專利名稱：一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng) 機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、也可以是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著汽車(chē)排放控制日漸嚴(yán)格，甚至是苛刻，相應(yīng)內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程 的組織越來(lái)越精細(xì)，噴射壓力越來(lái)越高，內(nèi)燃機(jī)的最大爆發(fā)壓力越來(lái)越高，現(xiàn)在己經(jīng)超過(guò)22MPa,將來(lái)還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)。此外，隨 著排放限值降低，機(jī)油消耗量對(duì)排放的影響也越來(lái)越敏感。為了提高氣缸孔的承載能力，必須提高氣缸體剛度，減少氣缸孔 變形。機(jī)油消耗的原因與途徑已是眾所周知。公認(rèn)的事實(shí)是，氣缸孔 與活塞組之間的通道是機(jī)油消耗的主要通道。氣缸孔變形是影響機(jī)油 消耗量的重要因素。引起氣缸孔變形，主要有如下因素1. 結(jié)構(gòu)氣缸體結(jié)構(gòu)剛度偏低。為保證燃?xì)饷芊?，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋螺栓布置在氣缸孔周?chē)?，氣缸蓋螺栓預(yù)緊力對(duì)氣缸孔變形的 影響很大。2. 載荷工作負(fù)荷大，裝配應(yīng)力(氣缸蓋螺栓預(yù)緊力)大等等，引起氣缸孔變形。3. 氣缸套周?chē)鋮s介質(zhì)溫度分布不均。工作負(fù)荷和裝配應(yīng)力是設(shè)計(jì)需要。冷卻介質(zhì)溫度不均是次要因 素。影響氣缸孔變形的最主要因素是氣缸體結(jié)構(gòu)剛度和氣缸蓋螺栓)。為了提高氣缸體承載能力，保證穩(wěn)定、持續(xù)地降低機(jī)油消耗量， 必須對(duì)氣缸孔變形予以足夠重視，在氣缸孔方面采取盡可能多的措施 解決氣缸孔的剛度問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)為了保證燃?xì)饷芊?，把缸蓋螺栓布置在氣缸孔 周?chē)?，大大限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道、排氣道和冷卻水套的布置，既影 響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升，又影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)為將氣缸蓋可靠地緊固在氣缸體上，并保證高溫、高壓 燃?xì)獾拿芊猓扛椎牧换虬酥粴飧咨w螺栓必須盡量靠近氣缸孔；氣 道和水套在布置時(shí)必須避開(kāi)缸蓋螺栓搭子，當(dāng)氣道或水套在空間上無(wú) 法避開(kāi)缸蓋螺栓搭子時(shí)，就必須減小氣道或水套截面，這將犧牲氣道 的進(jìn)、排氣性能和水套的水流通過(guò)能力。最終結(jié)果是進(jìn)、排氣道性能 不好，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足、排放惡化；水套的水流通過(guò)能力不夠， 將使冷卻能力不足，發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷增加，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久 性。由于氣缸蓋底板和氣缸體頂板的存在，氣缸蓋水套和氣缸體水套 不能直接連通，只能通過(guò)氣缸墊上的小孔連通；在澆注時(shí)水套砂芯完 全被金屬熔液包圍，在一些較小的結(jié)構(gòu)處如水套末端易燒結(jié)、粘砂， 致使水套流通截面減小。氣缸內(nèi)燃?xì)馊紵a(chǎn)生的爆發(fā)壓力非常大， 一般達(dá)到160bar以上， 在如此大的壓力下保證密封，缸蓋螺栓必須選用10.9級(jí)及以上等級(jí) 的螺栓。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述背景介紹存在的不足，提出一4種能提高氣缸體剛度，最大限度地降低氣缸孔變形的封閉式氣缸孔結(jié) 構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 一種封閉式氣 缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸蓋、氣缸體和活塞，其特征是在所述氣缸 體的氣缸孔上端設(shè)置有將氣缸孔上端封閉的氣缸體頂板，該氣缸體頂 板與氣缸體為整體結(jié)構(gòu)，所述氣缸體頂板上設(shè)有進(jìn)氣閥孔和排氣閥 孔。閥座和排氣閥座。上述氣缸蓋可以由單一的氣缸蓋本體構(gòu)成，省去了傳統(tǒng)的氣缸蓋 底板。所述氣缸蓋螺栓的布置遠(yuǎn)離氣缸 L，位于氣缸體邊緣。從而使進(jìn) 氣道、排氣道和冷卻水套的布置更為有利。 所述位于氣缸蓋底部的水套為開(kāi)式水套。 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案有別于傳統(tǒng)觀念，與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是① 取消氣缸蓋底板，氣缸蓋沒(méi)有傳統(tǒng)的底板。② 將氣缸體頂平面上移，并封閉氣缸孔頂面，使氣缸體的剛度顯 著提高。③ 氣缸蓋螺栓變化。由于氣缸蓋螺栓不再承受發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鈮?力，對(duì)缸蓋螺栓的靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的要求大大降低，徹底消除氣 缸蓋螺栓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔變形的影響。本實(shí)用新型所述發(fā)動(dòng)機(jī)能提高氣缸體剛度，最大限度地降低氣缸 孔變形，適用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)或壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。


圖1是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。圖2是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方案參見(jiàn)附圖1和附圖2，本實(shí)用新型可以是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以 是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，參見(jiàn)圖1和圖2。包括氣缸蓋1、氣缸體2和活塞 3，在所述氣缸體2的氣缸孔上端設(shè)置有將氣缸孔上端封閉的氣缸體 頂板9，該氣缸體頂板9與氣缸體2為整體結(jié)構(gòu)，在氣缸孔內(nèi)的氣缸 體頂板9上布置供放置進(jìn)氣門(mén)的進(jìn)氣閥座4和供放置排氣門(mén)的排氣閥 座5，所述氣缸蓋1由單一的氣缸蓋本體構(gòu)成，無(wú)氣缸蓋底板。本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室空間由活塞3頂面、氣缸孔及氣缸孔上 平面(包括進(jìn)、排氣門(mén))組成。由此基本構(gòu)架出發(fā)，本實(shí)用新型所述發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī) 有以下變化1、 進(jìn)氣閥座4和排氣閥座5布置在氣缸孔內(nèi)的氣缸體頂板9上， 構(gòu)成燃燒室的一部分。由于氣缸孔內(nèi)已形成燃燒室，氣缸蓋l不再承 載高壓負(fù)荷，氣缸蓋1只承擔(dān)冷卻液、機(jī)油及進(jìn)、排氣等低壓密封。 因此，對(duì)氣缸體2和氣缸蓋1之間的密封墊6來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng) 機(jī)的氣缸墊相比，其要求大大降低，結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)化。2、 由于氣缸蓋1是單一的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有底板，水套為開(kāi)式，使作 為關(guān)鍵部位的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)鼻梁區(qū)8的水套便于鑄造。從而使發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)鼻梁區(qū)8的冷卻問(wèn)題得到較好的解決。3、 同樣原因，有利于氣缸蓋1水套的優(yōu)化。為保證水流精確組 織和優(yōu)化，可以采取機(jī)加工方式，精確控制關(guān)鍵部位水套(如鼻梁區(qū) 8)的形狀和大小。4、 同樣原因，由于氣缸蓋螺栓7不再承受發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鈮毫Γ?從而對(duì)氣缸蓋螺栓7的靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的要求大大降低，氣缸蓋 螺栓7只需用普通螺栓就行。同時(shí)，與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，氣缸蓋螺栓 7對(duì)氣缸孔的變形影響甚微，使其對(duì)氣缸蓋螺栓7的布置要求大大降 低。氣缸蓋螺栓布置在離氣缸孔較遠(yuǎn)的位置，其位置在很大程度上可 以自由調(diào)整，因此不會(huì)對(duì)氣道和水套的空間位置產(chǎn)生任何限制作用， 氣道流通截面可以根據(jù)需要做的足夠大，水套的限制方面就只有氣道 的空間限制作用。燃?xì)猱a(chǎn)生的爆壓作用在氣缸體上，氣缸蓋螺栓僅連 接氣缸蓋和氣缸體，采用一般等級(jí)的螺栓即可。5、 對(duì)氣缸蓋螺栓7布置的要求降低后，給發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的優(yōu)化帶 來(lái)好處。氣道不再受氣缸蓋螺栓的限制，氣道氣流流暢、性能大大提 高。6、 對(duì)氣缸蓋螺栓7布置的要求降低后，也給發(fā)動(dòng)機(jī)水套的優(yōu)化 帶來(lái)好處。水套布置的空間更大，有利于提高對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)鼻梁區(qū)8等關(guān) 鍵部位的冷卻性能。7、 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的關(guān)鍵部位是氣門(mén)鼻梁區(qū)8和活塞上止點(diǎn)時(shí)一環(huán) 對(duì)應(yīng)的氣缸孔位置。采用新結(jié)構(gòu)后，水套位置和結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，使 這些關(guān)鍵部位的冷卻問(wèn)題大大改善。取消了氣缸蓋底板，氣缸體水套 和氣缸蓋水套可以做成一體，水套流通的面積大，水流阻力小，有利 于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，用于泵送冷卻液的功率也較小。鑄造時(shí)水套芯易燒 結(jié)、粘砂的細(xì)微結(jié)構(gòu)可以用加工的方法保證其形狀和尺寸。8、 本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸孔珩磨、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配等與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同?？梢酝ㄟ^(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝以及采用成品缸套等途徑 很好地解決。
權(quán)利要求1、一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸蓋、氣缸體和活塞，其特征是在所述氣缸體的氣缸孔上端設(shè)置有將氣缸孔上端封閉的氣缸體頂板，該氣缸體頂板與氣缸體為整體結(jié)構(gòu)，所述氣缸體頂板上設(shè)有進(jìn)氣閥孔和排氣閥孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特 征是在所述氣缸體頂板上的進(jìn)氣閥孔和排氣閥孔中分別設(shè)置有進(jìn)氣 閥座和排氣閥座。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特 征是所述氣缸蓋由單一的氣缸蓋本體構(gòu)成，無(wú)氣缸蓋底板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特 征是所述氣缸蓋螺栓的布置遠(yuǎn)離氣缸孔，位于氣缸體邊緣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種封閉式氣缸 孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是所述位于氣缸蓋底部的水套為開(kāi)式水套。
專利摘要一種封閉式氣缸孔結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸蓋、氣缸體和活塞，其特征是在所述氣缸體的氣缸孔上端設(shè)置有將氣缸孔上端封閉的氣缸體頂板，該氣缸體頂板與氣缸體為整體結(jié)構(gòu)，所述氣缸體頂板上設(shè)有進(jìn)氣閥孔和排氣閥孔。本實(shí)用新型所述發(fā)動(dòng)機(jī)能提高氣缸體剛度，最大限度地降低氣缸孔變形，適用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)或壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02F1/24GK201165910SQ20082006622
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者張效工, 李建華 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車(chē)有限公司