CN102192037A - 用于内燃机的发动机缸体组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的发动机缸体组件，包括具有设置在其内的多个气缸壁的气缸部分。具有相对的侧壁的水套围绕所述多个气缸壁延伸以限定冷却剂流路。与所述水套流体连通的冷却剂入口向所述水套传送冷却剂和与所述水套流体连通的冷却剂出口从所述水套去除冷却剂。相对的密封肩部从所述水套侧壁延伸进入所述水套的冷却剂流路，纵向延伸的冷却剂挡板设置在水套中邻近所述密封肩部。所述冷却剂挡板包括挡板密封面，该挡板密封面构造成接合所述相对的密封肩部以沿围绕气缸部分的气缸壁的单个方向引导进入所述水套的冷却剂。

Description

用于内燃机的发动机缸体组件

技术领域

本发明的示例性实施例涉及用于内燃机的发动机缸体组件，且尤其涉及用于引导冷却剂流的发动机缸体和挡板组件。

背景技术

用于往复式活塞内燃机的典型发动机缸体包括两个主要部分：曲轴箱部分和气缸部分。曲轴箱部分通常构造成腔室，该腔室用于支撑旋转的曲轴，而气缸部分包括整体由水套包围的气缸壁，其中发动机冷却剂在压力下循环通过该水套以从该处去除余热。当发动机冷却剂循环通过气缸水套时，其可被转向至内燃机的另一部分，诸如气缸盖，以去除额外的余热，或者其可被泵送至热交换器，在该热交换器中在冷却剂返回发动机之前从冷却剂中去除热。

在设计发动机缸体的气缸部分时要重点考虑冷却剂的有效分布和流动，以实现最大效率以及避免热不一致，该热不一致会引起缸体或气缸盖扭曲或偏斜，对内燃机造成损坏或使内燃机性能变差。从外源进入水套的冷却剂需要注意流向以确保其完全地循环通过并环绕气缸部分。

发明内容

在示例性实施例中，用于内燃机的发动机缸体组件包括气缸部分，所述气缸部分具有多个设置在其内部的气缸壁。具有相对侧壁的水套围绕该多个气缸壁延伸以限定冷却剂流路。与水套流体连通的冷却剂入口将冷却剂传送至水套，与水套流体连通的冷却剂出口将冷却剂从水套去除。相对的密封肩部从水套侧壁延伸进入水套的冷却剂流路，且纵向延伸的冷却剂挡板设置在水套中邻近密封肩部。冷却剂挡板包括挡板密封面，该密封面构造成接合相对的密封肩部以引导进入水套的冷却剂。

在另一个示例性实施例中，用于内燃机的发动机缸体组件包括上台面封闭式气缸部分，其具有设置于其内的多个气缸壁。具有相对侧壁的水套围绕多个气缸壁延伸以在气缸壁周围限定冷却剂流路。与水套流体连通的冷却剂入口将冷却剂传送至水套，与水套流体连通的冷却剂出口将冷却剂从水套去除。相对的密封肩部从水套侧壁延伸进入水套的冷却剂流路；冷却剂肩部延伸水套的高度。开口延伸通过上台面封闭式气缸部分邻近相对的密封肩部。纵向延伸的冷却剂挡板通过上台面封闭式气缸部分中的开口***到水套中，并具有挡板密封面，该挡板密封面具有密封表面，该密封表面构造成接合相对的密封肩部以在其间限定面密封以及相对于冷却剂流关闭一部分水套并引导通过冷却剂入口进入水套的冷却剂。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种用于内燃机的发动机缸体组件，包括：

气缸部分，其具有设置在其内多个气缸壁；

水套，该水套具有相对的侧壁并围绕所述多个气缸壁延伸以限定冷却剂流路；

冷却剂入口，其与所述水套流体连通以向所述水套传送冷却剂；

冷却剂出口，其与所述水套流体连通以从所述水套去除冷却剂；

相对的密封肩部，所述密封肩部从所述水套侧壁延伸进入所述水套的所述冷却剂流路，所述密封肩部基本上延伸所述水套的高度；和

冷却剂挡板，其具有纵向延伸的密封体并设置在所述水套中邻近所述密封肩部，所述冷却剂挡板具有挡板密封面，该挡板密封面构造成接合所述相对的密封肩部并引导通过所述冷却剂入口进入所述水套的冷却剂。

技术方案2：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的冷却剂挡板基本上延伸所述水套的高度。

技术方案3：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的冷却剂挡板还包括纵向延伸的定位肋，所述定位肋从所述水套侧壁的所述相对的密封肩部之间的所述挡板密封面延伸以将所述密封表面定位成与所述水套的所述相对的密封肩部密封接合。

技术方案4：如技术方案3所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的定位肋被分段，以降低所述冷却剂挡板的纵向刚性并提高所述挡板密封表面相对于所述相对的密封肩部的一致性。

技术方案5：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述发动机缸体为上台面封闭的设计，其具有延伸进入所述水套靠近所述相对的密封肩部处的开口，所述冷却剂挡板通过所述开口***所述水套。

技术方案6：如技术方案5所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述冷却剂挡板还包括设置在其上端并从其向外延伸的柔性保持件，其中所述柔性保持件构造成压缩抵靠所述纵向延伸的密封体以便所述冷却剂挡板***所述开口并在***到所述水套之后接合所述发动机缸体上台面的下部或唇部。

技术方案7：如技术方案6所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述柔性保持件相对于所述发动机缸体上台面的所述下部或唇部施加偏压力，以推动所述纵向延伸的密封体与所述气缸盖水套的所述密封肩部密封接合。

技术方案8：如技术方案6所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括间隙特征，该间隙特征形成于所述纵向延伸密封体中并构造成接收所述柔性保持件的一部分从而当所述冷却剂挡板***所述发动机气缸体的上台面开口时提供一定程度的额外间隙。

技术方案9：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括在其下端处的定位底座，该定位底座构造成当所述冷却剂挡板***所述水套中时使所述冷却剂挡板稳定而不运动。

技术方案10：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括定位架，所述定位架位于所述纵向延伸的密封体的第一端和第二端的中间，从而当所述冷却剂挡板***所述发动机缸体时定位所述冷却剂挡板并使所述冷却剂挡板稳定而不运动。

技术方案11：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括从前侧延伸至后挡板面的凹坑，当所述冷却剂挡板安装在所述发动机缸体的水套中时，所述凹坑限定供发动机冷却剂流动通过的冷却剂通道。

技术方案12：如技术方案1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述冷却剂挡板由合适的耐热复合物、柔性橡胶材料或其组合构成。

技术方案13：一种用于内燃机的发动机缸体组件，包括：

上台面封闭的气缸部分，其具有设置在其内的多个气缸壁；

水套，其具有相对的侧壁并围绕所述多个气缸壁延伸以限定围绕所述气缸壁的冷却剂流路；

冷却剂入口，其与所述水套流体连通，以向所述水套传送冷却剂；

冷却剂出口，其与所述水套流体连通，以从所述水套去除冷却剂；

第一和第二、相对的密封肩部，所述密封肩部从所述水套侧壁延伸进入所述水套的所述冷却剂流路，所述密封肩部延伸所述水套的高度；

开口，其延伸通过所述上台面封闭的气缸部分邻近所述相对的密封肩部；和

纵向延伸的冷却剂挡板，其通过所述封闭的气缸盖部分中的开口***所述水套，所述冷却剂挡板具有挡板密封面，该挡板密封面具有第一和第二密封表面，该第一和第二密封表面构造成接合所述相对的密封肩部以在其间限定面密封并构造成相对于冷却剂流关闭所述水套的一部分并引导通过所述冷却剂进入所述水套的冷却剂流。

技术方案14：如技术方案13所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述纵向延伸的冷却剂挡板基本上延伸所述水套的高度。

技术方案15：如技术方案13所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述纵向延伸的冷却剂挡板还包括定位肋，所述定位肋从所述挡板密封面在所述水套侧壁的所述相对的密封肩部之间延伸以将所述密封表面定位成与所述水套的所述相对的密封肩部密封接合。

技术方案16：如技术方案13所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括设置在其上端的柔性保持件，该柔性保持件构造成从所述冷却剂挡板向外延伸以接合所述发动机缸体上台面的下部或唇部。

技术方案17：如技术方案13所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括在其下端处的定位底座，该定位底座构造成当所述冷却剂挡板***所述水套中时使所述冷却剂挡板稳定而不运动。

技术方案18：如技术方案13所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的密封体的第一和第二密封表面单独地构造以匹配所述水套任一侧上的水套侧密封肩部的轮廓。

技术方案19：如技术方案18所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的密封体的单独构造的所述第一和第二密封表面包括集成的模制拐点。

结合附图，通过下面关于本发明的最佳实施模式的详细描述将容易清楚本发明的上述特征和优点，以及其他特征和优点。

附图说明

其他目的、特征、优点和细节在下面关于实施例的详细说明中仅以示例的方式出现，详细说明参考附图，在附图中：

图1是穿过包含本发明特征的直列4缸内燃机的气缸部分截取的剖视平面图；

图2示出了应用于图1的内燃机的冷却剂挡板；

图3是穿过图1的内燃机沿剖面线3-3截取的剖视图；

图4是沿图3的剖面线4-4穿过图1的内燃机截取的剖视图；

图5是沿图3的剖面线5-5穿过图1的内燃机截取的剖视图；

图6示出了应用于图1内燃机的冷却剂挡板的另一实施例的侧视图；

图7示出了图6的冷却剂挡板的另一侧视图；

图8是沿剖面线3-3穿过图1的内燃机截取的另一剖视图；

图9是沿图5的线10-10穿过图1的内燃机截取的剖视图；

图10是沿图5的线11-11穿过图1的内燃机截取的剖视图；和

图11是图6和图7的冷却剂挡板的后视图。

具体实施方式

下面的描述在本质上仅为示例性的且不意图限制本发明、应用或使用。应理解，在所有附图中，对应的附图标记表示相同或对应的零件和特征。

参考图1，在示例性实施例中，示出了4缸直列往复式内燃机12的发动机缸体10。应理解，发动机（即，4缸、直列）的具体构造仅为了说明的目的，且本发明可同样应用于就活塞数量而言有多种（2、3、4、5、6、8等）选择的其他构造（例如V型构造、水平对置）的发动机。图1中示出的缸体10的部分是上部或气缸部分14，并包括多个气缸壁16，每个气缸壁构造成接收在其内往复运动的活塞（未示出）。气缸壁16被水套18包围，冷却介质（诸如发动机冷却剂20）循环通过该水套，以在内燃机12的操作期间去除气缸壁16的余热。水套18被发动机缸体10的外壁22包围，限定可被加压的密闭的冷却***。

冷却剂入口24延伸通过发动机缸体10的外壁22并与水套18流体连通，以用于从加压源，诸如水泵（未示出），传送冷却剂20。冷却剂20一进入水套18就被冷却剂挡板26沿预定方向转向或引导，该冷却剂挡板设置在水套中靠近冷却剂入口24。冷却剂挡板26操作以通过密封地关闭水套18来阻挡发动机冷却剂20的流动，从而引导冷却剂流如流动箭头28所示的围绕气缸壁16流动（在所示实施例中大致为U形）。冷却剂20在完成水套18限定的流路时可通过冷却剂出口30离开水套。冷却剂出口30可与气缸盖（未示出）流体连通，且发动机冷却剂随后循环通过气缸盖以从该处去除额外的热。由于冷却剂被引导流动通过水套18，因此相比于没有冷却剂引导流动的类似***（经过气缸盖的总冷却剂流量的约55％通过出口30离开且约45％通过气缸盖垫处的其他通道（未示出）到达气缸盖接口）而言提高了冷却效率。

参考图2，在示例性实施例中，冷却剂挡板26包括纵向延伸的密封体32，其具有第一上端34和第二下端36（上和下指的是***发动机缸体10的水套18时的相对位置）。纵向延伸的密封体具有长度“L”，当处于其安装位置时（图3），该长度基本等于水套18的深度，使得第一上端34紧邻发动机缸体10的气缸部分14的上台面38而终止，且第二下端36抵靠水套18的底部封闭端40。在示例性实施例中，冷却剂挡板26的第二下端可包括定位底座42，当挡板***到发动机缸体10中时，该定位底座可有效地使挡板定位并使挡板稳定而不移动。在另一示例性实施例中，柔性保持件44可从纵向延伸的密封体32的一侧46向外延伸并操作成在冷却剂挡板安装到水套18内之后接合发动机缸体上台面38的下部或唇部48，从而限制冷却剂挡板26在发动机缸体10的运动以及随后的内燃机12的装配过程中移位的可能性。在冷却剂挡板26通过上台面开口50安装的期间（图7和图8）柔性保持件44被压缩抵靠于纵向延伸的密封体32，并且一旦被安装在发动机缸体10中就可相对于发动机缸体上台面38的下部48卡扣就位，为安装者提供纵向延伸的密封体32正确地安装于其中的肯定指示。另外，在某些安装情况下，例如图3和图8所示的情况，柔性保持件44相对于发动机缸体上台面38的下部48施加偏压力，且因此推动纵向延伸的密封体32以与气缸体水套18的密封肩部56，58（图4 和图5）密封接合。

参考图3至图6，气缸体10是上台面封闭的设计，其优选为利用诸如砂型铸造或消失模铸造的方法的铸件。封闭的缸体设计为其中上表面或上台面38延伸经过或关闭水套18的一些部分，从而限制从发动机缸体上台面38完全进入水套。发动机缸体上台面38中的不同开口限定了通向水套18的通道，且通过这些开口50中的一个，冷却剂挡板可***到水套中。由于铸造加工的特性，水套18的侧壁52和54可能相互不平行延伸且同样，冷却剂挡板26没有构造成与侧壁52，54边缘密封。如图4和图5所示，在示例性实施例中，壁52和54限定相对的密封肩部56和58，密封肩部56和58从水套的顶部至底部延伸进入水套18的冷却流路，且构造成当冷却剂挡板通过发动机缸体上台面38中的开口50***到水套18中时以面密封的方式密封地接合冷却剂挡板26的后密封面或表面60。在一个示例性实施例中，定位肋62可沿着冷却剂挡板26的挡板密封面60纵向延伸。定位肋62的宽度稍小于在密封肩部56和58之间的水套18的宽度。定位肋62在水套侧壁52，54的密封肩部56，58之间延伸以帮助将密封表面或密封面60的翼部64，66定位成与密封肩部56，58面密封接合。在内燃机12的操作过程中，由于冷却剂入口24（冷却剂挡板26的前侧46）和冷却剂出口30（冷却剂挡板26的后密封面60）之间发动机冷却剂20流中的压力损失，在冷却剂挡板26的前侧46和后密封面60之间会存在压力差。冷却剂挡板26上的该压力差将有助于保证水套密封肩部56，58和冷却剂挡板26的密封表面64，66之间的充分密封。

发动机缸体水套18的密封肩部56，58和冷却剂挡板26的后挡板密封面60的构造允许相对于发动机冷却剂20在它们之间的流动建立相对被动的密封。因此，冷却剂挡板26可构造成为相对便宜的部件，其可不需要在边缘密封挡板情况下可能需要的内部刚性支撑。冷却剂挡板26可由合适的耐热复合物、柔性橡胶材料或其组合物构成，具有促进挡板密封表面64，66和水套密封肩部56，58之间的良好密封一致性的特性。另外，发动机缸体水套18与冷却剂挡板26的密封构造解决了相对的水套侧壁52，54之间的密封困难，所述侧壁由于用于生产本文所述类型的封闭缸体设计的这类铸造加工所固有的模锻斜度而可能是不平行的。

在图9至图11中所示的示例性实施例中，纵向延伸的密封体32可以这样的方式模制，允许每个密封肩部64，66被单独地构造成匹配水套18任一侧上的水套侧密封肩部56，58的轮廓。如图9和图10中显示，由于在发动机缸体10的铸造过程中水套型芯（未示出）留下的分型线68，70的不同位置，水套侧密封肩部56，58的轮廓可能发生明显变化。通过将拐点72和74（图11）集成到用于纵向延伸的密封体62的模具中，每个密封表面64，66可具有限定为提供与每个密封肩部56，58充分密封的不同型面。

现在参考图6至图8，在另一示例性实施例中，纵向延伸的密封体32可包括间隙特征80，其构造成在柔性保持件44被压缩时接收柔性保持件44的一部分，从而当密封体32***上台面开口50中时提供额外的间隙，以有助于将冷却剂挡板26装配到发动机气缸体10中。在某些安装情况下，设置在后挡板密封面60上的定位肋62可被分段的或为不连续的（图6至图8和图11）以降低冷却剂挡板26的纵向刚性，从而提高密封表面64，66的一致性，以便于相对于水套密封肩部56和58实现更好的密封。在示例性实施例中，定位架82可位于纵向延伸的密封体32的第一端34和第二端36的中间。当定位架82***发动机缸体10中时，定位架82与定位底座42配合以定位冷却剂挡板26并使其稳定不移动，尤其是在横向方向上。在又一示例性的实施例中，凹坑84（图6和图11）从前侧46延伸至后挡板面60，从而当冷却剂挡板26安装在发动机缸体10的水套18中时限定供发动机冷却剂20流动通过的冷却剂通道。凹坑84允许冷却剂20“泄露”经过冷却剂挡板26，从而防止水套18的壁上（例如定位底座42密封于该处）产生热点的可能性。类似的凹坑84可沿着纵向延伸的密封体32定位于另一轴向位置。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应明白在不背离本发明范围的情况下可对本发明进行各种改变并且可用等效物来替换其元件。另外，在不背离本发明的本质范围的情况下，可以进行多种修改以使特定的情况或材料适于本发明的教导。因此，本发明不限于作为实施本发明最佳模式而公开的特定实施方式，本发明应包括落在本发明范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的发动机缸体组件，包括：

气缸部分，其具有设置在其内多个气缸壁；

水套，该水套具有相对的侧壁并围绕所述多个气缸壁延伸以限定冷却剂流路；

冷却剂入口，其与所述水套流体连通以向所述水套传送冷却剂；

冷却剂出口，其与所述水套流体连通以从所述水套去除冷却剂；

相对的密封肩部，所述密封肩部从所述水套侧壁延伸进入所述水套的所述冷却剂流路，所述密封肩部基本上延伸所述水套的高度；和

冷却剂挡板，其具有纵向延伸的密封体并设置在所述水套中邻近所述密封肩部，所述冷却剂挡板具有挡板密封面，该挡板密封面构造成接合所述相对的密封肩部并引导通过所述冷却剂入口进入所述水套的冷却剂。

2.如权利要求1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的冷却剂挡板基本上延伸所述水套的高度。

3.如权利要求1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的冷却剂挡板还包括纵向延伸的定位肋，所述定位肋从所述水套侧壁的所述相对的密封肩部之间的所述挡板密封面延伸以将所述密封表面定位成与所述水套的所述相对的密封肩部密封接合。

4.如权利要求3所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述纵向延伸的定位肋被分段，以降低所述冷却剂挡板的纵向刚性并提高所述挡板密封表面相对于所述相对的密封肩部的一致性。

5.如权利要求1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述发动机缸体为上台面封闭的设计，其具有延伸进入所述水套靠近所述相对的密封肩部处的开口，所述冷却剂挡板通过所述开口***所述水套。

6.如权利要求5所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述冷却剂挡板还包括设置在其上端并从其向外延伸的柔性保持件，其中所述柔性保持件构造成压缩抵靠所述纵向延伸的密封体以便所述冷却剂挡板***所述开口并在***到所述水套之后接合所述发动机缸体上台面的下部或唇部。

7.如权利要求6所述的用于内燃机的发动机缸体组件，其中所述柔性保持件相对于所述发动机缸体上台面的所述下部或唇部施加偏压力，以推动所述纵向延伸的密封体与所述气缸盖水套的所述密封肩部密封接合。

8.如权利要求6所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括间隙特征，该间隙特征形成于所述纵向延伸密封体中并构造成接收所述柔性保持件的一部分从而当所述冷却剂挡板***所述发动机气缸体的上台面开口时提供一定程度的额外间隙。

9.如权利要求1所述的用于内燃机的发动机缸体组件，所述冷却剂挡板还包括在其下端处的定位底座，该定位底座构造成当所述冷却剂挡板***所述水套中时使所述冷却剂挡板稳定而不运动。

10.一种用于内燃机的发动机缸体组件，包括：

上台面封闭的气缸部分，其具有设置在其内的多个气缸壁；

水套，其具有相对的侧壁并围绕所述多个气缸壁延伸以限定围绕所述气缸壁的冷却剂流路；

冷却剂入口，其与所述水套流体连通，以向所述水套传送冷却剂；

冷却剂出口，其与所述水套流体连通，以从所述水套去除冷却剂；

第一和第二、相对的密封肩部，所述密封肩部从所述水套侧壁延伸进入所述水套的所述冷却剂流路，所述密封肩部延伸所述水套的高度；

开口，其延伸通过所述上台面封闭的气缸部分邻近所述相对的密封肩部；和

纵向延伸的冷却剂挡板，其通过所述封闭的气缸盖部分中的开口***所述水套，所述冷却剂挡板具有挡板密封面，该挡板密封面具有第一和第二密封表面，该第一和第二密封表面构造成接合所述相对的密封肩部以在其间限定面密封并构造成相对于冷却剂流关闭所述水套的一部分并引导通过所述冷却剂进入所述水套的冷却剂流。

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