气缸盖组件中的气缸盖包括上甲板、火甲板、气体交换导管和围绕气体交换导管沿周边延伸的冷却剂腔。气缸盖还包括具有点火器柱的点火器插口，和沿点火器孔中心轴线连续圆周的径向向外的套筒台阶。在点火器柱和套筒台阶之间形成冷却沟槽。冷却剂腔包括阀桥贯通通道和阀桥旁路通道，每个阀桥贯通通道和阀桥旁路通道流体地连接到点火器插口以被动地提供进入和离开冷却沟槽的冷却剂流。离开冷却沟槽的冷却剂流。离开冷却沟槽的冷却剂流。
【技术实现步骤摘要】
气缸盖组件中的被动点火器冷却
[0001]本专利技术总体上涉及对气缸盖中的点火器进行冷却，并且更具体地涉及在不直接馈送冷却剂的情况下对点火器进行被动冷却。
技术介绍
[0002]内燃发动机在全世界用于各种目的，应用范围从车辆推进到发电到气体和液体压缩机和泵的操作。在发动机的燃烧气缸中用空气燃烧可燃燃料产生快速的压力和温度升高，该压力和温度升高用于产生动力，而且还使发动机的部件经受机械和热应力和应变。在大多数情况下，需要借助于通过发动机部件输送的液体冷却剂进行主动冷却。
[0003]多年来已经提出了许多不同的水套和相关的冷却剂管道结构，以努力最佳地管理发动机温度。在许多发动机中，诸如火花塞或预燃室点火设备的点火器被支撑在气缸盖中。这些点火器往往对过高的温度敏感。然而，在用液体冷却剂最佳地冷却点火器时，发动机头部结构会产生挑战。点火问题、结构失效和热疲劳裂纹等是冷却不充分的常见迹象。
[0004]近年来，越来越多的工程资源致力于优化发动机头部中点火器的冷却。优化的冷却剂流量和冷却剂通道的几何安排可提供操作益处以及增加的发动机功率密度。美国专利第10,385,800号采用横向钻孔的冷却剂通道将冷却剂直接供给到冷却沟槽，使得泵送的正冷却剂流能够消散点火器的部件的热量。虽然'800专利中公开的概念可具有各种优点，但总是存在改进和开发与点火器冷却和各种部件的可制造性有关的替代策略的空间。
技术实现思路
[0005]一方面，气缸盖包括气缸盖铸件，该气缸盖铸件具有上甲板、火甲板、延伸到火甲板中的四个气体交换开口的四个气体交换导管、形成在上甲板和火甲板之间并围绕四个气体交换导管沿周边延伸的冷却剂腔，以及限定孔中心轴线并向下延伸通过上甲板到达冷却剂腔的点火器孔。气缸盖铸件还包括具有径向向内的点火器柱的点火器插口，沿孔中心轴线的圆周的径向向外的套筒台阶，以及形成在点火器柱和套筒台阶之间的冷却沟槽。冷却剂腔包括延伸到点火器插口并形成在四个气体交换导管中的两个之间的阀桥贯通通道，以及从点火器插口延伸并形成在四个气体交换导管中的两个之间的阀桥旁路通道。
[0006]在另一方面，一种气缸盖组件包括：气缸盖，该气缸盖具有形成在其中的点火器孔，该点火器孔从上甲板向下延伸到冷却剂腔并限定孔中心轴线；以及点火器插口，该点火器插口包括在冷却剂腔的方向上从火甲板向上延伸的点火器柱。气缸盖组件还包括点火器套筒，该点火器套筒具有在点火器孔内的第一轴向套筒端，与点火器柱过盈配合的第二轴向套筒端，以及位于第一轴向套筒端和第二轴向套筒端之间的多个止动表面。该点火器插口还包括套筒台阶和冷却沟槽，该套筒台阶围绕孔中心轴线连续地圆周延伸并与多个止动表面接触，该冷却沟槽形成在套筒台阶和点火器柱之间并接纳第二轴向套筒端。多个冷却剂开口限定在点火器套筒和套筒台阶之间，其位置成角度地位于多个止动表面之间，圆周地围绕孔中心轴线，并且冷却剂腔和冷却沟槽之间的冷却剂流被限制在多个冷却剂开口
中。
[0007]在又一方面，一种冷却气缸盖组件中的点火器的方法包括：通过冷却剂腔的第一阀桥通道将冷却剂输送到气缸盖中的点火器插口；以及通过容纳用于点火器的点火器套筒的点火器插口的冷却沟槽输送冷却剂。该方法还包括在冷却沟槽内的冷却剂和点火器套筒之间进行热交换，将冷却剂从点火器插口输送到冷却剂腔的第二阀桥通道，并将冷却沟槽和冷却剂腔之间的冷却剂流限制到限定在点火器套筒和点火器插口之间的有限数量的冷却剂开口。
附图说明
[0008]图1是根据一个实施例的内燃发动机系统的侧视简图；
[0009]图2是根据一个实施例的气缸盖组件的截面侧视简图；
[0010]图3是如图2中的气缸盖组件的一部分的截面侧视简图；
[0011]图4是如图2中的气缸盖组件的一部分的另一个截面侧视简图；
[0012]图5是根据一个实施例的点火器套筒的透视图；
[0013]图6是根据一个实施例的气缸盖的透视截面图；以及
[0014]图7是根据一个实施例的形成具有点火器的气缸盖组件的如图6所示的气缸盖的另一截面图。
具体实施方式
[0015]总体上参照附图，但集中于图1，示出了根据一个实施例的内燃发动机系统10。发动机系统10包括具有气缸体14的发动机12，气缸体14中形成有多个燃烧气缸16。多个活塞18中的每一个可在相应的一个气缸16中在上止点位置和下止点位置之间移动，通常为四冲程模式。活塞18与可旋转曲轴20联接，可操作以驱动负载，例如发电机、泵、压缩机、车辆中的传动系统等。通常包括用于每个气缸16的两个排气阀和两个进气阀的多个发动机阀22支撑在连接到气缸体14的气缸盖24中。发动机阀22操作以控制气缸16与进气系统和排气系统之间的流体连通，两者均未明确示出。发动机12可以用多种燃料操作，包括气态烃燃料，例如天然气、甲烷、乙烷或各种混合物。
[0016]发动机阀22被支撑在气缸盖组件26中的气缸盖24中。气缸盖24可包括单件气缸盖铸件28。在所示实施例中，气缸盖24是所谓的板形气缸盖，其中单件铸件与多个气缸16相关联，并且可能与发动机12中的所有气缸16相关联。在其它实施例中，气缸盖24可包括多个单独的铸件，每个铸件与一个气缸16相关联。气缸盖24和气缸盖铸件28在本文中有时可互换地使用。液体冷却剂，例如传统的液体发动机冷却剂，可以在气缸体14和气缸盖24之间输送，并根据公知的实践循环通过热交换器，例如传统的散热器。
[0017]发动机系统10还可包括多个点火器56，下文有时以单数提及，每个点火器与气缸16中的一个相关联。如图1的详细放大图所示，点火器56可包括点火器壳体58，该点火器壳体58具有至少部分位于一个气缸16内的尖端70。燃烧预燃室62形成在尖端60中。一个或多个火花电极64位于预燃室62内并与壳体58形成火花间隙。在操作发动机12的过程中，燃料和空气的混合物可以被相关联的活塞18的运动推动通过形成在尖端60中的一个或多个端口66，以形成在火花电极64和壳体58之间的火花间隙处点燃的燃料和空气的点火充量。点
火充量的点火产生通过端口66流出的热的燃烧气体，以点燃相关气缸16中的较大的燃料和空气的主装料。所示的点火器56构造为预燃室火花塞。在其它情况下，可以使用不同类型的点火器，例如接收燃料的直接供给以形成点火充量的预燃室点火设备。在不考虑电极配置、数量或极性的情况下，本专利技术被认为是适用的。此外，虽然示出了三个气缸16，但是应当理解，发动机12可以包括任何适当安排的任何数量的气缸。
[0018]同样如图2所示，气缸盖24包括上甲板70、下火甲板32以及延伸到火甲板32中的气体交换开口的气体交换导管34和36。四个气体交换导管34、36、38、40延伸到火甲板32中的四个气体交换开口42、44、46、48，在图6和7中示出。在所示实施例中，气体交换导管34和40是排气导管，气体交换导管36和38是进气导管。气体交换开口42、44、46、48安排成大致矩形或正方形的图案，但本专利技术并不限于此。气体交换导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气缸盖，包括：气缸盖铸件，包括上甲板、火甲板、延伸到所述火甲板中的四个气体交换开口的四个气体交换导管、形成在所述上甲板与所述火甲板之间并且围绕所述四个气体交换导管沿周边延伸的冷却剂腔，以及限定孔中心轴线并且向下延伸穿过所述上甲板到达所述冷却剂腔的点火器孔；所述气缸盖铸件进一步包括点火器插口，所述点火器插口具有径向向内的点火器柱、径向向外的套筒台阶，所述径向向外的套筒台阶圆周于所述孔中心轴线，以及形成在所述点火器柱与所述套筒台阶之间的冷却沟槽；以及所述冷却剂腔包括延伸到所述点火器插口并形成在所述四个气体交换导管中的两个之间的阀桥贯通通道，以及从所述点火器插口延伸并形成在所述四个气体交换导管中的两个之间的阀桥旁路通道。2.根据权利要求1所述的气缸盖，其中，所述冷却剂腔包括第二阀桥贯通通道，所述第二阀桥贯通通道被安排成与所述第一阀桥贯通通道相对，在圆周上围绕所述孔中心轴线；以及其中，所述冷却剂腔包括第二阀桥旁路通道，所述第二阀桥旁路通道被安排成与所述第一阀桥旁路通道相对，在圆周上围绕所述孔中心轴线。3.根据权利要求2所述的气缸盖，其中：所述冷却剂腔形成周边向外的腔空间，其圆周于所述四个气体交换导管；每个相应的阀桥贯通通道将所述周边向外的腔空间流体连接到所述点火器插口；以及所述气缸盖铸件包括从所述周边向外的腔空间阻塞每个相应阀桥旁路通道的铸造材料。4.根据权利要求2或3所述的气缸盖，其中，每个相应的阀桥旁路通道的轮廓形成为在所述气缸盖铸件中向上引导从所述点火器插口流出的冷却剂流。5.根据权利要求1所述的气缸盖，其中：所述点火器柱为圆柱形；所述套筒台阶包括面向上的台阶表面和所述面向上的台阶表面的径向向外的周壁表面；以及所述周壁表面是圆柱形的，并且所述面向上的台阶表面从所述周壁表面延伸到圆柱形外沟槽表面。6.根据权利要求5所述的气缸盖，其中，所述阀桥贯通通道和所述阀桥旁路通道中的每一个均由铸态表面形成，并且所述周壁表面包括机加工表面，所述机加工表面在所述阀桥贯通通道处与所述铸态表面形成第一公共边缘，并且在所述阀桥旁路通道处与所述铸态表面形成第二公共边缘。7.一种气缸盖组件，包括：气缸盖，具有在其中形成的点火器孔，所述点...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：
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