Головка блока цилиндров (варианты)

Предложена головка блока цилиндров. Головка блока цилиндров включает в себя участок первой камеры сгорания, верхнюю охлаждающую сердцевину и нижнюю охлаждающую сердцевину, направляющие тепло из первой камеры сгорания и включающие в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающего канала, причем первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал проходят вдоль поперечной оси, причем по меньшей мере участок первого охлаждающего канала отделен от второго охлаждающего канала посредством первой и второй стенок.

(Фиг. 1)

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Охлаждающие рубашки, такие как водяные рубашки, используются в двигателях для отвода тепла с узла двигателя и обеспечения охлаждения для различных компонентов двигателя. Поэтому, вероятность термического ухудшения работы блока двигателя и компонентов, соединенных с ним, может уменьшаться. Более того, охлаждающие рубашки могут давать камере сгорания возможность поддерживаться при требуемой рабочей температуре или в пределах требуемого рабочего температурного диапазона, тем самым, повышая эффективность сгорания. Охлаждающие рубашки могут быть встроены в головку блока цилиндров и/или блок цилиндров для содействия температурному регулированию в разных секциях двигателя.

В патенте США 5745993 раскрывается двигатель, имеющий водяную рубашку, интегрированную в головку блока цилиндров. Вода протекает через водяную рубашку в головке блока цилиндров, а также водяную рубашку в блоке цилиндров, чтобы отводить тепло из двигателя, вырабатываемое во время сгорания. Водяная рубашка включает в себя первый канал, расположенный под выпускным отверстием и смежный с седлом выпускного клапана, а также второй канал, расположенный смежно с другим участком седла выпускного клапана и впускного клапана. Как результат, может происходить неравномерное охлаждение седла клапана, а тем самым, коробление седла клапана. Коробление седла клапана может побуждать клапан всего лишь частично уплотнять камеру сгорания, тем самым, ухудшая работу при сгорании. В частности, газы могут вытекать из камеры сгорания во время такта сжатия и/или рабочего такта, тем самым, снижая эффективность сгорания.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Поэтому, в одном из подходов, предложена головка блока цилиндров. Головка блока цилиндров включает в себя участок первой камеры сгорания, нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком первой камеры сгорания, причем нижняя охлаждающая сердцевина включает в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, причем первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, и по меньшей мере участок первого охлаждающего канала отделена от второго охлаждающего канала посредством первой и второй стенок.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит направляющую выхлопа внутри головки блока цилиндров и верхнюю охлаждающую сердцевину.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит первый охлаждающий канал, который расположен на первой стороне направляющей выхлопа, причем верхняя охлаждающая сердцевина расположена на второй стороне направляющей выхлопа.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит первую и вторую стенки, который расположены на выпускной стороне первой камеры сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит второй охлаждающий канал, который захватывает расстояние между двумя направляющими выпускных клапанов первой камеры сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит участок второй камеры сгорания, причем нижняя охлаждающая сердцевина, направляет тепло из второй камеры сгорания и включает в себя третий охлаждающий канал, причем первый охлаждающий канал и третий охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, причем, по меньшей мере, участок первого охлаждающего канала отделена от третьего охлаждающего канала посредством третьей и четвертой стенок.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит первую камеру сгорания, которая является смежной со второй камерой сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров двигателя содержит участок камеры сгорания; и нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, причем первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, и первый вертикальный охлаждающий канал, продолжается со стороны сочленения блока головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит первое выпускное отверстие с первым седлом выпускного клапана и второе выпускное отверстие со вторым седлом выпускного клапана, причем первый вертикальный охлаждающий канал полностью находится в области между 180 и 270 градусов, измеренных от центральной линии выпускных отверстий и в направлении против часовой стрелки от элемента между первым и вторым седлами клапана по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит второй вертикальный охлаждающий канал, продолжающийся со стороны сочленения блока двигателя головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит первый и второй вертикальные охлаждающие каналы, которые расположены на выпускной стороне камеры сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит третье выпускное отверстие с третьим седлом выпускного клапана и четвертое выпускное отверстие с четвертым седлом выпускного клапана, и в котором второй вертикальный охлаждающий канал полностью находится в области между 180 и 270 градусов, измеренных от центральной линии выпускных отверстий и в направлении по часовой стрелке от элемента между третьим и четвертым седлами клапана по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров включает в себя наружную стенку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит нижнюю охлаждающую сердцевину, которая включает в себя пустое пространство между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит участок первой камеры сгорания; нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком первой камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, причем первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси; и наружную стенку, формирующую одну сторону первого охлаждающего канала и второго охлаждающего канала, причем наружная стенка включает в себя первую выемку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит выемку, которая формирует пустое пространство в нижней охлаждающей сердцевине между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит участок второй камеры сгорания, причем наружная стенка включает в себя вторую выемку.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит вторую выемку, которая расположена на выпускной стороне второй камеры сгорания.

В одном из подходов головка блока цилиндров содержит первую и вторую камеры сгорания, которые являются смежными, причем первая выемка является зеркальным отображением второй выемки.

В одном из подходов головка блока цилиндров дополнительно содержит фланец выпускного отверстия, направляющий выхлоп из первой и второй камер сгорания, причем первая и вторая выемки расположены между первой и второй камерами сгорания и фланцем выпускного отверстия.

Когда используется вышеупомянутая головка блока цилиндров, вероятность коробления седла клапана может снижаться наряду с одновременным обеспечением охлаждения для головки блока цилиндров, а особенно, выпускного коллектора. Следовательно, коробление седла клапана может исключаться наряду с поддержанием головки блока цилиндров в пределах требуемой рабочей температуры. Поэтому, камера сгорания может эксплуатироваться в рамках требуемого температурного диапазона, повышая эффективность сгорания, не оказывая отрицательного влияния на форму головки блока цилиндров, а особенно седло клапана, посредством коробления.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, в отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами. Например, несмотря на то, что примеры, приведенные в материалах настоящего описания, показывают осевое смещение сердцевины, поворотное смещение (или комбинация осевого и поворотного смещения) также может использоваться.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение узла двигателя.

Фиг. 2 показывает первый вид примерной головки блока цилиндров, включенной в узел 100 двигателя, показанный на фиг. 1.

Фиг. 3 показывает второй вид примерной головки блока цилиндров, показанной на фиг. 2.

Фиг. 4 показывает вид в поперечном разрезе примерной головки блока цилиндров, показанной на фиг. 2.

Фиг. 5 показывает примерную нижнюю сердцевину головки блока цилиндров, показанной на фиг. 2.

Фиг. 6 и 7 показывают графики, изображающие радиальное искажение седла клапана в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Фиг. 8 показывает еще один вид головки блока цилиндров, показанной на фиг. 2.

Фиг. 2-5 и 8 начерчены приблизительно в масштабе.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение узла 100 двигателя и системы 102 охлаждения. Как показано, двигатель включает в себя блок 104 цилиндров, соединенный с головкой 106 блока цилиндров, формирующей по меньшей мере одну камеру 108 сгорания. Головка 106 блока цилиндров может указываться ссылкой как головка блока цилиндров двигателя. Головка 106 блока цилиндров может изготавливаться посредством цельной отливки в некоторых примерах. Блок 104 цилиндров может изготавливаться посредством цельной отливки в некоторых примерах. Таким образом, головка 106 блока цилиндров и/или блок 104 цилиндров каждый может быть сформирован из единого сплошного куска материала. Пригодные материалы, которые могут использоваться для изготовления блока 104 цилиндров, включают в себя алюминий, железо и/или магний. Пригодные материалы, которые могут использоваться для изготовления головки 106 блока цилиндров, включают в себя алюминий и/или железо.

Узел 100 двигателя, кроме того, включает в себя систему 110 впуска и систему 112 выпуска. Система 110 впуска выполнена с возможностью предоставлять всасываемый воздух в камеру 108 сгорания и может включать в себя впускной коллектор 114, дроссель 116, впускной клапан 118, и т.д. Дроссель 116 может быть электронным и может быть выполнен с возможностью управлять потоком воздуха в камеру 108 сгорания. Дроссель 116 может управляться посредством контроллера 200, показанного на фиг. 2, подробнее обсужденного в материалах настоящего описания. Стрелка 119 обозначает поток воздуха в камеру 108 сгорания. Также следует понимать, что, когда впрыск во впускной канал используется в узле 100 двигателя, стрелка 119 также может обозначать поток топлива в камеру 108 сгорания.

Система 112 выпуска выполнена с возможностью принимать выхлопные газы из камеры 108 сгорания и может включать в себя направляющую 120 выхлопа, выпускной клапан 122, одно или более устройств 124 контроля выхлопа (например, каталитический нейтрализатор, фильтр), и т.д. Дополнительные компоненты, которые могут быть включены в узел 100 двигателя, могут включать в себя турбонагнетатель и систему рециркуляции выхлопного газа (EGR) в некоторых примерах. Стрелка 125 обозначает поток выхлопа из камеры 108 сгорания в систему 112 выпуска.

Система 102 охлаждения может включать в себя охлаждающую рубашку 126 головки блока цилиндров, интегрированную в головку 106 блока цилиндров. Дополнительно, в некоторых примерах, система 102 охлаждения дополнительно включает в себя охлаждающую рубашку 128 блока цилиндров, интегрированную в блок 104 цилиндров. Охлаждающая рубашка 126 головки блока цилиндров и охлаждающая рубашка 128 блока цилиндров каждая может включать в себя множество каналов, осуществляющих циркуляцию охладителя вокруг двигателя. В изображенном примере, охлаждающие рубашки (126 и 128) соединены в параллельной конфигурации потока. Однако, предполагались другие конфигурации потока. Например, охлаждающие рубашки могут быть соединены в последовательной конфигурации потока, или комбинация последовательной и параллельной конфигурации потоков может использоваться в некоторых примерах.

Дополнительно, в изображенном примере, как охлаждающая рубашка 126 головки блока цилиндров, так и охлаждающая рубашка 128 блока цилиндров находятся в сообщении по текучей среде с теплообменником 130. Теплообменник 130 выполнен с возможностью переносить тепло от системы охлаждения во внешнюю текучую среду, такую как окружающий воздух, текучая среда переноса тепла, и т.д. Однако, в других примерах, каждая охлаждающая рубашка может быть включена в отдельные контуры охлаждения, имеющие отдельные теплообменники.

Система 102 охлаждения дополнительно включает в себя насос 132, выполненный с возможностью обеспечивать высоту давления для системы 102 охлаждения. Как результат, текучая среда может подвергаться циркуляции в системе 102 охлаждения. Хотя насос 132 расположен ниже по потоку от теплообменника 130, насос может быть в другом местоположении в других примерах. Дополнительно, рабочая жидкость в системе 102 охлаждения может включать в себя воду, антифриз или другой пригодный охладитель. Следует понимать, что система 102 охлаждения может приводиться в действие для поддержания камеры 108 сгорания, головки 106 блока цилиндров и/или блока 104 цилиндров в пределах предопределенного температурного диапазона. Более конкретно, насос 132 может эксплуатироваться для поддержания узла 100 двигателя и, особенно, камеры 108 сгорания в пределах требуемого рабочего температурного диапазона, который может быть предопределенным. Контроллер 200, показанный на фиг. 2, обсужденный подробнее в материалах настоящего описания, может использоваться для управления насосом 132. Вероятность термического ухудшения работы узла 100 двигателя снижается, а эффективность сгорания может повышаться, когда температура узла 100 двигателя поддерживается в желательном диапазоне. Стрелки 133 обозначают поток охладителя в системе 102 охлаждения.

Хотя на фиг. 1 изображена одиночная камера 108 сгорания, следует понимать, что, в других примерах, множество камер сгорания может быть включено в узел 100 двигателя. Более того, поршень возвратно-поступательного хода может быть расположен в камере 108 сгорания. Поршень может быть соединен и выполнен с возможностью вращать коленчатый вал. В свою очередь, коленчатый вал может быть выполнен с возможностью выдавать энергию вращения на одно или более ведущих колес через привод на ведущие колеса, который может включать в себя маховик, коробку передач и сцепление, и т.д.

Топливная форсунка (не показана) также может быть соединена с камерой 108 сгорания. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться из впускного отверстия, что известно специалистам в данной области техники как впрыск во впускной канал. Еще дополнительно в некоторых примерах, может использоваться комбинация впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Топливо может доставляться в топливную форсунку топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показаны). Двухэтапная топливная система высокого давления может использоваться для формирования высоких давлений топлива на форсунке. Однако, в других примерах, может использоваться другая пригодная топливная форсунка.

В некоторых примерах, узел 100 двигателя может быть соединен c системой электродвигателя/аккумуляторной батареи в гибридном транспортном средстве. Гибридное транспортное средство может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы, каждый цилиндр в узле 100 двигателя типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выхлопа. Следует понимать, что впускной клапан 118 и выпускной клапан 122 может приводиться в действие циклически для выполнения вышеупомянутых циклов сгорания.

Фиг. 2 показывает вид в перспективе примерной головки 106 блока цилиндров. Головка 106 блока цилиндров включает в себя верхнюю сторону 200, нижнюю сторону 202, выпускную сторону 204, впускную сторону 206, переднюю сторону 210 и заднюю сторону 208. Задняя сторона 208 включает в себя поверхность 212 сочленения крышки двигателя. Крепежные отверстия 214 включены в поверхность 212 сочленения крышки двигателя. Верхняя сторона 200 включает в себя поверхность 216 сочленения крышки кулачка, выполненную с возможностью присоединения к крышке кулачка.

Дополнительно, верхняя сторона 200 может принимать распределительные валы, выполненные с возможностью приводить в действие впускные и выпускные клапаны.

Выпускная сторона 204 включает в себя выпускное отверстие 218 и фланец 220, окружающий отверстие 222 выпускного отверстия 218. Выпускное отверстие 218 может быть в сообщении по текучей среде с множеством направляющих выхлопа, находящихся в сообщении по текучей среде с камерами сгорания в двигателе. Фланец 220 включает в себя монтажные отверстия 224. Расположенные ниже по потоку компоненты, такие как турбина или выпускной трубопровод, могут быть присоединены к фланцу 220. Выпускное отверстие 218 может быть в сообщении по текучей среде с множеством цилиндров в двигателе. Более конкретно, в изображенном примере, головка 106 блока цилиндров включает в себя 4 участка цилиндров. Следует понимать, что, когда головка 106 блока цилиндров соединена с блоком 104 цилиндров, показанным на фиг. 1, могут формироваться полные цилиндры. Секущая плоскость 250 определяет поперечный разрез, показанный на фиг. 4.

Фиг. 3 показывает еще один вид в перспективе примерной головки 106 блока цилиндров, показанной на фиг. 2. Изображена нижняя сторона 202. Нижняя сторона 202 включает в себя поверхность 300 сочленения блока цилиндров. Поверхность 300 сочленения блока цилиндров выполнена с возможностью присоединяться к блоку 104 цилиндров, показанному на фиг. 1. Как обсуждено ранее, когда головка 106 блока цилиндров и блок 104 цилиндров соединены, они формируют множество камер сгорания. Поршни могут располагаться в пределах камер сгорания и могут быть соединены с коленчатым валом. Нижняя сторона 202 дополнительно включает в себя седла 302 клапанов. Как показано, есть четыре седла клапана на каждый цилиндр. Таким образом, есть два седла впускных клапанов и два седла выпускных клапанов на каждый цилиндр. Седла клапанов выполнены с возможностью принимать впускные и выпускные клапаны. Головка 106 блока цилиндров дополнительно включает в себя вертикальные каналы 304 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров впускной стороны, включенные в охлаждающую рубашку 126 головки блока цилиндров, показанную на фиг. 1. Головка 106 блока цилиндров также включает в себя отдельно идентифицированные вертикальные каналы 320-334 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны. Как показано, вертикальные каналы 304 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров впускной стороны продолжаются к головке 106 блока цилиндров. Подобным образом, вертикальные каналы 320-334 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны продолжаются к головке 106 блока цилиндров. Более того, вертикальные каналы 304 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров впускной стороны и вертикальные каналы 320-334 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны могут быть в сообщении по текучей среде с каналами охлаждающей рубашки блока цилиндров в охлаждающей рубашке 128 блока цилиндров, показанной на фиг. 1. Дополнительно, отверстия 306 устройств воспламенения также показаны на фиг. 3. Отверстия 306 устройств воспламенения выполнены с возможностью принимать устройство воспламенения, такое как свеча зажигания. Однако, в других примерах, устройства воспламенения могут быть не включены в двигатель, и может использоваться воспламенение от сжатия.

Фиг. 4 показывает вид в поперечном разрезе головки 106 блока цилиндров, показанной на фиг. 2 и 3. Показан участок камеры 400 сгорания. Когда головка 106 блока цилиндров соединена с блоком 104 цилиндров, показанным на фиг. 1, может формироваться полная камера сгорания. Участок камеры 400 сгорания включает в себя впускное отверстие 401 и выпускное отверстие 402. Впускное отверстие 401 включает в себя седло 404 впускного клапана, а выпускное отверстие 402 включает в себя седло 406 выпускного клапана. Седло 404 впускного клапана и седло 406 выпускного клапана включены в седла 302 клапанов, показанные на фиг. 3. Головка 106 блока цилиндров дополнительно включает в себя направляющую 408 впуска, которая ведет во впускной коллектор, и выпускной канал 410, включенный в выпускное отверстие 218, показанное на фиг. 2, в сообщении по текучей среде с участком камеры 400 сгорания. В контексте многоцилиндрового двигателя, выпускной канал 410 может указываться ссылкой как направляющая выхлопа. Выпускной канал 410 находится в сообщении по текучей среде с выпускным отверстием 218, показанным на фиг. 2.

Седло 404 впускного клапана выполнено с возможностью принимать впускной клапан. Подобным образом, седло 406 выпускного клапана выполнено с возможностью принимать выпускной клапан. Когда закрыт, впускной клапан может сидеть на и уплотнять седло 404 впускного клапана. Подобным образом, когда закрыт, выпускной клапан может сидеть на и уплотнять седло 406 выпускного клапана. Однако, когда открыт, впускной клапан дает возможность сообщения по текучей среде между участком камеры 400 сгорания и направляющей 408 впуска. Подобным образом, когда открыт, выпускной клапан дает возможность сообщения по текучей среде между участком камеры 400 сгорания и выпускным каналом 410. Следует понимать, что впускные и выпускные клапаны могут приводиться в действие, чтобы давать возможность всасываемым газам и отработавшим газам втекать в участок камеры 400 сгорания для выполнения циклического сгорания. Кроме того, каждый впускной и выпускной клапан может эксплуатироваться впускным кулачком и выпускным кулачком. В качестве альтернативы или дополнительно, один или более из впускных и выпускных клапанов могут эксплуатироваться узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением.

Вертикальная ось 450 и поперечная ось 452 предоставляются для ссылки. Однако, следует понимать, что вертикальная ось 450 может быть или может не быть выровненной с осью силы тяжести. Таким образом, следует понимать, что головка 106 блока цилиндров может быть ориентирована в многообразии положений. Устройство воспламенения, такое как свеча зажигания, может быть соединено с участком камеры 400 сгорания. Однако, в других примерах, устройство воспламенения может быть не включено в головку 106 блока цилиндров.

Изображены верхняя охлаждающая сердцевина 460 и нижняя охлаждающая сердцевина 462. Верхняя охлаждающая сердцевина 460 и нижняя охлаждающая сердцевина 462 включены в охлаждающую рубашку 126 головки блока цилиндров, показанную на фиг. 1. Верхняя охлаждающая сердцевина 460 расположена вертикально над нижней охлаждающей сердцевиной 462. Каждая из сердцевин может включать в себя множество охлаждающих каналов. В частности, верхний охлаждающий канал 460 включает в себя первый охлаждающий канал 464 верхней сердцевины. Первый охлаждающий канал 464 верхней сердцевины расположен выше выпускного канала 410. Первый охлаждающий канал 464 верхней сердцевины выполнен с возможностью направлять тепло от выпускного канала 410.

Более того, нижняя охлаждающая сердцевина 462 выполнена с возможностью направлять тепло от участка камеры 400 сгорания. Нижняя охлаждающая сердцевина 462 также включает в себя первый охлаждающий канал 468 нижней сердцевины и второй охлаждающий канал 470 нижней сердцевины, а также другой охлаждающий канал 466 нижней сердцевины. Первый охлаждающий канал 468 нижней сердцевины и второй охлаждающий канал 470 нижней сердцевины расположены вдоль поперечной оси параллельно поперечной оси 452. По меньшей мере участок первого охлаждающего канала 468 нижней сердцевины отделен от второго охлаждающего канала 470 нижней сердцевины посредством первой стенки 472 и второй стенки 474. Первая стенка 472 формирует одну сторону первого охлаждающего канала 468 нижней сердцевины, а вторая стенка 474 формирует одну сторону второго охлаждающего канала 470 нижней сердцевины.

Первый охлаждающий канал 468 нижней сердцевины расположен по первую сторону 475 от выпускного канала 410, причем верхняя охлаждающая сердцевина 460 расположена по вторую сторону 476 от выпускного канала 410. Как показано, первая стенка 472 и вторая стенка 474 расположены на выпускной стороне 478 участка камеры 400 сгорания. Первая стенка 472, вторая стенка 474 и выемка 429, подробнее обсужденные в материалах настоящего описания, могут быть включены в наружную стенку 420, формирующую одну сторону первого охлаждающего канала 468 и второго охлаждающего канала 470.

Головка 106 блока цилиндров дополнительно включает в себя выемку 429, образующую пустое пространство 502 в нижней охлаждающей сердцевине 462, как показано на фиг. 5. Выемка 429 расположена между первым охлаждающим каналом 468 нижней сердцевины и вторым охлаждающим каналом 470 нижней сердцевины. Следует понимать, что, когда пустое пространство расположено между первым и вторым охлаждающими каналами (468 и 470) нижней сердцевины, охлаждение направляющей выхлопа снижается, тем самым, изменяя реакцию конструкции головки блока цилиндров во время работы двигателя. Таким образом, снижается механическая нагрузка, которая может искажать седло выпускного клапана.

Головка 106 блока цилиндров также включает в себя охлаждающий канал 481 впускной стороны, который является частью нижней охлаждающей сердцевины 462. Вертикальная охлаждающая рубашка 304 головки блока цилиндров впускной стороны показана продолжающейся от поверхности 300 сопряжения блока цилиндров к нижней охлаждающей сердцевине 462. Каждый цилиндр двигателя включает в себя каналы, подобные тем, что показаны на фиг. 3.

Фиг. 5 показывает нижнюю сердцевину 500 головки 106 блока цилиндров, показанной на фиг. 2. Следует понимать, что нижняя сердцевина может определять охлаждающие каналы в нижней охлаждающей сердцевине 462 в головке 106 блока цилиндров. Нижняя охлаждающая сердцевина 462 включает в себя пустые пространства 502 и 503, сформированные выемками 429, показанными на фиг. 4. Следует понимать, что, когда пустое пространство 502 включено в сердцевину 500, изменяется реакция конструкции возле выпускной стороны седла выпускного клапана. Как результат, коробление, которое может быть вызвано неравномерной механической нагрузкой, снижается.

Вертикальные каналы 320-334 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны продолжаются вертикально от нижней охлаждающей сердцевины 462, когда нижняя охлаждающая сердцевина 462 обозревается с нижней стороны, которая продолжается к поверхности 300 сочленения блока цилиндров. Может быть видно, что вертикальные каналы 320-334 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны являются меньшими, чем вертикальные каналы 304 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров впускной стороны.

Второй охлаждающий канал 470 нижней сердцевины захватывает расстояние между двумя направляющими выпускных клапанов участка камеры 400 сгорания. Например, как показано, второй охлаждающий канал 470 нижней сердцевины продолжается от пустого пространства 570 нижней охлаждающей сердцевины выпускного отверстия к пустому пространству 572 нижней охлаждающей сердцевины выпускного отверстия. Одна из направляющих 480 клапана показана на фиг. 4. Первый, второй и третий каналы (468, 470, 580) охлаждения расположены вдоль поперечной оси, параллельной поперечной оси 452. Цилиндры двигателя выровнены вдоль продольной оси 590. По меньшей мере участок третьего охлаждающего канала 580 отделен от первого охлаждающего канала посредством третьей стенки, которая является зеркальным отображением первой стенки 472, и четвертую стенку, которая является зеркальным отображением второй стенки 474. Дополнительно, нижняя охлаждающая сердцевина 462 включает в себя вертикальный канал 328 охлаждающей рубашки головки блока цилиндров выпускной стороны, продолжающийся со стороны 300 сочленения блока цилиндров головки 106 блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу 470.

Фиг. 6 и 7 показывают графики, указывающие радиальное искажение седла выпускного клапана в зависимости от угла клапана, измеренное, как описано на фиг. 8. Радиальное искажение седла выпускного клапана находится на оси y, а угол находится на оси x. Более конкретно, фиг. 6 показывает график 600, изображающий радиальное искажение седла выпускного клапана в зависимости от радиального угла первого седла клапана в первом цилиндре двигателя, имеющего охлаждающую рубашку с большой тепловой массой охладителя, смежную с седлом клапана. График 602 изображает радиальное искажение седла выпускного клапана в зависимости от радиального угла второго седла выпускного клапана в первом цилиндре двигателя, имеющего охлаждающую рубашку, смежную с седлом клапана и продолжающуюся вдоль направляющей выхлопа. Радиальный угол графика 600 измеряется в направлении против часовой стрелки или по часовой стрелке, описанном на фиг. 8. Радиальный угол по графику 602 измеряется в направлении по часовой стрелке от центральной линии, продолжающейся в продольном направлении через клапан.

Фиг. 7 показывает график 700, изображающий радиальное искажение седла выпускного клапана в зависимости от радиального угла первого седла выпускного клапана в первом цилиндре узла двигателя, имеющего конфигурацию, подобную примеру, показанному на фиг. 2. Дополнительно, фиг. 7 также показывает второй график 702, изображающий радиальное искажение седла выпускного клапана в зависимости от радиального угла второго седла выпускного клапана в первом цилиндре такового. Как показано, радиальное искажение седел клапанов уменьшается на фиг. 7. Радиальный угол по графику 700 измеряется в направлении против часовой стрелки от центральной линии 810, продолжающейся в продольном направлении через клапан. Радиальный угол по графику 702 измеряется в направлении по часовой стрелке от центральной линии 810, продолжающейся в продольном направлении через клапан.

Далее, со ссылкой на фиг. 8, показан вид в перспективе нижней стороны 202 головки 106 блока цилиндров. Участок камеры 400 сгорания включает в себя второе выпускное отверстие 800, имеющее второе седло 802 выпускного клапана. Первое выпускное отверстие 402 и первое седло 406 выпускного клапана также показаны на фиг. 8. Вертикальный охлаждающий канал 328 головки блока цилиндров, показанный на фиг. 3 и 5, может полностью находиться в пределах области между 180 и 270 градусов, измеренных в направлении против часовой стрелки, указанном стрелкой 810, от элемента между первым и вторым седлами (402 и 802) выпускных клапанов, показанных на фиг. 8, на нижней стороне 300 головки 106 блока цилиндров, и начинающейся на центральной линии 808 выпускного отверстия первого и второго седел (402 и 802) выпускных клапанов. Выпускное отверстие 402 включает в себя метки на 0° и 270° для указания угла вокруг впускного отверстия 402.

Угол вокруг выпускного отверстия 800 определен по часовой стрелке, указанной стрелкой 812. Угол вокруг выпускного отверстия 800 начинается на центральной линии 808 выпускного отверстия и элемента между седлами 402 и 802 выпускных клапанов. Угол возрастает в направлении по часовой стрелке. Таким образом, как показано, угол вокруг второго выпускного отверстия 800 начинается от 0° и продолжается по часовой стрелке до метки 270° перед возвратом на метку 0°. Таким образом, вертикальные охлаждающие рубашки 328 и 330 головки блока цилиндров выпускной стороны полностью расположены в пределах диапазона 180°-270° у соответственных выпускных отверстий 402 и 800.

Дополнительно, фиг. 8 показывает головку 106 блока цилиндров, включающую в себя участок второй камеры 850 сгорания. В контексте для рядного 4-цилиндрового двигателя, участок первой камеры 400 сгорания и участок второй камеры 850 сгорания являются внутренними камерами сгорания. Другими словами, первая и вторая камеры сгорания могут быть расположены между двумя внешними камерами сгорания. Однако, могут использоваться другие компоновки цилиндров. Участок второй камеры 850 сгорания включает в себя первое выпускное отверстие 852 и второе выпускное отверстие 854. Первое выпускное отверстие 852 включает в себя седло 856 выпускного клапана. Подобным образом, второе выпускное отверстие 854 включает в себя седло 858 выпускного клапана. В некоторых примерах, первая и вторая камеры (400 и 850) сгорания являются смежными, причем первая выемка 429, показанная на фиг. 4, является зеркальным отображением второй выемки. Первая выемка 429, показанная на фиг. 4, и вторая выемка могут быть расположены между первой и второй камерами (400 и 850) сгорания и фланцем 220, показанным на фиг. 2.

Следует понимать, что нижняя охлаждающая сердцевина 462 также может направлять тепло из второй камеры 850 сгорания. Третий охлаждающий канал 580, включенный в нижнюю охлаждающую рубашку 462, показанную на фиг. 5, может быть расположен смежным с участком второй камеры 850 сгорания, показанной на фиг. 8. В некоторых примерах, третий охлаждающий канал 580 может быть подобным по геометрии и положению второму охлаждающему каналу 470, показанному на фиг. 4 и 5. Второй охлаждающий канал 470, показанный на фиг. 4, и третий охлаждающий канал 580 могут быть расположены на выпускной стороне первой и второй камер (400 и 850) сгорания. Более того, третий охлаждающий канал может включать в себя вертикальную охлаждающую рубашку 326 головки блока цилиндров выпускной стороны, которая полностью находится в области между 180 и 270 градусами, измеренными в направлении по часовой стрелке от центральной лини 860 выпускного отверстия и элемента между седлами (856 и 858) выпускных клапанов, по ту же сторону от головки 106 блока цилиндров, что и вторая камера 850 сгорания. Наружная стенка 420, показанная на фиг. 4, также может включать в себя вторую выемку, подобную первой выемке 429, расположенную на выпускной стороне второй камеры 850 сгорания. Выемка образует второе пустое пространство 503, показанное на фиг. 5.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, предусматривает головку блока цилиндров, содержащую участок первой камеры сгорания, верхнюю охлаждающую сердцевину и нижнюю охлаждающую сердцевину, направляющие тепло из первой камеры сгорания и включающие в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, по меньшей мере участок первого охлаждающего канала отделен от второго охлаждающего канала посредством первой и второй стенок.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую направляющую выхлопа внутри головки блока цилиндров. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой первый охлаждающий канал расположен на первой стороне направляющей выхлопа, причем верхняя охлаждающая сердцевина расположена на второй стороне направляющей выхлопа. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, где первая и вторая стенки расположены на выпускной стороне первой камеры сгорания. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, где второй охлаждающий канал захватывает расстояние между двумя направляющими выпускных клапанов первой камеры сгорания.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую участок второй камеры сгорания, нижнюю охлаждающую сердцевину, направляющую тепло из второй камеры сгорания и включающую в себя третий охлаждающий канал, первый охлаждающий канал и третий охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, по меньшей мере один участок первого охлаждающего канала отделен от третьего охлаждающего канала посредством третьей и четвертой стенки. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой первая камера сгорания является смежной со второй камерой сгорания.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, предусматривает головку блока цилиндров, содержащую участок камеры сгорания и нижнюю охлаждающую сердцевину, направляющую тепло из камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, и третий канал, продолжающийся со стороны сочленения блока цилиндров головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую первое выпускное отверстие с первым седлом выпускного клапана и второе выпускное отверстие со вторым седлом выпускного клапана, причем третий канал полностью находится в пределах области между 180 и 270 градусами, измеренными в направлении против часовой стрелки от элемента между первым и вторым седлами клапана, по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания, и расположен вдоль центральной линии первого и второго седел выпускных клапанов.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую четвертый канал, продолжающийся со стороны сочленения блока двигателя головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой третий и четвертый охлаждающие каналы расположены на выпускной стороне камеры сгорания.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую третье выпускное отверстие с третьим седлом выпускного клапана и четвертое выпускное отверстие с четвертым седлом выпускного клапана, причем четвертый канал полностью находится в пределах области между 180 и 270 градусами, измеренными в направлении по часовой стрелке от элемента между третьим и четвертым седлами клапана, по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания, и расположен вдоль центральной линии третьего и четвертого седел выпускных клапанов.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, включающую в себя наружную стенку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой нижняя охлаждающая сердцевина включает в себя пустое пространство между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, содержащую участок первой камеры сгорания, нижнюю охлаждающую сердцевину, направляющую тепло из первой камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал расположены вдоль поперечной оси, и наружную стенку, формирующую одну сторону первого охлаждающего канала и второго охлаждающего канала, наружная стенка включает в себя первую выемку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой выемка формирует пустое пространство в нижней охлаждающей сердцевине между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, дополнительно содержащую участок второй камеры сгорания, причем наружная стенка включает в себя вторую выемку.

Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой вторая выемка расположена на выпускной стороне второй камеры сгорания. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров, в которой первая и вторая камеры сгорания являются смежными, причем первая выемка является зеркальным отображением второй выемки. Узел двигателя, показанный на фиг. 1-5 и 8, также предусматривает головку блока цилиндров двигателя, дополнительно содержащую фланец выпускного отверстия, направляющий выхлоп из первой и второй камер сгорания, причем первая и вторая выемки расположены между первой и второй камерами сгорания и фланцем выпускного отверстия.

На этом описание завершено. Однако, после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

1. Головка блока цилиндров, содержащая:

участок первой камеры сгорания;

нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком первой камеры сгорания, причем нижняя охлаждающая сердцевина включает в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, причем первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал проходят вдоль поперечной оси, при этом по меньшей мере участок первого охлаждающего канала отделен от второго охлаждающего канала посредством первой и второй стенок.

2. Головка блока цилиндров по п. 1, дополнительно содержащая направляющую выхлопа внутри головки блока цилиндров и верхнюю охлаждающую сердцевину.

3. Головка блока цилиндров по п. 2, в которой первый охлаждающий канал расположен на первой стороне направляющей выхлопа, а верхняя охлаждающая сердцевина расположена на второй стороне направляющей выхлопа.

4. Головка блока цилиндров по п. 1, в которой первая и вторая стенки расположены на выпускной стороне первой камеры сгорания.

5. Головка блока цилиндров по п. 1, в которой второй охлаждающий канал покрывает расстояние между двумя направляющими выпускного клапана первой камеры сгорания.

6. Головка блока цилиндров по п. 1, дополнительно содержащая участок второй камеры сгорания, причем нижняя охлаждающая сердцевина направляет тепло из второй камеры сгорания и включает в себя третий охлаждающий канал, при этом первый охлаждающий канал и третий охлаждающий канал проходят вдоль поперечной оси, причем по меньшей мере участок первого охлаждающего канала отделен от третьего охлаждающего канала посредством третьей и четвертой стенок.

7. Головка блока цилиндров по п. 6, в которой первая камера сгорания является смежной со второй камерой сгорания.

8. Головка блока цилиндров двигателя, содержащая:

участок камеры сгорания;

нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, проходящие вдоль поперечной оси, и первый вертикальный охлаждающий канал, продолжающийся со стороны сочленения блока цилиндров головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу.

9. Головка блока цилиндров по п. 8, дополнительно содержащая первое выпускное отверстие с первым седлом выпускного клапана и второе выпускное отверстие со вторым седлом выпускного клапана, причем первый вертикальный охлаждающий канал полностью находится в области между 180° и 270°, измеренных от центральной линии выпускных отверстий и в направлении против часовой стрелки от материала между первым и вторым седлами клапана по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания.

10. Головка блока цилиндров по п. 8, дополнительно содержащая второй вертикальный охлаждающий канал, продолжающийся со стороны сочленения блока цилиндров двигателя головки блока цилиндров ко второму охлаждающему каналу.

11. Головка блока цилиндров по п. 10, в которой первый и второй вертикальные охлаждающие каналы расположены на выпускной стороне камеры сгорания.

12. Головка блока цилиндров по п. 10, дополнительно содержащая третье выпускное отверстие с третьим седлом выпускного клапана и четвертое выпускное отверстие с четвертым седлом выпускного клапана, при этом второй вертикальный охлаждающий канал полностью находится в области между 180° и 270° , измеренных от центральной линии выпускных отверстий и в направлении по часовой стрелке от материала между третьим и четвертым седлами клапана по ту же сторону от головки блока цилиндров, что и камера сгорания.

13. Головка блока цилиндров по п. 11, включающая в себя наружную стенку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

14. Головка блока цилиндров по п. 8, в которой нижняя охлаждающая сердцевина включает в себя пустое пространство между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

15. Головка блока цилиндров, содержащая:

участок первой камеры сгорания;

нижнюю охлаждающую сердцевину, смежную с участком первой камеры сгорания и включающую в себя первый охлаждающий канал и второй охлаждающий канал, проходящие вдоль поперечной оси; и

наружную стенку, образующую одну сторону первого охлаждающего канала и второго охлаждающего канала, причем наружная стенка включает в себя первую выемку, расположенную между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

16. Головка блока цилиндров по п. 15, в которой выемка образует пустое пространство в нижней охлаждающей сердцевине между первым охлаждающим каналом и вторым охлаждающим каналом.

17. Головка блока цилиндров по п. 16, дополнительно содержащая участок второй камеры сгорания, причем наружная стенка включает в себя вторую выемку.

18. Головка блока цилиндров по п. 17, в которой вторая выемка расположена на выпускной стороне второй камеры сгорания.

19. Головка блока цилиндров по п. 18, в которой первая и вторая камеры сгорания являются смежными, причем первая выемка является зеркальным отображением второй выемки.

20. Головка блока цилиндров по п. 19, дополнительно содержащая фланец выпускного отверстия, направляющий выхлоп из первой и второй камер сгорания, причем первая и вторая выемки расположены между первой и второй камерами сгорания и фланцем выпускного отверстия.