[0002] 本申请要求于2017年5月22日提交的英国
专利申请No.1708143.1的优先权。上述申请的全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及内燃
发动机，且尤其涉及内燃发动机的汽缸盖的冷却。
背景技术
[0004] 众所周知，向燃烧发动机的汽缸盖提供一定数量的内部
冷却液通道以使冷却液在汽缸盖周围流动，内部冷却液通道常常被称为冷却套或
水套。
[0005] 通常情况下，向或从汽缸盖供应冷却液需要将外部
导管应用于汽缸盖，该外部导管相反的两端必须密封。这能够导致导管在一端需要在竖直平面上密封而在相反端需要在水平平面上密封，这是难以实现的。
[0006] 此外，内部冷却液通道的布局被设计为提供优化的冷却而降低易制性的优先级，特别是关于如何移除在
铸造过程中使用来制造内部冷却液通道的芯的优先级。这通常导致在汽缸盖中需要额外的孔以便能够容易地移除芯材。
发明内容
[0007] 本公开的目的是提供一种汽缸盖，其中更容易以更可靠的方式与汽缸盖内的内部冷却液通道建立连接，并且所述汽缸盖提供改进的易制性。
[0008] 根据本公开的第一方面，提供了一种发动机的汽缸盖，该汽缸盖具有在其中形成的用于使冷却液循环通过汽缸盖的冷却套和被形成为汽缸盖的组成部分(integral part)的用于将汽缸盖连接到外部冷却液系统的组合式进口和出口连接器，所述组合式进口和出口连接器包括平坦平面表面，所述平坦平面表面以间隔开的方式限定冷却液进口端口和出口端口，其中冷却液进口端口被竖直地
定位在冷却液出口端口下方，其中汽缸盖的下表面由冷却套的火焰板(flame plate)形成，并且连接到进口端口的内部供应通道被定位成邻近火焰板，以便冷却液在火焰板上方流动。
[0009] 进口端口可以是形成在平坦平面表面中的圆柱形端口，且出口端口可以是形成在平坦平面表面中的圆柱形端口。
[0010] 冷却套可以包括一定数量的内部回流通道，用于使冷却液穿
过冷却套流回到出口端口。
[0011] 内部供应通道可以连接到内部回流通道以便在汽缸盖内形成冷却回路。
[0012] 进口端口可以位于汽缸盖的下面(lower face)和汽缸盖的第一侧附近，且出口端口可以位于汽缸盖的上表面和汽缸盖的第一侧附近，并且汽缸盖的冷却回路可以使冷却液从进口端口穿过内部供应通道流到汽缸盖的第二相对侧，从汽缸盖的第二侧向上并向后横穿(across)汽缸盖穿过内部回流通道流到在汽缸盖的第一侧附近的出口端口。
[0013] 汽缸盖内的冷却回路可以是双通双平面(double-pass two-plane)冷却回路。
[0014] 汽缸盖可以具有被成形为其组成部分的排气
歧管。
[0015] 通过机加工汽缸盖的外面(outer face)制造平坦平面表面。
[0016] 通过铸造和精加工(finish machining)工艺制造进口端口。
[0017] 通过铸造和精加工工艺制造出口端口。
[0018] 根据本公开的第二方面，提供了一种具有汽缸体的发动机，根据本公开的所述第一方面构造的汽缸盖被密封地固定到汽缸体。
附图说明
[0019] 现在将参照附图通过示例来描述本公开。附图按比例绘制，但如果需要，可以使用其它相对尺寸。
[0020] 图1是具有根据本公开的一个
实施例构造的汽缸盖的内燃发动机的示意性侧视图；
[0021] 图2是图1所示的汽缸盖的端视图，其示出组合式进口和出口冷却液连接器；
[0022] 图3是图2所示的组合式进口和出口冷却液连接器的放大图；
[0023] 图4是根据本公开的汽缸盖的第二实施例的绘制视图，其示出了组合式进口和出口冷却液连接器；
[0024] 图5是图4所示的汽缸盖的后端视图；
[0025] 图6是在图4和图5中箭头V的方向上的汽缸盖的平面图；
[0026] 图7是示出用于制造图4至图6所示的汽缸盖的内部冷却通路的进口芯和出口芯的侧视图；
[0027] 图8是图7所示的芯的俯瞰绘制视图；
[0028] 图9是冷却液从组合式进口和出口冷却液连接器的进口端口穿过图4至图6所示的汽缸盖流到连接器的出口端口的图形表示；以及
[0029] 图10是具有发动机和用于图1所示的发动机的冷却系统的发动机系统的示意图。
具体实施方式
[0030] 参照图1至图3，其中示出了具有汽缸体6和汽缸盖10的内燃发动机5。
[0031] 汽缸盖10具有作为其组成部分而形成的
排气歧管以及下面，在使用中将下面密封地紧固至汽缸体6的上面，这在本领域中是公知的。内部排气歧管的出口端口30被示为在汽缸盖10的侧面上且位于在汽缸盖10的外面上机加工的排气系统安装座12中。应认识到，在使用中，排气系统(未示出)被密封地紧固至汽缸盖10上的排气系统安装座12以使排气远离发动机5并转移到大气中。
[0032] 汽缸盖10具有形成于其中的一定数量的内部冷却液通道(未示出)，所述内部冷却液通道形成冷却套，该冷却套用于使冷却液在汽缸盖10周围流动以便冷却汽缸盖10。
[0033] 汽缸盖10包括作为汽缸盖10的组成部分而形成的组合式进口和出口冷却液连接器15。组合式进口和出口冷却液连接器15包括在汽缸盖10的外面上机加工的平坦平面表面16，汽缸盖10限定进口端口20和出口端口25，进口端口20和出口端口25均通过铸造随后通过精加工形成为汽缸盖10的组成部分。
[0034] 就所示示例来说，进口端口20和出口端口25都是圆柱形的并且定位为竖直地一个在另一个之上，其中出口端口25被定位在进口端口20上方。
[0035] 然而应认识到，在另一些实施例中，端口可以具有不同的形状和/或取向。
[0036] 如图所示，进口端口20具有用于容纳O形环(未示出)的同心O形环槽22，且出口端口25具有用于容纳O形环(未示出)的同心O形环槽26。
[0037] 进口端口20布置在出口端口下方的优点在于，进口端口20所连接的内部通道因而能定位于邻近下部冷却套火焰板，该下部冷却套火焰板是由于其接近燃烧过程而需要相当大冷却影响的关键区域。火焰板形成汽缸盖10和发动机5的汽缸之间的边界。
[0038] 组合式进口和出口冷却液连接器15的
位置及进口端口20和出口端口25具有相对较大的直径并且能够与沿着汽缸盖10延伸相当长距离的冷却液流动通道对齐这种事实，以及，在某些情况下，汽缸盖10的整个长度使得在制造铸造汽缸盖10期间使用的芯材能够更容易地被提取。
[0039] 应认识到，制造组合式进口和出口冷却液连接器15相对简单，这是因为其只需要在期望的位置将平坦平面表面16机加工到汽缸盖10上，并将进口端口20和出口端口25精加工在平坦平面表面16中，而且这两种工艺本质上都是常规的并且能以一致且精确的方式进行。
[0040] 此外，由于使用平坦平面表面，能以可靠的方式实现对汽缸盖10的连接器的密封，所述平坦平面表面使得许多替代密封装置能够被高效并可靠地使用，替代密封装置的例子有，例如，O形环类型的密封装置、利用扁平密封材料条的
垫圈类型的密封装置或者非永久性液体
密封剂类型的密封装置。
[0041] 特别参照图4至图9，其中示出了根据本公开构造的汽缸盖的第二实施例。
[0042] 如前所述，汽缸盖110具有作为其组成部分而形成的排气歧管。汽缸盖110具有在使用中
凸轮轴盖固定到其上的上面114和在使用中密封地紧固到发动机汽缸体上面的下面113。
[0043] 内部排气歧管的出口端口130被示为在汽缸盖110的侧面上且位于排气系统安装座112中。应认识到，在使用中，排气系统(未示出)密封地紧固到汽缸盖110上的排气系统安装座112以使排气远离发动机并转移到大气中，汽缸盖110形成该发动机的一部分。
[0044] 汽缸盖110具有形成于其中的一定数量的内部冷却液通道(其在图9中以图解的方式示出)以使冷却液在汽缸盖110周围流动，从而使热量远离汽缸盖110并传递到具有一个或多个
热交换器的外部冷却液系统(参见图10)以冷却流过其中的冷却液。
[0045] 在图10中示出了外部冷却液系统100被连接到发动机5。应认识到，冷却液系统与发动机的连接模式存在许多变体。例如，在某些设置中，冷却液流到汽缸盖并从汽缸盖直接回流到冷却液系统，且在另一些实施例中，冷却液被供应到汽缸盖并经由发动机的汽缸体回流到冷却液系统。应认识到，根据本公开构造的汽缸盖不限于汽缸盖和冷却液系统之间的特定连接设置。
[0046] 汽缸盖110包括作为汽缸盖110的组成部分而形成的组合式进口和出口冷却液连接器115。组合式进口和出口冷却液连接器115包括通过机加工限定进口端口120和出口端口125的汽缸盖110的外表面而形成的平坦平面表面116。
[0047] 进口端口120和出口端口125两者均通过铸造和精加工工艺形成为汽缸盖110的组成部分。
[0048] 就图4至图6所示示例来说，进口端口120和出口端口125都是圆柱形的并且被竖直地定位为一个在另一个之上，其中出口端口125被定位在进口端口120上方。
[0049] 然而应认识到，在另一些实施例中，进口端口和出口端口可以具有不同的形状和/或取向。
[0050] 进口端口120布置在出口端口下方的优点在于，进口端口120所连接的内部通道(图9中的320B、320L、320T)因而能定位于邻近下部冷却套火焰板，该下部冷却套火焰板是由于其接近燃烧过程而需要相当大冷却影响的关键区域。下部火焰板形成汽缸盖110经由下面113附接到的发动机的多个汽缸与汽缸盖110的其余部分之间的边界。应认识到，下面113包括用于密封地将汽缸盖110附接到汽缸体的周缘部分和限定火焰板的内部部分。
[0051] 组合式进口和出口冷却液连接器115的位置以及进口端口120和出口端口125具有相对较大的直径并且能够与沿着汽缸盖110延伸相当长距离的冷却液流动通道对齐这种事实使得在铸造汽缸盖110期间使用的芯材能够更容易地被提取。
[0052] 现在参照图7和图8，其中示出了用于制造连接到进口端口120和出口端口125的内部冷却通道以及用于制造端口120、125的进口芯和出口芯。
[0053] 下部进口芯220用于限定内部冷却液流动通道和进口端口120，且上部出口芯225用于限定内部冷却液通道和出口端口125。
[0054] 出口芯225沿着出口芯225的边界边缘225e置于进口芯220上，从而在汽缸盖110的进口冷却液流动通道和出口冷却液流动通道之间形成互连或接合。
[0055] 限定未被机加工的进口端口120的下部进口芯220的部分在图7和图8中通过箭头220p表示，且限定未被机加工的出口端口125的上部进口芯225的部分在图7和图8中通过箭头225p表示。
[0056] 形成内部排气歧管的芯(未示出)定位在上部芯225和下部芯220之间，并且具有延伸出来穿过图7和图8中虚线所示的孔250的部分。汽缸盖110中的冷却通道接近排气出口路径的位置改善了汽缸盖110的该区域中的冷却。
[0057] 进口芯220和出口芯225的相应端部延伸部220a，225a(参见图7)形成间隔部，该间隔部降低了对使用额外芯
支撑件的需求。在铸造汽缸盖110之后，移除端部部分220a，225a，并且使用机加工工艺在汽缸盖110上的期望位置制造平坦平面表面116。那么，随后通过钻孔或打眼在平坦平面表面116中机加工进口端口120和出口端口125。这两种加工方法本质上都是常规的，并且能以一致且精确的方式经济地进行。
[0058] 图4至图6所示的进口和出口端口设置的优点之一在于，汽缸盖110中与进口端口120连接的内部冷却液通道与进口端口120对齐，且汽缸盖110中与出口端口125连接的内部冷却液通道与出口端口125对齐。
[0059] 这种对齐设置有两个积极作用。首先，它改善了冷却液流入和流出汽缸盖110，因为没有锐
角需要绕流；其次，它使得在铸造汽缸盖110之后能够更容易地从铸造的汽缸盖110中移除形成进口芯220和出口芯225的材料。
[0060] 除了前面提到的制造优点之外，由于使用了能够使用多种类型密封装置的平坦平面表面，所以能以可靠的方式实现进出汽缸盖110的连接器的密封。例如，它能够有效地使用利用扁平密封材料条的垫圈类型的密封装置、非永久性液体密封剂类型的密封装置或O形环类型的密封装置。
[0061] 通过将进口端口120和出口端口125紧邻地定位在共同的平坦平面表面116上，单个壳体能被密封地紧固到汽缸盖110以既连接汽缸盖110的进口又连接汽缸盖110的出口，或者分开的壳体能够密封地固定在其上。例如但不限于，如果需要，可以将水
泵壳体直接安装在平坦平面表面116上以将冷却液供应给汽缸盖110，或者，如果需要，可以将恒温器壳体直接安装在平坦平面表面116上以控制冷却液流入或流出汽缸盖110。
[0062] 特别参照图9，其中以图解的方式示出了冷却液流过汽缸盖110。
[0063] 冷却液穿过进口端口120进入汽缸盖110，在这种情况下，进口端口120定位于靠近汽缸体110的第一侧的汽缸盖110的一端上，如箭头320所示。冷却液从进口端口120流入纵向延伸的下部冷却液供应路径320L，下部冷却液供应路径320L向一定数量的转移通道320T供应冷却液，传输通道320T从汽缸盖110的第一侧向汽缸盖110的相对的第二侧延伸。纵向延伸的下部冷却液供应路径320L和转移通道320T都位于汽缸盖110的火焰板附近。
[0064] 转移流动路径320T在汽缸盖110的第二侧附近互连，因而冷却液能在其间流动，如双头箭头320B所示。
[0065] 图9中的线325e对应于下部进口芯220连接到图8中的上部出口芯225的边缘225e的位置。
[0066] 从位置325e开始，在经由连接到出口端口125的出口廊道325离开汽缸体110之前，冷却液经由通过上部出口芯225制造期间形成的转移流动路径325T朝向汽缸体110的第一侧向上且向后流动。
[0067] 冷却液流是双通冷却路径，其在从汽缸盖110的第一侧附近的进气端口120到汽缸盖110的相对的第二侧并且返回到汽缸盖110的第一侧附近的出口端口125的两个方向上、以及在从其进入汽缸盖110的第一侧附近的下部冷却套火焰板邻近的汽缸盖110的下水平到在离开汽缸体110之前需要较少冷却作用的上水平的两个平面上穿过汽缸盖110。
[0068] 因此，总而言之，使用集成冷却液连接器设计能够改善冷却液流入和流出，并且进口的位置改善冷却液流入下部冷却套火焰板区域，该区域对于维持可接受的金属
温度很关键。
[0069] 集成式设计还允许仅在一个平面上的单个位置进行密封，这使得密封更简单并且允许在同一表面上一起进行进口和出口的密封。
[0070] 在
制造过程中，用于制造冷却套的铸造芯能够利用用于制造进口和出口的芯的芯延伸部作为良好的支撑件，并且为该区域的除砂提供大大改进的通道。
[0071] 图1-8示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果被示为彼此直接
接触或者直接联接，那么至少在一种示例中，这些元件可以分别被称为直接接触或直接联接。同样地，至少在一种示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可以分别是彼此邻接或相邻的。作为一种示例，被置于彼此面对面接触的部件可以被称为面对面接触。作为另一示例，在至少一种示例中，彼此间隔开且其间仅有空间而没有其他部件的元件可以被如此描述。作为又一示例，被示为一个在另一个上/下、一个在另一个相反侧处或者一个在另一个左/右的元件可以相对于彼此被如此描述。此外，如图所示，在至少一种示例中，最顶部元件或元件的最
顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶/底、上/下、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线的，并且被用于描述图的元件相对于彼此的定位。如此，在一种示例中，被示为在其它元件上方的元件被竖直地定位在所述其它元件上方。作为又一示例，在附图中绘制的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如是圆形的、笔直的、平面的、弯曲的、圆角的、
倒角的、成角度的等)。此外，在至少一种示例中，被示为相互交叉的元件可以被称为相交元件或相互交叉。此外，在一种示例中，被示为在另一个元件内的元件或被示为在另一个元件外部的元件可以被如此描述。
[0072] 为了便于描述，可以在本文中使用诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相关术语来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(或另一些)元件或特征的关系。除了附图中所描绘的方位之外，空间相关术语可以意在包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，被描述为在另一些元件或特征“下方”或“下面”的多个元件将被定向为在这些元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包含上方和下方两种方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)并且相应地解释在本文中使用的空间相关描述符。
[0073] 本领域技术人员将理解，尽管已经参照一个或多个实施例以示例的方式描述了本公开，但本公开不限于所公开的实施例，并且可以在不脱离由随附
权利要求限定的公开范围的情况下构造替代实施例。
