一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机

摘要

本发明公开了一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机，解决现有技术气缸盖的制造费用高，状态种类繁多的技术问题。本申请提供的气缸盖毛坯为铸造件，其内部具有相连通的水套腔室和至少三个工艺孔，其中水套腔室由水套砂芯所形成，用于供冷却液流通；各工艺孔一方面可在后续加工中作为水套腔室的进、出水口，另一方面可作为该气缸盖毛坯铸造完成后的排砂孔，保证排砂完全，提升气缸盖毛坯的清洁度。该气缸盖毛坯经机加工得到的单缸气缸盖能够应用于不同的冷却方案，匹配单缸气缸盖的不同的设计状态，进而满足单缸气缸盖的通用化设计，缩短热力学单缸机工装的制造周期。

权利要求

1.一种气缸盖毛坯，其特征在于：所述气缸盖毛坯为铸造件，所述气缸盖毛坯中设置有由水套砂芯所形成的水套腔室，以及由至少三个固定柱所形成的至少三个工艺孔，所述至少三个工艺孔间隔分布、且分别贯通所述水套腔室与外界环境；所述至少三个工艺孔中其中两个所述工艺孔分布于所述气缸盖毛坯的后端，并分别靠近所述气缸盖毛坯的进气侧和排气侧，用于安装堵头或者经机械加工形成用于安装管接头的进水口/出水口；所述水套腔室的底面与所述气缸盖毛坯的底面之间间距D为5mm～6mm；所述水套腔室的底面与所述气缸盖毛坯的用于对接缸体的设计装配密封面之间间距小于所述间距D。

2.如权利要求1所述的气缸盖毛坯，其特征在于：所述气缸盖毛坯中设置有燃烧室顶盖，所述水套腔室环绕设于所述燃烧室顶盖外周。

3.如权利要求1‑2中任一项所述的气缸盖毛坯，其特征在于：所述至少三个工艺孔的轴线均平行于所述气缸盖毛坯的用于对接缸体的设计装配密封面。

4.如权利要求3所述的气缸盖毛坯，其特征在于：所述工艺孔为圆孔；所述圆孔的直径为15mm～20mm。

5.一种权利要求1‑4中任一项所述的气缸盖毛坯的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：在铸造模具中放置一体化砂芯，所述一体化砂芯包括连接为一体的所述水套砂芯和至少三个所述固定柱；

在所述铸造模具中浇铸，得到铸件；

将所述铸件中的所述一体化砂芯破碎，并通过由至少三个固定柱所形成的至少三个所述工艺孔排砂，排砂后得到所述气缸盖毛坯。

6.一种应用于热力学单缸机的气缸盖，其特征在于：由权利要求1‑4中任一项所述的气缸盖毛坯经过机械加工而成；所述气缸盖中设有连通的进水口、出水口和所述水套腔室；其中，所述进水口和所述出水口分别由其中两个所述工艺孔经过机械加工而成，且所述进水口和所述出水口中均安装有管接头；剩余所述工艺孔中密封安装有堵头。

7.一种热力学单缸机，其特征在于，包括：

单缸气缸体；

权利要求6所述的气缸盖，连接于所述单缸气缸体。

8.一种应用于热力学单缸机的气缸盖，其特征在于：由权利要求1‑4中任一项所述的气缸盖毛坯经过机械加工而成；所述气缸盖中设有连通的进水口、出水口和所述水套腔室；其中，所述进水口和所述出水口均经过机械加工而成，所述进水口和所述出水口均位于所述气缸盖的底部、且分别贯通所述水套腔室与外界环境；各所述工艺孔中均密封安装有堵头。

9.如权利要求8所述的气缸盖，其特征在于：所述进水口靠近所述气缸盖的排气侧；所述出水口靠近所述气缸盖的进气侧。

10.如权利要求8或9所述的气缸盖，其特征在于：所述进水口和所述出水口的数量均为一个以上；所述进水口和所述出水口均为呈弧形的条状孔；所述进水口和所述出水口的内径不同。

11.一种热力学单缸机，其特征在于，包括：

气缸体，设有缸体水套和至少两个缸筒；

权利要求8‑10中任一项所述的气缸盖，连接于所述气缸体，且盖设于所述气缸体的第一个所述缸筒；所述气缸盖的进水口和出水口分别与所述缸体水套连通；

盖板，盖设于所述气缸体的其他所述缸筒。

说明书

一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机

技术领域

[0001] 本申请属于发动机技术领域，具体涉及一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机。

背景技术

[0002] 随着国家排放及油耗的法规不断加严，以及为响应汽车市场的快速需求，发动机的开发及技术升级的周期不断被压缩。而传统发动机的性能开发通常是做出各种燃烧系统优化的方案，在发动机试验台上进行大量试验对比，根据试验结果确定发动机最终配置方案。这种方法开发成本高、周期很长，在新产品方案的预测阶段，往往难于获得理想的优化配置方案，预测方案的可靠性和准确度较低。单缸试验机有着与多缸机相同的结构和工作原理，且单缸机的制造和试验成本低，易于调整；因此，单缸机开发研究对于降低发动机开发成本，缩短开发周期以及进行高性能的产品研究方面有着十分重要的意义。

[0003] 热力学单缸机零件中，单缸气缸盖为核心的零部件，通常需要试制多种不同状态来与其他关键部件进行组合验证来达成发动机的开发性能目标，而气缸盖毛坯需要设计并制造模具进行铸造，并需要高精度的机加来达到尺寸要求。

[0004] 目前的单缸机，是按照零件技术的定义去试制全套单缸机专用零件。为了满足不同状态发动机的开发需求，需要对应设计多套热力学单缸机，相应需要设计多款单缸气缸盖，导致气缸盖的制造费用高，状态种类繁多的问题。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机，能够满足单缸气缸盖的通用化设计，匹配多种设计状态。

[0006] 实现本发明目的所采用的技术方案为，一种气缸盖毛坯，所述气缸盖毛坯为铸造件，所述气缸盖毛坯中设置有由水套砂芯所形成的水套腔室，以及由至少三个固定柱所形成的至少三个工艺孔，所述至少三个工艺孔间隔分布、且分别贯通所述水套腔室与外界环境。

[0007] 可选的，所述气缸盖毛坯中设置有燃烧室顶盖，所述水套腔室环绕设于所述燃烧室顶盖外周。

[0008] 可选的，所述水套腔室的底面与所述气缸盖毛坯的底面之间间距D为5mm～6mm；所述水套腔室的底面与所述气缸盖毛坯的用于对接缸体的设计装配密封面之间间距小于所述间距D。

[0009] 可选的，所述至少三个工艺孔的轴线均平行于所述气缸盖毛坯的用于对接缸体的设计装配密封面。

[0010] 可选的，所述工艺孔为圆孔；所述圆孔的直径为15mm～20mm。

[0011] 基于同样的发明构思，本申请还提供一种上述的气缸盖毛坯的制造工艺，包括如下步骤：

[0012] 在铸造模具中放置一体化砂芯，所述一体化砂芯包括连接为一体的所述水套砂芯和至少三个所述固定柱；

[0013] 在所述铸造模具中浇铸，得到铸件；

[0014] 将所述铸件中的所述一体化砂芯破碎，并通过由至少三个固定柱所形成的至少三个所述工艺孔排砂，排砂后得到所述气缸盖毛坯。

[0015] 基于同样的发明构思，本申请还提供一种应用于热力学单缸机的气缸盖，由上述的气缸盖毛坯经过机械加工而成；所述气缸盖中设有连通的进水口、出水口和所述水套腔室；其中，所述进水口和所述出水口分别由其中两个所述工艺孔经过机械加工而成，且所述进水口和所述出水口中均安装有管接头；剩余所述工艺孔中密封安装有堵头。

[0016] 基于同样的发明构思，本申请还提供一种热力学单缸机，包括：

[0017] 单缸气缸体；

[0018] 上述的气缸盖，连接于所述单缸气缸体。

[0019] 基于同样的发明构思，本申请还提供另一种应用于热力学单缸机的气缸盖，由上述的气缸盖毛坯经过机械加工而成；所述气缸盖中设有连通的进水口、出水口和所述水套腔室；其中，所述进水口和所述出水口均经过机械加工而成，所述进水口和所述出水口均位于所述气缸盖的底部、且分别贯通所述水套腔室与外界环境；各所述工艺孔中均密封安装有堵头。

[0020] 可选的，所述进水口靠近所述气缸盖的排气侧；所述出水口靠近所述气缸盖的进气侧。

[0021] 可选的，所述进水口和所述出水口的数量均为一个以上；所述进水口和所述出水口均为呈弧形的条状孔；所述进水口和所述出水口的内径不同。

[0022] 基于同样的发明构思，本申请还提供另一种热力学单缸机，包括：

[0023] 气缸体，设有缸体水套和至少两个缸筒；

[0024] 上述的气缸盖，连接于所述气缸体，且盖设于所述气缸体的第一个所述缸筒；所述气缸盖的进水口和出水口分别与所述缸体水套连通；

[0025] 盖板，盖设于所述气缸体的其他所述缸筒。

[0026] 由上述技术方案可知，本申请提供的气缸盖毛坯为铸造件，其内部具有相连通的水套腔室和至少三个工艺孔，其中水套腔室由水套砂芯所形成，用于供冷却液流通；各工艺孔一方面可在后续加工中作为水套腔室的进、出水口，另一方面可作为该气缸盖毛坯铸造完成后的排砂孔，保证排砂完全，提升气缸盖毛坯的清洁度。该气缸盖毛坯经机加工得到的单缸气缸盖能够应用于不同的冷却方案，匹配单缸气缸盖的不同的设计状态，进而满足单缸气缸盖的通用化设计，缩短热力学单缸机工装的制造周期。

[0027] 本申请提供的气缸盖毛坯制造方法，通过设置一体化砂芯，该一体化砂芯包括连接为一体的水套砂芯和至少三个固定柱，其中水套砂芯用于形成水套腔室，固定柱一方面用于形成工艺孔，另一方面至少三个固定柱在气缸盖毛坯铸造时形成多点支撑，多点支撑可起到支撑并定位砂芯的作用，避免砂芯破裂或者移位导致气缸盖毛坯铸造失败，提高气缸盖毛坯的成品率和成品质量。

[0028] 本申请提供的热力学单缸机配置有上述的单缸气缸盖，并且该单缸气缸盖配合盖板共同设置在多缸气缸体上，由此形成的热力学单缸发动机既具备热力学单缸机的快速、成本低、易于调整等优势，又可利用量产多缸机的现有样机边界及试验工装，最终实现其成本、周期及试验效果等各方面的最优技术效果。

附图说明

[0029] 图1为本发明实施例1中气缸盖毛坯的结构示意图。

[0030] 图2为图1气缸盖毛坯中的水套的结构示意图。

[0031] 图3为本发明实施例3中气缸盖的底面的结构示意图。

[0032] 图4为图3的气缸盖中水套的结构示意图。

[0033] 图5为图4的俯视图。

[0034] 图6为图3的气缸盖中管接头的安装结构图。

[0035] 图7为本发明实施例4中气缸盖的底面的结构示意图。

[0036] 图8为图7的气缸盖中水套的结构示意图。

[0037] 图9为图8的水套在另一视角下的结构示意图。

[0038] 图10为图7的气缸盖中堵头的安装结构图。

[0039] 图11为本发明实施例5中热力学单缸机的结构示意图。

[0040] 图12为本发明实施例6中热力学单缸机的结构示意图。

[0041] 图13为图12的热力学单缸机中气缸体与气缸盖组成的装配结构图。

[0042] 附图标记说明：10‑气缸盖毛坯；15‑缸盖水套；16‑水套腔室；17‑工艺孔；18‑底面。

[0043] 100‑气缸盖；170‑管接头，171‑堵头；181‑进水口，182‑出水口；190‑燃烧室顶盖。

[0044] 1000‑热力学单缸机；100‑气缸盖；200‑盖板；300‑气缸体，300a‑单缸气缸体；400‑发电机；500‑空调压缩机；600‑冷却系统；700‑润滑系统。

具体实施方式

[0045] 为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

[0046] 相关技术中，单缸机存在两种设计方案，适用于不同状态发动机的开发需求。对于全新开发的机型，按照发动机的性能目标去设计如气道、燃烧室、压缩比等关键参数，并按照零件的技术定义去试制单缸机专用零件，并准备专用的单缸机台架试验工装，上述单缸机在可在同一装配边界下进行喷射系统、气缸盖、活塞、连杆等关键零件的组合验证，从而在短时间内选定最优的设计方案。

[0047] 对于基于量产机型的技术升级，主要涉及如主要涉及如燃烧系统等局部系统的改进，其他结构及系统沿用原机型，如按上述全新机型单缸机的投入，则无法极大利用原机型的零件及边界，存在零件试验成本高、试验准备周期长的问题。且单缸机与多缸机在如冷却、润滑系统上的差异将导致试验精度存在一定的差异。

[0048] 由此，需要针对上述热力学单缸机的不同设计方案，分别设计对应的试验工装，不同的设计方案在如冷却、润滑系统上均存在较大差异。单缸气缸盖作为热力学单缸机的核心零部件，因冷却系统不同，则需设计出不同状态的气缸盖来。基于以上，导致现有热力学单缸机中，单缸气缸盖存在设计状态多、无法通用化、制造周期长等问题，进而导致气缸盖的制造费用高，状态种类繁多的问题。

[0049] 为此，本申请提供一种气缸盖毛坯及其制造工艺、气缸盖以及热力学单缸机，气缸盖毛坯为两用式，综合考虑上述传统单缸机以及单缸缸盖‑量产气缸体组成的新型单缸机两种发动机系统有关装配边界及冷却系统要求，通过设计毛坯的结构，使得上述两种单缸机方案能够采用相同的毛坯基础。进而在相同的毛坯基础上，通过不同的机加及压装方案形成两种不同状态的单缸缸盖成品，满足两种热力学单缸机系统的使用需求。

[0050] 参见图1，根据气缸盖的进排气方向以及发动机曲轴/凸轮轴的轴向，可以将气缸盖的六个方向分别定义为：前端a、后端b、进气侧c、排气侧d、底面和顶面。其中：前端和后端指代气缸盖的沿曲轴/凸轮轴轴向的相对两侧，“前端”具体指代靠近第一缸的一侧，“后端”具体指代靠近最后一缸的一侧；进气侧和排气侧指代靠近进、排气门的相对两侧，“进气侧”具体指代靠近进气门的一侧，“排气侧”具体指代靠近排气门的一侧；顶面和底面指代气缸盖的沿活塞运动方向(竖放的发动机，活塞运动方向通常为竖直方向)的相对两侧，“底面”为靠近气缸体的侧面，该侧面的平面度要求较高，使得发动机具有较好的密封性，“顶面”则为“底面”的相对侧，例如凸轮轴安装在气缸盖上的气缸盖结构，“顶面”为气缸盖靠近凸轮轴的侧面。

[0051] 下面结合具体实施例对本申请的内容进行详细介绍，且实施例中的“前端”、“后端”、“进气侧”、“排气侧”、“顶面”和“底面”均可参考上述释义。

[0052] 实施例1：

[0053] 本申请实施例提供一种气缸盖毛坯10，用于机加工成型气缸盖100，参见图3和图7，气缸盖100为结构复杂的箱形零件，其上加工有进气门座孔、排气门座孔、气门导管孔、火花塞及喷油器安装孔，气缸盖100内部铸有冷却水套，进排气道及燃烧室190，若凸轮轴安装在气缸盖100上，则气缸盖100上加工有凸轮轴安装支座及润滑油道。本实施例中，气缸盖毛坯10上同样具有上述结构，以满足气缸盖100的基本功能需求。

[0054] 具体参见图1和图2，本实施例中的气缸盖毛坯10为铸造件，气缸盖毛坯10中设置有相连通的水套腔室16和至少三个工艺孔17，其中水套腔室16由水套砂芯所形成，用于供冷却液流通，具体是铸造时浇铸料不会进入水套砂芯所在位置，当去除水套砂芯后即形成一个空腔，即水套腔室16。工艺孔17是由固定柱所形成，具体是铸造时浇铸料不会进入固定柱所在位置，当去除固定柱后即形成一个空腔，即工艺孔17。该气缸盖毛坯10经机加工得到的单缸气缸盖100能够应用于不同的冷却方案，匹配单缸气缸盖100的不同的设计状态，进而满足单缸气缸盖100的通用化设计，缩短热力学单缸机1000工装的制造周期。

[0055] 各工艺孔17间隔分布，形成该工艺孔17的固定柱与水套砂芯固定连接，因此形成的各工艺孔17均连通于水套砂芯，并且各工艺孔17的开口均位于气缸盖毛坯10的外表面，也就是说，工艺孔17贯通水套腔室16与外界环境。由此，第一方面，各工艺孔17可在后续加工中作为水套腔室16的进、出水口182；第二方面，各工艺孔17可作为该气缸盖毛坯10铸造完成后的排砂孔，保证排砂完全，提升气缸盖毛坯10的清洁度；第三方面，形成各工艺孔17的固定柱可起到支撑并定位水套砂芯的作用，避免砂芯破裂或者移位导致毛坯铸造失败。

[0056] 该气缸盖毛坯10中工艺孔17的数量在三个以上，具体数量本申请不做限制。考虑到后续加工量以及浇铸过程中砂芯的稳定性，工艺孔17的数量以三个为宜。参见图2，三个工艺孔17中，其中一个工艺孔17位于气缸盖毛坯10的前端中部，剩余两个工艺孔17分布于气缸盖毛坯10的后端，并分别靠近进气侧和排气侧。

[0057] 参见图3和图7，本实施例中，气缸盖毛坯10中设置有燃烧室顶盖190，燃烧室顶盖190具体是位于气缸盖毛坯10的底面上，与缸体的缸筒相配合，形成完整的燃烧室。进排气道与燃烧室顶盖190连通，用于燃烧介质的进入以及废弃的排出。由于发动机中热量主要来自于燃烧室，因此，本实施例中水套腔室16环绕设于燃烧室顶盖190外周，以对燃烧室顶盖
190外周区域进行降温。

[0058] 具体的，考虑到应用于整体式冷却的发动机，气缸盖100水套15需要与缸体的冷却系统连通，连通口通常设于气缸盖100的底面，即装配密封面。因此，为了匹配气缸盖毛坯10的通用化需求，本实施例的气缸盖毛坯10中，水套腔室16的底面18与气缸盖毛坯10的底面之间需要具有一定间距，该间距D为5mm～6mm，换言之，气缸盖毛坯10中位于水套腔室16的底面18处的材料壁厚为5mm～6mm，例如5.05mm、5.1mm、5.2mm、5.3mm、5.4mm、5.5mm、5.65mm、5.72mm、、5.85mm 5.95mm等。该厚度的壁厚一方面能够保证气缸盖毛坯10的水套腔室16底面处的结构强度，另一方面便于机械加工出缸盖水套15的进水口181和出水口182。

[0059] 由于气缸盖100的装配密封面要求具有较高的表面质量，而铸造成型的气缸盖毛坯10的底面通常表面精度较低，所以需要对气缸盖毛坯10的底面进行机械加工，在气缸盖毛坯10铸造时需要预留加工余量(通常为1mm)，考虑到加工余量，则水套腔室16的底面18与实际装配密封面之间间距(即气缸盖100的实际底部壁厚)应当小于上述的间距D。以水套腔室16的底面18距离气缸盖毛坯10的底面5.5mm，缸盖底面加工余量1mm为例，则加工完成后，气缸盖100的水套腔室16的底面18距离气缸盖100的底面4.5mm。

[0060] 考虑到后续布管难度以及浇铸过程中砂芯的稳定性，参见图2，本实施例中，各工艺孔17的轴线均平行于气缸盖毛坯10的用于对接缸体的设计装配密封面。通常情况下发动机竖放，装配密封面为水平面，则各工艺孔17也对应为水平通孔。另一方面，要形成水平通孔则对应的固定柱均为水平放置，此放置形式便于支撑水套砂芯。为降低冷却液流阻，各工艺孔17的内部应当光滑无折角，本实施例中，各工艺孔17均为圆孔，圆孔的直径为15mm～20mm，例如15.5mm、16mm、17.2mm、18.3mm、19.4mm、19.5mm等。

[0061] 实施例2：

[0062] 基于同样的发明构思，本实施例提供一种制造工艺，用于制造上述实施例1的气缸盖毛坯10，由于上述实施例1的气缸盖毛坯10为铸造件，因此该制造工艺本质上是一种铸造工艺。该制造工艺具体包括如下步骤：

[0063] S1、在铸造模具中放置一体化砂芯，一体化砂芯包括连接为一体的水套砂芯和至少三个固定柱。

[0064] 具体的，铸造模具的型腔与气缸盖毛坯10的边界轮廓保持一致，在铸造模具的型腔中放置一体化砂芯，一体化砂芯为实体，因此一体化砂芯所在空间不会进入浇铸料，从而在浇铸料凝固后形成一个完整的空腔。一体化砂芯中水套砂芯的具体材料参考现有技术的相关公开，本申请不做限制。一体化砂芯中固定柱的材料可同样采用砂芯，即水套砂芯与各固定柱材料相同、一体成型；固定柱也可采用其他耐高温材料，例如陶瓷等，固定柱与水套砂芯通过常规的固定方式固连为一体。一体化砂芯的具体结构本申请不做限制。

[0065] S2、在铸造模具中浇铸，得到铸件。

[0066] 具体的，浇铸料的材料根据实际情况而定，例如生产铸铝气缸盖100，则浇铸料为熔融的铝合金。浇铸料凝固后形成具有较高结构强度的铸件。

[0067] S3、将铸件中的一体化砂芯破碎，并通过由至少三个固定柱所形成的至少三个工艺孔17排砂，排砂后得到气缸盖毛坯10。

[0068] 浇铸结束后需要将铸件中的砂芯去除，具体是将砂芯先破碎，然后排砂。首先需要将固定柱取出，固定柱所形成的工艺孔17作为排砂孔，将砂芯破碎并排出，保证排砂完全，提升缸盖毛坯的清洁度。排砂后得到完整的气缸盖毛坯10。

[0069] 实施例3：

[0070] 基于同样的发明构思，本申请实施例提供一种气缸盖100，由上述实施例1的气缸盖毛坯10经过机械加工而成。具体参见图3至图6，该气缸盖100中设有连通的进水口181、出水口182和水套腔室16；其中，进水口181和出水口182分别由其中两个工艺孔17经过机械加工而成，剩余工艺孔17中密封安装有堵头171。进水口181和出水口182中均安装有管接头170，管接头170的另一侧用于通过软管联接试验台架的强制冷却系统。

[0071] 对于传统单缸机系统，其气缸体与气缸盖100为分体冷却，即缸盖设置有单独的冷却系统。本实施例的气缸盖100则适用于传统单缸机系统。具体参见图4和图5，本实施例的气缸盖100中，将水套后端靠近进气侧的工艺孔17作为水套的进水口181，相应的将水套后端靠近排气侧的工艺孔17作为水套的出水口182，并封闭水套前端的工艺孔17，联接试验台架的强制冷却设备，实现缸盖水套15中冷却液的循环冷却。本实施例的气缸盖100的具体加工工艺如下：

[0072] 在气缸盖100的机械加工过程中，水套前端中部的工艺孔17进一步机加出一定直径、一定深度的碗形塞安装孔，本实施例中该工艺孔17的加工直径为φ22mm、加工深度为9.3mm，并过盈压装φ22mm的碗形塞作为堵头171，以实现密封。或者水套前端中部的工艺孔
17进一步机加出一定直径、一定深度的螺纹孔，并安装螺纹堵头171。堵头171与气缸盖100的连接处需要涂覆密封胶进一步密封。

[0073] 具体参见图6，水套后端的两个工艺孔17进一步机加出两个直螺纹孔，本实施例直螺纹孔为M24螺纹孔，并装配相配合的管接头170，管接头170螺纹部需预涂密封胶保证螺纹处的紧固密封，管接头170一侧通过软管连接试验台架的强制冷却系统。

[0074] 实施例4：

[0075] 基于同样的发明构思，本申请实施例提供另一种气缸盖100，该气缸盖100同样由上述实施例1的气缸盖毛坯10经过机械加工而成。具体参见图7至图10，气缸盖100中设有连通的进水口181、出水口182和水套腔室16；其中，进水口181和出水口182均经过机械加工而成，进水口181和出水口182具体位于气缸盖100的底部、且分别贯通水套腔室16与外界环境；各工艺孔17中均密封安装有堵头171，用于密封。

[0076] 对于单缸缸盖‑量产气缸体组成的新型热力学单缸机1000为整体冷却系统，即冷却液通过发动机水泵加压后，先经过气缸体水套的进气侧，并通过冷却液隔板引导至气缸体水套排气侧，并通过缸盖底面的进水口181进入气缸盖100水套15的排气侧。参见图8和图9，在冷却系统的压力作用下，冷却液经过气缸盖100水套15的进气侧，并通过气缸盖100进气侧底面的出水口182进入缸体进气侧水套，随后排出至发动机本体，经过冷却管路引导至散热器并最终返回至水泵处，实现冷却液在发动机系统中的循环。

[0077] 本实施例的气缸盖100则适用于上述单缸缸盖‑量产气缸体组成的新型热力学单缸机1000。缸盖底面与缸体顶面水套相结合的区域需在排气侧设置进水口181，进气侧设置出水口182。具体实施方案为在缸盖底面与缸体顶面水套相结合的区域加工出凹槽并与缸盖水套15贯通，进水口181和出水口182的数量不限于一个，例如可沿圆周方向间隔开设多个进水口181、多个出水口182。进水口181和出水口182的形状不限于孔或者槽，具体根据缸体水套的形状而确定。具体参见图7，本实施例中，进水口181和出水口182均为呈弧形的条状孔，且进水口181和出水口182的内径不同。

[0078] 本实施例的气缸盖100的具体加工工艺如下：

[0079] 在气缸盖100排气侧两处加工有内径φ93mm，宽度为7mm的贯通凹槽作为缸盖水套15的进水口181，在气缸盖100进气侧加工有内径φ76mm，宽度为7mm的贯通凹槽作为缸盖水套15的出水口182。水套前后的三个固定圆柱孔均进一步加工出φ22mm，深度为9.3mm的碗形塞安装孔，并过盈压装φ22mm的碗形塞进行密封。或者水套前端中部的工艺孔17进一步机加出一定直径、一定深度的螺纹孔，并安装螺纹堵头171。堵头171与气缸盖100的连接处需要涂覆密封胶进一步密封。

[0080] 实施例5：

[0081] 本申请实施例提供一种热力学单缸机1000，该热力学单缸机1000是独立研发的热力学单缸机1000。参见图11，该热力学单缸机1000包括单缸气缸体300a和上述实施例3的气缸盖100。该单缸气缸体300a采用的是现有技术中单缸机的气缸体300，结构未做改进，具体内容可以参考现有技术的相关公开，此处不展开说明。在单缸气缸体300a与气缸盖100之间还设置有气缸垫，气缸垫密封单缸气缸体300a与气缸盖100组成的装配密封面。

[0082] 本实施例的热力学单缸机1000中，单缸气缸体300a与气缸盖100分体冷却。该单缸气缸体300a中设有缸体水套，由独立的系统实现冷却液的循环。气缸盖100的冷却液通过试验台架的强制冷却系统的水泵加压后，由进水口181进入缸盖水套15，对气缸盖100进行冷却，然后从出水口182回流至试验台架的强制冷却系统，形成缸盖水套15中冷却液的循环冷却。

[0083] 实施例6：

[0084] 基于同样的发明构思，本申请实施例提供另一种热力学单缸机1000，该热力学单缸机1000是由量产多缸机改进而成。参见图12和图13，该热力学单缸机1000包括气缸体300、上述实施例4的气缸盖100以及盖板200。以量产四缸发动机改进成为热力学单缸机
1000为例，气缸体300采用的是量产四缸发动机的气缸体300，结构未做改进，具体内容可以参考现有技术的相关公开，此处不展开说明。量产四缸发动机的气缸体300具有四个缸筒，气缸盖100盖设于四缸气缸体300的第一缸(第一个缸筒)，盖板200盖设于四缸气缸体300的二三四缸。在气缸体300与气缸盖100以及盖板200之间还设置有气缸垫，气缸垫密封气缸体
300与气缸盖100组成的装配密封面。

[0085] 气缸体300中设有缸体水套310，气缸盖100的进水口181和出水口182分别与缸体水套连通。冷却液通过发动机水泵加压后，先经过气缸体300水套的进气侧，并通过冷却液隔板引导至气缸体300水套排气侧，并通过缸盖底面的进水口181进入气缸盖100水套15的排气侧。参见图8和图9，在冷却系统的压力作用下，冷却液经过气缸盖100水套15的进气侧，并通过气缸盖100进气侧底面的出水口182进入缸体进气侧水套，随后排出至发动机本体，经过冷却管路引导至散热器并最终返回至水泵处，实现冷却液在发动机系统中的循环。

[0086] 参见图12，该热力学单缸机1000还包括发电机400、空调压缩机500、冷却系统600、润滑系统700等必要附件，冷却系统600主要包括水泵、散热器等，用于实现冷却液在发动机中的循环流通，用于冷却气缸体300、气缸盖100。润滑系统700主要包括机油泵、机油冷却器、机油滤清器等，用于实现机油在发动机中的循环流通，用于润滑发动机的各运动副。上述各附件为发动机系统的常规配置，本实施例未做改进，详细内容可参照现有技术的相关公开，此处不展开说明。

[0087] 通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

[0088] 1)本申请提供的气缸盖毛坯10，根据上述传统单缸机及单缸缸盖‑量产气缸体300组成的新型单缸机两种发动机系统有关装配边界及冷却的系统要求，在相同的缸盖毛坯基础上，通过不同的机加方案实现两种满足发动机实际功能需求的气缸盖100成品，满足两种热力学单缸机1000系统的使用需求，思路新颖，实施简便，可减少气缸盖毛坯10种类便于通用化管理，并降低气缸盖100的制造费用。

[0089] 2)本申请提供的气缸盖毛坯10以及对应的制备方法，设置了进排气侧水套砂芯固定柱，多点支撑可起到支撑并定位砂芯的作用，避免气缸盖毛坯10铸造时发生砂芯破裂或者移位导致毛坯铸造失败，并可作为毛坯铸造完成后的排砂孔，保证排砂完全，提升缸盖毛坯的清洁度。

[0090] 3)本申请提供的两种热力学单缸机1000气缸盖100，均先从排气侧进冷却液，经过水套冷却后从进气侧排出，可降低热负荷更高的排气侧温度，使气缸盖100燃烧室的温度分别更加均衡，降低发动机的爆震倾向。

[0091] 4)本申请提供的传统热力学单缸机1000，气缸体300与气缸盖100分体冷却，对于气缸盖100，借用气缸盖100后端面上两个水套砂芯固定孔作为水套的进水口181和出水口182，分别外接台架冷却系统的进、回水管，实现冷却液的循环，思路新颖；气缸盖100后端面两个水套砂芯固定孔集成水套进、排水功能，降低了气缸盖100的布置难度。

[0092] 4)本申请提供的新型热力学单缸机1000为整体式润滑，通过在气缸盖100底面机加出与水套相贯通的凹槽，使气缸盖100水套15与缸体水套贯通，实现发动机整体冷却系统循环，实施简便。

[0093] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

[0094] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。