发动机动力模块及用于其的气缸盖的制作方法

本公开大体上涉及一种发动机动力模块，并且更具体地涉及一种用于发动机动力模块的气缸盖，所述气缸盖具有用于改善效率的冷却剂腔和通路结构。

背景技术：

1、内燃式发动机在全世界广泛用于许多应用，包括用于载具推进、动力泵、压缩机和其他工业设备以及电力生产。典型的发动机构造包括通常配备有气缸衬套的气缸体，以及可在气缸衬套内移动以对燃烧室中的包括空气和燃料的流体加压的活塞。气缸盖附接到气缸体并支撑发动机阀，并且在许多应用中支撑燃料喷射器。在通常以柴油馏出物燃料操作的压缩点火发动机中，每个燃烧室内的流体被压缩到自燃阈值。在火花点火发动机中，通常不太高压的混合物通过电火花点火。压缩点火发动机通常但不排他地构造用于较重型应用。

2、在一种压缩点火发动机设计中，包括气缸衬套、气缸盖部段和衬套或水套的单独的动力模块由发动机缸体支撑，并且布置成联接到公共曲轴。在某些中速发动机中，常见的设计包括气缸盖，所述气缸盖具有围绕燃料喷射器物理分离的防火甲板和顶甲板以将发动机冷却剂流提供到气缸盖的中心。燃料喷射器套筒支撑在气缸盖中并接收燃料喷射器。

3、气缸盖的防火甲板通常经受高压负荷。因此，防火甲板通常设计成具有相当大的厚度。通过防火甲板和在防火甲板上存在相当大的温度梯度也是常见的。相对厚的防火甲板和温度梯度的组合可以导致防火甲板上的热应力。多年来已提出各种策略来通过提高冷却效率来减轻这些热应力，目的是最终增加气缸盖的疲劳寿命。一些策略提出具有最小流动限制的冷却剂流动。尽管这种策略可以适用于可以选择高传导性且低强度的材料的轻负荷应用，但是现代发动机的负荷条件通常排除这种方法。

4、替代方案采用用于冷却剂的专用流动导管，其试图增加冷却剂流速并由此改善冷却。尽管这样的方案可能是有效的，但是考虑到铸造气缸盖形式中的通常小的流动导管，它们也往往相当昂贵。铸态流动通路也可以增加应力集中。还有其他策略试图采用在气缸盖的多个阀座环之间连接的高速冷却通道。尽管这些技术可以为某些区域提供良好的冷却，但是气缸盖的其他热区域上的冷却效率可能受到损害。此外，迫使相对大量的冷却剂流通过阀座环可能不期望地增加压降，由此增加发动机上的寄生损失。具有各种冷却剂流动特征的一个示例性气缸盖设计从美国专利第10,385,800号已知，其涉及一种气缸盖组件，其中冷却剂通路通过气缸盖交叉钻孔到冷却沟槽以将泵送的冷却剂流提供成与点火器或点火组件的部件直接热传递接触。本领域为替代策略的改进和开发提供了充足的机会。

技术实现思路

1、在一个方面，一种发动机动力模块包括水套，接收在所述水套中的气缸衬套，以及抵靠所述气缸衬套接收在所述水套中的气缸盖。所述水套与所述气缸衬套和所述气缸盖一起形成围绕所述气缸衬套和所述气缸盖周向延伸的冷却剂供应导管。所述气缸盖具有形成在其中的限定中心轴线的喷射器孔，以及各自流体地连接到所述冷却剂供应导管并会聚在所述喷射器孔上的多个钻孔。所述气缸盖还具有形成在其中的形成冷却剂流动路径的下冷却剂腔，所述冷却剂流动路径在流体地连接到所述冷却剂供应导管的腔入口开口与流体地连接到上冷却剂腔的腔连接开口之间围绕所述喷射器孔周向地延伸。

2、在另一方面，一种用于发动机的气缸盖包括气缸盖铸件，所述气缸盖铸件具有在顶甲板与具有下防火甲板表面的防火甲板之间延伸的气缸盖外表面，并且具有形成在其中的喷射器孔、下冷却剂腔和上冷却剂腔，并且还包括气体交换导管，所述喷射器孔在所述顶甲板与所述防火甲板之间延伸通过所述气缸盖铸件并限定中心轴线，所述气体交换导管通过所述上冷却剂腔和所述下冷却剂腔延伸到形成在所述防火甲板中的气体交换开口。所述气缸盖铸件还具有形成在其中的多个钻孔，所述多个钻孔各自在所述下防火甲板表面与所述下冷却剂腔之间从形成在所述气缸盖外表面中的相应钻孔入口延伸到流体地连接到所述喷射器孔的相应钻孔出口。所述气缸盖铸件还包括中间甲板，并且所述下冷却剂腔形成冷却剂流动路径，所述冷却剂流动路径在腔入口开口与腔连接开口之间围绕所述喷射器孔周向地延伸，所述腔入口开口形成在所述气缸盖外表面中，所述腔连接开口将所述下冷却剂腔流体地连接到所述上冷却剂腔并形成在所述中间甲板中。

3、在又一方面，一种用于内燃式发动机的气缸盖包括具有顶甲板、中间甲板和防火甲板的气缸盖铸件，并且所述气缸盖铸件具有形成在其中的喷射器孔、下冷却剂腔和上冷却剂腔，所述喷射器孔在所述顶甲板与所述防火甲板之间延伸并限定中心轴线。所述气缸盖铸件还具有形成在其中的多个钻孔、多个冷却剂供给开口和腔连接开口，所述多个钻孔形成在所述防火甲板中并会聚在所述喷射器孔上，所述多个冷却剂供给开口形成在所述中间甲板中并将所述多个钻孔流体地连接到所述下冷却剂腔，所述腔连接开口形成在所述中间甲板中并将所述下冷却剂腔流体地连接到所述上冷却剂腔。

技术特征：

1.一种发动机动力模块(10)，包括：

2.根据权利要求1所述的发动机动力模块(10)，其中：

3.根据权利要求1或2所述的发动机动力模块(10)，其中：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的发动机动力模块(10)，其中：

5.根据任一前述权利要求所述的发动机动力模块(10)，其中：

6.一种用于发动机的气缸盖(22)，包括：

7.根据权利要求6所述的气缸盖(22)，其中所述气缸盖铸件(24)还包括在所述下冷却剂腔(52)内的分隔壁(78)，所述分隔壁布置成在所述冷却剂流动路径中引导冷却剂流。

8.根据权利要求6或7所述的气缸盖(22)，其中：

9.根据权利要求6-8中任一项所述的气缸盖(22)，其中所述中间甲板(72)还包括围绕所述中心轴线(50)周向且不连续地延伸的面向上的中间甲板表面(84)，并且其中所述多个钻孔(60、62)中的一些钻孔通过所述面向上的中间甲板表面(84)中的多个不连续部(86)直接流体地连接到所述上冷却剂腔(52)。

10.根据权利要求8所述的气缸盖(22)，其中所述阀桥钻孔(62)的相应钻孔出口(66)与所述多个不连续部(86)周向对准。

技术总结
一种发动机动力模块(10)包括水套(18)、气缸衬套(12)和气缸盖(22)。水套(18)形成冷却剂供应导管(25)，所述冷却剂供应导管以围绕气缸衬套(12)延伸的下冷却剂环(90)和围绕气缸盖(22)延伸的上冷却剂环(92)布置。气缸盖(22)具有形成在其中的喷射器孔(48)，以及会聚在喷射器孔(48)上的多个钻孔(60、62)。气缸盖(22)中的下冷却剂腔(52)形成冷却剂流动路径，所述冷却剂流动路径在流体地连接到冷却剂供应导管(25)的腔入口开口(74)与流体地连接到上冷却剂腔(54)的腔连接开口(76)之间围绕喷射器孔(48)周向地延伸。该布置提供通过钻孔(60、62)以冷却喷射器套筒(32)的冷却剂流，以及通过下冷却剂腔(52)和上冷却剂腔(54)的分离的冷却剂流。

技术研发人员：R·雷克萨维耶,J·D·舒尔勒,P·A·莫为德
受保护的技术使用者：前进铁轨机车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19