具有冷却阀插入件的汽缸盖组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种汽缸盖组件，且更具体地，涉及一种具有冷却阀插入件的汽缸盖组件。
【背景技术】
[0002]内燃机总体上包括容纳燃烧过程以产生机械功和排气流的一个或多个燃烧室。每个燃烧室由汽缸、活塞的顶部表面，以及汽缸盖的底部表面限定。空气或空气/燃料混合物经由汽缸盖中的进气端口引导进入燃烧室，且所得的排气流通过也经由汽缸盖中的排气端口从燃烧室排出。阀位于与进气端口和排气端口相关联且抵靠在阀座插入件密封的孔内以有选择地允许且阻止空气和排气流通过进气端口和排气端口。
[0003]传统的阀座插入件受压进入其各自的孔中，且随后机械加工成特定容差，允许阀适当地就位。虽然很成功，但此种机械加工过程不能够节约成本。特别是，在将阀座插入件安装进入各自的孔后对它们进行机械加工能需要额外的工具作业且难以在现场执行。
[0004]在发动机操作期间，汽缸盖、阀，以及阀座插入件暴露在高应力和高温下。并且，随着时间的推移，这些高应力和高温能导致汽缸盖、阀，以及阀座插入件的过度磨损。
[0005]在1998年5月5日授予Adachi等人的美国专利号5,745,993( 993专利”)中公开了一个针对上述高应力和高温的解决方案。'993专利描述了具有汽缸盖的往复式机器，汽缸盖包括由进气提升式阀和排气提升式阀所控制的进气流通道和排气流通道。每个阀具有与在进气流通道和排气流通道的下端部处形成的各自阀座相配合的头部。汽缸盖利用阀插入件环以形成在每个流动通道内受压配合的阀座。一个或多个水套形成于汽缸盖内且向汽缸盖、阀，和/或阀插入件环提供冷却。
[0006]尽管'993专利的水套帮助向阀和阀插入件环提供一些冷却，但这可仍不是最佳的。具体来说，'993专利的水套位于距阀插入件环的一定距离处，且此距离可限制能从阀插入件环及其各自阀传送到水套中冷却剂的热量。另外，'993专利的阀插入件环首先插入到其各自的位置，且随后由机械加工就位。此机械加工过程可以是昂贵的且限制再制造选择。
[0007]本发明的汽缸盖组件解决了上述问题中的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。
【发明内容】
[0008]一方面，本发明涉及一种汽缸盖组件。汽缸盖组件可包括具有与阀开口相关联的阶梯孔的汽缸盖。汽缸盖组件也可包括配置为接合阶梯孔的插入件，以及至少部分地由插入件和阶梯孔形成的冷却通道。
[0009]另一方面，本发明涉及一种冷却汽缸盖组件的方法。此方法可包括将冷却剂引导进入汽缸盖，且将冷却剂从汽缸盖循环通过至少部分地围绕阀插入件且由阀插入件形成的冷却通道。
【附图说明】
[0010]图1是示例性公开的发动机的图示；
[0011]图2是可与图1的发动机配合使用的示例性公开的汽缸盖组件的图示；
[0012]图3是沿图2的汽缸盖组件的线3-3截取的横截面图示；以及
[0013]图4是沿图2的汽缸盖组件的线4-4截取的横截面图示。
【具体实施方式】
[0014]图1示出了示例性发动机12。为了本发明的目的，描绘了发动机12且描述成四冲程柴油发动机。然而，本领域技术人员将认识到，发动机12可以是任何其他类型的燃烧发动机，例如，举例而言，二冲程或四冲程汽油动力发动机或气体燃料动力发动机。
[0015]发动机12可以包括至少部分地限定多个汽缸16的发动机缸体14。活塞18可可滑动地设置在每个汽缸16内以在上止点位置和下止点位置之间往复运动，以及汽缸盖20可以与每个汽缸16相关联。每个汽缸16、活塞18，以及汽缸盖20可共同至少部分地限定燃烧室28。燃料喷射器34可至少部分地设置在每个汽缸盖20内且配置为将燃料喷射进入每个相应燃烧室28以支撑发动机12内的燃料燃烧。发动机12也可包括经由多个轴颈轴承25可旋转地支撑在发动机缸体14内的曲轴24。连接杆26可将每个活塞18连接到曲轴24，使得活塞18在每个相应汽缸16内的滑动运动引起曲轴24的旋转。
[0016]如图2所示，汽缸盖20可包括底板或防火板表面30、多个侧表面32，以及顶表面33。汽缸盖20的防火板表面30可包括与燃料喷射器34相关联的燃料喷射器开口 35以及两个或两个以上阀开口。在所示实施例中，阀开口包括一对进气阀开口 38和一对排气阀开口 40。然而，可以设想的是，在一些实施例中，防火板表面30可仅具有一个进气阀开口38和/或一个排气阀开口 40。阀开口 38、40可围绕燃料喷射器开口 35均匀地隔开。通道(未示出)可限定在汽缸盖20内，汽缸盖20从每个阀开口 38、40延伸到进气端口 46和排气端口 48中相应的一个。进气端口 46和排气端口 48可设置在汽缸盖20的侧表面32中以允许空气和排气进入和排出汽缸盖20。
[0017]如图2所示，汽缸盖20可具有与每个阀开口 38、40相关联的阶梯孔60。大体圆形或环形阀座插入件42可配置成接合每个阶梯孔60，并且为进气阀或排气阀(未示出)中的相应一个提供支撑表面。在发动机操作过程中，阀座插入件42可用来保护汽缸盖20不受由于与进气阀和排气阀接触而造成的过度磨损和/或腐蚀。阀座插入件42还可提供与进气阀和排气阀的紧密密封以选择性地阻止空气和排气非期望地泄露进入或排出燃烧室28 (参照图1)。
[0018]在所公开的实施例中，阀座插入件42优选地由耐用、耐磨且耐热材料(诸如高镍钢)制造。另一方面，汽缸盖20可由更便宜材料(诸如延性铁)制成。阀座插入件42可在安装到它们相应的阶梯孔60之前预加工。此预加工过程可包括加工阀座插入件42的内表面以及外表面的精确直径、曲率、角和/或任何其它几何方面。通过在安装之前完全预加工阀座插入件42，这可允许制造商降低劳动时间和成本。此外，具有预加工的阀座插入件42可有助于阀座插入件42的现场更换和/或汽缸盖20的维护。可设想的是，在每个相应阀座插入件42的安装之前，阶梯孔60也可预加工成具有精确直径、曲率、角和/或任何其它几何方面。通过具有预加工的阶梯孔60和预加工的阀座插入件42，这可允许阶梯孔60和阀座插入件42的正确对准而无需额外加工。
[0019]图3示出了沿图2中所示的汽缸盖20的线3-3截取的横截面图示。在内部，汽缸盖20可包括多个冷却通道50，多个冷却通道50配置成促进热量从汽缸盖20、进气阀和排气阀，和/或阀座插入件42传递出。冷却通道50可包括，例如，水套，其使用冷却剂，诸如乙二醇、水、水/乙二醇混合物，或本领域已知的其它冷却剂。冷却剂可通过一个或多个入口通道56进入冷却通道50，且通过一个或多个出口通道58排出