[发明专利]汽缸盖组件、汽缸盖以及方法

说明书

一种汽缸盖组件包括具有形成汽缸盖的燃烧侧表面的一部分的点火器安装件的汽缸盖。该组件进一步包括套筒，其在汽缸盖中的点火器孔内邻接点火器安装件，使得套筒和汽缸盖一起形成围绕点火器安装件并且在套筒和汽缸盖之间轴向地延伸的点火器冷却通道。点火器安装件和套筒的配置改善了散热并降低了内燃机的早燃的可能性。

技术领域

本发明总体上涉及内燃机中的汽缸盖组件，并且更具体地涉及具有适于改善散热的点火器安装结构的汽缸盖。

背景技术

内燃机是众所周知的并被广泛用于车辆推进、在不可胜数的机器中产生旋转动力，以及产生电力。根据众所周知的原理，内燃机中一个或多个汽缸内的可燃燃料和空气的燃烧产生快速增加的压力来驱动旋转曲轴的活塞。燃烧燃料和空气会产生热量并增加发动机部件的温度，使得在几乎所有应用中都需要进行某些形式的主动冷却。

大多数现代内燃机包括其中形成有汽缸的汽缸体，以及包括进气和排气导管、阀以及常用燃料输送装置的汽缸盖。根据发动机的类型，汽缸盖中还支撑着点火器，诸如火花塞或预燃室点火装置。汽缸盖的内部几何形状可以相对复杂，从而容纳用于输送冷却流体穿过汽缸盖以散发燃烧热量的多个冷却剂通道。

多年来为了尝试优化冷却效果，已经以多种不同的方式变化了汽缸盖的几何形状、材料、部件定位、部件类型，以及其他特性。在内燃机或部件未被充分冷却的情况下，会发生开裂、热疲劳、运动零件咬死或甚至材料熔化等性质的各种问题。冷却效率不足也会限制发动机运行的方式。由于发动机中的散热能力可能与每个燃烧循环中可燃烧的燃料量有关，所以总发动机功率输出可能至少在一般意义上受到发动机散热能力的限制。点火定时的精度和控制也可能受到冷却效果的影响。发动机部件中暴露于燃烧热的过热点可能导致点火的定时或点火的方式与预期不同。Earl等人的美国专利第2,716,970号涉及一种用于引导内燃机的汽缸盖中的水的装置(a Means for Directing Water in the CylinderHead of an Internal Combustion Engine)。Earl等人提出了一种设计，该设计提供了一种含有特殊形状孔口的水分布器，来将冷却剂引导到汽缸密封壁的顶层表面，这显然增加了顶层关键区域的冷却剂流中的湍流并最终限制了石灰沉积物。

发明内容

在一个方面中，用于内燃机的汽缸盖组件包括汽缸盖，其具有上汽缸盖表面，以及与上汽缸盖表面相对的燃烧侧表面。在汽缸盖中形成有多个气体交换导管，多个气体交换导管连接到位于燃烧侧表面中的多个气体交换开口。该汽缸盖进一步包括形成点火器孔的内汽缸盖表面，该点火器孔限定中心轴线并且在邻近上汽缸盖表面定位的第一点火器孔端和邻近燃烧侧表面定位的第二点火器孔端之间延伸。该汽缸盖进一步包括点火器安装件，其具有形成燃烧侧表面的一部分的下轴向端以及上轴向端，并且轴向地向上延伸到点火器孔中。汽缸盖组件进一步包括至少部分地定位在点火器孔内的套筒，该套筒包括在径向向内的位置处邻接点火器安装件的上轴向端的内套筒表面，以及在径向向外的位置处邻接内汽缸盖表面的外套筒表面。该套筒和汽缸盖一起形成点火器冷却通道，其围绕点火器安装件圆周地延伸，并在套筒和汽缸盖之间轴向地延伸，以引导冷却剂围绕点火器安装件流动。

在另一个方面中，用于内燃机的汽缸盖组件包括具有上汽缸盖表面，以及与上汽缸盖表面相对的燃烧侧表面的一体式主体。在一体式主体中形成有多个气体交换导管，多个气体交换导管连接到位于燃烧侧表面中的多个气体交换开口。该一体式主体进一步包括形成点火器孔的内汽缸盖表面，该点火器孔限定中心轴线并且在邻近上汽缸盖表面定位的第一点火器孔端和邻近燃烧侧表面定位的第二点火器孔端之间延伸。该一体式主体进一步包括点火器安装件，其具有形成燃烧侧表面的一部分的下轴向端以及上轴向端，并且轴向地向上延伸到点火器孔中。该点火器安装件进一步包括用于安装点火器的内安装表面，以及构造成邻接至少部分位于点火器孔内的套筒的外安装表面。外安装表面围绕中心轴线圆周地延伸并且与内汽缸盖表面间隔开。在一体式主体中进一步形成有环形沟槽，其围绕点火器安装件圆周地延伸并且在外安装表面和汽缸盖内表面之间径向地延伸，以形成点火器冷却通道的底板，用于引导冷却剂围绕点火器安装件流动。