内燃发动机、发动机以及缸盖垫片的制作方法_3

文档序号:10190692阅读:来源:国知局
174不平行并与通道174相交。通道172定向成与缸体台面103形成角度a所示的锐角。通道174定向成与缸体台面103形成角度b所示的锐角。角度a、b可彼此相同或者可彼此不同。类似地,通道172、174的长度和/或直径可彼此相同或者彼此不同。缸体缸筒桥部的中间区域176与缸体台面103间隔开。
[0054]V形通道的端部或出口 178与缸体面103相交并与通道134间隔开。V形通道的出口 178可与缸盖102的通道154对齐,或者,垫片104可开槽以提供出口 178与通道154之间的流体连接,如图3中所示。V形通道的另一端或进口 180与冷却通道152相交,并可与台面103相邻。
[0055]缸体冷却水套130内的冷却剂从进气侧的通道132穿过缸筒桥部126流至汽缸盖102的排气侧的冷却水套150内的通道154。通道154处于比通道132较低的压力。通道132内的冷却剂还流动至水套150内的通道152。垫片104隔离与缸筒桥部相邻的通道134,强迫通道154接收来自通道170的冷却剂,从而增大穿过缸筒桥部126的流量。
[0056]缸盖垫片104辅助提供图2中所示的冷却路径。垫片104具有基本上为平面的垫片体,其限定与发动机的螺栓孔或其他部件相对应的各种孔口。垫片104还具有开槽或孔口以形成冷却通道以流体连接水套130、150。在一个实例中,垫片104构造成多层,且每一层都可使用钢或另一合适材料制造。一个或多个中间层183可用作间隔片,且其可帮助确定垫片厚度并提供隔离层。垫片在垫片104的缸盖侧具有至少一个上层184。垫片104还在垫片的缸体侧具有至少一个下层186。上层184与汽缸盖台面101配合,且下层186与汽缸体台面103配合,且中间层182定位在上层与下层之间。
[0057]垫片104具有定位在通道132与通道152之间的第一孔口或开槽188。孔口 188可为与通道132、152相同的尺寸,或者可为较小尺寸以限制流量。垫片具有定位在V形通道170的出口 178与通道154之间的第二孔口或开槽190。开槽188、190可通过冲压垫片的各个层形成,或者通过所属领域已知的另一方法来形成。每一开槽都定位在垫片的相邻边圈之间。可通过选择性地从一层或多层移除垫片材料以形成从缸体至缸盖的冷却剂路径来形成开槽或孔口 188、190。可在每一层垫片中提供开槽,开槽相配合以形成穿过垫片的冷却剂路径,且不同层中的开槽可为相同的长度、不同的长度,并可对齐或偏置以提供期望的冷却剂流动形式。孔口 188、190沿垫片上的T轴线横向间隔开。
[0058]垫片104的至少一个层,例如层186,在台面处覆盖通道134以防止从通道134至与缸筒桥部126相邻的通道154的流动。因此,在缸筒桥部126的区域,通道132、152、170和154为直接流体连通,且通道134被阻隔或流体断开连接。
[0059]孔口 188、190的周界可基本上为二角形、圆形或另一形状以与相关通道的周界相对应。在一些实例中,孔口 188、190的横截面区域与沿台面截取的至少一个通道或相关通道的横截面区域相对应以防止流动受限。在其他实例中,孔口 188、190的横截面区域小于沿台面截取的至少一个通道或相关通道的横截面区域以提供流动限制以对流动进行控制。孔口 188、190也可具有穿过垫片104的发散横截面区域或会聚横截面区域以控制流动,(例如)以控制流体流线。
[0060]尽管将冷却剂描述为从发动机的进气侧流动至排气侧,在其他实施例中,冷却剂可在相反方向上流动,即从排气侧到进气侧,且可将V形通道170倒转。
[0061]流过发动机的冷却剂在图3中使用箭头大体上示出。垫片104可提供从缸体100经过缸筒桥部126至缸盖102的冷却剂流动路径。垫片104可在通道134处提供屏障,从而使冷却剂从进气侧穿过缸筒桥部横向流动至发动机的排气侧。
[0062]缸体台面中的汽缸盖通道内的冷却剂可沿发动机的纵向轴线或纵向方向L运动以便按顺序方式向汽缸提供冷却剂。
[0063]图4示出使用本实用新型的实施例的汽缸体100的局部俯视立体图。汽缸体100可使用合适材料(例如铝)铸造。汽缸体100是直列式四汽缸发动机的部件,然而也可将其他发动机构造用于本实用新型。汽缸体100具有形成汽缸124的台面103或顶面。台面103可形成为提供如图中所示的半开口平台设计。每一汽缸124都与缸盖102内的相应腔室配合以形成燃烧室。每一汽缸124都具有与缸盖的带有排气端口的一侧相对应的排气侧E,以及与缸盖的带有进气端口的一侧相对应的进气侧I。在台面103上和汽缸体100内也提供各种通道,其形成用于汽缸体和发动机的冷却水套130。冷却水套130可以与和缸盖冷却水套相关的相应端口配合,以形成发动机的总冷却水套。缸体台面中的汽缸体通道内的冷却剂可沿图4中箭头所示的发动机的纵向轴线或纵向方向L运动以便将冷却剂按顺序方式提供给汽缸。
[0064]在一对汽缸124之间形成缸筒桥部126。在发动机工作时,因为来自燃烧室内的热排气的传导热,桥部126的温度会增大,缸筒桥部126需要进行冷却。V形通道170的出口178被示出,与通道134相邻并与通道134间隔开。出口 178与台面103相交。
[0065]图5至图7示出对不带缸筒桥部冷却通道的发动机、带有根据图2的缸筒桥部冷却通道、根据图3的缸筒桥部冷却通道170的发动机以及本实用新型进行比较的建模结果。针对发动机内的第三个汽缸计算了所述结果,第三个汽缸遭遇发动机缸筒桥部的最大受热和/或位移。通常,附图显示通道170提供穿过通道170的高压降,高压降会显著增大冷却剂流量和传热。通道170减小缸筒桥部温度,减小缸径边缘的温度和位移梯度,并减小沿缸径长度的缸径壁温度。在一个实例中,与没有缸筒桥部冷却通道的发动机相比,使用通道170的缸筒桥部的温度和缸体最大温度减小至少30摄氏度。为进行比较,与没有缸筒桥部冷却通道的发动机相比,使用通道160的缸筒桥部的温度和缸体最大温度减小至少10摄氏度。
[0066]图5示出环绕与台面103相邻的汽缸筒的表面温度。将表面温度绘制成环绕汽缸的角度(度)的函数。发动机的纵向轴线,或缸筒桥部的中心,位于90度和270度。不带缸筒桥部冷却通道的汽缸筒的温度使用线200示出,且温度在与缸筒桥部相关的角度位置达到峰值。缸筒桥部内带有冷却通道160的汽缸筒的温度在图2中使用线202示出,其与线200相比提供一些温度减卸。图3中所示的根据本实用新型的缸筒桥部内带有冷却通道170的汽缸筒的温度使用线204示出,其与线200和202相比提供显著的温度减卸。
[0067]图6示出汽缸筒的作为缸筒长度的函数的表面温度,缸筒深度随着与台面的远离而增大。在图6中,距离零与发动机缸体的台面103相关。计算了汽缸筒的参照图5所述的沿缸筒桥部的90度角向位置处的表面温度。发动机的纵向轴线,或者缸筒桥部的中心位于90度。不带缸筒桥部冷却通道的汽缸筒的温度使用线210显示,且温度在台面103处达到峰值。如图2中所示,缸筒桥部中带有冷却通道160的汽缸筒的温度使用线212显示,其与线210相比提供一些温度减卸。在214处的下降归因于连接至图2中的通道134的较低通道。如图3中所示,根据本实用新型的缸筒桥部内带有冷却通道170的汽缸筒的温度使用线216显示,其与线210和212相比在邻近台面103处提供改进的温度减卸。
[0068]图7示出缸筒边缘相对于环绕汽缸筒的汽缸内最低值的垂直位移的曲线图。通过从环绕汽缸的垂直位移曲线减去汽缸的
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