内燃发动机的气缸盖制造技术

一种气缸盖包括针对所述气缸盖的底切、外壳轮廓、冷却剂套和所述外壳内的其它腔的新颖设计。所述气缸盖设计能够减轻所述盖的重量同时保持所述盖的结构完整性，并改进对所述盖的进气侧和排气侧区域的温度控制，从而提高所述发动机的操作效率。提供了一种用于包括所公开的设计的所述气缸盖的增材制造方法。的设计的所述气缸盖的增材制造方法。的设计的所述气缸盖的增材制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃发动机的气缸盖
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119要求2020年5月20日提交的第63/027,604号美国临时专利申请的优先权，所述申请出于所有目的以全文引用的方式并入本文。
[0003]关于联邦政府赞助研究或开发的声明
[0004]本专利技术是根据DOE授予的DE
‑
EE0007761在政府支持下完成的。政府享有本专利技术中的某些权利。


[0005]本
涉及内燃发动机。更具体地，本领域涉及内燃发动机的气缸盖的设计改进。内燃发动机可以是使用例如柴油燃料或汽油的液体燃料的发动机。不排除使用其它类型的合适的液体燃料或气体燃料，例如天然气，或上述任何一种的合适组合。

技术介绍

[0006]内燃发动机的燃料效率需要不断改进。提高燃料效率的一种方法是减轻用于为车辆提供动力的内燃发动机部件的重量。传统气缸盖的设计方式通常无法实现减轻重量以允许改进发动机的燃料效率，同时还保持足够的结构强度和密封完整性的目标。
[0007]在防止进入的增压空气再加热(IVC处的空气温度较低)和排气热损失(较大的排气热能)方面也需要不断改进。进气中增压空气温度较低的益处包括：降低进气阀关闭时的温度并提高容积效率；减少氮氧化物排放；以及提高开式循环效率(如果在调整空气处理时考虑)。增加排气中的能量的益处包括：提高开式循环效率和/或增加空燃比；涡轮增压调整为适应能量增加的匹配要求更灵活；在低BMEP下提高后处理性能；以及通过减少发动机预热时间来辅助瞬态响应。
[0008]热障涂层、塑料进气套筒、金属排气套筒、陶瓷和双壁(气隙)技术都已经用于减少气缸盖中的热传递。热障涂层无法单独提供宏观层面的热传递变化，套筒不能对准发生最多热传递的端口的最热部分，而陶瓷可能难以用于制造盖。气缸盖设计需要不断改进。

技术实现思路

[0009]在本文公开的实施方案中，气缸盖包括针对底切、外壳轮廓、冷却剂套和外壳内的其它腔的新颖设计，从而能够在保持盖的结构完整性的同时减轻盖的重量。这些设计可以采用跨接管来改进外壳外部的热传递。这些设计有助于改进对盖的进气侧区域和排气侧区域的温度控制，从而提高发动机的操作效率。本文描述的气缸盖的实施方案减少了从/至发动机中的进气、排气和燃烧流的不需要的热传递，从而允许更高的系统制动热效率。
[0010]虽然公开了多个实施方案，但是本领域技术人员从示出和描述本专利技术的示例性实施方案的以下详细描述中将明白本专利技术的其它实施方案。
附图说明
[0011]通过参考结合附图对本公开的实施方案的以下描述，本公开的上述和其它特征以及获得它们的方式将变得更加明显并且将更好地理解本公开本身，附图中：
[0012]图1是根据本公开的实施方案的示例性气缸盖的一部分的排气侧透视图。
[0013]图2是根据本公开的实施方案的示例性气缸盖的一部分的剖切俯视图。
[0014]图3是根据本公开的实施方案的示例性气缸盖的一部分的剖切俯视图。
[0015]图4是沿着图3的线IV
‑
IV截取的截面图，示出气缸盖和附接的排气跨接管的实施方案。
[0016]图5是根据本公开的实施方案的形成于气缸盖中的腔的图示的俯视平面图。
[0017]图6是图5的腔的图示的仰视图。
[0018]图7是示出根据本公开的实施方案的形成于气缸盖中的所选腔的图示的侧视局部截面图。
[0019]图8是图6的视图的放大部分，其中线指示密封区域和力箭头。
[0020]图9是根据本公开的实施方案的形成于气缸盖中的冷却剂套的图示的剖切仰视图。
[0021]图10是图9的视图的一部分的放大视图。
[0022]图11是图9的冷却剂套的图示的侧面透视图。
[0023]图12是示出图9的冷却剂套中的冷却剂流动的方向和速度的示意图。
[0024]图13是根据本公开的实施方案的截面中的温度水平的示意图。
[0025]图14是比较图4的排气口与相关技术的排气口的表面积的图。
[0026]图15A和图15B是比较相关技术和根据本公开的实施方案的进气口区域中的冷却剂域和相对温度的图。
[0027]虽然本专利技术适于各种修改和替代形式，但在附图中以示例的方式示出且在下文中详细描述了具体实施方案。然而，并不意在将本专利技术限于所描述的特定实施方案。相反，本专利技术意在涵盖落在如由所附权利要求书界定的本专利技术的范围内的所有修改、等效物和替代物。
具体实施方式
[0028]在以下详细描述中，参考构成本专利技术一部分的附图，其中通过图解的方式示出了可以实践本专利技术的特定实施方案。以足够的细节对这些实施方案进行描述，以使得本领域技术人员能够实践本专利技术，并且应理解，可以使用其它实施方案并且可以作出结构变化而不偏离本专利技术的范围。因此，以下详细描述不以限制意义呈现，并且本专利技术的范围由所附权利要求书及其等效物限定。
[0029]图1是根据本公开的实施方案的示例性气缸盖的一部分的排气侧透视图。图1未示出上壁120和盖的上部部分的一部分；这些以半透明的形式描绘，以便将它们剖切以显示内部结构和孔。气缸盖可以具有用于容纳发动机其它部分的插入的孔，包括容纳燃料喷射器的插入的喷射器孔102，所述燃料喷射器定位成将燃料供给到当盖固定至发动机缸体时形成的燃烧室。盖100可以用于具有多个燃烧室(通常为2、4、6、8或16个室，图1的实例中示出六个)的发动机，具有覆盖多于一个燃烧室的“平板”类型盖的性质。然而，本文公开的一些
有利的专利技术特征也可以应用于设计成覆盖一个燃烧室的“单元”类型盖。
[0030]对于每个燃烧室，盖包括具有用于固定进气阀412(见图4)的孔性质的进气阀座104，以及具有用于固定排气阀402(见图4)的孔性质的排气阀座106。盖包括多个紧固件孔108，所述紧固件孔可以形成于紧固件凸台110中以用于接收例如紧固件螺栓410(见图4)的紧固件的插入，所述紧固件在接合状态下将气缸盖100紧固至发动机的气缸体。
[0031]如在本公开中使用，“一个或多个凸台”是指部分或完全围绕紧固件螺栓所插入的紧固件孔的结构。术语“一个或多个凸台”在本文中使用，不管所讨论的结构是否突出到表面之外。
[0032]盖100具有排气侧壁112。排气侧壁112形成盖100的主体的外壳的一部分，其中外壳的其它主要部分由上壁120、构造成紧固至发动机缸体的底板侧壁416和进气侧壁202形成。
[0033]如图1中看到，在实施方案中，排气侧壁112可以包括形成于排气侧壁中的至少一个凹陷区域或凹部116。凹部位于排气出口114附近。如将在其它视图中看到，凹陷区域或凹部116构造成使得排气出口114邻近形成于气缸盖中的排气阀引导件400设置。
[0034]图2是根据本公开的实施方案的示例性气缸盖的一部分的剖切俯视图。图2示出从盖100上方看的视图，并且没有示出上壁120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃发动机的气缸盖，所述气缸盖构造成覆盖所述发动机的多个燃烧室，并且包括：至少一个紧固件凸台，其构造成接收紧固件的插入，所述紧固件在接合状态下将所述气缸盖紧固至所述发动机的气缸体；所述气缸盖的底板侧，其在所述接合状态下靠近所述气缸体设置；以及凸台切口，其在所述底板侧上形成于所述紧固件凸台中，其中所述凸台切口限定密封腔的壁的一部分，所述壁的一部分围绕在所述接合状态下定位于所述凸台切口中的所述紧固件的柄部部分。2.如权利要求1所述的气缸盖，其中所述密封腔含有空气。3.一种内燃发动机的气缸盖，所述气缸盖构造成覆盖所述发动机的多个燃烧室，所述气缸盖包括：多个紧固件凸台，其构造成接收紧固件的插入，所述紧固件在接合状态下将所述气缸盖紧固至所述发动机的气缸体；以及所述气缸盖的底板侧，其在所述接合状态下靠近所述气缸体设置，其中在接合状态下设置于两个相邻燃烧室之间的至少两个凸台包括形成于所述两个凸台的所述底板侧上的凸台切口，使得在插入所述两个凸台中的紧固件之间共享密封力的接触压力平衡。4.如权利要求3所述的气缸盖，其中所述凸台切口中的至少一个限定密封腔的壁的一部分，所述壁的一部分围绕在所述接合状态下定位于所述凸台切口中的所述紧固件的柄部部分。5.一种内燃发动机的气缸盖，所述气缸盖构造成覆盖所述发动机的至少两个相邻燃烧室，所述室中的每一个具有位于其靠近所述相邻室的一侧上的进气阀和排气阀，所述气缸盖包括：外壳；多个紧固件凸台，每个凸台构造成接收紧固件的插入，所述紧固件在接合状态下将所述气缸盖的底板侧紧固至所述发动机的气缸体；以及形成于所述外壳内的腔，所述腔通常以倒棱锥的形状形成，具有限定所述腔的上壁的平行四边形上面和指向所述气缸盖的所述底板侧的顶点，其中所述棱锥的所述上面的中心部分设置在与设置于所述两个相邻室之间的每个所述阀的中心点等距的位置处。6.如权利要求5所述的气缸盖，其中所述棱锥包括至少一个圆角。7.如权利要求5所述的气缸盖，其中所述棱锥包括所述棱锥的面的至少一个非平面部分。8.如权利要求5所述的气缸盖，其中所述盖包括梁结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：卡明斯公司，
类型：发明
国别省市：