本實用新型屬于發動機設計技術領域，具涉及一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋。

背景技術：

近年來隨著汽車保有量的不斷增加，車輛排放出的有害氣體使大氣環境污染日趨嚴重。石油資源分布不均并日益短缺，造成石油價格也一直高位運行。天然氣因其清潔、儲量大、熱值高、排污低、經濟性好等優點成為一種比較理想的發動機代用燃料，已在乘用車和商用車領域得到廣泛應用。

目前中重型商用車一般裝備的是柴油發動機，因此中重型天然氣發動設計的基礎機型為柴油機。氣缸蓋在發動機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滑性能較差，發動機部件容易磨損，而且天然氣熱負荷大，排氣溫度高對氣缸蓋的低周疲勞也產生不利影響。因此天然氣發動機氣缸蓋的設計與柴油機相比有較大不同，氣缸蓋的進排氣道、缸蓋底板、火花塞套及水流都要進行全新設計，確保發動機的性能和可靠性。

設計單燃料天然氣發動機氣缸蓋遇到的第一個問題就是安裝火花塞，在原來噴油器套的基礎上改進設計以適應火花塞的安裝要求。火花塞套工作要求與噴油器套相同，是將火花塞與氣缸蓋冷卻液隔離。目前噴油器套在柴油機上是一種比較成熟的結構。噴油器頭部直徑是Φ7.8mm，火花塞頭部M14的螺紋2，兩者的結構形式和受力方式完全不同。目前火花塞套的結構形式非常多，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，在發動機工作中出現應力松弛的現象，套管內部容易出現滲水現象。

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題，但是套筒底部內外都需要加工螺紋，同時為了保證套筒剛度需要3mm的壁厚。火花塞套的最小 外徑為20mm，火花塞套與座圈之間的壁厚超過臨界值，導致出現裂紋。

技術實現要素：

為了徹底解決現有技術中，火花塞安裝后套管內容易滲水及火花塞套與座圈之間因壁厚過薄而出現裂紋等缺陷，本實用新型提供了一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋。

本實用新型的技術方案通過如下方式實現：

一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋，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工作可靠性問題；所述的雙層水套10位于氣缸蓋進氣側，在氣缸蓋進水孔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；

所述的進水孔8設置在氣缸蓋進氣側，進水孔8上還設置有導流屏7，可以保證水流的定向流動，形成主水流9；

所述的單層水套11位于排氣側，其特點是取消了中隔板，鑄造時砂芯為一個整體，提高了砂芯強度，降低了鑄造廢品率；

所述的下層水套5采用了獨立水套的設計，相鄰兩個氣缸之間的下層水套5用隔板6隔開；

一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋，工作過程如下：

氣缸蓋進水孔8布置在進氣側，因此需要在進氣側組織氣缸蓋水流，在進氣側水套設計成雙層水套10。在氣缸蓋進水孔處上下層水套分開，中隔板3壓住水流向上流動的趨勢，水流橫向流動。為了保證水流的定向流動，在進水孔處布置有導流屏，將水流導向排氣道側，形成主水流9，通過排氣道之間以及與火花塞套外側的區域進入上層水套4，強化對高熱區域的冷卻。在氣缸中心12及排氣道側部位形成單層水套11。上層水套4流動的趨勢為縱流，通過氣道頂部和導管外壁由氣缸蓋前端流出。

與現有技術相比，本實用新型的優點如下：

1、氣缸蓋與火花塞套一體鑄造成型，解決了滲水的問題，而且能夠提高氣 缸蓋的剛度和強度。火花塞安裝在氣缸蓋上，不用通過其他零部件連接，避免了火花塞套1與座圈之間因壁厚過薄而出現裂紋。

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，在進水孔處布置有導流屏7，將水流導向排氣道側，形成主水流9，通過排氣道之間以及氣道與火花塞套之間的區域進入上層水套，強化對高熱區域的冷卻。

4、混合式水套的設計，解決了氣缸蓋漏水和開裂的問題，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。

附圖說明

圖1為本實用新型的鑄造火花塞套的剖面示意圖；

圖2為本實用新型的雙層水套的剖面示意圖；

圖3為本實用新型的下層水套的剖面示意圖；

圖4為本實用新型的復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、導流屏7、進水孔8、主水流9、雙層水套10、單層水套11、氣缸中心12。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步地說明。

實施例1

一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋，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，不用通過其他零部件連接，避免了火花塞套1與座圈之間因壁厚過薄而出現裂紋。

如圖2所示，所述的雙層水套10位于氣缸蓋進氣側，在氣缸蓋進水孔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。同時上下層水套砂芯連接可以將下層水套鑄造時產生的氣體經上層水套排出，避免了氣缸蓋因除氣不良產生氣孔、砂眼等缺陷。上層水套流動的趨勢為縱流，通過氣道頂部和導管外壁由氣缸蓋前端流出。

所述的進水孔8設置在氣缸蓋進氣側，進水孔8上還設置有導流屏7，可以保證水流的定向流動，形成主水流9；

所述的單層水套11位于排氣側，其特點是取消了中隔板，鑄造時砂芯為一個整體，提高了砂芯強度，降低了鑄造廢品率；

所述的下層水套5采用了獨立水套的設計，相鄰兩個氣缸之間的下層水套5用隔板6隔開；

一種天然氣發動機用復合式水套氣缸蓋，工作過程如下：

氣缸蓋進水孔8布置在進氣側，因此需要在進氣側組織氣缸蓋水流，在進氣側水套設計成雙層水套10。在氣缸蓋進水孔處上下層水套分開，中隔板3壓住水流向上流動的趨勢，水流橫向流動。為了保證水流的定向流動，在進水孔處布置有導流屏，將水流導向排氣道側，形成主水流9，通過排氣道之間以及與火花塞套外側的區域進入上層水套4，強化對高熱區域的冷卻。在氣缸中心及排氣道側形成單層水套11。上層水套4流動的趨勢為縱流，通過氣道頂部和導管外壁由氣缸蓋前端流出。