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具有单向冷却液流阀的汽缸盖衬垫

阅读：640发布：2021-02-24

IPRDB可以提供具有单向冷却液流阀的汽缸盖衬垫专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种汽缸盖衬垫(48)，当其夹持在液体冷却式内燃发动机(20)的汽缸盖(28)和缸体(22)之间时，在燃烧腔室(24)的周围形成密封。一个冷却液流通路(32)经过发动机(20)，部分经过汽缸盖(28)和缸体(22)，在汽缸盖衬垫(48)处有一个对应的冷却液流开口(54)，以调节冷却液流在正常方向上的流动。汽缸盖衬垫(48)包括一个位于冷却液流开口(54)处的单向阀(58)，允许冷却液流沿正常方向流动但阻止冷却液流沿异常的、相反的方向流经冷却液流开口(54)。单向阀(58)包括一个在正常关闭情况下被偏压抵靠一个阀座(64)的活动门(66)。单向阀(58)可以被加工成活块件制品，通过自锁固定夹安装在冷却液流开口(54)处。，下面是具有单向冷却液流阀的汽缸盖衬垫专利的具体信息内容。

1.一种夹持在内燃发动机的汽缸盖和缸体之间的汽缸盖衬垫，所述汽缸盖衬垫包 括：一个衬垫体；

至少一个位于所述衬垫体中的缸膛开口；

至少一个位于所述衬垫体中的冷却液流开口，当冷却液在旁路的正常流向 上流动时，使冷却液在汽缸盖衬垫和缸体之间流动；和一个位于所述衬垫体上的单向阀，所述单向阀自动关闭所述冷却液流开口 以防止冷却液在异常方向上流动。

2.根据权利要求1所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述单向阀具有一个固接在 所述衬垫体上的框架。

3.根据权利要求2所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述框架包括一个自锁固定 夹。

4.根据权利要求2所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述框架包括一个阀座。

5.根据权利要求4所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述单向阀包括一个与所述 框架铰接的门，以移向和移离所述阀座。

6.根据权利要求5所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述单向阀包括一个使所述 门移向所述阀座的偏压件。

7.根据权利要去1所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，还包括一个位于所述冷却液 流开口周围的阀座，所述单向阀包括一个移向和移离所述阀座的门。

8.根据权利要求7所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述单向阀包括一个使所述 门移向所述阀座的偏压件。

9.根据权利要求8所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述门包括一个板。

10.根据权利要求8所述的汽缸盖衬垫，其特征在于，所述门包括一个球。

11.一种液体冷却式内燃发动机，所述发动机包括：一个至少具有一个燃烧腔室的缸体；

一个固定于所述缸体并覆盖所述燃烧腔室的汽缸盖；

一个冷却系统，所述冷却系统包括一个旁路的液流通路，使冷却液流过所述汽 缸盖和所述缸体；

一个与所述液流通路连通的泵，以控制冷却液在所述冷却系统中按正常方向循 环流动；

至少一个位于所述液流通路中的流体控制阀，选择性地阻止冷却液在部分所述 冷却系统中循环；

一个被压紧在所述汽缸盖和所述缸体之间的衬垫体，所述衬垫体包括至少一个 与所述燃烧腔室对齐的缸膛开口和至少一个与所述液流通路连通的冷却液流开口；

一个位于所述衬垫体上并自动关闭冷却液流开口的单向阀，以防止冷却液在异 常方向流动而允许冷却液按正常方向流动。

12.根据权利要求11所述的发动机，其特征在于，所述单向阀包括一个固接于所 述衬垫体的框架。

13.根据权利要求12所述的发动机，其特征在于，所述框架包括一个夹紧所述衬 垫体的自锁固定夹。

14.根据权利要求11所述的发动机，其特征在于，所述单向阀允许冷却液流通过 冷却液流开口从所述汽缸盖流向所述缸体，并阻止冷却液从所述缸体向所述汽缸盖 的异常流动。

15.根据权利要求14所述的发动机，其特征在于，还包括一个位于所述冷却液流 开口周围的阀座，所述单向阀包括一个铰接在所述框架上的门，以移向和移离所述 阀座。

16.根据权利要求15所述的发动机，其特征在于，所述单向阀包括一个使所述门 移向所述阀座的偏压件。

17.根据权利要求14所述的发动机，其特征在于，还包括一个位于所述冷却液流 开口周围的阀座，并且所述单向阀包括一个移向和移离所述阀座的门。

18.根据权利要求17所述的发动机，其特征在于，所述单向阀包括一个使所述门 移向所述阀座的偏压件。

19.根据权利要求18所述的发动机，其特征在于，所述门包括一个板。

20.根据权利要求18所述的发动机，其特征在于，所述门包括一个球。

21.一种防止内燃发动机中冷却液异常流动的方法，所述方法包括以下步骤：提供一种具有一个经过汽缸盖和缸体的旁路的液流通路的发动机；

冷却液流按正常方向循环流过液流通路；

使一个汽缸盖衬垫压紧在汽缸盖与缸体之间，以容纳燃烧气体；

在汽缸盖衬垫中形成一个与液流通路对齐的冷却液流开口以使穿过此处的冷 却液在正常方向上流动；

并通过一个位于汽缸盖衬垫上的单向阀自动关闭冷却液流开口以防止冷却液 沿异常流向流过发动机。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷却液流按正常方向循环流 过液流通路的步骤中包括冷却液从汽缸盖流向缸体。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通过一个位于汽缸盖衬垫上 的单向阀自动关闭所述冷却液流开口的步骤中包括偏压单向阀至关闭状态，并与冷 却液以正常流向流过液流通路的流动相适应。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种防止内燃发动机中异常冷却液流的方法和装置，特别是指一 种具有集成的单向流控制阀的改进的汽缸盖衬垫。

背景技术

汽缸盖衬垫当被夹持在内燃发动机的汽缸盖与缸体之间时，在缸膛周围形成 密封。汽缸盖衬垫同时也为汽缸盖与缸体之间的冷却液流通路和润滑油通道提供开 口。现有技术包括有各种结构的汽缸盖衬垫，它们包含安装在衬垫体上机械式或恒 温式操作阀以控制汽缸盖与缸体之间的液体流动。这种现有的汽缸盖衬垫还包括一 个安装在衬垫体上的止回阀，以便润滑油流向汽缸盖阻止润滑油流向缸体以实现在 气缸盖中阻挡油从而有助于冷起动润滑。
现有技术还包括具有使曲轴箱通风的簧片式通气阀的汽缸盖衬垫。这些通气 阀通常将一个曲轴箱与一个摇壁室连接起来并帮助曲轴箱通风至进气阀。
大多数车辆用内燃发动机包括一个液体冷却系统，其特征为一个穿过整个发 动机的环流通路和某些在汽缸盖与缸体之间的重要通道。该冷却系统还包括外部热 交换装置，用来更好的控制发动机的工作温度并为乘客车厢供热。现代发动机通常 在冷却系统的多处位置装有多个流体控制阀，例如，热敏阀或恒温器可以装在液流 通路中，这样在寒冷的天气启动时，冷却液就不会循环流过散热器但可以循环流过 发动机缸体。在其他情况下，理想的是关闭一些阀，使冷却液循环流过加热器芯体 但不会循环流过汽缸体，直至达到规定的温度。其他先进的冷却液流控制场合也可 以在冷却系统中采用多个流体控制阀。由于组合流体控制阀的驱动，可能会无意中 导致一个流过冷却系统的冷却液异常的导向。这种异常的流体方向有时指反向液 流，并由于发动机的设计可能在汽缸盖和缸体之间的区域发生。这种不希望的反向 冷却液流可能会在某些情况下导致发动机部件的损害。

发明内容

本发明涉及一种夹持在内燃发动机的汽缸盖与缸体之间的汽缸盖衬垫。该 汽缸盖衬垫包括一个衬垫体，且至少有一个位于所述衬垫体中的缸膛开口。至 少一个位于所述衬垫体中的冷却液流开口，当冷却液在旁路的正常流向上流动 时，使冷却液在汽缸盖与缸体之间流动。这种改进了的汽缸盖衬垫包括一个装 置在衬垫体上可自动关闭冷却液流开口的单向阀，防止异常方向的冷却液流。
本发明通过提供一个直接安装在衬垫体上的单向阀避免了不希望的冷却 液反向流动的发生，使冷却液在正常方向上流动而防止冷却液在异常方向上流 动。
根据本发明的另一特征，一种液体冷却式内燃发动机包括一个至少具有一 个燃烧腔室的缸体。一个固定于所述缸体并覆盖所述燃烧腔室的汽缸盖。一个冷 却系统与缸体和汽缸盖连接，该冷却系统包括一个旁路的液流通路，使冷却液 流过所述汽缸盖和所述缸体。一个与所述液流通路连通的泵控制冷却液在所述 冷却系统中按正常方向循环流动。至少一个位于所述液流通路中的流体控制 阀，选择性地阻止冷却液在部分冷却系统中循环。一个被压紧在汽缸盖和缸体 之间的衬垫体。所述衬垫体包括至少一个与所述燃烧腔室对齐的缸膛开口和至 少一个与所述液流通路连通的冷却液流开口。这种改进了的汽缸盖衬垫包括一 个位于衬垫体上并自动关闭冷却液流开口的单向阀，以防止冷却液在异常方向 上流动而允许冷却液按正常方向流动。
根据本发明的又一特征，提供了一种防止内燃发动机中冷却液异常流动的 方法。所述方法包括以下步骤：提供一种具有一个经过汽缸盖和缸体的旁路的液 流通路的发动机，冷却液按正常方向循环流过液流通路，使一个汽缸盖衬垫压 紧在汽缸盖和缸体之间以容纳燃烧气体，在汽缸盖衬垫中形成一个与液流通路对 齐的冷却液流开口以使穿过此处的冷却液在正常方向上流动，并通过一个位于汽缸 盖衬垫上的单向阀自动关闭冷却液流开口以防止冷却液以异常流向流过发动机。

附图说明

结合以下的详细说明和附图，本发明的这些以及其它特征和优点将会更加容 易理解，其中：
图1是一个具有冷却系统的内燃发动机的简易示意图；
图2是根据本发明的一个汽缸盖衬垫的透视图；
图3是在关闭状态下具有一个单向阀的汽缸盖衬垫的部分透视图；
图4是一个单向阀在打开状态下的部分透视图；
图5是一个显示了单向阀上的门在虚线打开状态下的截面透视图；
图6显示了单向阀底部的透视图；
图7显示了单向阀上的铰链和扭簧结构的放大透视图；
图8A和图8B分别显示了一个实施例的单向阀在打开和关闭状态下的简易横 截面图；
图9A和图9B分别显示了再一个实施例的单向阀在打开和关闭状态下的简易 横截面图；
图10A和10B分别显示了第三个实施例的单向阀在打开和关闭状态下的简易 横截面图。

具体实施方式

参看附图时，在这几个附图中，相同的数字表示相同或对应的部件。图1中 显示了一个液体冷却式内燃发动机20，该发动机20包括一个具有多个燃烧腔室24 位于此的缸体22。一个活塞26以二或四冲程在每个燃烧腔室24中往复运动，通 过燃烧过程产生动力同时生成大量的热作为副产品。一个汽缸盖28固定在缸体22 上并覆盖每个燃烧腔室24以密封燃烧气体。
为了处理燃烧过程中产生的大量的热，一个冷却系统30，其部分与缸体22和 汽缸盖28组合成一体。该冷却系统30包括一个旁路的液流通路32，使冷却液在 一个泵34的作用下从汽缸盖28流向缸体22。冷却液中多余的热通过一个热交换 散热器36被转移。当发动机20的温度较低时，例如在起动或极冷的天气时，一个 以恒温器38形式的流体控制阀选择性地阻止冷却液循环流向散热器36。通过这种 方法，恒恒温器38帮助控制冷却系统30中冷却液的工作温度。
冷却系统30还可以包括一条加热器芯体回路，其中，出液管40引导冷却液 流向一个加热器芯体42。一个加热器风扇44利用对流将加热器芯体42中的热量 转移至车中的乘客车厢。一个加热阀46可以安装在出液管40中或其他更有利的位 置，以便控制冷却液流向加热器芯体42。例如，在热天工作时，它可以用来阻止 任何液体冷却剂流向加热器芯体42。
虽然图中没有画出，但还可以在液流通路32的不同位置安装其它流体控制阀， 以便更好的控制发动机的温度以及冷却系统中的热能。例如，液流通路32可以设 计成具有一个或多个流体控制阀，使冷却液循环流过加热器芯体42而不会循环流 经汽缸盖28或者围绕在缸体22的燃烧腔室24的周围。因为人们为了将所有可利 用的热能送入加热器芯体42中从而为乘客车厢供热作为首选而可能推动这种设 计。另外，还可以使用其它更复杂的流体控制技术。
然而，当采用这种复杂方法控制冷却液流过通路32时，可能会出现不希望的 冷却液流的反向。这种反向或异常的冷却液流动方向可能会削弱对发动机温度的正 常控制，甚至在极端情况下可能会导致发动机部件的损害。
一个汽缸盖衬垫48被压紧在汽缸盖28和缸体22之间用来容纳燃烧腔室24 中的燃烧气体。汽缸盖衬垫48包括一个衬垫体50，显示在图2-4中。衬垫体50 通常是扁平结构并由人们熟知的材料构成，例如多层钢(MLS)、石墨、纤维、弹 性钢(steel-elastomer)等。衬垫体50的形状通常被设计成与本领域所熟知的缸 体22和汽缸盖28的形状匹配。衬垫体50包括一个与每个燃烧腔室24相连的汽缸 缸膛开口52，用来容纳发动机运转中的空气/燃料以及燃烧气体。至少有一个冷却 液流开口54位于衬垫体50中并与在汽缸盖28与缸体22之间经过的液流通路32 的部分对齐。因此，当冷却液流过液流通路32时，衬垫体50中的冷却液流开口 54调节自由循环。衬垫体50还进一步包括用于其它目的的其它开口56，例如用于 汽缸盖28和缸体22之间的润滑油流、推杆、紧固螺栓等。
在大多数现代发动机中，冷却液按正常的方向循环，穿过冷却液流开口54 从汽缸盖28流向缸体22。这种正常流向利用了重力并使最低温的冷却液更靠 近发动机中温度较高的部件。当然也可以同样设计发动机20使穿过冷却液流 开口54的冷却液的正常流向是从缸体22至汽缸盖28。为了防止冷却液流以异 常方向流过液流通路32，例如本例中从缸体22流向汽缸盖28，因此在衬垫体 50中装有一个单向阀58。该单向阀58自动关闭冷却液流开口54以阻止冷却 液在异常方向上流动而允许冷却液在正常方向上流动。这样，如果冷却系统30 中的多种流体控制阀装在一个结构中时，可能会让或无意中促使冷却液循环处于反 向环路中，单向阀58将自动关闭穿过衬垫体50的冷却液流开口54，从而阻止 这种不希望的异常流动。
图2-7显示了一个示范性的单向阀58包括一个通常适配于衬垫体50中形成 的冷却液流开口54的活块(loose-piece)组装框架60。该框架60通过一组自锁 固定夹62与衬垫体50固接。固定夹62具有装有倒钩的端部，对框架60插入冷却 液流开口54作出反应，一旦框架60达到工作状态，倒钩端部弹钩至一个安全夹紧 状态。框架60可以由坚固的注塑材料制成或者是由可压缩和有弹性的弹性材料制 成。或者，框架60可以集成到衬垫体50中成为一个整体而不需要独立的子装配操 作。
一个阀座64位于框架60中，为铰接在框架60上的活动门66建立一个接合 面。门66通过铰链68枢接后，面向或背离阀座64摆动。门的铰链68支承一个扭 簧形式的偏压件70，该扭簧反抵住框架60促使门66正常靠近阀座64。在这种情 况下，当冷却液按正常流向流动时，冷却液中的静压和流速压力将克服扭簧的偏压， 从而打开单向阀58使冷却液流过开口54。但是，当在正常流向冷却液中的静压和 /或流速压力不足以克服扭簧的压力时，单向阀58将被迫成关闭状态以防止冷却液 的任何异常流动。
图8A和8B显示了单向阀158的一种替换实施例，其中为了方便起见，将前 述例的标号加前缀“1”以显示对应特征。在该第一实施例中，没有使用偏压件， 铰接的门166完全相应于冷却液中的压力并在打开和关闭的位置之间移动。正常流 向如图8B中箭头方向所示。
图9A和9B显示了根据本发明的第二种替换实施例的单向阀，将前述的标号 加前缀“2”与这里的第二种替换设计相区别。此处门266采用了一个球形，同时 偏压件270由一个简单的压簧构成。在这种止回阀式的布局中，以正常流向(图 9B)流动的冷却液中的压力促使门266压住偏压件270并脱离阀座264。然而，当 冷却液未流动时，或者在异常方向上流动时，偏压件270使门266移向关闭位置(图 9A)，从而避免了发动机缸体内出现不希望的流动状态。
图10A和10B显示了根据本发明的第三种替换实施例的单向阀，将前述的标 号加前缀“3”以表示相同或对应的部件。此处，门366包含一个支承在压簧形式 的偏压件370上的板。为了与在正常方向(图10B)上流动的冷却液流相适应，门 366从阀座364移开提供一个开流状态。但是，当在无流动或反向流动期间，偏压 件370关闭单向阀358，从而自动关闭冷却液流开口354，并阻止冷却液的异常流 动。
本发明的方法通过以下步骤防止内燃发动机20中出现异常的冷却液流：提供 一个具有经过汽缸盖28与缸体22的旁路的液流通路32的发动机20，在泵34 的作用下冷却液以正常流向循环流过液流通路32。一个被压紧在汽缸盖28与缸体 22之间的汽缸盖衬垫48以容纳燃烧气体，一个冷却液流开口54位于汽缸盖衬垫 48中，并与液流通路32对齐以保证冷却液在正常方向上流动。本方法具有优点的 是包括以下步骤，即一个置于汽缸盖衬垫48上的单向阀58自动关闭冷却液流开口 54，从而防止冷却液沿异常方向流过发动机20。由于冷却液通常循环流过液流通 路32是按照从汽缸盖28至缸体22的方向，所以单向阀58能自动地阻止异常方向 的冷却液流。或者，利用单向阀58自动关闭冷却液流开口的步骤也可以包括将单 向阀58偏压至关闭状态，并与液流通路32中正常方向上的冷却液流相适应克服这 种偏压。
本发明还存在其它的更改和变化，例如，不同形式、不同数量的单向阀也能 提供这里所介绍的控制冷却液流的新功能。尽管本发明是以较好实施例的形式介 绍的，但必须承认，除了这些在此用来明确表述本发明的文字之外，决不局限 于此。所以，本发明是以所附的权利要求所限定。
有关申请的交叉参照
本申请要求于2004年6月22日提交的美国临时专利申请第60/581,898号的 优先权。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
一种冷却液-专利编号CN109207130A 2020-05-12 588
一种冷却液-专利编号CN107641504A 2020-05-11 1006
一种冷却液-专利编号CN107541327A 2020-05-12 841
一种冷却液-专利编号CN107057651A 2020-05-11 938
一种冷却液-专利编号CN106893564A 2020-05-13 313
一种冷却液-专利编号CN108165360A 2020-05-11 244
一种冷却液-专利编号CN106893631A 2020-05-13 666
一种冷却液-专利编号CN105038727A 2020-05-11 163
冷却液制剂-专利编号CN103890129A 2020-05-12 811
磨边冷却液-专利编号CN108285833A 2020-05-13 487
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