专利名称：具有凸轮轴位置传感器的内燃机气缸盖组件的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用于内燃机的气缸盖组件，尤其是涉及这样一种气缸盖组件，该气缸盖组件装有凸轮轴位置传感器，该凸轮轴位置传感器用于检测内燃机的凸轮轴的角度位置(旋转角)。
背景技术：
内燃机通常包括凸轮轴位置传感器，以便检测凸轮轴的角度位置(旋转角)，从而打开和关闭进气阀或排气阀。凸轮轴位置传感器检测安装在相关凸轮轴的后端部分上的信号板。更具体地说，位于信号板的径向外侧的凸轮轴位置传感器检测形成于信号板的外周部分中的凸起或槽。通常，凸轮轴位置传感器安装在形成于气缸盖或气缸端盖中的传感器凸台上，该气缸端盖覆盖气缸盖的顶部开口。日本专利No.3431505表示了这样一种结构，其中，用于凸轮轴位置传感器的传感器凸台形成于气缸盖中。
发明内容
当传感器凸台形成于气缸盖中时，凸轮轴位置传感器位于信号板的侧面或下面，因为气缸端盖将覆盖气缸盖。因此，凸轮轴位置传感器从下面安装在传感器凸台上，同时检测部分朝上或水平朝着信号板。这可能导致物质例如灰尘颗粒和润滑油的积累，并将污染凸轮轴位置传感器或者引起凸轮轴位置传感器的故障。
当传感器凸台形成于气缸端盖中时，凸轮轴位置传感器可以沿垂直方向位于信号板的上侧外部。该结构不会引起前述问题。不过，该结构需要将气缸端盖刚性安装在气缸盖上，以便保持凸轮轴位置传感器和信号板之间的几何关系。例如，气缸端盖由模铸铝制成，以便提供坚固和牢固安装的结构。与当气缸端盖由树脂形成，并通过柔性安装结构(例如全浮动结构和半浮动结构)而安装时的结构相比，该结构具有重量和成本方面的缺限。
本发明的目的是提供一种用于内燃机的、具有凸轮轴位置传感器的气缸盖组件，用于将凸轮轴位置传感器安装在它的盖部分上，并将由树脂形成的气缸端盖柔性安装在气缸盖上。
根据本发明的一个方面，一种用于内燃机的、具有凸轮轴位置传感器的气缸盖组件包括气缸盖，该气缸盖包括顶部开口；凸轮轴，该凸轮轴由气缸盖可旋转地支承，并包括要检测的检测目标，以便通过凸轮轴位置传感器来确定凸轮轴的角度位置；气缸盖上部，该气缸盖上部覆盖气缸盖的顶部开口的、在检测目标上面的部分；气缸端盖，该气缸端盖覆盖气缸盖的顶部开口的其余部分；且该气缸盖上部包括传感器凸台，以便支承凸轮轴位置传感器。
根据本发明的另一方面，一种用于内燃机的、具有凸轮轴位置传感器的气缸盖组件包括气缸盖，该气缸盖包括顶部开口；凸轮轴，该凸轮轴由气缸盖可旋转地支承，并包括要检测的检测目标，以便通过凸轮轴位置传感器来确定凸轮轴的角度位置；第一覆盖装置，用于覆盖气缸盖的顶部开口的、在检测目标上面的部分；第二覆盖装置，用于覆盖气缸盖的顶部开口的其余部分；且该第一覆盖装置包括传感器支承装置，用于支承凸轮轴位置传感器。
图1是根据本发明实施例的内燃机的俯视图，其中气缸端盖已经拆下。
图2是图1的内燃机的侧视图。
图3是沿图1中的线III-III所示平面的剖视图。
图4是沿图1中的线IV-IV所示平面的侧剖图。
具体实施例方式
下面参考图1至4，图中表示了根据本发明实施例的、用于内燃机的、具有凸轮轴位置传感器的气缸盖组件。
在本实施例中，采用了直列式四缸内燃机。发动机横向安装在汽车的发动机室中，同时进气侧对着汽车的前部Fr(朝着图1中的底部)，以便促使催化剂快速激活。当发动机安装在汽车车体中时，发动机的上下方向基本与垂直方向相同。下面对实施例的说明使用普通坐标系。也就是，“顶部”和“底部”通常相对于沿连接发动机气缸的顶部和底部的轴线来定义(“顶部”是在图2中的顶部)。类似的，“前部”和“后部”通常相对于沿连接发动机前端和后端的轴线来定义，或者沿轴的轴线来定义(“前部”是在图1中的左侧)。
由铝合金形成的气缸盖10包括在其顶部的顶部开口11。在气缸盖10的上部布置了进气凸轮轴12和排气凸轮轴14。由气缸盖10可旋转地支承的进气凸轮轴12包括多个进气凸轮凸耳(intake camlobe)13，用于打开和关闭进气阀。同样，由气缸盖10可旋转地支承的排气凸轮轴14包括多个排气凸轮凸耳15，用于打开和关闭排气阀。彼此平行地沿气缸列(沿图1中的横向)延伸的凸轮轴12、14具有前端，凸轮轴链轮安装在该前端上。凸轮轴链轮通过正时链条(timingchain)与用于曲轴的曲轴链轮连接，因此，凸轮轴12、14与曲轴相关旋转。该连接可以包括可变阀正时机构，通过该可变阀正时机构，通过该机构，凸轮轴的角度位置可以随曲轴的角度位置而变化。
在气缸盖10和气缸端盖(也称为摇臂盖或凸轮盖)16布置气缸盖上部18。气缸盖上部18由金属例如铝合金和铸铁制成，并有与气缸盖10相当的刚性或强度。气缸盖上部18通过多个气缸盖上部安装螺栓19而固定在气缸盖10的上表面上。换句话说，层叠在气缸盖10上的气缸盖上部18用作气缸盖10的上端部分。前盖(未示出)安装在气缸盖10和气缸盖上部18的前表面上。如图1和2所示，进气歧管凸缘50形成于气缸盖10的左侧表面上，以便安装进气歧管。进气歧管凸缘50包括四个进气口52。
如图1所示，气缸盖上部18包括外框架20和多个上部轴承部分24。外框架20形成为矩形，以便与气缸盖10的顶部开口11配合，该顶部开口11由气缸盖10的前壁、后壁、一对侧壁来确定。形成于气缸盖10中的上部轴承部分24和下部轴承部分22进行连接，以便可旋转地支承凸轮轴12、14。各上部轴承部分24桥接在外框架20的侧框架之间，并沿发动机的纵向方向均匀间开布置。这样，气缸盖上部18总体具有梯子形框架结构，它适于构成坚固和刚性的结构。详细地说，靠近发动机前端或后端的两个上部轴承部分24通过侧梁46而与外框架20的框架连接，在中心的两个上部轴承部分24通过中心梁48而彼此连接，以便增强气缸盖上部18的结构。
如上所述，支承凸轮轴12、14的上部轴承部分24与气缸盖上部18形成一体。这使得部件的数目很少，并使得装配操作容易或简单。此外，气缸盖上部18具有梯子形框架结构，以便作为凸轮托架提供优选的支承刚性。
气缸端盖16由合成树脂成一体模制，该合成树脂通常更轻，并且比金属材料更便宜。气缸端盖16通过衬垫26而由多个螺栓17安装在气缸盖上部18的上表面上。气缸端盖16包括PCV阀28和新鲜空气进气口30，如图2所示，并装有部件例如油雾分离器(未示出)。气缸端盖16通过柔性安装结构(例如全浮动和半浮动结构)来安装，以便减小噪音或振动。衬垫26通过气缸端盖16的周边以及环绕火花塞凸台42的周边部分44而延伸。
如图3和4所示，信号板32作为要检测的检测目标而安装在进气凸轮轴12的后端上，以便确定进气凸轮轴12的角度位置。信号板32包括环绕它的周边部分径向延伸的多个信号凸起或齿33。信号凸起33以预定间隔设置，以便指示信号板32或进气凸轮轴12的角度位置。凸轮轴位置传感器34安装在气缸盖上部18中，以便检测进气凸轮轴12的角度位置。根据来自凸轮轴位置传感器34和曲柄角传感器(未示出)(用于检测曲轴的曲柄角或发动机转速)的信号，控制各气缸的燃料喷射正时和点火正时。例如为相位传感器的凸轮轴位置传感器34通过利用在其顶端的检测部分35检测信号板32的信号凸起33来检测进气凸轮轴12的角度位置。
气缸盖上部18包括用于支承凸轮轴位置传感器34的传感器凸台36。传感器凸台36成一体地形成于气缸盖上部18的盖部分40中，并形成从盖部分40向上延伸的柱形形状，该盖体部分40在气缸盖上部18的后端部水平延伸。传感器凸台36包括确定传感器孔37的部分，该传感器孔37沿发动机的上下方向延伸，以便与凸轮轴位置传感器34啮合。在该结构中，当拆下凸轮轴位置传感器34时，在俯视图中可以通过传感器孔37看见信号板32，如图1所示。
气缸盖上部18的盖部分40从它与气缸盖10的后端连接的部分向前水平延伸，并形成垂直于气缸的纵向轴线的基本扁平板。气缸端盖16的后端16a在传感器凸台36纵向前部位置处固定在气缸盖上部18的盖部分40上。换句话说，气缸端盖16缩短盖部分40的纵向长度。由于缩短气缸端盖16而产生的、气缸盖10的顶部开口11的剩余面积由盖部分40覆盖，传感器凸台36形成于该盖部分40中。因此，气缸盖上部18的盖部分40用于覆盖气缸盖10的顶部开口11的后端部分。因此，刚性安装在气缸盖10上的气缸盖上部18包括盖部分40，该盖部分40覆盖气缸盖10的顶部开口11的、在信号板32上面的部分，且气缸端盖16覆盖气缸盖10的顶部开口11的其余部分。
凸轮轴位置传感器34向下插入传感器孔37中并与该传感器孔37啮合。凸轮轴位置传感器34通过传感器安装螺栓38而固定在形成于传感器凸台36侧部的螺栓凸台39上。因此，当安装在发动机上时，凸轮轴位置传感器34的纵向轴线和信号板32的旋转轴在相同平面内彼此垂直。凸轮轴位置传感器34沿信号板32或进气凸轮轴12的径向方向位于外侧。安装在传感器凸台36上的凸轮轴位置传感器34包括向下朝着信号板32的检测部分35。这样，作为整体凸轮托架的气缸盖上部18包括盖部分40，该盖部分40覆盖气缸盖10的顶部开口11的一部分，且盖部分40包括确定传感器凸台36的部分。在气缸盖组件已经装配的状态下，传感器凸台36位于气缸盖上部18的、可从外部接近的部分处。
下面说明由本发明实施例的气缸盖组件产生的效果。传感器凸台36相对信号板32位于进气凸轮轴12的径向外部，并在气缸端盖16之外，这导致发动机的总高度降低，因为凸轮轴位置传感器34竖直安装在容纳部件例如油雾分离器的气缸端盖16的侧部。这使得发动机能够柔性布局。凸轮轴位置传感器34从上面安装，并在检测部分35朝下的情况下安装在传感器凸台36中，从而导致凸轮轴位置传感器34的安装和维护操作容易进行，并避免物质进入或积累，从而防止损害或破坏凸轮轴位置传感器34。在不包括传感器凸台36的情况下，气缸端盖16可以由较轻和便宜的树脂形成，并通过柔性安装结构(例如全浮动结构和半浮动结构)来安装。
气缸盖上部18具有包括外框架20和多个上部轴承部分24的梯子形框架结构。该结构有利于强度和刚性，因此提供了可旋转支承凸轮轴的优选轴承。此外，该结构方便和简化了发动机的装配，因为上部轴承部分24与气缸盖上部18形成一体。
在所示实施例中，信号板和传感器凸台2位于发动机的后端部分。也可选择，信号板和传感器凸台可以位于发动机的前端部分。
在所示实施例中，气缸盖上部形成为与气缸盖顶部开口的整个外周部分配合。气缸端盖柔性安装在气缸盖上部上。也可选择，上部气缸可以减小尺寸，这样，气缸端盖的一部分或者整个气缸端盖直接柔性安装在气缸盖上。
本申请基于在先日本专利申请No.2003-351581，该日本专利申请No.2003-351581的申请日为2003年10月10日。因此，该日本专利申请No.2003-351581的整个内容被本文参引。
尽管已经参考本发明的特定实施例介绍了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例。本领域技术人员根据上述教导可以对上述实施例进行变化和改变。本发明的内容将参考下面的权利要求来确定。
权利要求
1.一种用于内燃机的气缸盖组件，它具有凸轮轴位置传感器，并包括气缸盖，该气缸盖包括顶部开口；凸轮轴，该凸轮轴由气缸盖可旋转地支承，并包括要检测的检测目标，以便通过凸轮轴位置传感器来确定凸轮轴的角度位置；气缸盖上部，该气缸盖上部覆盖气缸盖的顶部开口的、在检测目标上面的部分；气缸端盖，该气缸端盖覆盖气缸盖的顶部开口的其余部分；该气缸盖上部包括传感器凸台，以便支承凸轮轴位置传感器。
2.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中气缸盖上部刚性安装在气缸盖上；且气缸端盖柔性安装在气缸盖上部和气缸盖中的至少一个上。
3.根据权利要求2所述的气缸盖组件，其中传感器凸台沿凸轮轴的径向方向位于检测目标的外部。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中在气缸盖组件已经装配的状态下，传感器凸台位于气缸盖上部的、可从外部接近的部分处。
5.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中传感器凸台设置成使得凸轮轴位置传感器能够从上面安装。
6.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中凸轮轴位置传感器包括检测部分，该检测部分向下朝着检测目标。
7.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中，该气缸盖上部包括外框架，该外框架与气缸盖的顶部开口配合；以及上部轴承部分，该上部轴承部分桥接在外框架的侧框架之间，以便与气缸盖配合可旋转地支承凸轮轴。
8.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中气缸盖上部由金属形成，而气缸端盖由树脂形成。
9.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，还包括衬垫，其中，气缸端盖通过该衬垫而柔性安装在气缸盖上部上。
10.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，还包括衬垫，其中，气缸端盖通过该衬垫而柔性安装在气缸盖上。
11.根据权利要求1至3中任意一个所述的气缸盖组件，其中气缸盖上部包括盖部分，该盖部分覆盖气缸盖的顶部开口的一部分；传感器凸台形成于该盖部分内；且气缸端盖包括后端，该后端在传感器凸台的前面安装在盖部分上。
全文摘要
一种用于内燃机的气缸盖组件装有凸轮轴位置传感器，用于检测凸轮轴的角度位置。气缸盖上部布置在气缸盖和气缸端盖之间，以便覆盖气缸盖的顶部开口的一部分。气缸盖柔性安装，而气缸盖上部刚性安装在气缸盖上。气缸盖上部包括用于凸轮轴位置传感器的传感器凸台，因此，凸轮轴位置传感器向下朝着安装在凸轮轴上的信号板。
文档编号F02F11/00GK1605731SQ20041008493
公开日2005年4月13日 申请日期2004年10月10日 优先权日2003年10月10日
发明者中村胜幸, 藤茂和, 鹰野宽 申请人:日产自动车株式会社