CN111936734A - 气缸盖螺栓凸台切口 - Google Patents

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Abstract

公开了一种可安装到发动机(10)的气缸体(16)上的气缸盖(20，120)。该气缸盖(20，120)包括被构造成用于接纳紧固件(24)的至少一个紧固件凸台(28，128)，并且该气缸盖(20，120)通过该紧固件(24)牢固地紧固到该发动机(10)的气缸体(16)上。在至少一个紧固件凸台(28，128)的邻接气缸体(16)的下部上形成有凸台切口(30，130)，使得围绕气缸体(16)的密封压力的接触压力平衡均匀分布。

Description

气缸盖螺栓凸台切口
技术领域
本公开总体上涉及用于内燃发动机的发动机系统，并且更具体地涉及对衬套和/或燃烧室的相应部分提供有效密封的气缸盖。
背景技术
内燃发动机可以有各种不同的构造。有一些发动机是火花点火的，其中，空气和燃料(例如汽油)的混合物被传送到发动机的每个气缸，并在发动机循环期间的特定时间点火以导致燃烧。燃烧使气缸中的活塞运动，导致曲轴的旋转，该曲轴将动力传送到传动系统。其他发动机是压缩点火的，其中，空气和燃料(例如柴油)的混合物被传送到每个气缸，由于在活塞的压缩冲程期间在气缸中的混合物的压缩而导致混合物燃烧。同样，燃烧使活塞运动，这导致曲轴的旋转，从而将动力传送到传动系统。
不考虑点火方法，传统上经由连接到进气歧管的进气阀向气缸提供空气，并且经由连接到排气歧管的排气阀去除燃烧副产物。在空气和燃料的混合物在气缸中燃烧期间，传统的气缸盖通常不能在设置在相应的气缸盖和气缸体之间的气缸盖衬垫处提供均匀的密封压力。在气缸盖衬垫处的不均匀密封压力造成不期望的发动机劣化，导致性能降低和发动机寿命损耗。因此，希望开发一种气缸盖，该气缸盖改善围绕气缸盖的接触压力平衡，以增强发动机性能和发动机的耐久性。
发明内容
在一个实施方式中，本公开提供了一种可安装到发动机的气缸体上的气缸盖。该气缸盖包括被构造成用于接纳紧固件的至少一个紧固件凸台，并且气缸盖通过该紧固件牢固地紧固到发动机的气缸体上。在至少一个紧固件凸台的邻接气缸体的下部上形成有凸台切口，使得围绕气缸体的密封压力的接触压力平衡均匀分布。
在该实施方式的一个方面中，凸台切口具有倾斜表面，该倾斜表面从气缸盖的相应角部的最外周边朝向气缸盖的相邻侧壁的底部边缘的中心延伸。该倾斜表面被构造成总体上遵循该侧壁的断面(profile)并且避开设置在该侧壁或相应角部上的障碍物。此外，凸台切口的倾斜表面的底部圆周基本上遵循发动机的气缸盖衬垫的轮廓。当从侧面观察时，倾斜表面具有基本上三角形形状，并且具有朝向气缸盖的底部逐渐变宽的横向展开的下部。
在该实施方式的另一方面中，在气缸盖的相对侧上设置有另一个凸台切口。凸台切口的凸台切口高度与由相对的紧固件凸台的中心之间的间隔限定的紧固件间隔距离之间的比率大约为0.5。然而，该比率可基于气缸盖的构造而改变。在一些实施方式中，基于凸台切口的几何构造，该比率大于0.5或小于0.5。在一些实施方式中，气缸盖具有基本上四边形形状的本体，该本体具有四个侧壁。
在本公开的另一实施方式中，气缸盖可安装到发动机的气缸体上。该气缸盖包括被构造成用于接纳紧固件的至少一个紧固件凸台，并且该气缸盖通过紧固件牢固地紧固到发动机的气缸体上。在至少一个紧固件凸台的邻接气缸体的下部上形成有凸台切口，使得围绕气缸体的密封压力的接触压力平衡均匀分布。凸台切口的预定高度小于气缸盖的总高度。
在该实施方式的一个方面中，凸台切口具有由凸台切口的内径限定的凹面。凸台切口的凹面相对于凸台切口的纵向轴线从气缸盖的侧壁的底部边缘以预定高度延伸。凸台切口的内径与气缸盖的气缸盖螺栓间隔距离之间的比率大约为0.5。在一个示例中，该比率可基于至少一个紧固件凸台的构造而改变。至少一个紧固件凸台的构造包括紧固件凸台的内径。在另一示例中，该比率可基于凸台切口的构造而改变。凸台切口的构造包括凸台切口的内径。在一些实施方式中，凸台切口具有多个分段的或不规则表面的壁。在一些实施方式中，气缸盖的凸台切口具有基本上圆柱形形状。
虽然公开了多个实施方式，但是从示出和描述本公开的说明性实施方式的详细描述中，本公开的其他实施方式对于本领域技术人员而言将变得显而易见。因此，附图和详细说明应被认为在本质上是说明性的而非限制性的。
附图说明
通过参考以下结合附图对本公开的实施方式的描述，本公开的上述和其他特征以及获得它们的方式将变得更加明显，并且本公开本身将被更好地理解，其中：
图1是根据本公开的实施方式的以气缸盖为特征的示例性内燃发动机的一部分的分解立体图；
图2是根据本公开的实施方式的在图1中所示的气缸盖的侧视图；
图3是根据本公开的实施方式的在图1中所示的气缸盖的仰视图；
图4是根据本公开的实施方式的另一个气缸盖的立体图；
图5是根据本公开的实施方式的在图4中所示的气缸盖的侧视图；
图6是根据本公开的实施方式的在图4中所示的气缸盖的仰视图；
图7是由安装到气缸体上的传统气缸盖生成的接触压力平衡的图示；以及
图8是由在图1或图4中所示的气缸盖生成的接触压力平衡的图示。
虽然本公开服从于各种修改和替换形式，但是在附图中通过示例示出了特定实施方式并且在下面详细描述。然而，其意图不是将本公开限制于所描述的具体实施方式。相反，本公开意图在覆盖落入由所附权利要求限定的本公开的范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考形成本文一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了实践本公开的特定实施方式。充分详细地描述这些实施方式以使所属领域的技术人员能够实践本公开，并且应当了解，在不脱离本公开的范围的情况下可利用其他实施方式且可进行结构改变。因此，以下详细描述不应被视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
现在参考图1，示出了压缩点火(例如，柴油)内燃发动机10的一部分。本公开的实施方式的发动机10可以是采用燃料直接喷射的四冲程压燃式发动机，但是也可以考虑其他适合类型的发动机。发动机10包括至少一个气缸腔12，该气缸腔12从由气缸体16的上表面限定的开口14向下延伸，并且可以适于接纳可移除的气缸衬套18。发动机10还包括至少一个气缸盖20，该气缸盖20附接到气缸体16以封闭气缸腔12。气缸盖衬垫22设置或夹在气缸衬套18(或气缸体16)和气缸盖20之间。在发动机10中的每个气缸盖20通常具有基本上平坦的下表面，并且可以使用紧固件24(例如，螺栓、双头螺栓或杆)和螺母26通过相应的紧固件凸台28安装到气缸体16上，使得基本上围绕气缸体16形成密封压力。每个紧固件凸台28被构造成接纳紧固件24，使得气缸盖20通过每个紧固件24牢固地紧固到发动机10的气缸体16上。
气缸盖20的一个方面是每个紧固件凸台28包括凸台切口30，该凸台切口30形成在紧固件凸台28的邻接气缸体16的下部上，使得围绕气缸体16的密封压力的接触压力平衡均匀分布。没有凸台切口30的传统气缸盖围绕气缸盖衬垫22产生不均匀的密封压力，并且生成不期望的发动机劣化，例如发动机性能降低和发动机寿命损耗。衬垫密封压力通常在气缸盖20的螺栓凸台28周围最高。不成比例的高衬垫密封压力是紧固件凸台28将通过紧固件24生成的负荷直接传递到气缸盖20的下部的结果。然而，在图1中所示的气缸盖构造提供了均匀的衬垫密封压力，这种均匀的衬垫密封压力由于形成在相应的紧固件凸台28的下部上的凸台切口30而由气缸盖20产生。凸台切口30的形成增强并促进了衬垫密封压力围绕气缸盖衬垫22均匀分布。下面在涉及图2至图6的段落中描述气缸盖20的详细的几何形状修改。
现在参考图2至图3，每个凸台切口30具有小于气缸盖20的总高度34的预定高度32，并且具有从气缸盖20的具有凸台切口30的相应角部38的最外周边朝向气缸盖20的相邻侧壁42的底部边缘的中心40基本上对角地延伸的倾斜表面36。尽管在图1中示出了具有四个侧壁42的气缸盖20的基本上四边形形状的本体，但是也可以考虑其他适合的几何形状的气缸，例如具有多个凸台切口30的圆柱形、六方柱形、三角柱形的气缸，以适合不同的应用。
倾斜表面36被构造成总体遵循侧壁42的断面，并避开设置在侧壁42或相应角部38上的任何障碍物，例如塞孔44或凸台28。在该示例中，当从侧面观察时，倾斜表面36具有基本上三角形的形状，并且具有朝向气缸盖20的底部逐渐变宽的横向展开的下部45(也参见图1)。此外，如在图3中所示，每个凸台切口30的倾斜表面36的底部圆周46基本上遵循气缸盖衬垫22的轮廓，以围绕气缸盖衬垫22提供均匀的密封压力。在一个示例中，设置在气缸盖20的相对侧上的两个凸台切口30的构造是对称的。例如，另一个凸台切口30对称地设置在气缸盖20的相对侧上。在另一示例中，设置在相对侧上的两个凸台切口30的构造是不对称的，以适合应用。例如，另一个凸台切口30不对称地设置在气缸盖20的相对侧上。
凸台切口高度32与由相对的紧固件凸台28的中心之间的间隔限定的紧固件间隔距离48之间的示例性比率R1可以由表达式(1)限定：
Figure BDA0002316749920000041
其中，“凸台切口高度”表示凸台切口30的凸台切口高度32，“间隔距离”表示相对的紧固件凸台28的中心之间的紧固件间隔距离48。
在一个示例中，示例性比率R1约为0.5，但也可考虑其他适合的比率以适合不同的应用。在一些实施方式中，比率R1可基于气缸盖20的构造而改变。例如，基于气缸盖20中存在的塞孔44或其他特征的位置，比率R1可以更高。在另一个示例中，凸台切口30的不同几何构造可以重定向气缸盖20中的负荷路径，并且需要大于0.5的更大比率R1。还可以设想，基于凸台切口30的几何构造，比率R1可以小于0.5，以适合不同的应用。
现在参考图4至图6，示出了具有不同几何构造的另一示例性凸台切口130。相同的参考标记代表图1至图3中所示的相同部件。在该示例中，不同类型的气缸盖120具有形成在相应的紧固件凸台128的下部上的凸台切口130。与上述讨论的凸台切口30一样，凸台切口130增强并促进衬垫密封压力围绕气缸盖衬垫22均匀分布。然而，不是具有凸台切口30的倾斜表面36，而是气缸盖120的凸台切口130具有不同的几何构造，例如基本上圆柱形的形状。
在该示例中，每个凸台切口130具有小于气缸盖120的总高度134的预定高度132，并且具有由凸台切口130的预定直径D1(图6)限定的凹面136。每个凸起切口130的凹面136从气缸盖120的侧壁42的底部边缘138基本上竖直地或相对于凸起切口130的纵向轴线A以预定高度132延伸。在一个示例中，预定高度132由包括设置在侧壁42上的基本上所有塞孔44的长度限定。
凸台切口直径D1与气缸盖螺栓间隔距离D2(图6)之间的示例性比率R2可以由表达式(2)限定：
Figure BDA0002316749920000051
其中，“凸台切口直径”表示凸台切口130的内径D1，而“气缸盖螺栓间隔距离”表示由相对的紧固件凸台128的中心之间的间隔限定的紧固件间隔距离。在一个示例中，示例性比率R2约为0.5，但也可考虑其他适合的比率以适合不同的应用。在一些实施方式中，比率R2可基于气缸盖20的构造(例如紧固件凸台128或凸台切口130)而变化。例如，基于紧固件凸台128的内径D3或在气缸盖120中存在的其他特征，比率R2可以更高。在另一示例中，凸台切口130的不同几何构造(例如具有分段的或不规则表面的壁140)可以重定向气缸盖120中的负荷路径，并且需要大于0.5的较大比率R2。还设想比率R2可以基于凸台切口130的几何构造而小于0.5以适合不同应用。
现在参考图7，示出了由传统气缸盖生成的接触压力平衡的示例性说明性效果。气缸盖衬垫22的阴影部分200代表围绕气缸盖衬垫22提供大于或等于预定阈值的接触压力(例如，单位为帕斯卡(Pa))的区域。相反，气缸盖衬垫22的无阴影部分202、204、206、208代表围绕盖衬垫22提供小于预定阈值的接触压力的区域。更具体地，气缸盖衬垫22的上部202、左部204、右部206和下部208包括具有小于预定阈值的衬垫密封压力的区域。
现在参考图8，示出了本文的气缸盖20或120生成的接触压力平衡的示例性说明效果。由于分别在图1和4中示出的凸台切口30、130的特定构造，衬垫密封压力在气缸盖衬垫22的无阴影部分202’、204’、206’、208’中得到显著改善。具体地说，当与图7中所示的无阴影部分202、204、206、208相比时，相应的上部202’、左部204’、右部206’和下部208’包括小得多的无阴影区域。因此，已经发现，具有凸台切口30、130的气缸盖20、120改善了围绕气缸盖的接触压力平衡，并提高了发动机性能和发动机10的耐久性。
应当理解的是，上述描述是说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，可以设想与一个实施例相关联地描述的特征可选地附加于或替代于与另一实施例相关联地描述的特征来使用。因此，本公开的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。

Claims (18)

1.一种能安装到发动机(10)的气缸体(16)上的气缸盖(20，120)，所述气缸盖(20，120)包括：
至少一个紧固件凸台(28，128)，所述至少一个紧固件凸台被构造成用于接纳紧固件(24)，其中，所述气缸盖(20，120)通过所述紧固件(24)牢固地紧固到所述发动机(10)的所述气缸体(16)上；
凸台切口(30，130)，所述凸台切口形成在所述至少一个紧固件凸台(28，128)的邻接所述气缸体(16)的下部上，使得围绕所述气缸体(16)的密封压力的接触压力平衡均匀分布。
2.根据权利要求1所述的气缸盖(20)，其中，所述凸台切口(30)具有倾斜表面(36)，所述倾斜表面从所述气缸盖(20)的相应角部(38)的最外周边朝向所述气缸盖(20)的相邻侧壁(42)的底部边缘的中心(40)延伸。
3.根据权利要求2所述的气缸盖(20)，其中，所述倾斜表面(36)被构造成总体上遵循所述侧壁(42)的断面并且避开设置在所述侧壁(42)或所述相应角部(38)上的障碍物(44，28)。
4.根据权利要求2所述的气缸盖(20)，其中，所述凸台切口(30)的所述倾斜表面(36)的底部圆周(46)基本上遵循所述发动机(10)的气缸盖衬垫(22)的轮廓。
5.根据权利要求2所述的气缸盖(20)，其中，当从侧面看时，所述倾斜表面(36)具有基本上三角形形状，并且具有朝向气缸盖(20)的底部逐渐变宽的横向展开的下部(45)。
6.根据权利要求1所述的气缸盖(20)，其中，在所述气缸盖(20)的相对侧上设置有另一个凸台切口(30)。
7.根据权利要求1所述的气缸盖(20)，其中，所述凸台切口(30)的凸台切口高度(32)与由相对的紧固件凸台(28)的中心之间的间隔限定的紧固件间隔距离(48)之间的比率大约为0.5。
8.根据权利要求7所述的气缸盖(20)，其中，所述比率能基于所述气缸盖(20)的构造而改变。
9.根据权利要求1所述的气缸盖(20)，其中，所述气缸盖(20)具有基本上四边形形状的本体，所述本体具有四个侧壁(42)。
10.一种能安装到发动机(10)的气缸体(16)上的气缸盖(20，120)，所述气缸盖(20，120)包括：
至少一个紧固件凸台(28，128)，所述至少一个紧固件凸台被构造成用于接纳紧固件(24)，其中，所述气缸盖(20，120)通过所述紧固件(24)牢固地紧固到所述发动机(10)的所述气缸体(16)上；
凸台切口(30，130)，所述凸台切口具有基本上圆柱形形状，并形成在所述至少一个紧固件凸台(28，128)的邻接所述气缸体(16)的下部上，使得围绕所述气缸体(16)的密封压力的接触压力平衡均匀分布。
11.根据权利要求10所述的气缸盖(120)，其中，所述凸台切口(130)具有由所述凸台切口(130)的内径(D1)限定的凹面(136)。
12.根据权利要求11所述的气缸盖(120)，其中，所述凸台切口(130)的所述凹面(136)相对于所述凸台切口(130)的纵向轴线从所述气缸盖(120)的侧壁(42)的底部边缘(138)以预定高度延伸。
13.根据权利要求11所述的气缸盖(120)，其中，所述凸台切口(130)的内径(D1)与所述气缸盖(120)的气缸盖螺栓间隔距离(D2)之间的比率大约为0.5。
14.根据权利要求13所述的气缸盖(120)，其中，所述比率能基于所述至少一个紧固件凸台(128)的构造而改变。
15.根据权利要求14所述的气缸盖(120)，其中，所述至少一个紧固件凸台(128)的构造包括所述紧固件凸台(128)的内径。
16.根据权利要求13所述的气缸盖(120)，其中，所述比率能基于所述凸台切口(130)的构造而改变。
17.根据权利要求16所述的气缸盖(120)，其中，所述凸台切口(130)的构造包括所述凸台切口(130)的内径。
18.根据权利要求10所述的气缸盖(120)，其中，所述凸台切口(130)具有多个分段的或不规则表面的壁(140)。
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