[發明專利]汽缸蓋組件、汽缸蓋以及方法

有效

• 申請號: 201810558194.5
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108979887B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: J·海德;L·伯格;J·奇滕登
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02F1/24
• 分類號: F02F1/24;F02F1/40
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

一種汽缸蓋組件包括具有形成汽缸蓋的燃燒側表面的一部分的點火器安裝件的汽缸蓋。該組件進一步包括套筒，其在汽缸蓋中的點火器孔內鄰接點火器安裝件，使得套筒和汽缸蓋一起形成圍繞點火器安裝件并且在套筒和汽缸蓋之間軸向地延伸的點火器冷卻通道。點火器安裝件和套筒的配置改善了散熱并降低了內燃機的早燃的可能性。

技術領域

本發明總體上涉及內燃機中的汽缸蓋組件，并且更具體地涉及具有適于改善散熱的點火器安裝結構的汽缸蓋。

背景技術

內燃機是眾所周知的并被廣泛用于車輛推進、在不可勝數的機器中產生旋轉動力，以及產生電力。根據眾所周知的原理，內燃機中一個或多個汽缸內的可燃燃料和空氣的燃燒產生快速增加的壓力來驅動旋轉曲軸的活塞。燃燒燃料和空氣會產生熱量并增加發動機部件的溫度，使得在幾乎所有應用中都需要進行某些形式的主動冷卻。

大多數現代內燃機包括其中形成有汽缸的汽缸體，以及包括進氣和排氣導管、閥以及常用燃料輸送裝置的汽缸蓋。根據發動機的類型，汽缸蓋中還支撐著點火器，諸如火花塞或預燃室點火裝置。汽缸蓋的內部幾何形狀可以相對復雜，從而容納用于輸送冷卻流體穿過汽缸蓋以散發燃燒熱量的多個冷卻劑通道。

多年來為了嘗試優化冷卻效果，已經以多種不同的方式變化了汽缸蓋的幾何形狀、材料、部件定位、部件類型，以及其他特性。在內燃機或部件未被充分冷卻的情況下，會發生開裂、熱疲勞、運動零件咬死或甚至材料熔化等性質的各種問題。冷卻效率不足也會限制發動機運行的方式。由于發動機中的散熱能力可能與每個燃燒循環中可燃燒的燃料量有關，所以總發動機功率輸出可能至少在一般意義上受到發動機散熱能力的限制。點火定時的精度和控制也可能受到冷卻效果的影響。發動機部件中暴露于燃燒熱的過熱點可能導致點火的定時或點火的方式與預期不同。Earl等人的美國專利第2,716,970號涉及一種用于引導內燃機的汽缸蓋中的水的裝置(a Means for Directing Water in the CylinderHead of an Internal Combustion Engine)。Earl等人提出了一種設計，該設計提供了一種含有特殊形狀孔口的水分布器，來將冷卻劑引導到汽缸密封壁的頂層表面，這顯然增加了頂層關鍵區域的冷卻劑流中的湍流并最終限制了石灰沉積物。

發明內容

在一個方面中，用于內燃機的汽缸蓋組件包括汽缸蓋，其具有上汽缸蓋表面，以及與上汽缸蓋表面相對的燃燒側表面。在汽缸蓋中形成有多個氣體交換導管，多個氣體交換導管連接到位于燃燒側表面中的多個氣體交換開口。該汽缸蓋進一步包括形成點火器孔的內汽缸蓋表面，該點火器孔限定中心軸線并且在鄰近上汽缸蓋表面定位的第一點火器孔端和鄰近燃燒側表面定位的第二點火器孔端之間延伸。該汽缸蓋進一步包括點火器安裝件，其具有形成燃燒側表面的一部分的下軸向端以及上軸向端，并且軸向地向上延伸到點火器孔中。汽缸蓋組件進一步包括至少部分地定位在點火器孔內的套筒，該套筒包括在徑向向內的位置處鄰接點火器安裝件的上軸向端的內套筒表面，以及在徑向向外的位置處鄰接內汽缸蓋表面的外套筒表面。該套筒和汽缸蓋一起形成點火器冷卻通道，其圍繞點火器安裝件圓周地延伸，并在套筒和汽缸蓋之間軸向地延伸，以引導冷卻劑圍繞點火器安裝件流動。

在另一個方面中，用于內燃機的汽缸蓋組件包括具有上汽缸蓋表面，以及與上汽缸蓋表面相對的燃燒側表面的一體式主體。在一體式主體中形成有多個氣體交換導管，多個氣體交換導管連接到位于燃燒側表面中的多個氣體交換開口。該一體式主體進一步包括形成點火器孔的內汽缸蓋表面，該點火器孔限定中心軸線并且在鄰近上汽缸蓋表面定位的第一點火器孔端和鄰近燃燒側表面定位的第二點火器孔端之間延伸。該一體式主體進一步包括點火器安裝件，其具有形成燃燒側表面的一部分的下軸向端以及上軸向端，并且軸向地向上延伸到點火器孔中。該點火器安裝件進一步包括用于安裝點火器的內安裝表面，以及構造成鄰接至少部分位于點火器孔內的套筒的外安裝表面。外安裝表面圍繞中心軸線圓周地延伸并且與內汽缸蓋表面間隔開。在一體式主體中進一步形成有環形溝槽，其圍繞點火器安裝件圓周地延伸并且在外安裝表面和汽缸蓋內表面之間徑向地延伸，以形成點火器冷卻通道的底板，用于引導冷卻劑圍繞點火器安裝件流動。