汽缸盖、用于冷却汽缸盖的系统和制造气缸盖的方法与流程

汽缸盖、用于冷却汽缸盖的系统和制造气缸盖的方法
1.本技术是申请日为2017年9月7日，申请号为201780057965.6，发明名称为“汽缸盖、用于冷却汽缸盖的系统和制造气缸盖的方法”的申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本技术要求于2016年9月20日提交的第62/397,002号美国临时专利申请的优先权，并且出于所有的目的，该美国临时专利申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
4.本公开涉及内燃发动机的领域。更具体地，本公开涉及一种使用汽缸盖冷却装置来避免由高热循环导致的结构故障的系统和方法。


背景技术：

5.内燃发动机通常包括冷却系统，该冷却系统使冷却剂按特定路线传送穿过内燃发动机的汽缸盖。在一些应用中，冷却剂靠近汽缸盖中的燃料喷射器按特定路线传送。汽缸盖构造(即，汽缸盖和冷却系统的组合)可被设计成使由外部施加的载荷(例如，在组装期间发生的载荷)以及在内燃发动机运行期间发生的压力产生的载荷在汽缸盖上导致的应力最小化。汽缸盖构造通常还考虑汽缸盖的燃烧面上的温度。燃烧面上的温度可能与由热生长导致的汽缸盖上的应力有关。
6.常规地，冷却系统包括为汽缸盖和汽缸体提供冷却的单个冷却回路。因此，常规的冷却系统不能够最佳地满足汽缸盖和汽缸体的冷却要求。当内燃发动机包括废热回收系统时，这一点特别重要。因为常规的冷却系统不能够最佳地满足内燃发动机的冷却要求，所以废热回收系统不可以有效地从冷却系统获取能量。


技术实现要素：

7.一个实施方案涉及一种汽缸盖，该汽缸盖包括：上部水套；下部水套；钻孔式阀桥接通路，其联接到所述下部水套；和钻孔式水套连接器，其联接到所述上部水套和所述钻孔式阀桥接通路，使得所述上部水套通过所述钻孔式阀桥接通路和所述钻孔式水套连接器联接到所述下部水套；其中所述钻孔式阀桥接通路延伸到所述汽缸盖中，超过所述钻孔式水套连接器；并且其中所述上部水套和所述下部水套被包含在所述汽缸盖内。
8.在一些实施方案中，所述汽缸盖还包括：燃烧面；与所述燃烧面相对的顶面；和喷射器孔，其沿第一中心轴线从所述顶面延伸到所述燃烧面，其中所述钻孔式水套连接器沿第二中心轴线延伸，所述第二中心轴线平行于所述第一中心轴线。
9.在一些实施方案中，所述钻孔式阀桥接通路沿第三中心轴线延伸，所述第三中心轴线垂直于所述第一中心轴线。
10.在一些实施方案中，所述钻孔式阀桥接通路沿第三中心轴线延伸，所述第三中心轴线平行于燃烧面。
11.在一些实施方案中，所述喷射器孔界定喷射器座，并且其中所述钻孔式阀桥接通
路比所述钻孔式水套连接器更靠近所述喷射器座延伸。
12.一个实施方案涉及一种用于冷却汽缸盖的系统。该系统包括汽缸盖、汽缸体和废热回收系统。汽缸盖包括第一水套和第二水套。汽缸体联接到汽缸盖。汽缸体包括第三水套。第一水套联接到第一冷却回路。第二水套联接到第二冷却回路。第三水套联接到第三冷却回路。废热回收系统联接到第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路中的至少一个。
13.在一些实施方案中，所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的每一个单独地联接到所述废热回收系统的回收件。
14.在一些实施方案中，所述废热回收系统包括高温回收件、中温回收件和低温回收件；其中所述高温回收件联接到所述第一水套；其中所述中温回收件联接到所述第二水套；并且其中所述低温回收件联接到所述第三水套。
15.在一些实施方案中，所述低温回收件联接到所述中温回收件；其中所述中温回收件联接到所述高温回收件；并且其中所述低温回收件联接到泵。
16.在一些实施方案中，所述用于冷却汽缸盖的系统还包括控制器，所述控制器配置成独立地控制穿过所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的每一个的冷却剂的流率。
17.在一些实施方案中，所述废热回收系统包括尾气处理液配给阀；其中所述控制器构建成基于尾气处理液需求来控制所述尾气处理液配给阀；并且其中所述尾气处理液需求随所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的至少一个中的冷却剂的温度而变。
18.在一些实施方案中，所述用于冷却汽缸盖的系统接收包含一定量的no
x
的排气气体；并且其中所述控制器构建成基于所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的至少一个中的冷却剂的温度来控制no
x
的量。
19.在一些实施方案中，所述用于冷却汽缸盖的系统消耗一定量的油；并且其中所述控制器构建成基于所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的至少一个中的冷却剂的温度来控制油的量。
20.在一些实施方案中，所述用于冷却汽缸盖的系统产生一定量的燃烧窜漏；并且其中所述控制器构建成基于所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述第三冷却回路中的至少一个中的冷却剂的温度来控制燃烧窜漏的量。
21.另一个实施方案涉及汽缸盖。汽缸盖包括上部水套、下部水套、钻孔式桥接通路(drilled bridge passage)和钻孔式水套连接器(drilled water jacket connector)。钻孔式阀桥接通路(drilled valve bridge passage)联接到下部水套。钻孔式水套连接器联接到上部水套和钻孔式阀桥接通路，使得上部水套通过钻孔式阀桥接通路和钻孔式水套连接器联接到下部水套。钻孔式阀桥接通路延伸到汽缸盖中，超过钻孔式水套连接器。上部水套和下部水套被包含在汽缸盖内。
22.另一个实施方案涉及一种制造汽缸盖的方法。提供铸造汽缸盖。铸造汽缸盖包括燃烧面和与燃烧面相对的顶面。铸造汽缸盖还包括第一外侧面和与第一外侧面相对的第二外侧面。铸造汽缸盖还包括上部水套、下部水套和沿第一中心轴线从顶面延伸到燃烧面的喷射器孔。第一孔从汽缸盖面穿过上部水套在汽缸盖中钻出，以便界定水套连接器。第二孔从第一外侧面穿过下部水套，并进入第一孔中，在汽缸盖中钻出，以便界定阀桥接通路。
23.在一些实施方案中，所述第一孔沿第二中心轴线延伸，所述第二中心轴线平行于所述第一中心轴线。
24.在一些实施方案中，所述第二孔沿第三中心轴线延伸，所述第三中心轴线垂直于所述第一中心轴线。
25.在一些实施方案中，所述第二孔穿过所述第一孔朝向由所述喷射器孔界定的喷射器座延伸。
26.在一些实施方案中，所述上部水套和所述下部水套经由所述水套连接器和所述阀桥接通路被流体地联接。
27.在一些实施方案中，所述水套连接器与所述上部水套和所述阀桥接通路中的每一个流体连通，并且其中所述阀桥接通路与所述下部水套流体连通。
附图说明
28.在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。本公开的其它特征、方面和优点根据说明书、附图以及权利要求将变得明显。
29.图1是根据示例性实施方案的汽缸盖冷却装置的俯视图。
30.图2是图1中所示汽缸盖冷却装置的标记视图。
31.图3是图1和图2中所示汽缸盖冷却装置沿线a-a的侧视横截面图。
32.图4是图1和图2中所示汽缸盖冷却装置沿线b-b的侧视横截面图。
33.图5是图4中所示的汽缸盖冷却装置的横截面图的细节a的详细视图。
34.图6是图1和图2中所示汽缸盖冷却装置沿线c-c的侧视横截面图。
35.图7是图1和图2中所示汽缸盖冷却装置沿线d-d的侧视横截面图。
36.图8是图1和图2中所示汽缸盖冷却装置沿线e-e的侧视横截面图。
37.图9是图8中所示的汽缸盖冷却装置的横截面图的细节b的详细视图。
38.图10是根据示例性实施方案的来自对图1和图2中所示汽缸盖冷却装置的横截面图的分析的疲劳应力的等高线图。
39.图11是来自图10中所示分析的疲劳应力等高线图的细节c的详细视图。
40.图12是根据示例性实施方案的来自对图1和图2中所示汽缸盖冷却装置的横截面图的另一分析的疲劳应力的等高线图。
41.图13是来自图12中所示分析的疲劳应力等高线图的细节d的详细视图。
42.图14是根据示例性实施方案的汽缸盖冷却装置的框图。
43.图15是根据示例性实施方案的另一汽缸盖冷却装置的框图。
44.图16是根据示例性实施方案的又一汽缸盖冷却装置的框图。
45.图17是根据示例性实施方案的包括废热回收系统的汽缸盖冷却装置的框图。
46.图18是根据示例性实施方案的包括废热回收系统的另一汽缸盖冷却装置的框图。
47.图19是根据示例性实施方案的用于汽缸盖冷却装置的控制器的示意图。
48.图20是根据实施方案的图示了制造汽缸盖的流程图。
49.应认识到，附图是用于图示目的的表示。为了说明一个或更多个实施方式的目的而提供附图，明确地理解附图将不用于限制权利要求的范围或含义。
具体实施方式
50.在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图进行了参考。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方案不意味着是限制性的。可以利用其它实施方案，并且可以作出其它改变，而不偏离此处呈现的主题的精神或范围。应容易理解，在本文中大致描述和在附图中示出的本公开的方面可在各种不同的构造中被布置、代替、组合和设计，所有这些构造被明确地设想并构成本公开的一部分。
51.汽缸盖和汽缸体冷却系统运行以确保汽缸盖、汽缸体和其它交通工具部件的温度不超过额定工作温度限制。常规的冷却系统通常使冷却剂穿过汽缸盖和汽缸体按特定路线传送。通常，常规的冷却系统利用用于循环冷却剂的单一的共用回路。因此，汽缸盖和汽缸体的部分可能未得到最佳冷却。
52.常规汽缸盖构造通常包括冷却系统，该冷却系统包括上部水套(uwj，upper water jacket)、下部水套(lwj，lower water jacket)以及上部水套和下部水套之间的通路。在运行中，冷却流体通常穿过冷却剂系统从下部水套按特定路线传送穿过通路并进入上部水套中。在常规应用中，上部水套、下部水套和通路均经由铸造工艺形成。因此，上部水套、下部水套和通路的设计受到限制(例如，在各种尺寸上受到限制，在定向上受到限制，等等)。例如，铸造较长和/或较细的通路导致铸造过程期间型芯断裂的风险，并且难以从成品中清除型芯砂。在其它应用中，冷却流体在接近燃料喷射器的区域中按特定路线传送，使得冷却流体不与燃料喷射器直接接触。在一些情况下，由于汽缸盖构造，内燃发动机可能不合需要地运转。例如，汽缸盖构造可能未为汽缸盖提供足够的冷却，从而导致汽缸盖的不期望的结构变化。
53.总体上参照附图，各种实施方案涉及用于冷却内燃发动机的部件的汽缸盖冷却装置。汽缸盖冷却装置构建成冷却内燃发动机的汽缸盖和汽缸体两者。汽缸盖冷却装置包括汽缸盖。汽缸盖包括上部水套、下部水套、阀桥接通路和水套连接器。阀桥接通路和水套连接器通过钻孔工艺在汽缸盖中形成。上部水套和下部水套被包含在汽缸盖内(即，上部水套和下部水套不延伸到汽缸体中)。上部水套和下部水套构建成单独地接收冷却剂，从而属于两个独立的冷却回路。以这种方式，汽缸盖具有优于常规形成的汽缸盖的改进的耐久性。
54.汽缸盖安装到包括水套的汽缸体。汽缸体水套构建成接收冷却剂，并且属于另一个独立的冷却回路。汽缸盖和汽缸体联接到废热回收系统。在一些实施方案中，废热回收系统从冷却回路中的任一个接收循环冷却剂。
55.根据汽缸盖和汽缸体的构造，某些位置比其它位置可能需要更多的冷却。通过使用汽缸盖、汽缸体和废热回收系统，这些位置通过回路中的至少一个冷却，使得提高了内燃发动机的效率和合意性。在一些实施方案中，独立的冷却回路中的每一个的任务是为内燃发动机提供不同水平的冷却。此外，由独立的冷却回路提供的冷却水平可以改变，使得这些位置可以根据时间(例如，从开始的时间，等)被动态地冷却。一些实施方案有助于减少流体(例如，燃烧燃料、尾气处理液(def,diesel exhaust fluid)等)消耗、减少排放、减少油耗和减少燃烧窜漏。其它实施方案有助于内燃发动机的快速预热时间和降低冷却系统的泵送功率。汽缸盖冷却装置也可用于促进排气后处理的热管理。部分地由于控制与汽缸盖和/或汽缸体的不同位置相对应的单独冷却回路的能力，汽缸盖冷却装置有助于内燃发动机的汽
缸盖和/或汽缸体的更高效和有效的热管理。
56.图1-13图示了根据实施方案的汽缸盖冷却装置100的各种横截面图。特别地，图1是根据实施方案的汽缸盖冷却装置100的俯视图。根据各种实施方案，汽缸盖冷却装置100在内燃发动机中被实施。例如，汽缸盖冷却装置100可以在柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、丙烷发动机、增压式发动机、自然吸气发动机和其它类似设备中被实施。在一些实施方案中，汽缸盖冷却装置100在交通工具系统中被实施(例如，用于汽车、用于卡车、用于商用交通工具、用于应急交通工具、用于建筑交通工具等)。
57.汽缸盖冷却装置100包括汽缸盖110。汽缸盖110构建成联接到内燃发动机。在一些实施方案中，汽缸盖110经由铸造工艺形成。在其它实施方案中，汽缸盖经由铣削、机械加工、锻造或其它类似工艺形成。汽缸盖110可以经受各种机械加工和精加工工艺，例如钻孔、珩磨和攻丝。
58.如本文中所描述的，汽缸盖冷却装置100构建成循环冷却剂。取决于应用，不同的冷却剂可以循环。例如，汽缸盖冷却装置100可以循环水、乙二醇、油、防冻剂、无机酸技术冷却剂、有机酸技术冷却剂、混合有机技术冷却剂和其它类似的冷却剂。
59.图2是表示图1的汽缸盖冷却装置100的各种截面线的标记视图。下面结合汽缸盖冷却装置100的各种横截面图参考截面线。特别地，图3是沿图2中所示的截面线a-a的汽缸盖冷却装置100的侧视横截面图。图4是沿图2中所示的截面线b-b的汽缸盖冷却装置100的侧视横截面图。图6是沿图2中所示的截面线c-c的汽缸盖冷却装置100的侧视横截面图。
60.图7是沿图2中所示的截面线d-d的汽缸盖冷却装置100的侧视横截面图。
61.图8是沿图2中所示的截面线e-e的汽缸盖冷却装置100的侧视横截面图。
62.如图3-8中所图示的，汽缸盖110界定燃烧面111、与燃烧面111相对的顶面112、第一外侧面113和与第一外侧面113相对的第二外侧面114。在运行中，燃烧面111邻接发动机的汽缸体。汽缸盖110还界定喷射器孔115，喷射器孔115沿第一中心轴线116从顶面112延伸到燃烧面111。在一些实施方案中，当铸造汽缸盖110时形成喷射器孔115。喷射器孔115也可以通过机械加工铸造喷射器孔115来完成。在其它实施方案中，当铸造汽缸盖110时，喷射器孔115不被铸造，而是完全机械加工到铸造的汽缸盖110中。
63.汽缸盖冷却装置100包括定位在喷射器孔115中的燃料喷射器300。应当理解，燃料喷射器300未在附图中示出。而是，燃料喷射器300指的是燃料喷射器在喷射器孔115内的位置。燃料喷射器300构建成接收燃料(例如，柴油、汽油、成品油、辛烷等)或燃料混合物，并将燃料或燃料混合物提供给内燃发动机。燃料喷射器300包括燃料喷射器座302。根据各种实施方案，汽缸盖冷却装置100构建成通过使用冷却系统310为燃料喷射器300提供冷却。冷却系统310构建成接收冷却剂并使冷却剂穿过汽缸盖110按特定路线传送。根据各种实施方案，冷却系统310使冷却剂朝向汽缸盖110的燃烧面304按特定路线传送。
64.在示例性实施方案中，冷却系统310包括上部水套320、下部水套330、阀桥接通路340和水套连接器350。阀桥接通路340和水套连接器350流体地联接上部水套320和下部水套330。更具体地，水套连接器350流体地联接到上部水套320和阀桥接通路340中的每一个，并且阀桥接通路340流体地联接到水套连接器350和下部水套330中的每一个。一些实施方案包括多个上部水套320和下部水套330。在这样的实施方案中，冷却系统310包括多个阀桥接通路340和水套连接器350，每对阀桥接通路340和水套连接器350流体地联接相应的一对
上部水套320和下部水套330。根据示例性操作，冷却系统310通过使冷却剂从下部水套330，穿过阀桥接通路340，穿过水套连接器350，并进入上部水套320来起作用。上部水套320构建成使得上部水套320距下部水套330以比常规汽缸盖中的上部水套距下部水套更远的距离来布置。根据各种实施方案，上部水套320的中心布置在水套连接器350上方。换句话说，上部水套320定位成比水套连接器350更靠近汽缸盖110的顶面112。在一些实施方案中，水套连接器350沿平行于第一中心轴线116的第二中心轴线117延伸。在一些实施方案中，阀桥接通路340沿第三中心轴线118延伸。第三中心轴线118垂直于第一中心轴线116和第二中心轴线117。尽管第一中心轴线116、第二中心轴线117和第三中心轴线118被描述为彼此平行或垂直，但是应当理解，相应的第一中心轴线116、第二中心轴线117和第三中心轴线118相对于彼此精确平行或垂直可以变化
±
10度。在其它实施方案中，第一中心轴线116、第二中心轴线117和第三中心轴线118中的至少一个不垂直于或平行于其它中心轴线。
65.取决于汽缸盖冷却装置100的构造，上部水套320和下部水套330中的任何一个可以从汽缸盖110延伸并延伸到汽缸体中的套中。然而，在一些实施方案中，上部水套320和下部水套330不延伸到汽缸体中，而是包含在汽缸盖110内，并且不联接到汽缸体中的套。通过使上部水套320和下部水套330包含在汽缸盖110内并且不联接到汽缸体中的套，存在较少的泄漏点，在这些泄漏点处冷却剂可能无意地和不合需要地离开冷却系统310。此外，通过使上部水套320和下部水套330包含在汽缸盖110内并且不联接到汽缸体中的套，可能需要较少的汽缸体机械加工，从而降低内燃发动机的制造成本。
66.此外，通过使上部水套320和下部水套330包含在汽缸盖110内并且不联接到汽缸体中的套，不同的和完整的上部水套320和下部水套330可以互换地联接到汽缸体，允许内燃发动机更大的灵活性和模块化，以适应需要的应用。相比之下，如果上部水套和下部水套从汽缸盖延伸到汽缸体中，如常规内燃发动机中的情况那样，在不互换汽缸盖和汽缸体的情况下，整个上部水套和下部水套不可以互换。因此，与互换汽缸盖冷却装置100的过程相比，互换常规内燃发动机的过程可能更昂贵且不太理想。在一些实施方案中，上部水套320和下部水套330比常规汽缸盖中的类似结构更远离汽缸盖110和汽缸体之间的界面定位。
67.在一些可选实施方案中，上部水套320包含在汽缸盖110内，并且不联接到汽缸体中的套，并且下部水套330仅部分地包含在汽缸盖110内。在其它实施方案中，下部水套330包含在汽缸盖110内，并且不联接到汽缸体中的套，并且上部水套320仅部分地包含在汽缸盖110内。在还有的其它实施方案中，上部水套320和下部水套330中的任一个从汽缸盖110延伸，而不延伸到汽缸体中，并且也不与汽缸体中的套联接。例如，上部水套320和下部水套330中的任何一个可以从汽缸盖110延伸到阀盖中。
68.根据各种实施方案，阀桥接通路340和水套连接器350通过钻孔工艺而不是通过铸造工艺(例如，除芯)形成。通过凭借钻孔工艺形成阀桥接通路340和/或水套连接器350，由于使用铸造型芯而出现的制造问题(例如，芯断裂、汽缸盖110中留下的沙子、尺寸限制、定向限制等)被避免。因此，阀桥接通路340和/或水套连接器350在长度上可以比常规汽缸盖中的类似结构长。此外，当阀桥接通路340和/或水套连接器350被钻孔时，汽缸盖110的部分可以比当类似结构被铸造到常规汽缸盖中时的常规汽缸盖更厚和更坚固。此外，阀桥接通路340和水套连接器350的尺寸容差小于常规汽缸盖中的类似结构。
69.图5是图4中所示的汽缸盖冷却装置的横截面图的细节a的详细视图。较小的尺寸
容差允许阀桥接通路340和水套连接器350将冷却剂输送到更接近于需要冷却的部分，例如燃烧面和燃料喷射器座302。如图5中所示，与常规汽缸盖中类似结构的铸造相比，阀桥接通路340的钻孔允许阀桥接通路340和燃烧面304之间的距离被最小化。类似地，与常规汽缸盖中类似结构的铸造相比，阀桥接通路340的钻孔允许阀桥接通路340和燃料喷射器座302之间的距离被最小化。在一些实施方案中，阀桥接通路340朝向燃料喷射器座302延伸经过水套连接器350。如图7中所示，汽缸盖冷却装置100还包括阀座700。此外，与常规汽缸盖中类似结构的铸造相比，阀桥接通路340的钻孔还允许阀桥接通路340和阀座700之间的距离被最小化。
70.被钻孔时，与常规汽缸盖中的类似结构相比，水套连接器350具有许多优点。特别地，有芯部的通路是易碎的，并且容易泄漏。通过凭借钻孔来形成，水套连接器350可以是坚固和密封的。此外，如之前指出的，铸造结构可能留下难以从所形成结构中移除的沙子或其它碎屑。由于阀桥接通路340和水套连接器350两者的钻孔性质，通过使用不同的钻头或程序，它们可以容易地形成不同的形状、尺寸和构造。这允许汽缸盖冷却装置100容易地适应目标应用(例如，实现需要的流量平衡等)。因为阀桥接通路340和水套连接器350被钻孔，所以一致和可预测的流率(flow rates)可以预测，而对于铸造结构，流率可以基于冷却时间、铸造材料、浇注温度和其它类似的变量而变化。在一些实施方案中，阀桥接通路340和/或水套连接器350的直径是约几毫米。这样小的直径不可能通过常规铸造工艺实现。因此，通过钻孔，阀桥接通路340和水套连接器350提供了优于常规铸造结构的额外的灵活性。
71.汽缸盖的设计可以以多种方式进行测试，以确保获得所需的特性。测试汽缸盖设计的一种方式是以有限元分析(fea)通过高热循环疲劳载荷情况。该测试允许在汽缸盖上观察到弯曲、应力、疲劳和其它变量。
72.图10-13是图示了来自汽缸盖冷却装置100的fea分析的疲劳应力的等高线图，以灰度显示。图10和图11图示了第一载荷情况，并且图12和图13图示了第二载荷情况。在第一载荷情况下，燃烧面304由于热生长而膨胀，并且燃烧面304的中心被向下偏置。在第二载荷情况下，来自汽缸的压力被施加并且燃烧面304的中心被向上偏置。
73.因为阀桥接通路340和水套连接器350被钻孔，所以汽缸盖110围绕燃料喷射器300的区域可以比具有铸造结构的常规汽缸盖中的类似部分厚。在一些情况下，阀桥接通路340和水套连接器350的钻孔允许汽缸盖110围绕燃料喷射器300的区域比常规汽缸盖中的类似部分厚两倍至三倍。这阻止弯曲在诸如接近燃料喷射器300的区域1300的位置发生，在该位置中弯曲可能发生在常规汽缸盖中。因此，在一些实施方案中，汽缸盖110的接近燃料喷射器300的部分未经历重大的弯曲，因此增加了汽缸盖冷却装置100的合意性。
74.通过在内燃发动机中实施汽缸盖冷却装置100，可以提高汽缸盖110的耐久性，并因此提高其合意性。通过使用阀桥接通路340和水套连接器，汽缸接近燃料喷射器300的区域可以比常规内燃发动机厚。该厚度为汽缸盖110提供了增加的强度和刚度。
75.图14-18是图示了根据数个实施方案的汽缸盖冷却装置100的各种构造的框图。汽缸盖冷却装置100包括汽缸盖110和汽缸体1400。汽缸盖110包括多个第一水套1410和多个第二水套1420，并且汽缸体1400包括多个第三水套1430。应当理解，如之前所描述的，多个第一水套1410和多个第二水套1420中的任一个可以分别是上部水套320和下部水套330。因此，以下对多个第一水套1410和多个第二水套1420的描述在合适的情况下类似地适用于上
部水套320和下部水套330。
76.现在参考图14，根据实施方案，汽缸盖冷却装置100还包括第一阀1440和第二阀1450。根据示例性实施方案，多个第一水套1410与多个第二水套1420是分开的，同时与多个第二水套共用共同的冷却剂。多个第一水套1410可以联接到多个第二水套1420，并且多个第二水套1420可以联接到多个第三水套。多个第一水套1410构建成具有第一流体连接部1460，多个第二水套1420构建成具有第二流体连接部1470，并且多个第三水套1430构建成具有第三流体连接部1480。取决于汽缸盖冷却装置100的构造，第一流体连接部1460、第二流体连接部1470和第三流体连接部1480中的任何一个可以接收冷却剂或为汽缸盖冷却装置100供应冷却剂。在示例性实施方案中，所有第一流体连接部1460、第二流体连接部1470和第三流体连接部1480共用共同的泵。
77.根据各种实施方案，第一阀1440有助于单独控制穿过第一流体连接部1460的冷却剂流，并且第二阀1450有助于单独控制穿过第二流体连接部1470的冷却剂流。通过使用第一阀1440和第二阀1450，汽缸盖冷却装置100可以将冷却剂的流率调整为多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430中的任一个的冷却剂的所要求的速率。以这种方式，可以避免冷却剂的过量流动，并且可以减少为处理过量流动而消耗的寄生功率。
78.在一些实施方案中，多个第二水套1420是上部水套320和下部水套330的组合。根据应用，多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430中的任一个可以组合以形成共用水套。例如，多个第二水套1420可以与多个第三水套1430组合以形成共同的多个水套。在另一示例中，多个第一水套1410和多个第二水套1420可以组合以形成共同的多个水套。以这种方式，汽缸盖冷却装置100可以利用两个独立的冷却套，一个是共同的多个水套，每个水套通过使用第一阀1440和第二阀1450中的至少一个来改变流率而具有所施加的不同的冷却水平。
79.图14中所图示的汽缸盖冷却装置100仅包括一个冷却回路。特别地，汽缸盖冷却装置100包括第一冷却回路，该第一冷却回路包括多个第一水套1410、多个第二水套1420、多个第三水套1430、第一阀1440和第二阀1450。在一些实施方案中，汽缸盖冷却装置100还包括与第一冷却回路流体地和可操作地联接的废热回收系统。第一冷却回路还包括第一泵，第一泵被构建成使冷却剂循环穿过第一冷却回路。第一泵构建成以第一流率循环冷却剂，以便为汽缸盖冷却装置100提供单级冷却。
80.图15图示了一个实施方案，其中多个第一水套1410不直接联接到多个第二水套1420或多个第三水套1430，并且其中多个第二水套1420联接到多个第三水套1430。如图15中所示，汽缸盖冷却装置100还包括联接到多个第一水套1410的第四流体连接部1500，和联接到多个第二水套1420的第五流体连接部1510。在一些实施方案中，第一流体连接部1460和第四流体连接部1500中的一个是供应管线，并且第一流体连接部1460和第四流体连接部1500中的另一个是回流管线。类似地，在一些实施方案中，第三流体连接部1480和第五流体连接部1510中的一个是供应管线，并且第三流体连接部1480和第五流体连接部1510中的另一个是回流管线。
81.在一些实施方案中，多个第一水套1410联接到第一泵，并且多个第二水套1420和多个第三水套1430联接到第二泵。遵循这些实施方案，可以根据多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430中的至少一个的所要求的流率来调整穿过多个第一水套
1410的流量以及穿过多个第二水套1420和多个第三水套1430的流量。以这种方式，可以避免冷却剂的过量流动，并且可以减少为处理过量流动而消耗的寄生功率。
82.在另一个实施方案中，多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430联接到共同的泵。遵循该实施方案，共同的泵可以使用在多个第一水套1410以及联接到多个第三水套1430的多个第二水套1420中循环的冷却剂的不同温度。该温度差可以通过在第一流体连接部1460、第四流体连接部1500、第五流体连接部1510和第三流体连接部1480中的一个处提供补充冷却来获得。
83.图15中所图示的汽缸盖冷却装置100包括两个冷却回路。特别地，汽缸盖冷却装置100包括第一冷却回路和第二冷却回路，第一冷却回路包括多个第一水套1410，第二冷却回路包括多个第二水套1420和多个第三水套1430。多个第一水套1410未流体地联接到多个第二水套1420和第三水套1430。在一些实施方案中，汽缸盖冷却装置100还包括废热回收系统，废热回收系统与第一冷却回路和第二冷却回路中的至少一个流体地和可操作地联接。如上面指出的，第一冷却回路还包括构建成使冷却剂循环穿过第一冷却回路的第一泵，并且第二冷却回路包括构建成使冷却剂循环穿过第二冷却回路的第二泵。第一泵和第二泵构建成以独立的流率(例如，第一流率和第二流率)循环冷却剂，以便为汽缸盖冷却装置100提供两级式冷却。
84.图16图示了一个实施方案，其中多个第一水套1410不直接联接到多个第二水套1420或多个第三水套1430，并且其中多个第二水套1420未联接到多个第三水套1430。以这种该方式，可以独立地(例如，独自地)管理(例如，操作、控制等)多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430。这种独立的控制可以有助于汽缸盖冷却装置100的智能控制。此外，这可以允许内燃发动机的不同区域(例如汽缸盖110、汽缸体1400等)的热响应被独立地管理。汽缸盖冷却装置100的这种控制还允许在汽缸盖110和汽缸体1400的不同区域内保持不同的温度。例如，在上部水套320内可以保持第一温度，在下部水套330内可以保持第二温度。
85.如图16中所示，汽缸盖冷却装置100还包括联接到多个第二水套1420的第六流体连接部1600，和联接到多个第三水套1430的第七流体连接部1610。根据各种实施方案，多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430中的每一个可以各自联接到不同的泵，并且可以各自以不同的流率和/或温度循环不同的流体。以这种方式，可以独立地控制汽缸盖110和汽缸体1400中的每一个的温度。
86.遵循这些实施方案，穿过多个第一水套1410的流量、穿过多个第二水套1420的流量和穿过多个第三水套1430的流量可以各自分别根据多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430的所要求的流率来调整。以这种方式，可以避免冷却剂的过量流动，并且可以减少为处理过量流动而消耗的寄生功率。
87.图16中所图示的汽缸盖冷却装置100包括三个冷却回路。特别体地，汽缸盖冷却装置100包括第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路，第一冷却回路包括多个第一水套1410，第二冷却回路包括多个第二水套1420，第三冷却回路包括多个第三水套1430。多个第一水套1410、第二水套1420和第三水套1430彼此未流体地联接。在一些实施方案中，汽缸盖冷却装置100还包括废热回收系统，废热回收系统与第一冷却回路和第二冷却回路中的至少一个流体地和可操作地联接。如上面指出的，第一冷却回路还包括构建成使冷却剂循环
穿过第一冷却回路的第一泵，第二冷却回路包括构建成使冷却剂循环穿过第二冷却回路的第二泵，并且第三冷却回路包括构建成使冷却剂循环穿过第三冷却回路的第三泵。第一泵、第二泵和第三泵构建成以独立的流率(例如，第一流率、第二流率和第三流率)循环冷却剂，以便为汽缸盖冷却装置100提供三级式冷却。在一些实施方案中，第一冷却剂用于在第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路中的一个中使用，并且第二冷却剂用于第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路中的另一个中使用。
88.图17和图18是根据各种实施方案的汽缸盖冷却装置100的框图，该汽缸盖冷却装置100还包括废热回收系统1700。根据各种实施方案，废热回收系统1700包括高温回收件1710、其它废热源1720、膨胀机1730、冷凝器1740和泵1750。在一些实施方案中，废热回收系统1700不包括其它废热源1720和/或高温回收件1710。
89.根据各种实施方案，高温回收件1710联接到第五流体连接部1510和第六流体连接部1600。然而，在其它实施方案中，高温回收件1710联接到第一流体连接部1460、第三流体连接部1480、第四流体连接部1500、第五流体连接部1510、第六流体连接部1600和第七流体连接部1610中的任一个或全部。在示例性实施方案中，高温回收件1710构建成联接到多个第二水套1420。然而，在其它实施方案中，高温回收件1710联接到多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430中的任一个。高温回收件1710可以包括一个或更多个热交换设备。例如，在一个实施方案中，高温回收件1710是蒸发器或锅炉。
90.如图18中所示，废热回收系统1700还可包括中温回收件1800和低温回收件1810。根据示例性实施方案，中温回收件1800联接到多个第一水套1410和高温回收件1710，并且低温回收件1810联接到多个第三水套1430和中温回收件1800。遵循图18中所示的实施方案，共用冷却剂从低温回收件1810循环到中温回收件1800，并然后循环到高温回收件1710，高温回收件1710然后将冷却剂循环到其它废热源1720、膨胀机1730、冷凝器1740、泵1750，并循环返回到低温回收件1810。
91.通过使用图17和图18中所图示的废热回收系统1700，来自内燃发动机冷却的废热可以以各种温度水平来收集。在一些应用中，基于内燃发动机的该位置的预期温度，高温回收件1710、中温回收件1800和低温回收件1810可以位于内燃发动机的位置处。例如，高温回收件1710可以位于内燃发动机的排气歧管附近，并且低温回收件1810可以位于内燃发动机的风扇出口附近。以这种方式，来自内燃发动机的不同位置的废热可以最佳地和以有效的方式被收集。根据各种实施方案，高温回收件1710、中温回收件1800和低温回收件1810中的任何一个可以包括一个或更多个热交换设备。例如，在一个实施方案中，高温回收件1710、中温回收件1800和低温回收件1810中的至少一个是蒸发器、锅炉、预热器等。
92.废热回收系统1700还可以包括工作流体循环系统。工作流体循环系统可用于使工作流体循环穿过汽缸盖110和/或汽缸体1400。以这种方式，废热回收系统1700可以为多个第一水套1410、多个第二水套1320和多个第三水套1430提供冷却。
93.在一个实施方案中，汽缸盖冷却装置100可以被实施使得废热回收系统1700用于排气后处理系统1760的热管理。例如，废热回收系统1700可以包括排气后处理系统1760的各种排气后处理部件，例如颗粒过滤器1770、def配给阀1772、分解反应器1774和选择性催化还原(scr)催化装置1776。根据一个实施方案，废热回收系统1700控制def配给阀1772，以用于排气后处理的热管理。以这种方式，def的消耗可以被优化(例如，减少)以满足废热回
收系统1700的需要。类似地，燃烧燃料(例如柴油、汽油、天然气、丙烷等)的消耗可以通过汽缸盖冷却装置100来优化以满足内燃发动机的需要。
94.此外，还可以通过使用汽缸盖冷却装置100来优化(例如，减少)排放。例如，一氧化氮和二氧化氮(例如，no
x
等)的排放可以基于内燃发动机被最小化。类似地，油的消耗可以被最小化以匹配内燃发动机的当前需求。在一些实施方案中，内燃发动机中发生的燃烧通过汽缸盖冷却装置100被优化，使得减少了燃烧窜漏。
95.在另一个实施方案中，汽缸盖冷却装置100可以被实施使得内燃发动机的预热时间减少。此外，汽缸盖冷却装置100可以被实施使得汽缸体1400的温度可以达到高于常规内燃发动机中汽缸体的温度，从而减少内燃发动机中的寄生摩擦。
96.取决于应用，汽缸盖冷却装置100可用于各种内燃发动机中。例如，在火花点火内燃发动机(例如，汽油发动机等)或压燃式内燃发动机(例如，柴油发动机等)中被实施。
97.在另一个实施方案中，汽缸盖冷却装置100可以被实施使得冷却系统310中的泵的泵送需求(例如，泵送功率)降低。例如，通过优化内燃发动机的热管理，泵送需求的变化可以随着时间的推移被平滑化，从而消除泵送需求峰值并延长泵的寿命。
98.通过允许多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430与其它水套隔离(例如，不直接联接)，可以执行最佳的热提取顺序。例如，来自最低温度热源的能量可以首先被收集，然后是温度越来越高的热源。以这种方式，汽缸盖冷却装置100的操作模拟从内燃发动机到废热回收系统1700的逆流热提取。此外，通过允许多个第一水套1410、多个第二水套1420和多个第三水套1430与其它水套隔离(例如，不直接联接到其它水套)，可以以有效和成本有效的方式促进从单个热源提取热量。
99.如图19中所示，根据一个实施方案，汽缸盖冷却装置100由控制器1900根据控制方案来控制。控制器1900可以包括处理电路1910和通信接口1920。处理电路1910可以包括存储器1930、处理器1940和废热回收回路1950。存储器1930可以通信地连接到处理器1940。存储器1930(例如ram、rom、闪存、硬盘存储等)可以储存数据和/或计算机代码，以有助于本文中所描述的各种过程。存储器1930可以可通信地连接到处理器1940和废热回收回路1950，并且构建成为处理器1940提供计算机代码或指令，以用于执行关于本文的汽缸盖冷却装置100和废热回收系统1700描述的过程。此外，存储器1930可以是或可以包括有形的、非临时的易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器1930可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件、或用于支持本文描述的多种活动和信息结构的任何其它类型的信息结构。处理器1940可以实现为通用处理器、专用集成电路(asic)、一个或更多个现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、一组处理部件、或其它合适的电子处理部件。
100.通信接口1920可以促进控制器1900和汽缸盖冷却装置100和/或废热回收系统1700之间的通信。控制方案可以通过处理电路1910实现。存储器1930可以储存由处理器1940可执行的指令。处理电路1910可以与外部系统和设备(例如，计算机、移动电话等)通信以接收计算机代码指令和/或发送信息。在一些实施方案中，控制方案是基于汽缸盖110或汽缸体1400内的临界温度(例如，温度阈值等)的闭环控制方案。在其它实施方案中，基于来自废热回收系统1700的信息操作控制器1900。在这些实施方案中，废热回收回路1950可以解译来自废热回收系统1700的信息。在其它实施方案中，控制器1900利用废热回收回路1950来控制废热回收系统1700。例如，汽缸盖冷却装置100可以由控制器1900控制，以便将
汽缸盖110的温度保持在三百七十五开尔文以下。在其它实施方案中，控制方案是开环控制方案，其将阀位置映射到操作点。在这些实施方案中，来自映射的信息可以储存在存储器1930中。在一些实施方案中，控制器1900与第一阀1440和第二阀1450连接。
101.虽然在图19中示出了具有特定功能的各种回路，但应当理解的是，控制器1950、废热回收回路1950和存储器1930可以包括用于完成本文中描述的功能的任何数量的回路。例如，高温回收件1710、中温回收件1800、低温回收件、膨胀机1730、冷凝器1740和泵1750的活动和功能可以体现在存储器1930中，或者组合在多个回路中或者组合为单个回路。还可以包括具有附加功能的附加回路。另外，应当理解的是，控制器1900还可以控制超出本公开内容的范围的其它活动。
102.取决于应用，汽缸盖冷却装置100的操作可以基于输入动态地改变。例如，汽缸盖冷却装置100的操作可以基于汽缸盖110的温度而改变。类似地，汽缸盖冷却装置100的操作可以随着内燃发动机老化、随着内燃发动机中的油老化、或者随着补充流体如def耗尽而变化。为了引起这些变化，可以改变由汽缸盖冷却装置100排出的热的量。例如，当内燃发动机刚刚起动并处于预热阶段时，由汽缸盖冷却装置100排出的热的量可能较少，而当内燃发动机达到需要的工作温度时，汽缸盖冷却装置100排出的热的量可能较多。
103.本文所描述的控制器1900的某些操作可以包括解译和/或确定一个或更多个参数的操作。如在本文使用的，解译或确定包括通过本领域中已知的任何方法接收数值，其包括至少从数据链路或网络通信接收数值，接收指示该数值的电子信号(例如电压、频率、电流或pwm信号)，接收指示该数值的计算机产生的参数，从非临时计算机可读存储介质上的存储器位置读取数值，通过本领域中已知的任何手段和/或通过接收所解译的参数通过其可被计算的值和/或通过参考被解译为参数值的默认值来接收作为运行参数的值。
104.图20是根据实施方案的图示了制造汽缸盖的方法2000的流程图。例如，方法2000可用于制造汽缸盖冷却装置100。
105.在2002处，提供铸造汽缸盖。铸造汽缸盖包括燃烧面和与燃烧面相对的顶面。铸造汽缸盖还包括第一外侧面和与第一外侧面相对的第二外侧面。铸造汽缸盖还包括上部水套、下部水套和沿第一中心轴线从顶面延伸到燃烧面的喷射器孔。在一个实施方案中，上部水套、下部水套和喷射器孔中的每一个在铸造汽缸盖时形成。
106.在2004处，第一孔从汽缸盖面穿过上部水套在汽缸盖中钻出，以界定水套连接器。第一孔沿平行于第一中心轴线的第二中心轴线延伸。
107.在2006处，第二孔从第一外侧面，穿过下部水套，并进入第一孔中，在汽缸盖中钻出，以界定阀桥接通路。第二孔沿第三中心轴线延伸。第三中心轴线垂直于第一中心轴线。第二孔穿过第一孔朝向由喷射器孔界定的喷射器座延伸。上部水套和下部水套经由水套连接器和阀桥接通路流体地联接。水套连接器与上部水套和阀桥接通路中的每一个流体地连通。阀桥接通路与下部水套流体地连通。
108.尽管本公开包含具体实施细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是作为特定的实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在独立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独立地或以任何适当的子组合在多个实施方式中实施。此外，尽管在上面特征可以被描述为以某些组合起作用，并且甚至最初被要求如此保
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组合中删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变体。
109.应当指出的是，在本说明书中对“前”、“后”、“上部”、“顶”、“底”、“基部”和“下部”的引用仅用于标识各元件，因为它们在附图中被定向。这些术语并不意味着限制它们描述的元件，因为在各种受控的温度的情况下，各元件可以不同地被定向。
110.此外，为了本公开的目的，术语“联接”表示两个构件直接地或间接地彼此结合。这种结合可以本质上是静止的或者本质上是可移动的，和/或这种结合可以允许流体、电、电信号或者其它类型的信号的流动或者两个构件之间的通信。通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此，这样的结合可以被实现。这种结合本质上可以是永久性的，或者可选地在本质上可以是可移除的或可释放的。
111.重要的是要注意，在各个示例性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。出现在所述实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改需要被保护。应理解，一些特征可能不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本技术的范围内，该范围由所附权利要求界定。当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非特别相反地规定。