[發明專利]包括具有定向冷卻的汽缸頭的內燃機

有效

• 申請號: 200610144565.2
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN101086236A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 喬迪·M·斯萊克;杰弗里·J·洛克;雷蒙德·G·普厄;保羅·T·賴恩哈特
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02F1/40
• 分類號: F02F1/40
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 衷誠宣

技術領域

本發明涉及具有新穎的位于汽缸頭內的冷卻通道的內燃機。

背景技術

液冷式內燃機已持續使用達一個世紀以上。最初，單汽缸發動機的冷卻系統依賴于結合在發動機汽缸中的儲液罐，以用可被蒸發的水淹沒汽缸外部。后來的冷卻系統設計雖然使用了散熱器但仍使用在發動機內產生的蒸汽來強制冷卻劑通過各種通道。最終，出現了泵冷卻。

在以低比輸出操作發動機的情況下，對發動機冷卻系統的要求并不太高，發動機冷卻系統定義為包括在發動機汽缸體和汽缸頭內的各種冷卻通道。然而，以高水平比輸出操作發動機需要大量的燃料，從而對其冷卻系統具有很大的要求。此外，冷卻系統設計對于發動機汽缸頭的某些特定區域是很關鍵的，如在相鄰氣門之間延伸的橋接區域(bridge?area)。在每個汽缸頭單元中具有單個進氣門和排氣門的兩氣門發動機，或具有例如兩個進氣門和一個排氣門的多氣門發動機，或甚至具有兩個或更多進氣門和兩個或更多排氣門的發動機的情況下，這樣的橋接區域特別容易遭受熱應力及汽缸頭點火板(fire?deck)裂化。

在本文中所用的術語“汽缸頭單元”指具有專用于單個發動機汽缸的單個燃燒室的汽缸頭的特定部分。因此，直列四汽缸發動機的汽缸頭可以具有四個汽缸頭單元。以此類推，V-6發動機的汽缸頭可以具有三個汽缸頭單元。

通過向受到最大熱通量(熱通量是根據每表面積單位的熱能單位計量)的汽缸頭區域，或易于損壞的汽缸頭區域，如上述在給定汽缸頭單元中的相鄰氣門之間延伸的橋接區域，應用循環的冷卻劑，根據本發明的具有定向冷卻的汽缸頭允許以高比輸出操作。結果，本發明的汽缸頭如所述包括“定向”冷卻。

發明內容

一種內燃機汽缸頭包括若干個從點火板向上延伸的進氣道及若干個從點火板向上延伸的、有部分聯在一起的排氣道。公共冷卻劑通道在排氣道之間延伸。第一冷卻劑流導向器延伸入公共冷卻劑通道中，以使冷卻劑在公共冷卻劑通道內流動從而使保持附著在排氣道之間的點火板的上表面(upper?surface)上。第一冷卻劑流導向器還使冷卻劑圍繞每個排氣道的外部表面流動。

根據本發明的另一個方面，第一冷卻劑流導向器包括從在公共冷卻劑通道的上壁懸垂的分流器。分流器可以將公共冷卻劑通道的至少一部分劃分為三個子通道。

根據本發明的另一個方面，內燃機還可以包括圍繞汽缸頭單元的徑向外側部分延伸的第二冷卻劑通道。第二冷卻劑通道較佳地包括第二冷卻劑流導向器，第二冷卻劑流導向器從第二冷卻劑通道的后壁延伸到第二冷卻劑通道中，以使冷卻劑在第二冷卻劑通道內流動從而密切接觸(impingement)點火板上表面和至少一個進氣道的外側部分。在此實施例中，第二冷卻劑流導向器較佳地包括截面的大流量置換器(displacer)。

根據本發明的又一個方面，一種內燃機汽缸頭單元包括至少一個從點火板向上延伸的進氣道；至少一個從所述點火板向上延伸的排氣道；在所述至少一個進氣道和所述至少一個排氣道之間延伸的公共冷卻劑通道；及第一冷卻劑流導向器，其向下延伸入所述公共冷卻劑通道中，以促使所述公共冷卻劑通道內的冷卻劑流保持附著于所述進氣道和所述排氣道之間的所述點火板的上表面上。

總的來說，本發明可應用于包括若干個從點火板向上延伸的氣流氣道的任何汽缸頭單元，其中公共流通道在相鄰氣道之間延伸。氣道可以包括兩個進氣道、兩個排氣道，或一個進氣道和一個排氣道。

根據本發明的汽缸頭單元的一個優點是，通過以增強的方式冷卻相鄰氣門之間的橋接區域的能力使汽缸頭的耐久性得到增強。

根據本發明的汽缸頭單元的另一個優點是，具有本發明的發動機因汽缸頭的燃燒室具有更均勻的溫度分布的可能性而可以具有更低的辛烷需求。

根據本發明的汽缸頭單元的又一個優點是，控制和管理汽缸頭熱量分布的能力通過允許最佳的點火正時將能提高發動機的燃料經濟性。

本發明的其他優點及特征和目標對于本說明書的讀者將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是本發明的汽缸頭的透視圖。

圖2是以圖1的方式切除的根據本發明的汽缸頭的一部分的放大視圖。

圖3是沿圖2中的線3-3截取所得的圖2的汽缸頭的一部分的截面圖。

圖4是沿圖2中的線4-4截取所得的圖2的汽缸頭的一部分的截面圖。

具體實施方式