专利名称：一种用于发动机的汽缸盖的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于发动机的汽缸盖。
背景技术：
冷却套能够从内燃发动机的汽缸盖中抽取热量。已经设计出两片式水套来提高从汽缸盖中移除的热量，从而改进发动机性能。US 7，367，294中公开了包括两片式水套的汽缸盖。冷却剂流动路径的两个实施例被示出。在第一实施例中，冷却剂流动穿过两个串联配置的水套，其中冷却剂从下冷却套的出口被引导至上冷却套的进口。在第二实施例中，冷却剂流动穿过并联配置的两个水套 (即，仅两个水套各自的进口和出口被流体联接)。然而，本发明人在此已经认识到以上方法的各种缺点。串联或并联的冷却剂流动路径可增加汽缸盖内的热易变性，这在发动机正在被冷却时可升高汽缸盖上的热应力并且在一些情况下导致汽缸盖的变形。此外，在US 7，367，294中公开的两片式水套设计由于汽缸盖中冷却剂通道的设计(例如，布置、形状等等)可能具有下降的结构整体性。此外，过量气体可聚集在US 7，367，294中公开的冷却系统中，从而降级冷却运行。
实用新型内容因此，在此描述了多种示例系统和方法。在一个示例中，提供了发动机的汽缸盖。 汽缸盖可包括上冷却套和下冷却套，所述上冷却套至少包括第一进口和第一出口，所述下冷却套至少包括第二进口和第二出口。汽缸盖还可包括第一组跨交(crossover)冷却剂通道，所述第一组跨交冷却剂通道包括被流体联接至上冷却套和下冷却套并且邻接一个或多个燃烧室的一个或多个跨交冷却剂通道。以此方式，可在汽缸盖内产生混合流动样式，所述混合流动样式有助于降低热易变性并且增强汽缸盖内以及周围部件的冷却同时保持期望量的结构整体性。由于在发动机运行期间冷却套中温度的升高，可在冷却套中产生蒸气。当蒸气存在于冷却套中时，由于与液体冷却剂相比降低的热容量，从汽缸盖至冷却剂的热传递可被减少，由此降级冷却运行。因此，在一些示例中，汽缸盖可包括被配置为从上冷却套移除气体的除气口，所述除气口可被定位在接合上冷却套的上表面的区域中。以此方式，气体可从上冷却套中被排出，从而增加从冷却套中被传递至冷却剂的热量，由此改进冷却运行。在另一示例中，提供了运行内燃发动机冷却系统的方法。所述方法包括使冷却剂从汽缸体中的冷却剂通道中流进上冷却套的进口中并且使冷却剂从汽缸体中的冷却剂通道中流进下冷却套的进口中。所述方法还包括经由跨交冷却剂通道使得冷却剂在上冷却套和下冷却套之间流动，所述跨交冷却剂通道流体联接上冷却套和下冷却套并且被定位在上冷却套和下冷却套的进口的下游和上冷却套和下冷却套的出口的上游。以此方式，可在汽缸盖内产生混合的冷却剂流动样式，由此降低汽缸盖内的热易变性。根据本实用新型另一个实施例，其中所述第一组跨交冷却剂通道被定位为与包括在所述发动机内的一个或多个燃烧室径向对齐。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述汽缸盖还包括第二组跨交冷却剂通道，所述第二组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接并且邻接所述汽缸盖的边缘并且远离排气歧管。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述汽缸盖还包括除气口，所述除气口被配置为从所述上冷却套中移除气体，所述除气口位于接合所述上冷却套的上表面的区域中。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述汽缸盖还包括位于所述上冷却套的凹陷部分内的至少一个排油通道，还包括邻接排气歧管被定位并且被配置为附接至涡轮增压器的涡轮安装螺栓螺孔。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述第一组跨交冷却剂通道与所述发动机的两个或更多个燃烧室径向对齐。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述第一组跨交冷却剂通道远离排气歧管。根据本实用新型的另一个实施例，其中分离所述上冷却套和所述下冷却套的中间板壁的一部分是弯曲的，其中所述上冷却套和所述下冷却套包括邻接排气歧管垂直定位的肋。根据本实用新型的另一个实施例，提供一种发动机的汽缸盖，其特征在于包括进气歧管，所述进气歧管联接至多个排气管道；上冷却套，所述上冷却套至少部分围绕一个或多个排气口和排气管道，所述上冷却套至少包括第一进口和第一出口 ；下冷却套，所述下冷却套至少部分围绕所述一个或多个排气口和排气管道，所述下冷却套至少包括第二进口和第二出口 ；第一组跨交冷却剂通道，所述第一组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接并且邻接一个或多个燃烧室，所述跨交冷却剂通道相对活塞运动被基本垂直取向地定位；以及第二组跨交冷却剂通道，所述第二组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接，所述第二组跨交冷却剂通道远离所述第一组跨交冷却剂通道和所述进气歧管并且邻接所述气缸盖的边缘。根据本实用新型的另一个实施例，其中所述第一组跨交冷却剂通道被定位为与包括在所述发动机中的一个或多个燃烧室径向对齐，其中包括在所述第一组跨交冷却剂通道和所述第二组跨交冷却剂通道内的至少一个跨交冷却剂通道包括可调限制件。提供该概要以便以简化的形式介绍在具体实施方式
中进一步描述的选择性概念。 该概要不是意味着指出要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不是想要被用来限定要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分提到的任何或所有缺点的实施方式。
图1示出发动机的示意图。图2示出包括在图1中示出的发动机内的冷却系统的示意图。图3示出大致按比例绘制的示例汽缸盖的说明图。图4-图7示出在图3中大致按比例绘制的示例汽缸盖的各种剖视图。[0022]图8-图16示出用于铸造在图3中大致按比例绘制的汽缸盖的复合砂芯的各种视图。图17-图19示出冷却剂穿过上冷却套和下冷却套的流动路径，所述上冷却套和下冷却套被包括在图3中大致按比例绘制的汽缸盖内。图20示出运行发动机中的冷却系统的方法。
具体实施方式
在此公开了发动机的汽缸盖。所述汽缸盖包括使冷却剂在上冷却套和下冷却套之间流动的跨交冷却通道。在一些示例中，跨交冷却剂通道可被垂直对齐并且邻接包括在发动机内的一个或多个燃烧室。跨交冷却剂通道可在汽缸盖内产生混合的冷却剂流动样式， 其中冷却剂在上冷却套和下冷却套的进口和出口之间的不同点处在冷却套之间流动。汽缸盖内冷却剂混合的流动样式允许发动机暖机和冷却期间汽缸盖内和周围部件的热易变性的降低，并且降低了汽缸盖上的应力。图1和图2示出发动机及对应冷却系统的示意图。图3-图7示出可包括在图2 中示出的冷却系统内的示例汽缸盖的各种视图和截面。图8-图16示出可用于铸造在图 3-图7中示出的汽缸盖的砂芯头的各种视图和截面。此外，图17-图19示出冷却剂穿过在图3-图7中示出的汽缸盖的流动路径并且图20示出运行发动机内冷却系统的方法。参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，多个汽缸中的一个汽缸在图1中被示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36位于其中并被连接至曲轴 40。燃烧室30被示出经由对应进气门52和排气门M与进气歧管44和排气歧管48连通。 每个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替代地，一个或多个进气门和排气门可由机电控制的阀线圈和衔铁组件操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器阳确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。进气歧管44还被示出在进气门52和空气进气连接管(zip tube) 42的中间。燃料由燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。图1的发动机10被配置从而燃料被直接喷射到发动机汽缸内，这被本领域的技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66被供给来自响应控制器12的驱动器68的运行电流。此外，进气歧管44被示出通过节流板64与可选电子节气门62连通。在一个示例中，可使用低压直接喷射系统，其中燃料压力可被升高至大约20-30 bar。可替代地，可使用高压双级燃料系统产生更高的燃料压力。在可替代实施例中，可使用进气道喷射系统。无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。 通用排气氧(UEGO)传感器126被示出联接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。在一个示例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一示例中，可使用分别带有多个砖的多种排放控制装置。在一个示例中，转换器70可以是三元型催化器。控制器12在图1中被示出为常规微计算机，其包括微处理器单元(CPU) 102、 输入/输出口(I/O) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器 (KAM) 110和常规总线。控制器12被示出从联接至发动机10的传感器中接收多种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接至加速器踏板130用于感测由脚132施加的力的位置传感器134 ；来自联接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感应曲轴40 位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可被感测(传感器未示出)以用于控制器12的处理。在本实用新型优选的方面，霍尔效应传感器118在曲轴的每转产生预定数目的等间隔的脉冲，由此能够确定发动机的速度(RPM)。在一些实施例中，发动机被联接至混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或关于其的变型或组合。在运行期间，发动机10中的每个汽缸一般经历一个四个冲程的循环该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般来讲，在进气冲程期间排气门讨关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30，并且活塞36移至汽缸的底部以便增大燃烧室30内的容积。活塞36在汽缸的底部附近并且在其冲程末期(例如当燃烧室30处于其最大容积时)的位置一般被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门M均关闭。活塞36朝汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。 活塞36在其冲程末期并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的位置一般被本领域的技术员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料由已知点火方式例如火花塞92点燃，从而导致燃烧。然而，在其他示例中，可以利用压缩点火。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36 返回至BDC。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门M打开从而释放燃烧的空气-燃料混合物至排气歧管48，并且活塞返回至TDC。注意， 以上仅作为示例被示出并且进气门和排气门打开正时和/或关闭正时可改变，例如以提供正的或负的气门重叠，延迟进气门关闭或各种其他示例。在一个实施例中，停止/启动曲轴位置传感器具有零速度和双向能力。在一些应用中，可使用双向霍尔传感器，在其他应用中，可将磁体安装到目标上。磁体可被置于目标上并且如果传感器能够检测信号幅值的变化(例如，使用强磁体或弱磁体来定位轮上的具体位置)，则“缺失齿隙”能够被潜在地消除。此外，使用双向霍尔传感器或等同物，可通过关闭保持发动机位置，但在重启动期间，可替代策略可用来保证发动机的正向旋转。图2示出发动机冷却系统200的示意图。将理解冷却系统可被包括在图1中示出的发动机10中。冷却系统可被配置为从发动机中移除热量。如在此通过更多细节讨论的， 控制器12可被配置为经由冷却剂回路250调整从发动机中移除的热量。以此方式，发动机的温度可被调整，从而允许燃烧效率的升高以及发动机上热应力的下降。冷却系统200包括穿过汽缸体252的冷却剂回路250。在冷却剂回路中，水或另一种适当的冷却剂可被用作工作流体。汽缸体可包括一个或多个燃烧室的一部分。将理解冷却剂回路可在邻接燃烧室的部分运行。以此方式，在发动机运行期间产生的过量热量可被传递至冷却剂回路。汽缸盖253可被联接至汽缸体从而形成汽缸总成。当组装后，汽缸总成可包括多个燃烧室。汽缸盖可包括上冷却套邪4和下冷却套256。如示出的，上冷却套包括一个进口 258并且下冷却套包括多个进口沈0。然而，在其他实施例中，下冷却套可包括单个进口并且上冷却套可包括多个进口。进口 258和进口 260被联接至汽缸体内的公共冷却剂回路通道沈1。以此方式，上冷却套和下冷却套经由它们各自的进口从包括在发动机汽缸体内的公共冷却剂源接收冷却剂。然而，将理解在一些实施例中，上冷却套和下冷却套可从发动机汽缸体内不同的冷却剂通道接收冷却剂。第一组跨交冷却剂通道262可将上冷却套流体联接至下冷却套。同样地，第二组跨交冷却剂通道264可额外地将上冷却套流体联接至下冷却套。包括在第一组跨交冷却剂通道内的每个跨交冷却剂通道可包括限制件沈6。限制件的各种特征(例如，尺寸，形状等等)可在汽缸盖253的构造期间被调整。因此，包括在第一组跨交冷却剂通道内的限制件可在尺寸、形状等等方面与包括在第二组跨交冷却剂通道内的限制件和/或限制件269不同。以此方式，汽缸盖可根据发动机的种类被调整，由此增加汽缸盖的适用性。虽然在第一组跨交冷却剂通道和第二组跨交冷却剂通道内描绘了两个跨交冷却剂通道，但是在其他实施例中，包括在第一组跨交冷却剂通道和第二组跨交冷却剂通道内的跨交冷却剂通道的数目可被改变。跨交冷却剂通道允许冷却剂在冷却套之间的上冷却套和下冷却套的进口和出口之间的各点处流动。以此方式，冷却剂在复杂的流动样式中运动，其中冷却剂在上套和下套之间、在套的中间以及套内的各种其他位置运动。混合的流动样式降低了发动机运行期间汽缸盖内温度的易变性并且增加了可从汽缸盖中移出的热能。上冷却套包括出口沈8。出口 268可包括限制件沈9。额外地，下冷却套包括出口 270。将理解在其他实施例中，出口 270也可包括限制件。上冷却套和下冷却套的出口可以组合并且处于流体连通。然后，冷却剂回路运行穿过散热器272。散热器能够将热量从冷却剂回路传递至环境空气。以此方式，热量可从冷却剂回路中被移除。泵274也可被包括在冷却剂回路中。恒温器276可被定位在上冷却套的出口 268 处。恒温器278也可在定位在汽缸体的进口处。在其他实施例中，额外的恒温器可被定位在冷却剂回路的其他位置，例如散热器的进口或出口、下冷却套的进口或出口、上冷却套的进口等等。恒温器可用来基于温度调整流动穿过冷却剂回路的流体量。在一些示例中，恒温器可经由控制器12控制。然而在其他示例中，恒温器可被动地操作。将理解控制器12可调整由泵274提供的汽缸盖压力量，从而调整冷却剂穿过回路的流动速度以及因此从发动机中移除的热量。此外，在一些示例中，控制器12被配置为动态调整经由恒温器276流过上冷却套的冷却剂流量。具体地，当发动机温度低于阈值时，穿过上冷却套的冷却剂的流动速度可被降低。以此方式，冷启动期间的发动机暖机持续时间可被减少，由此升高燃烧效率并且降低排放。图3示出示例汽缸盖253的透视图。汽缸盖被配置为附接至汽缸体(未示出)，所述汽缸体限定了一个或多个燃烧室，其具有在其中往复运动的活塞。汽缸盖可由适当的材料铸造，例如铝。组装后的汽缸盖的其他部件已经被省略。省略的部件包括凸轮轴、凸轮轴盖、进气门和排气门、火花塞等。如所示出的，汽缸盖253包括四个周边壁。所述壁分别包括第一侧壁302和第二侧壁304。四个周边壁还可包括前端壁306和后端壁308。第一侧壁可包括涡轮安装螺栓螺孔310或被配置为附接至涡轮增压器的其他适当的附接装置。以此方式，涡轮增压器可被直接安装到汽缸盖上，从而降低发动机内的损耗。涡轮增压器可包括经由驱动轴联接至压缩机的排气驱动的涡轮机。压缩机可被配置为增压进气歧管中的压力。底壁312可被配置为联接至汽缸体(未示出)，由此形成先前讨论的发动机的燃烧室。汽缸盖还可包括除气口 314，其包括被配置为从上冷却套移除气体的阀门。以此方式， 上冷却套和下冷却套中的气体量都可被降低。除气口位于接合上冷却套的上表面的区域中。在一些示例中，除气口可被定位在上冷却套中的顶部(例如，基本为垂直最高点)。然而，在其他示例中，除气口可被定位在其他适当的位置。除气口可降低上冷却套和下冷却套中的气体量(例如，空气和/或水蒸气)，由此升高上冷却套和下冷却套的运行效率。汽缸盖253还可包括与多个管道联接的排气歧管316。所述管道相对图8_图16 更细节地说明和讨论。所述管道可被连接至每个燃烧室的排气门。以此方式，排气歧管和管道可被整合到汽缸盖铸造中。一体的管道具有多个益处，例如减少发动机内的部件数目， 由此降低整个发动机研发循环的成本。此外，当利用一体排气歧管时，还可降低存货和组装成本。切割平面320限定了图4示出的截面并且切割平面322限定了图5示出的截面。此外，切割平面3M限定了图6示出的截面并且切割平面3 限定了图7示出的截面。图4示出在图3中示出的汽缸盖253的剖面图。第一跨交冷却剂通道410被示出。第一跨交冷却剂通道410可被包括在图2所示的第一组跨交冷却剂通道沈2中。继续参考图4，箭头412 指示流体从下冷却套穿过第一跨交冷却剂通道运行至上冷却套的一般路径。如示出的，相对汽缸内活塞的垂直运动，冷却剂穿过垂直对齐的通道在基本垂直的方向上运动。将理解第一跨交冷却剂通道的宽度可在构造期间经由机加工而被改变。以此方式，跨交冷却剂通道可被调整为期望的规格。第一组跨交冷却剂通道可与包括在发动机内的两个或更多个汽缸径向对齐。将理解，所述对齐可以是关于单线的对称。第一组跨交冷却剂通道还可远离发动机的进口和/ 或排气口。当与邻接进口或排气口定位的跨交冷却剂通道相比较时，将第一组跨交冷却剂通道定位为与两个或更多个汽缸对齐并且远离进口和/或排气口能够提高汽缸盖的结构的整体性，邻接进口或排气口定位跨交冷却剂通道可减小排气门周围的金属的厚度，由此增加排气门或进气门失效的可能性。此外，当跨交流动管道以此方式被对齐时，与被定位为邻接进气门或排气门的跨交冷却剂管道相比，可利用大直径流动管道。第二跨交冷却剂通道414也被示出。第二跨交冷却剂通道414可被包括在图2中示出的第二组跨交冷却剂通道264中。第二跨交冷却剂通道邻接汽缸盖的边缘并且远离排气歧管316。因此，将理解第二组跨交冷却剂通道可邻接汽缸盖的边缘并且远离排气歧管。 箭头416指示流体从下冷却套穿过第二跨交冷却剂通道运行至上冷却套的一般路径。如所示出的，杯口 418不仅引导还限制穿过第二跨交冷却剂通道的流动。冷却剂穿过第二组跨交冷却剂通道的流动样式遵循弧形。当杯口用来引导冷却剂流动穿过第二跨交冷却剂通道时，这能够简化汽缸盖的构造(例如，机加工)过程。图5示出了上冷却套的示例出口 268和下冷却套的示例出口 270。如描绘的，出口 268包括定位在进口中央的限制件沈9。然而，将理解在其他实施例中其他对齐也是可能的。图6示出被定位在汽缸盖的凹陷部分并且邻接前端壁306的排油通道600。将理解排油通道可与在上冷却套和下冷却套中循环的冷却剂分离。排油通道可被联接至包括在发动机润滑系统中的油槽。将理解，油槽可包括提升泵，该提升泵被配置为在发动机润滑系统内循环油。还可在汽缸内包括额外的排油通道。排油通道600额外的特征相对图7被说明。图7示出在图6中示出的排油通道600的俯视图。如示出的，排油管道700可横穿汽缸盖的水平长度延伸。将理解排油通道可被垂直地定位在排油管道以下。以此方式， 排油管道可被动地引导油至排油通道600。排油管道700的水平面“底”在水平方向上倾斜朝向前部和后部排油通道702。将理解在图6中示出的排油通道600是在图7中显示的排油通道702中的一个。排油管道 700中的最高点可位于接近距前排油通道和后排油通道的中间距离处。排油管道700的水平面“底”在车辆的发动机安装角度的侧向方向上倾向于保持零倾斜。额外地，在外侧排油管道的中间表面垂直壁是朝向排油通道702弯曲的，其中弯曲的顶部靠近排油通道702之间的中点，从而允许排油流动的平衡。排油管道700的进入侧包括分离壁704，所述分离壁704用来控制进入侧的排油通道702的油流动。排油管道700的进入侧底在车辆的发动机安装角度处倾斜，因此进入侧的排油将朝向排油通道600在进入侧流动。图8-图12示出了复合砂芯800的说明图，所述复合砂芯800可用来构造(例如， 浇注)图3中示出的汽缸盖253。砂芯头能够更清晰地看到上冷却套和下冷却套中的冷却剂通道，以及排气管道，并且砂芯头的形状表示汽缸盖253内冷却剂通道的形状以及相对彼此的相对位置。复合砂芯包括上砂芯802、下砂芯804和排气歧管口砂芯806。如示出的， 包括在上砂芯和下砂芯内的垂直对齐的凸出850可限定第一组跨交冷却剂通道沈2。将理解跨交冷却剂通道可相对活塞运动垂直地取向。上砂芯和下砂芯内的侧向对齐的延伸860 可限定第二组跨交冷却剂通道264。将理解水平对齐的延伸862可限定包括限制件沈9的上冷却套的出口 268。图9示出上砂芯802的俯视图并且图10示出下砂芯的仰视图。将理解上砂芯可限定多个在上冷却套中垂直对齐的肋900。垂直对齐的肋可围绕排气歧管定位。同样地，下砂芯可限定多个在下冷却套中垂直对齐的肋1000。垂直对齐的肋900和1000可产生协助热量从排气歧管和排气管道传递至上冷却套和下冷却套的流动样式。这些肋还可增加上冷却套和下冷却套的结构整体性。如以上相对图8讨论的，水平对齐的延伸862限定了包括限制件沈9的上冷却套的出口沈8。如示出的，包括在上冷却套内的垂直对齐的肋900可相对汽缸盖的水平轴线950 被定位为25度和75度之间的角度。相似地，包括在下冷却套内的垂直对齐的肋1000可相对汽缸盖的水平轴线950被定位为25度和75度之间的角度。如描绘的，垂直肋的部分可以是弯曲的。这种弯曲可降低排气歧管周围冷却剂内的湍流。然而，在其他实施例中，垂直对齐的肋900可以基本是直的。随后的附图(例如，图18和图19)描绘了包括在汽缸盖内的上冷却套和下冷却套中的一般期望流动样式。由于涡轮增压器螺栓孔的性质，肋1000再次引导冷却剂的流动。 肋900不仅再次引导流动并且导致再次引导的流动在高热通量区域的冲击。在冷却套的一体排气歧管部分内的高热通量区域位于排气歧管的出口法兰处或附近。弯曲的肋具有与空气翼部分相似的几何形状。弯曲的肋被配置为再次引导冷却剂流动并且冲击被再次引导的流动。与弯曲的肋相比较，直的肋可能不具有再次引导那么多流动的能力。额外地，直的肋附近的流动可分裂(例如经历流动的分离)，这在冷却套中特定区域中的期望碰撞中不存在。因此，肋的一部分是弯曲的，从而提供期望的冲击量和再次引导。弯曲肋的进口和出口角度可被调整，从而不仅控制再次引导的流动量并且还控制器随后的冲击速度。肋900从外排气管道中产生并且至邻接排气口的突出端。自肋900至外套的距离可以在11毫米(mm)和12mm之间。然而，其他分离数据也是可能的。这种尺寸可对应冷却套砂芯覆盖排气口的最外层部分的局部厚度。这些肋可从刚刚超过围绕排气管道的冷却套处产生，其中上冷却套增加厚度到高于一体排气口以上。肋900和1000可完全或部分阻碍上冷却套和下冷却套中的冷却剂流动。换言之， 这些肋可垂直跨越冷却套或者仅垂直穿过冷却套的一部分延伸。在一些示例中，这些肋可至少部分穿过冷却管道的一部分延伸(例如，延伸一半)。这些部分阻碍冷却管道的肋可作为减速装置降低冷却剂的速度。肋1000可以与那些肋900相似的方式产生。如以上描述的，它们未向外延伸至邻接排气口的突出端，如那些肋900。肋1000的长度可通过下冷却套相对上冷却套的较大冷却剂流动量和保持期望量的局部热通联所需要的速度而被确定。将理解，期望的热通量和其他发动机冷却需求可基于各种发动机部件的耐热性确定，例如汽缸盖、进气门和排气门、 燃料喷射器等等。图11示出复合砂芯800的剖视侧视图。如所示出的，分离上冷却套与下冷却套的中间板壁的轮廓1100相对燃烧室的中心线可以是弯曲的，从而增强汽缸盖的刚度。然而， 在其他示例中，中间板壁的轮廓可以是基本平的。图12示出下砂芯804和排气歧管口砂芯806的俯视图。排气歧管口砂芯限定了多个管道1200。管道的路径是弯曲的从而降低排气中流动分离。如先前讨论的，这些管道被联接至多个汽缸的排气门。将理解，下冷却套可至少部分围绕包括在汽缸盖内的排气管道和对应的排气口。同样地，上冷却套可至少部分围绕包括在汽缸盖内的排气口和排气管道。图13和图14示出复合砂芯800的相反的侧视图。图15和图16示出复合砂芯 800的前视图和后视图。图17-图19示出上冷却套和下冷却套内的流体的各种流动示图。虽然砂芯头被示出，但是将理解冷却剂可穿过在铸造期间由砂芯头限定的通道运动。箭头1700指示冷却剂流进下冷却套的进口的一般方向。如所示出的，运动至下冷却套的进口中的冷却剂基本是垂直方向。箭头1702指示冷却剂从下冷却套的出口流出的一般方向。如所示出的，冷却剂在基本水平的方向上流出出口。箭头1704指示冷却剂流进上冷却套的进口的一般方向。 如所示出的，冷却剂在基本垂直的方向上流进进口。箭头1706指示流体流出上冷却套的出口。如所示出的，冷却剂在基本水平的方向上流出出口。图18示出下砂芯804的俯视图。箭头1800指示冷却剂流动穿过下冷却套的一般方向。将理解冷却剂可穿过在点1802的跨交冷却剂通道运动至上冷却套中。排气口桥1804可在构造期间被钻入汽缸盖中。在一些实施例中，排气口桥在一个或多个燃烧室的排气口之间。排气口桥可从中间板壁延伸到接近燃烧室中心。燃烧室的中心可包括火花塞和/或喷射器安装装置。被钻入的通道可具有铸造特征或机加工特征，所述特征提供了垂直于钻入方向的平面，从而提供了钻入孔口平面。排气口桥可被配置为在排气口之间引导冷却剂，由此提高了从排气口传递至下冷却套中的冷却剂流体中的热量。图19示出上砂芯802的俯视图。箭头1900指示冷却剂流动穿过上冷却套的一般方向。将理解，冷却剂在点1902处穿过跨交冷却剂通道运动至上冷却套中。在图17-图19 中示出的混合流动样式降低了热易变性，由此降低了汽缸盖和/或发动机汽缸体上的应力并且降低了冷却期间汽缸盖和/或发动机汽缸体变形的可能性。额外地，与采用串联或并联配置的双冷却套设计相比较，图17-图19示出的流动样式允许从发动机中移除更大量的热量。以此方式，发动机运行可被改进并且汽缸盖以及其他发动机部件(例如，排气歧管、 排放控制系统等等)的热降级的可能性可经由汽缸盖和周围部件温度的降低被减小。将理解，在图17-图19中描绘的流动样式在本质上是示例性的并且在其他实施例中，可使用带有改变流动样式的上冷却套和下冷却套。图20示出运行内燃发动机冷却系统的方法2000。该方法可通过以上描述的系统、部件等实施或者可替代地经由其他适当的系统、部件等实施。首先，在步骤2002，方法包括将冷却剂从包括在汽缸体内的冷却剂通道流至上冷却套的进口中。下一步，在步骤2004，方法包括将冷却剂从汽缸体内的冷却剂通道流至下冷却套的进口中。在一些示例中，上冷却套的进口和下冷却套的进口可从汽缸体内的公共冷却剂通道接收冷却剂。然而，在其他实施例中，上冷却套的进口和下冷却套的进口可从汽缸体内的不同冷却剂通道接收冷却剂。下一步，在步骤2006，方法包括经由流体联接上冷却套和下冷却套的多个跨交冷却剂通道使冷却剂在上冷却套和下冷却套之间流动。在一些示例中，多个跨交冷却剂通道可被包括在以上讨论的第一和/或第二组跨交冷却剂通道中。以此方式，冷却剂以混合流动样式在上冷却套和下冷却套之间运动，由此降低了汽缸盖内的热易变性。在步骤2008，方法包括使冷却剂从下冷却套的出口流至联接至散热器的管路。在步骤2009，方法包括使冷却剂从上冷却套的出口流至联接至散热器的管路中。在步骤2010，方法可包括基于发动机的温度动态调整从下冷却套流至上冷却套的冷却剂流动。将理解在一些示例中，当发动机温度低于阈值时，冷却剂流动可被动态限制并且当发动机温度高于阈值时随即升高。以此方式，发动机可在冷启动期间更迅速地加热，由此提高燃烧效率并且降低排放。在步骤2012，方法可包括从位于上冷却套中的除气口抽取聚集的气体。然而，在其他示例中，步骤2010和2012可不被包括在方法2000中。将理解在此描述的配置和/或方法在本质上是示例性的，并且这些具体的实施例或示例不以限定意义考虑，因为多种变型是可能的。本公开的主题包括在此公开的各种特征、功能、动作和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合或子组合，及其关于它的任何和所有等价物。
权利要求1.一种用于发动机的汽缸盖，其特征在于包括上冷却套，所述上冷却套至少包括第一进口和第一出口；下冷却套，所述下冷却套至少包括第二进口和第二出口 ；以及第一组跨交冷却剂通道，所述第一组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接并且邻接一个或多个燃烧室。
2.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于所述第一组跨交冷却剂通道被定位为与包括在所述发动机内的一个或多个燃烧室径向对齐。
3.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于还包括第二组跨交冷却剂通道，所述第二组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接并且邻接所述汽缸盖的边缘并且远离排气歧管。
4.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于还包括除气口，所述除气口被配置为从所述上冷却套中移除气体，所述除气口位于接合所述上冷却套的上表面的区域中。
5.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于还包括位于所述上冷却套的凹陷部分内的至少一个排油通道，还包括邻接排气歧管被定位并且被配置为附接至涡轮增压器的涡轮安装螺栓螺孔。
6.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于所述第一组跨交冷却剂通道与所述发动机的两个或更多个燃烧室径向对齐。
7.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于所述第一组跨交冷却剂通道远离排气歧管。
8.如权利要求1所述的汽缸盖，其特征在于分离所述上冷却套和所述下冷却套的中间板壁的一部分是弯曲的，其中所述上冷却套和所述下冷却套包括邻接排气歧管垂直定位的肋。
9.一种发动机的汽缸盖，其特征在于包括进气歧管，所述进气歧管联接至多个排气管道；上冷却套，所述上冷却套至少部分围绕一个或多个排气口和排气管道，所述上冷却套至少包括第一进口和第一出口；下冷却套，所述下冷却套至少部分围绕所述一个或多个排气口和排气管道，所述下冷却套至少包括第二进口和第二出口；第一组跨交冷却剂通道，所述第一组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接并且邻接一个或多个燃烧室，所述跨交冷却剂通道相对活塞运动被基本垂直取向地定位；以及第二组跨交冷却剂通道，所述第二组跨交冷却剂通道在所述上冷却套和所述下冷却套之间流体联接，所述第二组跨交冷却剂通道远离所述第一组跨交冷却剂通道和所述进气歧管并且邻接所述气缸盖的边缘。
10.如权利要求9所述的汽缸盖，其特征在于所述第一组跨交冷却剂通道被定位为与包括在所述发动机中的一个或多个燃烧室径向对齐，其中包括在所述第一组跨交冷却剂通道和所述第二组跨交冷却剂通道内的至少一个跨交冷却剂通道包括可调限制件。
专利摘要本实用新型提供了一种用于发动机的汽缸盖。汽缸盖可包括上冷却套和下冷却套，上冷却套至少包括第一进口和第一出口，下冷却套至少包括第二进口和第二出口。汽缸盖还可包括第一组跨交冷却剂通道，第一组跨交冷却剂通道包括流体联接至上冷却套和下冷却套并且邻接一个或多个燃烧室的一个或多个跨交冷却剂通道。
文档编号F02F1/40GK202300683SQ20112025582
公开日2012年7月4日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年7月14日
发明者D·G·巴比尔, J·C·瑞尔格, J·D·弗鲁哈提, J·M·斯莱克, T·J·布鲁尔 申请人:福特环球技术公司