CN104508271A - 模块化冷却剂芯件-气缸盖 - Google Patents

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Abstract

一种用于构造成一种冷却剂芯件/气缸盖结构的模块化系统。这种系统包括：有进口和出口的模块化冷却剂芯件；在冷却剂芯件的内部空间里的多个通路，这些通路流体地连接，它们形成处于进口和出口之间的特有的冷却剂流动型式，其中，冷却剂芯件有用于组装到气缸盖的芯件箱里的单种样式的几何形状。各个模块化冷却剂芯件的应用允许构造成定制的气缸盖，其可将相同的工艺装置用于多种发动机平台，同时使各气缸之间的冷却剂流速和散热更为均匀，而且可改善结构，以使燃烧室周围的各气缸盖螺栓之间的压紧载荷更为均匀。

Description

模块化冷却剂芯件-气缸盖
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机气缸盖的冷却剂芯件。具体地说，本发明涉及一种用于组装定制的冷却剂芯件式气缸盖的模块化冷却剂芯件。
背景技术
内燃机气缸盖的制造有一些制造上的难题。内燃机气缸盖，不管是用于火花塞点火的汽油内燃机还是用于压缩点火的柴油内燃机，都是一种有许多要求的复杂制件。一般地说，气缸盖把发动机气缸封闭起来并容纳许多可驱动内燃机的燃油爆发物、给空气进入气缸和发动机排气提供独立的通路、装有多个控制空气进入和发动机排气所需的阀门、给用于从气缸盖带走热量的冷却剂提供独立的通路、以及还给燃油喷射器和操作燃油喷射器的装置提供独立的通路。
形成气缸盖里的各复杂的通路和内腔的各壁必须能承受由内燃机的工作产生的极高的内部压力、温度和温度变化，尤其是在压缩点火的柴油机中，这些壁必须特别强固。另一方面，希望气缸盖的这些内壁、特别是冷却剂通路和气缸封闭件之间的那些壁，能够有效地把热量从气缸盖传出去，并且同样重要的是，气缸盖应包括最少量的金属，以降低其重量和成本。
某些气缸盖是通过用铁合金铸造成一个整体件来制造。封闭气缸、装有进气门和排气门以及燃油喷射器并且提供空气进入、排气和冷却剂通路的气缸盖部分的铸造需要用带有多个芯元件的模具。为了能做到内燃机气缸盖的有效冷却和气缸的有效空气进入和排气，典型的是，在该气缸盖部分里，空气进入通路和排气通路是与冷却剂通路交错的。当然，用于冷却剂、空气进入和排气的各内腔必须是用模具内部的芯件来形成，而在浇铸的金属凝固后移除模具。难题就出现在，在组装和铸造过程中较大的芯件可能破裂。
反倾销要求使可靠的气缸盖的制造变得更难。这些复杂的零件被成千上万地制造，并装配于那些必须能在各种极端条件下可靠运行的车辆。所以，可靠的气缸盖的制造特别重要，因为它们的更换费用颇高。因此，多年来，为制造出可靠的气缸盖找到高效且成本有效的途径一直是全世界的发动机和汽车制造商们的一个研发主题。
当前，专用于特定的气缸盖的一般较大的单体冷却剂芯件是被做成为覆盖采用那种特定气缸盖的具体气缸数。本发明提供一种有独特的几何形状的模块化冷却剂芯件，其可用于跨越多种发动机平台来生产定制的气缸盖。不是在一种独用的气缸盖铸件里只用一个水套，而是根据芯件装配，本发明的模块化冷却剂芯件可使用多次，实质上是针对发动机的气缸数进行定制，发动机平台针对多不同的气缸盖构造采用相同的芯件和工具。由于这种模块化冷却剂芯件可使用多次，这样，通过复制相同的特征结构和几何形状，就可使诸如冷却剂流速和散热量的冷却特性在各个气缸之间更为均匀。另外，本发明的模块化冷却剂芯件尺寸小，所以其在铸造和组装过程中不大容易破裂。因此，本发明所描述的模块化冷却剂芯件不仅可通过提供可用于具有类似的端口构造的多种发动机的单一型式而使芯件的利用和组装变得很容易，而且还可达到更有效和更恒定的冷却性能。
发明内容
本文披露一种可用于内燃机气缸盖的改进的模块化冷却剂芯件。这种冷却剂芯件有共同的结构几何形状和独特的流动型式，其可避免已有装置的那些缺点，而且还提供一些结构和操作方面的附加优点。
在一个实施例中，描述了一种用于组装内燃机的气缸盖的模块化结构。这种结构包括：有进口和出口的模块化冷却剂芯件；处在冷却剂芯件的内部空间里的多个通路，这些通路把进口和出口流体地连接起来，而且冷却剂芯件有用于组装到气缸盖里去的单种样式的几何形状。
在另一个实施例中，多个通路形成每个冷却剂芯件内的独特的流动型式。
在再一个实施例中，各个冷却剂芯件内的流动型式是大体上完全相同的。
在再一个实施例中，每个冷却剂芯件与至少一个气缸相关联。
披露了一种用于构造成内燃机的独特的冷却剂芯件式气缸盖结构的模块化系统。这种模块化系统包括：下水套；流体地连接于下水套的上水套；形成下水套的多个冷却剂芯件，这些冷却剂芯件有用于接纳冷却剂的进口和用于使冷却剂释放到上水套的出口，冷却剂芯件的内部空间里的流动型式把进口和出口流体地连接起来；与每个冷却剂芯件相关联的气缸，其中，各个冷却剂芯件有用于定制地组装到模块化气缸盖芯件箱内的相同构造，其针对各个冷却剂芯件均有预定的构造和流动型式。
从以下几个实施例的描述可更容易地理解本发明的这些和其它方面。
附图说明
图1a和1b以强调冷却剂芯件的下水套的方式示出气缸盖；
图2a和2b以强调冷却剂芯件的上水套的方式示出气缸盖；
图3是本发明的模块化冷却剂芯件的立体图；
图4是采用本发明的模块化冷却剂芯件的部分气缸盖组件的立体图；
图5是本发明的模块化冷却剂芯件的立体图；
图6是图3的模块化冷却剂芯件的剖面图；
图7是带有本发明的模块化冷却剂芯件的铸造的气缸盖；以及
图8是模块化冷却剂芯件的剖视图，该图示出支承肋部。
具体实施方式
在最终的气缸盖铸件的情况下，图1a-1b和2a-2b分别从模块化下水套示出芯件10以及从上水套示出芯件。冷却剂芯件10包括模块化的下水套或下冷却剂套12和上水套或上冷却剂套14。如通常理解的那样，冷却剂通过下水套12里的进入点或进口16进入冷却剂芯件。冷却剂流经下水套内的一系列通路18、经出口22、24流入上水套14，在此，冷却剂流经上水套内的一系列通路。气缸盖和冷却剂芯件的工作及其与发动机其它组成部分的关联是本技术领域通晓的，所以将不予更详细描述。
参照图3-6，它们图示出一个总地以100标明的模块化冷却剂芯件，其可用在气缸盖芯件组件200的组装中。特别是，模块化冷却剂芯件100可用在下水套12部分的构造中。在本发明中，独用于单个气缸的单个冷却剂芯件100可基本上用于为任何数目的发动机平台制造出定制的气缸盖，包括但不限于直列式6缸发动机、直列式4缸发动机或V8发动机平台。例如，图4示出六次使用有同样几何形状或型式的模块化冷却剂芯件100来制造直列式6缸发动机的气缸盖芯件组件。有相同的几何形状或型式的冷却剂芯件可使流过气缸盖的冷却剂流动型式基本均匀，这使冷却系统达到更好、更有效。特别是，诸如冷却剂流速和散热量等冷却特性将会由于相同的几何形状而变得在各个气缸之间(不管气缸数是多少)更为均匀，这样可提高冷却效率。
本发明的模块化冷却剂芯件100可用已有的方法铸造，诸如砂型铸造。各个模块化冷却剂芯件100的尺寸较小意味着这种芯件在铸造过程中和气缸盖芯件箱的组装过程中不大可能破裂。如图5所示，模块化冷却剂芯件100有用于接纳来自曲轴箱(未示)的冷却剂的进口20和用于将冷却剂释放到上水套14内的一个或多个出口22、24。应能理解，进口和出口的数目可改变，但是，由于各个模块化冷却剂芯件的几何形状是大体上相同的，所以用在一个特定气缸盖的构造中的各个芯件应该全都有同样数目的进口和出口。
图6图示出，当冷却剂进入进口20时，冷却剂先流经模块化冷却剂芯件100内的一系列通路18、而后流入上水套14。与进口20和一个或多个出口22、23的布置相关联的每个通路18都可使冷却剂在那个特定的冷却剂芯件100内有独特的流动型式。可选地，冷却剂的流动可以是定制的。然而，尽管各通路的构造和与冷却剂芯件内的各通路相关的独特的流动型式可以改变，但为了保持冷却剂流过各气缸的均匀性，各个单个的冷却剂芯件100应该包括相同的通路构造。
各个模块化冷却剂芯件100在气缸盖组件中的使用还可改进气缸盖的结构。此外，模块化冷却剂芯件100的较小整体尺寸意味着它在气缸盖芯件箱的组装过程中不大容易破裂。如图7和8所示，由于各个模块化冷却剂芯件100被分离开，各芯件的组装在各个芯件之间形成空间或结构肋30，这在传统的单件铸造的冷却剂芯件内是不存在的。这样，在将铸造的气缸盖200组装于气缸盖垫片(未示)和发动机气缸体(未示)时，结构肋30提供各气缸盖螺栓之间的额外材料，由此改善由气缸盖螺栓产生的压紧载荷的均匀性以及在燃烧室周围的铸件刚性，使沿气缸盖垫片的密封载荷更为均匀，以及减小气缸套(未示)(图8)上的应力。
本发明提供一种模块化冷却剂芯件，其可用于各种发动机平台的定制的气缸盖组件。此外，由于这种模块化芯件有相同的几何形状和内部构造，采用相同的芯件可改善发动机的所有气缸的总冷却效率。与传统的大的单件铸造的水套相比，这种较小的芯件的应用意味着其在铸造和组装过程中不容易破裂。最后，组装的各冷却剂芯件会在各芯件之间形成空间，这可改善沿气缸盖垫片的载荷分布和密封均匀性。应能理解，根据特定发动机的具体要求，气缸盖组装时可以用任何数目的冷却剂芯件，并且允许内部通路和冷却剂芯件的几何形状的任何变动。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于组装内燃机的气缸盖的模块化结构，所述结构包括：
有进口和出口的模块化冷却剂芯件；
位于所述冷却剂芯件的内部空间内的多个通路，所述通路将所述进口和所述出口流体地连接起来，
其特征在于，所述冷却剂芯件有用于组装到所述气缸盖内的单种型式的几何形状，其中，多个独立的冷却剂芯件形成所述气缸盖的下水套。
2.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，所述多个通路使得在每个冷却剂芯件内形成独特的流动型式。
3.如权利要求2所述的模块化结构，其特征在于，各个冷却剂芯件内的所述流动型式大体相同。
4.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，每个冷却剂芯件容纳至少一个气缸。
5.如权利要求4所述的模块化结构，其特征在于，冷却剂芯件的数目对应于气缸的数目。
6.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，所述结构还包括位于所述独立的冷却剂芯件之间的空间。
7.如权利要求6所述的模块化结构，其特征在于，所述空间是结构肋。
8.如权利要求7所述的模块化结构，其特征在于，所述结构肋是载荷分布肋。
9.一种用于构造内燃机的冷却剂芯件/气缸盖结构的模块化系统，所述模块化系统包括：
下水套；
流体地连接于所述下水套的上水套；
形成所述下水套的多个冷却剂芯件，所述冷却剂芯件有用于接纳冷却剂的进口和用于将所述冷却剂释放到所述上水套的出口；
所述冷却剂芯件的内部空间里的流动型式，所述流动型式将所述进口和所述出口流体地连接起来；
与每个冷却剂芯件相关联的气缸；
其中，每个冷却剂芯件均有用于定制地组装到模块化气缸盖芯件箱里的相同构造，它对于各个冷却剂芯件有预定的构造和流动型式。
10.如权利要求9所述的模块化系统，其特征在于，每个冷却剂芯件包括大体上类似的内部冷却剂流动型式，所述流动型式将所述进口和所述出口流体地连接起来。
11.如权利要求10所述的模块化系统，其特征在于，所述流动型式包括位于每个冷却剂芯件内的一系列大体上相同的通路。
12.如权利要求9所述的模块化系统，其特征在于，所述冷却剂芯件的数目对应于发动机中的气缸的数目。
13.如权利要求9所述的模块化系统，其特征在于，所述结构还包括处于各独立的冷却剂芯件之间的载荷支承肋。

Claims (14)

1.一种用于组装内燃机的气缸盖的模块化结构，所述结构包括：
有进口和出口的模块化冷却剂芯件；
位于所述冷却剂芯件的内部空间内的多个通路，所述通路将所述进口和所述出口流体地连接起来，
其特征在于，所述冷却剂芯件有用于组装到所述气缸盖内的单种型式的几何形状。
2.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，所述多个通路使得在每个冷却剂芯件内形成独特的流动型式。
3.如权利要求2所述的模块化结构，其特征在于，各个冷却剂芯件内的所述流动型式大体相同。
4.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，每个冷却剂芯件容纳至少一个气缸。
5.如权利要求4所述的模块化结构，其特征在于，冷却剂芯件的数目对应于气缸的数目。
6.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，多个独立的冷却剂芯件形成所述气缸盖的下水套。
7.如权利要求1所述的模块化结构，其特征在于，所述结构还包括位于所述独立的冷却剂芯件之间的空间。
8.如权利要求7所述的模块化结构，其特征在于，所述空间是结构肋。
9.如权利要求8所述的模块化结构，其特征在于，所述结构肋是载荷分布肋。
10.一种用于构造内燃机的冷却剂芯件/气缸盖结构的模块化系统，所述模块化系统包括：
下水套；
流体地连接于所述下水套的上水套；
形成所述下水套的多个冷却剂芯件，所述冷却剂芯件有用于接纳冷却剂的进口和用于将所述冷却剂释放到所述上水套的出口；
所述冷却剂芯件的内部空间里的流动型式，所述流动型式将所述进口和所述出口流体地连接起来；
与每个冷却剂芯件相关联的气缸；
其中，每个冷却剂芯件均有用于定制地组装到模块化气缸盖芯件箱里的相同构造，它对于各个冷却剂芯件有预定的构造和流动型式。
11.如权利要求10所述的模块化系统，其特征在于，每个冷却剂芯件包括大体上类似的内部冷却剂流动型式，所述流动型式将所述进口和所述出口流体地连接起来。
12.如权利要求11所述的模块化系统，其特征在于，所述流动型式包括位于每个冷却剂芯件内的一系列大体上相同的通路。
13.如权利要求10所述的模块化系统，其特征在于，所述冷却剂芯件的数目对应于发动机中的气缸的数目。
14.如权利要求10所述的模块化系统，其特征在于，所述结构还包括处于各独立的冷却剂芯件之间的载荷支承肋。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101905947B1 (ko) * 2016-03-16 2018-10-10 현대자동차주식회사 실린더헤드의 워터재킷 구조 및 그 작동방법
JP6759160B2 (ja) * 2017-06-30 2020-09-23 株式会社クボタ 水冷エンジン
KR20210003434A (ko) * 2019-07-02 2021-01-12 현대자동차주식회사 엔진의 워터자켓

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3516453A1 (de) * 1985-05-08 1986-11-13 Audi AG, 8070 Ingolstadt Fluessigkeitsgekuehlter zylinderkopf
US6176690B1 (en) * 1999-08-16 2001-01-23 John Evans Knepp Optimally dampened separable engine-compressor
US6343574B1 (en) * 1999-12-29 2002-02-05 Cummins Engine Company, Inc. Load distribution rib for the combustion deck of an internal combustion engine
DE102004062522B4 (de) * 2004-12-24 2013-08-08 Fev Gmbh Zylinderkopf mit Versteifung
US7131417B1 (en) * 2005-10-20 2006-11-07 Alfred J. Buescher Cylinder liner providing coolant shunt flow
DE102007030482B4 (de) * 2007-06-30 2018-12-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlkanäle im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
US20120138007A1 (en) * 2010-07-07 2012-06-07 Cummins Intellecutal Properties, Inc. Cylinder head with plural cooling jackets having cast-in connecting orifices, method of fabricating the cylinder head, and casting core assembly for fabricating a cylinder head

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