专利名称：汽缸盖的排泄与通风的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽缸盖的排泄和通风。
背景技术：
中央直接喷射式(DI)发动机汽缸盖通常构造成具有由包括喷射器和火花塞的中央凹部分开的进气气门机构和排气气门机构。由于中央DI所需的汽缸盖构造，所以连接进气室和排气室以允许在这些室之间的排泄和通风非常困难。汽缸盖罩可在中央凹部上提供开口，使得中央凹部未被覆盖，以便提供到喷射器和火花塞的通路，这可能会限制进气室与排气室之间以及通过汽缸盖罩的通风和泄油。在高侧与低侧的室之间的受限制的泄油可能会导致过多的油聚集、不充分的油冷却和增大的油焦化可能性。在这些室之间提供油循环、 排泄和通风的通道可能需要在汽缸盖外部构造成的油管理和循环系统，从而增加了油系统需求、发动机成本、复杂性、和封装空间需求。
发明内容
中央直接喷射式(DI)发动机汽缸盖构造成具有由包括了喷射器和火花塞的未覆盖的中央凹部分开的进气气门机构和排气气门机构。汽缸盖还构造成用于集成排气。汽缸盖罩构造成在中央凹部上提供开口的同时密封进气室和排气室，使得中央凹部未被覆盖， 以便提供到喷射器和火花塞的通路，以及用于包括中央DI轨之类的其他部件的封装。在汽缸盖的室的表面上并通过盖罩进行的进气室与排气室之间的通风可能被限制于后通道，其由于封装约束所以可能具有明显减小的截面积。未覆盖的DI凹部的构造可能会限制高侧室与低侧室之间横跨汽缸盖表面的泄油。提供了一种汽缸盖，其具有构造成在汽缸盖的高侧室与低侧室之间提供泄油和 PCV传输的集成的排泄/通风通道。汽缸盖包括限定第一室的第一侧、限定第二室的第二侧和限定大致将第一室与第二室分开的凹部的中央部分。汽缸盖还包括多个通道，其中多个通道中的每个通道都构造成在第一室与第二室之间传输包括排气和润滑流体的流体，例如包括从第一室向第二室排泄油。提供了一种形成如本文中所描述那样的汽缸盖的方法，其中通过铸造来形成汽缸盖，该盖包括位于汽缸盖的第一室与第二室之间的多个排泄/通风通道。铸造汽缸盖构造成具有将第一室与第二室分开的中央DI凹部，并且铸造的方法包括装配包括了第一型芯、 第二型芯和第三型芯的型芯组件。第一型芯构造成限定汽缸盖的中央DI凹部，而第二型芯构造成限定第一室与第二室之间的多个通道，其中多个通道中的每个通道都构造成与汽缸盖的第一室和第二室连通。第三型芯构造成限定水套。利用型芯组件由铝与铸铁中的一种
3来铸造汽缸盖。本发明还提供了以下方案方案1. 一种汽缸盖，包括第一侧，其限定第一室；第二侧，其限定第二室；中央部分，其限定凹部；其中，所述凹部大致将所述第一室与所述第二室分开；以及多个通道，其由所述汽缸盖限定；其中，所述多个通道中的每个通道都构造成在所述第一室与所述第二室之间传输流体。方案2.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道构造成从所述第一室向所述第二室排泄流体。方案3.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述流体是润滑流体和排气中的一种。方案4.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述汽缸盖适于在中央直接喷射式发动机里使用。方案5.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述第一室和所述第二室都由罩密封；以及
其中，所述凹部未由所述罩密封。方案6.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述汽缸盖构造成用于集成排气。方案7.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道还构造成在所述第一室与所述第二室之间传输排气。方案8.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道设置在燃料喷射器端口与火花塞端口之间。方案9.根据方案8所述的汽缸盖，其中，所述燃料喷射器端口和所述火花塞端口彼此相邻。方案10.根据方案8所述的汽缸盖，其中，所述燃料喷射器端口是第一汽缸组的燃料喷射器端口 ；以及其中，所述火花塞端口是第二汽缸组的火花塞端口。方案11.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道设置在所述汽缸盖的端部中。方案12.根据方案1所述的汽缸盖，其中，所述汽缸盖由铝和铸铁中的一种形成。方案13. —种用于形成汽缸盖的方法，所述方法包括装配包括第一型芯和第二型芯的型芯组件；其中，所述第一型芯构造成形成中央凹部；其中，所述第二型芯构造成形成第一室与第二室之间的多个通道；其中，所述多个通道中的每个通道都构造成与所述汽缸盖的所述第一室和所述第二室连通；以及利用所述型芯组件来铸造所述汽缸盖。
方案14.根据方案13所述的方法，其中，装配所述型芯组件还包括装配第三型芯。方案15.根据方案14所述的方法，其中，所述第三型芯构造成形成水套的一部分。方案16.根据方案13所述的方法，其中，所述第二型芯构造成形成所述多个通道中的一个通道，其构造成在所述第一室与所述第二室之间传输流体。方案17.根据方案13所述的方法，其中，所述第二型芯构造成形成所述多个通道的在所述第一室与所述第二室之间传输排气的一个通道。方案18.根据方案13所述的方法，其中，所述第二型芯构造成形成所述多个通道的从所述第一室向所述第二室排泄润滑剂的一个通道。方案19.根据方案13所述的方法，其中，所述型芯组件限定了被构造成用于集成排气的汽缸盖。方案20.根据方案13所述的方法，其中，所述汽缸盖适于在中央直接喷射式发动机里使用。当结合附图时，本发明以上的特征和其他的特征及优点将通过以下对用于实施本发明的最佳模式的详细说明清楚地显现。
图1是构造成用于中央直接喷射的汽缸盖的示意性俯视图；图2是图1的截面A-A的示意性剖视图，其中汽缸盖如安装在车辆中那样取向，并且其中示出了通过燃料喷射器端口剖取的中央凹部；图3是图1的截面B-B的示意性剖视图，其中汽缸盖如安装在车辆中那样取向，并且其中示出了在燃料喷射器端口与火花塞口之间剖取的中央凹部和在这些室之间的排泄/ 通风孔通道；图4是在铸造图1中的包括有排泄/通风孔通道的汽缸盖中使用的型芯组件的示意性透视图；图5A是图4的型芯组件的型芯的透视仰视图，其中限定了图1的汽缸盖的排泄/ 通风孔通道；图5B是图4的型芯组件的型芯的透视俯视图，其中限定了图1的汽缸盖的排泄/ 通风孔通道；图6A是图4的型芯组件的型芯子组件的示意性仰视图；图6B是图6A的型芯子组件的型芯的仰视图；图7A是图4的型芯组件的型芯子组件的示意性俯视图；以及图7B是图6A的型芯子组件的型芯的俯视图。
具体实施例方式参考附图，其中在全部这些图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且从图1开始，以附图标记10来总体上指示部分装配的汽缸盖的示意性俯视图。汽缸盖10通常形成为铝或铸铁的铸件，并且可通过机械加工、研磨或其他过程来另外进行精加工。汽缸盖10(也可被称为盖10)构造成包括第一侧12和第二侧20，所述第一侧12和第二侧20大体上沿盖 10的纵向轴线从盖10的前部M至后部沈来取向，并由中央部分16分开。第一室14由盖10的第一侧12限定，而第二室22由盖10的第二侧20限定。中央部分16限定了大体上沿汽缸盖的纵向轴线延伸并大致将室14与室22分开的凹部(valley) 18。在凹部18中设置有多个喷射器端口 34和多个火花塞端口 32，其中这些端口在图1中以它们的铸造状态示出。喷射器端口 34和火花塞端口 32沿凹部18在位置上交替，使得包括喷射器端口和火花塞端口的组设置成与用于汽缸盖的各汽缸的各组气门对应。凹部18的周界由提供了用于汽缸盖罩的密封面的内密封轨观限定。汽缸盖罩在其中央部分中开口，使得在由内密封轨观限定的周界内侧，凹部18保持成未由盖罩覆盖。在图1所示的构造中，第一侧12是盖10的进气侧，并且第一室14是盖10的进气室；而第二侧20是盖10的排气侧，并且第二室22是盖10的排气室。现在参考图2，其示出了在图1的线A-A处取得的剖视图，其中图示出通过燃料喷射器端口 34剖取的中央凹部。 另外，还详细地示出了汽缸盖10在安装在车辆的发动机中时的取向，其中当沿车辆取向安装时，盖10倾斜或绕其纵向轴线旋转X度从而偏离水平面，使得进气侧12高于排气侧20。 在该取向中，进气侧12称为盖10的高侧，而排气侧20称为低侧，其中高侧12高于水平面倾斜X度，而低侧20低于水平面倾斜X度。在非限制的示例构造中，汽缸盖10偏离水平面倾斜大约9度，其中进气侧12倾斜成高于排气侧20。在车辆中并且在发动机上的安装构造中，水平面可被定义为这样的平面，该平面与通过车辆接触地面(其中该车辆在正常取向中安置于该地面上)的车轮所建立的平面平行。再次参考图1和图2，室14和22大体上沿凹部18的任一侧延伸。各室14、22的下表面(在安装取向中)限定了包括多个弹簧座36的弹簧平台(deck) 50。各弹簧座36包括气门引导件38。盖10的上表面(在安装取向中)包括大体上围绕盖10的外周界延伸的外密封轨30，并且还包括内密封轨观。如上所述，内密封轨观沿凹部18的周界设置。内密封轨观和外密封轨30提供了汽缸盖罩(未示出)被抵靠贴附的密封面，并在其间限定由汽缸盖罩包围并覆盖的汽缸盖10的区域。如图1所示，上平台表面42包括孔口 46。孔口 46是用于燃料泵和燃料泵挺杆/ 滚子随动件(未示出)的安装孔。通道48由上平台表面42的至少一部分和在密封轨观、 30处贴附至盖10的汽缸盖罩限定。汽缸盖罩(未示出)构造成具有大体上与外密封轨30相符的外边缘以及大体上与内密封轨观相符的内边缘，使得汽缸罩构造成具有由内边缘限定的敞开中央部分。当装配在盖10上时，汽缸罩将轨28和30密封，以包围进气室和排气室以及连接上平台表面42， 留下凹部18没有被汽缸罩包围起来。汽缸罩具有足以包围装配在盖10中并可在盖10的上表面(在安装取向中)上方突出的凸轮、气门杆、摇臂及其他部件的高度。为封装考虑， 汽缸盖可在高度上减小或在与上平台42和排泄/通风孔通道48的一部分相对应的区域中部分地凹进。例如，定位在凹部18上的DI燃料轨可从汽缸盖的后部延伸通过汽缸罩的凹进区域，或者汽缸盖罩可具有减小的高度或可以凹进，以便对从燃料泵到DI燃料轨的连接进行封装。对盖10的表面进行密封将大致限制用于通过汽缸罩从一个室到另一个室的通风换气和油流动的区域，其中盖10具有汽缸罩，该汽缸罩具有开口的中央部分，该开口的中央部分被构造成保留凹部18未覆盖，使得进气室和排气室通过排泄/通风通道48在盖表面处连接在一起，由于封装约束其可能具有受限的高度和截面。再次参考图2，其在室14和22以及凹部18的剖视图中进一步示出了室14与室22的分离。图2示出了在汽缸开口 52 上方通过喷射器端口 34取得的截面。聚集在室14的下部中的油将聚集在室14的弹簧平台 50的下表面上，围绕弹簧座36和气门引导件38。如所示，不存在用于使油从高侧室14流动到低侧室22的排泄路径。此外，当汽缸盖罩安装好时，在示出的从室14穿过凹部18到室22的截面中不存在通过汽缸罩的通风路径。如上所述，盖罩构造成具有中央开口部分， 使得罩在从室14的外周界处的外密封轨30到室14的内周界处的内密封轨观的第一部分中被密封，并在从室22的外周界处的外密封轨30到室22的内周界处的内密封轨28的第二部分中也被密封。如图1和图2所示，汽缸盖10构造成用于集成排气，并包括多个进气口 40、排气口 M和曲轴箱强制通风(PCV)通风孔56 (见图3)，使得盖10还用作排气歧管。发动机正常的操作和换气需要进气室与排气室之间的PCV传输。如在此所描述地，在盖10中提供了与进气室14和排气室22连通的多个排泄/通风通道62 (见图幻，以补充进气室14与排气室 22之间的PCV传输，并因此为发动机提供另外的换气，以及解决由中央DI封装所引起的受限制的跨室通风。为了使磨损最小化并且为了操作的平稳性，必须在汽缸盖的室内向凸轮、气门、摇臂、挺杆等运动和联接部件提供润滑剂。也称为润滑流体的润滑剂通常例如是机油、合成或半合成润滑剂或油。再次参考图1，存在于汽缸盖中的油沿大体上从进气侧12朝排气侧20 的方向44流动。如图2所示，由于重力和汽缸盖10安装在发动机中时的取向(例如汽缸盖10在安装位置中偏离水平面倾斜)，所以油沿方向44流动。从发动机油系统(未示出) 连续供应至盖10的油可例如积聚在室14和22中，因而必须从这些区域排出过多的油，以再循环通过发动机油系统并且防止可引起油焦化的油的过热。如图1所示，例如可通过放油孔72排出积聚在排气室22中的过多的油。从进气(高)侧12到排气(低)侧20和设置在排气侧20中的排泄孔72的油流动在盖10的表面上被限制成经由上排泄通道48跨过上平台表面42发生的油流动。在安装取向中，积聚在进气室14中过多的油主要积聚在低于上平台表面42的水平处，因此，跨过上平台表面42并通过上排泄通道48流动的油主要是为与燃料泵(未示出)和安装孔46连通的燃料泵挺杆和凸轮的润滑而提供的油。因此需要从室14向室22排泄过多的油的装置。如在此所描述的那样，在盖10中设置有多个排泄/通风通道62 (见图幻，使得能将积聚在室14的弹簧平台50处的过多的油排泄到室22 中，并通过排泄孔72从汽缸盖10排出，从而避免向高侧进气室14增加排泄孔的成本、复杂性和封装困难。现在参考图3，其示出了图1的截面B-B的剖视图，其中汽缸盖10如安装在车辆中那样取向。示出了在第一汽缸的燃料喷射器端口 34(未示出)与第二且相邻的汽缸的火花塞端口 32之间剖取的中央凹部18。在此还示出并进一步描述了与进气室14和排气室22 连通的排泄/通风通道62，其允许从一个室到另一个室的泄油和PCV传输。进气通道开口 64由进气室内壁68的一部分和进气侧弹簧平台50限定。排气通道口 66由排气室内壁70 的一部分和排气侧弹簧平台50限定。在安装取向中，油从进气室14的弹簧平台区域通过通道62排泄到排气室22，在那里如上所述，油可以通过排泄孔72排到发动机供油系统以便用于再循环。还可通过通道62产生PCV通风，以便为发动机提供从第一室14到第二室22 的另外的换气。
排泄/通风通道62是利用本文描述的方法在汽缸盖10的铸造期间形成的一体的通道。如图3所示的通道62例如设置在水套58的一个区段上，水套58也在汽缸盖10的铸造期间形成并在第一汽缸的燃料喷射器端口 34与相邻汽缸的火花塞端口 32之间从室14 行进至室22。如图3所示，汽缸盖10的第一区段将通道62与水套58分开，而汽缸盖10的第二区段将通道62与凹部18分开。在汽缸盖10中可以形成有多个排泄/通风通道62，以连接汽缸盖10的室14、22。 多个排泄/通风通道62可在构造和位置上改变。例如，除排泄/通风通道62设置在汽缸组之间之外，排泄/通风通道62还可设置在盖10的前端部中，以将室14的前端连接至室 22的前端。在盖10的后端部中可设置有另一排泄/通风通道62，以将室14的后端连接至室22的后端。图4是用于铸造图1的包括了铸造的排泄/通风通道62的汽缸盖10的方法的型芯组件的示意性透视图。总体上以附图标记100指示型芯组件，其由称为上型芯的第一型芯102、包括有称为弹簧平台/排泄/通风孔型芯的下型芯部106的第二型芯104、以及称为上水套型芯的第三型芯130组成，其中第二型芯104在铸造过程期间被夹在或定位在第一型芯102与第三型芯130之间。应理解的是，型芯组件100在铸造盖10中将与其他模具部件一起使用。上型芯102的顶部以1 指示，而上型芯102的底部以1 指示。这些都意在作为通常可适用于型芯和型芯组件的取向的参考，例如相同的顶部和底部方向指示也适用于型芯组件中的各个型芯，并且适用于该型芯组件。各型芯表面或型芯表面的一部分可限定铸造表面、铸造表面的一部分、或汽缸盖10的铸件的铸造表面的组合。例如，上型芯 102的底部1 限定凹部18的包括火花塞端口 32和喷射器端口 34的内铸造表面。型芯的组合可限定盖10的铸件的内部区段或外部区段。例如，上型芯102和第二型芯104在区段 110处限定对应的顶部平台表面部分42和排泄通风孔48。作为另一示例，上水套型芯130 的顶表面与弹簧平台/排泄/通风孔型芯104的下型芯部106的底表面结合，限定图3所示的在水套58大体上的水平通道60与通道62之间的大体上水平的内部区段。如图4所示，第二型芯104大体上限定第一和第二室14和22的内表面。第二型芯104的下型芯部106 (也称为弹簧平台/排泄/通风型芯)限定了室14和22的内表面的下部，例如包括弹簧座36的弹簧平台表面50、邻近弹簧平台50的气门引导件38和内壁部分68、70。下型芯部106与上水套型芯130结合从而限定通道开口 64和66，并且还与上型芯102结合，以限定排泄/通风通道62。现在参考图5A和图5B，其示出了包括有对汽缸盖10的排泄/通风通道62进行限定的下型芯部106的型芯104的示意性透视仰视图。如上所述，下型芯部106限定弹簧平台表面50和内壁部分68、70。为了型芯104相对于盖10的铸件的参考和取向，将型芯104 的第一侧112指示为与盖10的进气侧12和室14对应，并将型芯104的第二侧120指示为与盖10的排气侧20和室22对应。型芯104的中央部分116对应于盖10的中央部分16。如图5A和图5B中所示，下型芯部106的中央部分116的区段118限定多个通道 62和它们相应的通道口 64、66。与多个型芯区段118对应的多个通道62是在盖10中大体上设置相邻的汽缸之间并且如图3所示出的那些通道62。根据汽缸盖10的特定构造的需要，以及根据考虑其他因素的需要，包括诸如收缩、多孔性和微观结构控制的铸造考虑以及诸如壁厚和强度、热稳定性和机械加工原料需求的设计考虑，区段118可在包括厚度、高度、截面和形状的构造上改变。还在图5A和图5B中示出了型芯区段114和108。型芯区段114对应于包括其设置在盖10的铸件的前部中的通道口 64、66的通道62并限定该通道62。由区段114限定的通道62提供了用于进气室14的前端与排气室22的前端之间的油流和PCV传输的连接通道。型芯区段108对应于包括其设置在盖10的铸件的后部中的通道口 64、66的通道62并限定该通道62。由区段108限定的通道62提供了用于进气室14的后端与排气室22的后端之间的油流和PCV传输的连接通道。如上所述，考虑到盖10的设计、工艺和功能需求，型芯区段114和108可构造成彼此不同，并且可构造成与型芯区段118不同。在图6A、图6B、图7A和图7B中提供了型芯和型芯子组件的另外的视图，以进一步图示出型芯组件100中的一个型芯对另一个型芯的取向，并且进一步图示出与汽缸盖10中的通道62对应的型芯区段108、114和118。参考图6A，其示出了由上型芯102和第二型芯 104组成的型芯子组件122的仰视图。图6B提供了第二型芯104的仰视图。现在参考图 7A，其示出由第二型芯104和上水套型芯130组成的型芯子组件124的俯视图，并且图7B 提供了图6A的型芯子组件的第二型芯104的俯视图。如本文所描述的那样，在紧凑的汽缸盖中一体地铸造排泄和通风孔通道的优点例如包括，汽缸盖室之间改善的泄油和PCV传输、额外的发动机换气、供油系统复杂性的降低、发动机的封装效率、和降低的成本。熟悉本领域的人们将认识到的是，如在此所描述的本发明不被局限于构造成用于中央DI的发动机汽缸盖，而是可实践用于其他的汽缸盖构造或具有相似设计和性能需求与约束的构造。尽管已详细描述实施本发明的最佳模式，但熟悉本发明所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内实践本发明的各种替代性的设计和实施例。
权利要求
1.一种汽缸盖，包括 第一侧，其限定第一室； 第二侧，其限定第二室； 中央部分，其限定凹部；其中，所述凹部大致将所述第一室与所述第二室分开；以及多个通道，其由所述汽缸盖限定；其中，所述多个通道中的每个通道都构造成在所述第一室与所述第二室之间传输流体。
2.根据权利要求1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道构造成从所述第一室向所述第二室排泄流体。
3.根据权利要求1所述的汽缸盖，其中，所述流体是润滑流体和排气中的一种。
4.根据权利要求1所述的汽缸盖，其中，所述汽缸盖适于在中央直接喷射式发动机里使用。
5.根据权利要求1所述的汽缸盖，其中，所述汽缸盖构造成用于集成排气。
6.根据权利要求1所述的汽缸盖，其中，所述多个通道中的一个通道设置在燃料喷射器端口与火花塞端口之间。
7.一种用于形成汽缸盖的方法，所述方法包括 装配包括第一型芯和第二型芯的型芯组件； 其中，所述第一型芯构造成形成中央凹部；其中，所述第二型芯构造成形成第一室与第二室之间的多个通道； 其中，所述多个通道中的每个通道都构造成与所述汽缸盖的所述第一室和所述第二室连通；以及利用所述型芯组件来铸造所述汽缸盖。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二型芯构造成形成所述多个通道中的一个通道，其构造成在所述第一室与所述第二室之间传输流体。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述型芯组件限定了被构造成用于集成排气的汽紅盖。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述汽缸盖适于在中央直接喷射式发动机里使
全文摘要
本发明涉及汽缸盖的排泄与通风。具体地，提供了一种中央直接喷射式汽缸盖，其构造成具有由未覆盖的中央DI凹部分开的进气气门机构和排气气门机构。未覆盖的中央DI凹部限制了从高侧室到低侧室的油流和PCV传输。通过一体地铸造到汽缸盖的铸件中的排泄/通风通道来提供进气室与排气室之间的泄油和另外的PCV传输。排泄/通风通道可具有变化的构造，并且可设置在第一汽缸组的喷射器端口与相邻汽缸组的火花塞端口之间，或设置在汽缸盖的任一端或两端。还提供了如本文所述那样的形成汽缸盖铸件的方法，包括位于汽缸盖的第一室与第二室之间的多个排泄/通风通道的铸件。
文档编号F02F1/42GK102251873SQ20101052706
公开日2011年11月23日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年5月17日
发明者B·W·盖泽, P·A·辛诺特, R·E·巴克, R·M·比特纳 申请人:通用汽车环球科技运作公司