流效果；内水道的过水面积与冷却需求的大小成正相关，确保冷却液流量分配合理，底板温度均匀。
12.2、外围水道周向环流水路上的圆弧内凸结构，强制冷却液通过内水道（鼻梁区），且根据冷却不同的需求，内凸结构的圆弧曲率不同，以此提高重点冷却部位冷却液流速，合理平衡冷却能力，冷却效率高；缸盖底板温度低，热应力小，缸盖工作可靠。
13.3、设计主上水脚至副上水脚的外围水路一侧长一侧短，进气侧上水脚至排气侧上水脚的两侧外围水道基本等长，可保证水道内的低流动阻力，又满足了内水道的冷却液流量及流速需求。
14.4、通过设计上水脚的逆时针进水与相连处的外围水道的外侧壁相切，保证冷却液的进入流速，减小流动阻力，使流动更加顺畅。
附图说明
15.图1为本实用新型在气缸盖水套中的布局示意图；
16.图2为本实用新型的结构示意图；
17.图3为本实用新型的内水道示意图；
18.图4为本实用新型冷却液流动示意图；
19.图5为本实用新型立体轴测图；
20.图中：1、上层水套，2、下层水套，3、第一排气道，4、第一进气道，5、第二排气道，6、第二进气道，201、冷却水道，202、上水脚，203、出水口，2011、外围水道，2012、内水道，202-1、主上水脚，202-2、进气侧上水脚，202-3、副上水脚，202-4、排气侧上水脚，2012-1、第一内水道，2012-2、第二内水道，2012-3、第三内水道，2012-4、第四内水道。
具体实施方式
21.下面结合附图给出实用新型的较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。这里，将给出相应附图对本实用新型进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制或限定本实用新型。
22.在本实施方式的描述中，术语“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。
23.如图1所示，本实用新型环流式下层水套在该四气门柴油机气缸盖中的布局，气缸盖内的水盖包含上层水套1和下层水套2，下层水套2设有用于冷却液流通的冷却水道201、与冷却水道201相连通的上水脚202和出水口203，出水口203作为上层水套上水通道。
24.如图2、图5所示，冷却水道201的壁面光滑无尖角，壁面全部由光滑的圆弧曲面连接而成，无尖角及形状突变区。冷却水道201包括首尾相连通的外围水道2011和设置在外围
水道2011内侧的呈十字型排布的四个内水道2012，外围水道2011设置在第一排气道3、第一进气道4、第二排气道5和第二进气道6的外包络区域外周。
25.如图2、图3所示，四个内水道2012由位于第一排气道3和第二排气道5之间的第一内水道2012-1、位于第一排气道3和第一进气道4之间的第二内水道2012-2、位于第一进气道4和第二进气道6之间的第三内水道2012-3以及位于第二进气道6和第二排气道5之间的第四内水道2012-4组成，四条内水道2012的端点连线接近正方形，四个内水道2012的一端与外围水道2011相通，另一端与相临的内水道及出水口203相通，出水口203设置在外围水道2011围成的区域中部，在安装使用时，对应气缸中心设置，出水口位于四条内水道2012的交点处，上水脚202设有四个，分别与位于相临两条内水道2012之间的外围水道2011相连通。
26.上水脚202位于外围水道2011外周，其径向外围无冷却液通路，由气缸盖顶面向底面看，沿逆时针切线方向与周向环形水路相连。各上水脚截面积在密封界限范围内极限最大，确保下水套砂芯安装定位准确可靠，满足冷却需要的上水面积通过调整气缸垫上对应位置的过水孔大小来实现，调整范围为3mm～11mm。
27.出水口203位于正方形对角线交点、气缸中心附近，呈圆角矩形，矩形两对角连线与处于对角方向的进气道和排气道中心连线重合，尽可能减小尖角形突变区，提高出水口203的过水面积，减小整个下层水套内冷却液向上流动的阻力。
28.内水道2012为两端宽中部窄结构，各内水道冷却通道面积与该部位热负荷成正相关，第一内水道2012-1（排-排气道间水道）、第二内水道2012-2（排-进气道间水道）、第三内水道2012-3（进-进气道间水道）和第四内水道2012-4（进-排气道间水道）的最小过水通道宽度分别为8.2mm、8mm、7.5mm和7.5mm。
29.内水道2012对应的外围水道2011部位设有圆弧形内凸结构，即位于外围水道2011与四处内水道2012的连通处，圆弧形内凸结构的凸面朝向气缸中心，以此强制冷却液从外围水道2011进入鼻梁区内水道2012，四处内凸结构圆弧曲率各不相同，以适应各鼻梁区不同的冷却需求。第一内水道2012-1对应的圆弧形内凸结构曲率最大，第三内水道2012-3对应的圆弧形内凸结构曲率次之，第二内水道2012-2和第四内水道2012-4对应的圆弧形内凸结构曲率最小，以此合理平衡冷却能力，重点冷却高热负荷部位，提高冷却效率，降低缸盖底板温度，减小热应力。
30.第一内水道2012-1和第二内水道2012-2之间的上水脚为主上水脚202-1，第二内水道2012-2和第三内水道2012-3之间的上水脚为进气侧上水脚202-2，第三内水道2012-3和第四内水道2012-4之间的上水脚为副上水脚202-3，第四内水道2012-4和第一内水道2012-1之间的上水脚为排气侧上水脚202-4，从主上水脚202-1至副上水脚202-3的外围水道逆时针走向长度大于顺时针走向长度，从进气侧上水脚202-2至排气侧上水脚202-4的外围水道顺时针走向长度与逆时针走向长度相差0-5mm。
31.由气缸盖顶面向底面看，上水脚202的逆时针进水与相连处的外围水道2011的外侧壁相切，可以低流阻进入外围水道2011，阻力低流动顺畅。
32.如图4所示，当柴油机工作时，冷却液从主上水脚202-1、进气侧上水脚202-2、副上水脚202-3、排气侧上水脚202-4同时进入外围水道2011后两侧分流，其中一路沿逆时针切线方向进入外围水道2011，经圆弧形内凸结构导流，进入鼻梁区水道；另一路经相邻的圆弧
形内凸结构导流，进入相应的鼻梁区内水道2012。各鼻梁区内水道2012内的冷却液均流向气缸中心，经出水口203进入上层水套1，形成下层水套内的四路环流。主上水脚202-1、副上水脚202-3两处上水脚之间连通外围水道2011的逆时针切向通道长，另一侧通道短；进气侧上水脚202-2、排气侧上水脚202-4之间连通外围水道2011的两侧通道基本等长，既保证了通道的低流动阻力，又满足高热负荷区（鼻梁区）的冷却液流量及流速需求。
33.以上仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制或限定本实用新型。对于本领域的研究或技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所声明的保护范围之内。