气缸盖偏移倒角设计

技术领域

本公开总体上涉及内燃发动机的发动机缸体(engine block)中的气缸盖。

背景技术

内燃发动机包括气缸盖，气缸盖界定将进气和排气输送至气缸和从气缸输送出的通道。阀用于选择性地打开和关闭通往气缸的通道，并且沿着阀导向孔被引导至适当的位置。阀上的不均匀力(来自进入气缸的气体和/或离开气缸的气体)可能导致阀与阀导向孔摩擦。对阀导向孔的反复摩擦可能会导致阀导向孔的磨损。严重的导向孔磨损可能导致密封缺陷(faulty seal)或阀爆震，这两种情况都可能需要昂贵的修理，或甚至更换气缸盖来缓解。目前减少阀导向件磨损的方法包括安装独立的导向件。然而，这在发动机组件中引入了附加的部件，并且影响了制造组装。

发明内容

一组实施例涉及一种发动机，该发动机包括气缸体和气缸盖组件，其中多于一个气缸界定在气缸体与气缸盖之间。气缸盖组件包括气缸盖和界定在气缸盖内的多于一个通道，这些通道经由多于一个气缸端口流体联接至多于一个气缸，其中气缸端口中的每一个气缸端口包括倒角部分。气缸盖组件还包括多于一个阀，多于一个阀中的每一个阀选择性地联接至多于一个气缸端口中的相应的气缸端口。

另一组实施例涉及一种发动机，该发动机包括气缸体和气缸盖组件，所述气缸体界定多于一个气缸，所述气缸盖组件包括：气缸盖；多于一个通道，所述多于一个通道界定在所述气缸盖内，所述多于一个通道经由多于一个气缸端口流体联接至所述多于一个气缸，其中，所述多于一个气缸端口中的每一个气缸端口包括倒角部分；和多于一个阀，所述多于一个阀中的每一个阀选择地联接至所述多于一个气缸端口中的相应的气缸端口。

在一些实施例中，所述发动机还包括流体联接至所述多于一个通道的排气系统。

在一些实施例中，所述倒角部分界定中心倒角轴线，所述中心倒角轴线对应于所述多于一个阀中的相应的阀所沿着操作的轴线。

在一些实施例中，所述多于一个阀中的每个阀包括：阀杆；和阀头，所述阀头与所述阀杆邻接，其中对应的倒角部分接纳所述阀头。

在一些实施例中，所述倒角部分对应于与所述多于一个气缸端口中的相应的气缸端口相关联的阀的阀头的形状。

在一些实施例中，所述多于一个阀中的每一个阀与所述倒角部分形成密封，所述倒角部分与所述多于一个气缸端口中的相应的气缸端口相关联。

在一些实施例中，所述气缸端口中的每一个气缸端口的所述倒角部分远离所述多于一个通道中的对应的通道成角度。

在一些实施例中，所述多于一个气缸端口中的第一气缸端口的所述倒角部分界定第一形状，并且所述多于一个气缸端口中的第二气缸端口界定第二形状，其中所述第一形状不同于所述第二形状。

另一组实施例涉及一种发动机的气缸盖组件，该气缸盖组件包括气缸盖、界定在气缸盖内的多于一个通道，以及流体联接至多于一个通道的多于一个气缸端口。多于一个气缸端口包括倒角部分。

另一组实施例涉及一种发动机的气缸盖组件，所述气缸盖组件包括：气缸盖；多于一个通道，所述多于一个通道界定在所述气缸盖内；以及多于一个气缸端口，所述多于一个气缸端口流体联接至所述多于一个通道，所述多于一个气缸端口中的每一个气缸端口包括倒角部分。

在一些实施例中，所述气缸盖组件还界定多于一个阀导向孔，其中所述多于一个阀导向孔中的每一个阀导向孔界定导向孔轴线。

在一些实施例中，由所述倒角部分中的每一个倒角部分界定的中心倒角轴线与所述多于一个阀导向孔中的相应的阀导向孔的所述导向孔轴线同轴。

在一些实施例中，所述中心倒角轴线从中心通道轴线偏移一偏移距离，所述中心通道轴线由所述多于一个通道中的相应的通道界定。

在一些实施例中，所述偏移距离是约1.3毫米。

在一些实施例中，所述中心倒角轴线从所述多于一个通道中的相应的通道偏移一偏移角度。

在一些实施例中，所述偏移角度是约45度。

在一些实施例中，所述倒角部分的高度沿所述倒角部分的边缘从最小高度增加至最大高度。

在一些实施例中，所述倒角部分远离所述多于一个通道中的相应的通道的中心通道轴线突出，所述倒角部分在所述最大高度处比在所述最小高度处更远离所述中心通道轴线突出。

在一些实施例中，所述倒角部分沿高度从第一宽度至第二宽度呈锥形。

在一些实施例中，所述第二宽度大于所述第一宽度。

在一些实施例中，所述多于一个气缸端口形成在所述气缸盖内。

本概述仅是说明性的，并不意图以任何方式进行限制。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本公开将变得更加充分理解，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是根据示例性实施例的发动机的框图；

图2是根据示例性实施例的气缸盖和阀的一部分的截面图；

图3是根据示例性实施例的气缸端口的截面图；

图4是根据示例性实施例的具有多于一个气缸端口的气缸盖的仰视图；和

图5是图4的气缸盖的气缸端口之一的特写仰视图。

具体实施方式

在转向详细示出某些示例性实施例的附图之前，应当理解，本公开不限于说明书中阐述的或附图中示出的细节或方法。还应理解，本文使用的术语仅仅是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。提供特定实施方式和应用的示例主要是为了说明的目的。

本文的实施方式涉及一种用于减少内燃发动机的气缸盖中的阀导向孔中的磨损的系统。在一些实施例中，内燃发动机的气缸盖包括在远离多于一个气缸(例如，燃烧室)引导的进气通道和/或排气通道中的偏移倒角(例如，埋头孔(countersink)、圆角等)。偏移倒角被配置成通过以特定方式将流围绕阀引导且因此减少阀上的力的不平衡来减少阀导向孔上的磨损。每个燃烧室具有至少一个阀和对应于该阀的通道。在一些实施例中，每个通道包括其自身的用于引导流的系统。在一些实施例中，每个偏移倒角都是专门为其所在的气缸盖的部分设计的。

如本文所使用的，术语“流”指的是可以进入或离开发动机的燃烧室的进气(例如，空气、燃料、再循环排气等)和/或排气(例如，二氧化碳、未燃烧的碳氢化合物等)。当流进入和离开气缸时，流可能会在阀上施加流体力。

图1是根据示例性实施例的发动机100的框图。发动机100可以用于发动机系统(例如，利用内燃发动机发电的系统)中。在一些实施例中，发动机100可以是燃气发动机(例如，使用汽油作为燃料的发动机)或柴油发动机(例如，使用柴油作为燃料的发动机)。在一些实施例中，发动机100可以利用天然气(例如，压缩天然气、液化天然气等)作为燃料源。在一些实施例中，发动机100可以使用多于一种类型的燃料(例如，双燃料发动机等)。发动机100可以包括在交通工具上，例如汽车、卡车、船只等。在一些实施例中，发动机100包括在固定式发动机系统(例如，发电机、泵等)中。

发动机100包括联接至气缸体104的气缸盖组件102。在一些实施例中，气缸盖垫片可以插入气缸盖组件102与气缸体104之间。多于一个气缸105(例如，发生燃烧的空间)界定在气缸体104内。发动机100可以包括布置在发动机构造(例如，直列发动机、V型发动机、平置式发动机、W型发动机等)中的任何数量(例如，1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13等)的气缸105。例如，发动机100可以处于直列式6气缸构造中，其中直列式6气缸发动机具有布置在一行中的六个气缸105。发动机100可以是任何尺寸的排量(例如，1L、1.5L、2L、2.5L、3L、3.5L、4L、4.5L、5L、6L、7L、8L等)。气缸盖组件102和气缸体104进一步联接至附加的发动机部件106。附加的发动机部件106是配置为用于发动机100的功能的部件(例如，排气系统、燃料喷射器、进气歧管、过滤器、凸轮轴等)和/或被配置为传递或转换由发动机100产生的动力的部件(例如，交流发电机、驱动轴等)。

气缸盖组件102包括与多于一个阀110可操作地联接的气缸盖108。在一些实施例中，气缸盖组件102仅包括气缸盖108。阀110选择性地允许或限制进入/离开气缸105和进入/离开多于一个通道112的流。通道112可以采取界定在气缸盖108内的大致管状空间的形式。通道112将气缸105流体联接至发动机100的进气系统(例如，过滤器、气化器等)和/或排气系统(例如，催化转换器、排气再循环系统等)。气缸盖108界定了多于一个阀导向孔114，这些阀导向孔114将阀110在打开位置(例如，流可以通过通道112进入和/或离开气缸104)与关闭位置(例如，流被阻止通过通道112进入和/或离开气缸104)之间引导。阀导向孔114将阀110引导至气缸盖108中的预定位置。偏离预定位置(例如，可能由阀导向孔114磨损引起)可能导致发动机爆震、密封缺陷或其他操作问题。在一些实施例中，阀导向孔114可以用润滑剂(例如，石墨、油、硅酮等)润滑。在一些实施例中，阀导向孔114可以包括与阀导向孔114不同材料的内套筒。

图2是根据示例性实施例的气缸盖108和一个阀110的一部分的截面图。阀110包括联接至阀头204的阀杆202。阀杆202是阀110的圆柱形部分，当阀在打开位置与关闭位置之间操作时，该圆柱形部分滑动穿过阀导向孔114。当阀110处于打开位置时，进入和/或离开气缸104的流可以推动阀杆202抵靠在阀导向孔114的内壁203上。该力可以导致阀杆202与阀导向孔114的内壁203摩擦，在阀导向孔114上产生磨损并使阀导向孔变宽。阀导向孔114上的磨损会导致阀导向孔114在操作期间错误地引导阀110。这样的错误引导可能导致发动机爆震(例如，发动机产生的爆震声)、阀密封缺陷或其他可能影响发动机100性能的问题。

阀头204与阀杆202邻接。阀头204包括加强阀头204与阀杆202之间的过渡的倒圆角的部分。阀头204是圆盘状部件，其形状对应于气缸盖108的气缸端口206。气缸端口206定义为气缸盖108中的开口，并且是气缸盖108的使气缸与通道112流体联接的部分。气缸端口206被配置成当阀110处于打开位置时将流围绕阀110引导。阀110选择性地联接至相应的气缸端口206。气缸端口206还被配置成当阀110处于关闭位置时与阀头204形成密封，从而防止气缸内容物进入通道112。气缸端口206的形状大致对应于阀110的形状。例如，当阀110为圆形时，气缸端口为圆形。当阀110处于关闭位置时，对应的形状允许气缸端口206和阀110形成密封。当阀110处于打开位置时，气缸端口206的形状的变化影响气体如何围绕阀110流动，从而影响阀110上的力。在一些实施例中，气缸端口206包括在操作期间减少涡流、再循环或其他流动方面的特征(例如，翅片、倒角、圆角等)。在一些实施例中，气缸端口206和阀头204可以是圆形、椭圆形或多边形(例如，3边、4边、5边、6边、7边、8边、9边等)形状。在一些实施例中，气缸端口206和阀头204的形状可以是不规则的(例如，不是矩形、正方形、圆形等)，并且可以专门设计成将流围绕阀引导。

图3是根据示例性实施例的气缸端口206的截面图。气缸端口206被配置成减小阀110上的净力，这又减小了阀导向孔114上的磨损。气缸端口206包括被配置成接纳阀头204的倒角部分300。倒角部分300沿高度从第一宽度302至第二宽度304呈锥形。第一宽度302和第二宽度304被设定尺寸为当阀110处于关闭位置时接纳阀头204，从而形成密封。在一些实施例中，第二宽度304大于第一宽度302。在一些实施例中，气缸端口206可以包括具有不同宽度的附加部分。倒角部分300可以从一个宽度至另一个宽度呈锥形。例如，倒角部分300可以从第一宽度302至第二宽度304，然后至第三宽度，然后至第四宽度而呈锥形。在一些实施例中，气缸端口206包括倒角部分300与通道112之间的中间区域305。中间区域305的宽度是第一宽度302。中间区域305的宽度可以小于、等于或大于通道112的宽度。中间区域305可以包括引导或以其他方式影响流的特征。

倒角部分300的形状(例如，倒角角度、锥度等)对应于阀头204的形状。在一些实施例中，倒角部分300可以包括垫片或类似特征，以提供更紧密的密封。倒角部分300的由从倒角开始至倒角结束的竖直高度界定的高度沿着气缸端口206的边缘变化。倒角部分300包括最小高度306和最大高度308。在一些实施例中，最小高度与最大高度308相对(例如，远离最大高度180度)。倒角部分300的高度沿着倒角部分300的边缘从最小高度306增加至最大高度308。在一些实施例中，倒角部分300的斜率(例如，高度的变化)可以是线性的(例如，沿着直线)、指数的(例如，沿着指数线)等。在一些实施例中，斜率可以是恒定的(例如，遵循一种模式)或者可以是不规则的，其中倒角部分300的不同区域遵循不同的模式。例如，倒角部分300的第一部分可以遵循线性斜率，而倒角部分300的另一部分可以遵循指数斜率。

与没有倒角部分300的气缸端口相比，倒角部分300改变了流可如何进入/离开气缸。倒角部分300允许更多的流通过倒角部分300的具有更大的高度(例如，在最大高度308处)的区域进入。倒角部分300被设计成通过引导流如何围绕阀110移动来最小化阀110上的净力。在一些实施例中，倒角部分300的边缘是倒圆的(例如，倒圆角等)或尖锐的，例如在埋头孔中。在一些实施例中，倒角部分300的边缘可以具有倒圆的区域和尖锐的区域。可以包括倒圆的边缘以增加围绕某些部分的空气流。

倒角部分300在对应于最大高度308的位置处比在最小高度306处从通道中心轴线310突出得更远。通道中心轴线310对应于通道112在第一宽度302处的中心轴线。与倒角部分300的高度类似，倒角部分300的延伸部界定斜率。斜率可以是恒定的或不规则的，其中突出的倒角部分300的不同区域遵循不同的模式。倒角部分300的宽度在最小高度306与最大高度308之间的差界定偏移312。在通道中心轴线310与倒角轴线314之间测量偏移312。倒角轴线314被定义为与沿倒角部分300的边缘的每个点等距的轴线。在一些实施例中，倒角轴线314对应于阀110可操作地沿其行进的轴线和/或阀导向孔114的中心轴线。偏移312还改变流可如何进入/离开气缸。偏移312针对气缸端口206的部分(例如在最大高度308处)配置，以允许更多的流通过。在一些实施例中，由偏移312界定的偏移距离约为1.3mm。在一些实施例中，偏移312特别针对其所在的气缸端口206配置。

图4是根据示例性实施例的具有多于一个气缸端口206的气缸盖108的仰视图。气缸盖108可以包括任何数量的气缸端口206。气缸端口206可以是进气端口(例如，进气通过其进入气缸的端口)或排气端口(例如，排气通过其离开气缸的端口)。气缸盖108上的气缸端口206的构型对应于发动机100的类型和需求。例如，气缸盖208可以包括每个气缸一个排气端口和一个进气端口。作为另一示例，气缸盖208可以包括每个气缸两个排气端口和两个进气端口。气缸端口206可以各自包括单独的通道112，或者两个或更多个气缸端口206可以流体联接至同一通道112。图4示出了通道112，该通道通过气缸端口206将排气从气缸引导出来。气缸端口206界定了主轴线400和副轴线402。主轴线400被界定为穿过倒角轴线314并且平行于气缸盖108的参考轴线。例如，气缸盖108的参考轴线可以是气缸盖108的长度或宽度。副轴线402垂直于主轴线400并且也穿过倒角轴线314。倒角部分300界定偏移方向404。偏移方向404是偏移312相对于通道中心轴线310处于其最大值的方向。倒角部分300远离通道112偏移，并且进一步界定偏移角度406，该偏移角度406被测量为主轴线400与偏移方向404之间的小弧。偏移角度406可以是任何角度(1度、2度、5度、10度、15度、30度、45度、60度、75度、90度、120度等)。在一些实施例中，当主轴线400平行于气缸盖108的宽度时，偏移角度406约为45度。

具有偏移312和偏移角度406的倒角部分300将流围绕阀110引导，使得将阀杆202推入阀导向孔114的力最小化，从而减少对阀导向孔114的磨损。在一些实施例中，气缸盖108的每个气缸端口206的形状(例如，倒角部分300、偏移312和偏移角度406)专门针对对应的气缸端口206配置，使得对应于气缸端口206的阀导向孔114上的磨损最小化。例如，第一气缸端口可以界定第一形状，并且第二气缸端口可以界定第二形状，其中第一形状不同于第二形状。

图5是图4的气缸盖108的气缸端口206之一的特写仰视图。气缸端口206包括在偏移角度406处界定偏移312的倒角部分300。如图5所示，倒角轴线314与由阀导向孔114界定的中心轴线(例如，阀导向孔轴线)同轴。这样的对准确保阀110与气缸端口206对准。

气缸端口206可以与气缸盖108一起制造(例如，铸造、组装等)，并且因此在气缸盖108内形成，或者可以在处理步骤(例如，铣削、切割等)期间形成。在一些实施例中，机器(例如，铣床、车床、钻床等)，例如计算机数控机器，用于移除气缸盖108的部分以形成倒角部分300。在一些实施例中，倒角部分300可以是固定联接(例如，粘附、焊接、螺栓连接等)至气缸盖108的独立部件。在一些实施例中，气缸端口206可以包括用于引导流的附加特征。附加特征可以具有与倒角部分相似的目的(例如，将流围绕阀110引导)，或者可以被配置为用于其他目的，例如减少涡流形成、减轻重量、提供结构支撑等。

虽然本说明书包含很多特定的实施细节，但这些不应被解释为对可被要求保护的范围的限制，而是应被解释为对特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在独立的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何适当的子组合的方式实施。此外，虽然特征可以被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可以从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。

如本文关于数值范围所使用的，术语“近似”、“大约”、“基本上”和类似术语通常表示所公开值的+/-10％。当术语“近似”、“大约”、“基本上”和类似术语应用于结构特征(例如，描述其形状、尺寸、定向、方向等)时，这些术语意味着涵盖可能由例如制造或组装过程导致的结构上的微小变化，并且旨在具有与本公开主题所属的本领域普通技术人员的普遍和接受的用法相一致的广泛含义。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在所附权利要求中所述的公开的范围内。

应注意，如本文用于描述各实施例的术语“示例性的”及其变体旨在表明这类实施例是可能的实施例的可能的示例、代表、或例证(并且这类术语不意图暗示这类实施例必然是特别的或极好的示例)。

本文所使用的术语“联接”及其变体是指两个构件直接地或间接地相互连结。这样的连结可以是固定的(例如，永久的或不变的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连结可以通过以下实现：两个构件彼此直接联接，使用单独的中间构件和彼此联接的任何附加的中间构件来使两个构件彼此联接，或者使用与两个构件中的一个整体地形成为单个整体的中间构件来使两个构件彼此联接。如果“联接”或其变体被附加术语(例如，直接地联接)所修饰，则上面提供的“联接”的一般定义被附加术语的简单语言含义所修饰(例如，“直接地联接”意味着两个构件的连结，而没有任何单独的中间构件)，从而产生比上述提供的“联接”的一般定义更窄的定义。这样的联接可以是机械的、电的或流体的。

本文对元件位置的引用(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”)仅用于描述图中各种元件的定向。应当注意，根据其他示例性实施例，各种元件的定向可以不同，并且这样的变体旨在由本公开所涵盖。

此外，术语“或”在其包括性意义上(而不是在其排他意义上)被使用，使得例如当用于例如连接一列要素时，术语“或”意指该列中的要素中的一个、一些或所有。除非另有明确陈述，否则诸如短语“X、Y或Z中的至少一个”的连接词语言在上下文中被理解为通常用于表达项、术语等可以是X、Y、Z、X和Y、X和Z、Y和Z或X、Y和Z(即，X、Y和Z的任何组合)。因此，这样的连接词语言通常不意图意味着某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个各自存在，除非另有指示。

重要的是要注意，在各个示例实施方式中示出的系统的构造和布置在性质上只是说明性的而非限制性的。出现在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改期望受到保护。应理解，一些特征可以不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本申请的范围内，该范围由所附权利要求限定。当语言“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非特别地相反地陈述。

虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改是可能的(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等方面的变化)，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式改变，并且分立元件或位置的性质或数量可以更改或改变。根据可选择的实施例，任何方法过程的顺序或次序可以改变或重新排序。也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本公开的范围。