专利名称：发动机气缸盖冷却特征及形成方法
技术领域：
本发明涉及气缸盖几何结构及制造。
背景技术：
这部分提供与本公开相关的背景信息，其并不一定是现有技术。发动机组件可包括具有一体式铸入(cast-in)排气歧管的气缸盖。与气缸盖形成 一体的排气歧管可包括与传统排气歧管相比更靠近气缸盖的排气口定位的排气出口。排气 出口与排气口的增大接近度可使得在排气出口处经受更高的温度。所述更高的温度会引起 施加至排气歧管的增大热负载，甚至使得诸如出口凸缘之类的排气歧管区熔化。在所述高 温度状态期间，出口凸缘的限定螺栓孔的部分会变软，使出口凸缘与诸如涡轮增压器歧管 之类的另一部件之间的密封接合变差。
发明内容
这部分提供本公开的总体说明，并不涵盖其全部范围及其所有特征。一种形成气缸盖的方法，该方法可包括铸造包括一体式铸入排气歧管的气缸盖。 所述一体式铸入排气歧管可限定与排气口流体连通的中间排气通道以及与该中间排气通 道流体连通的排气出口通道。所述铸造气缸盖可包括冷却剂室以接收冷却流体。所述冷却 剂室可包括绕所述排气出口通道的外周延伸并由第一铸入壁相互分开的第一部分和第二 部分。该方法还可包括对所述第一铸入壁进行机加工，以提供所述冷却剂室的第一部分与 第二部分之间的流体连通。机加工所述第一铸入壁可形成由冷却剂室的第一部分和第二部 分形成的第一冷却剂通道以及绕所述排气出口通道的外周的机加工通道。一种铸造气缸盖，该气缸盖可包括排气口、排气歧管和冷却剂室。所述排气歧管可 与所述排气口流体连通。所述排气歧管可限定排气出口通道以及提供所述排气口与所述排 气出口通道之间的流体连通的中间排气通道。所述冷却剂室可包括绕所述排气出口通道的 外周延伸的第一部分和第二部分。所述第一部分和第二部分可通过第一机加工通道相互流 体连通。所述冷却剂室的第一部分和第二部分可绕所述排气出口通道的整个外周相互流 体连通。因此，根据本发明的第一技术方案，提供一种方法，该方法包括铸造包括一体式 铸入排气歧管的气缸盖，该排气歧管限定与排气口流体连通的中间排气通道以及与该中间 排气通道流体连通的排气出口通道，该铸造气缸盖包括冷却剂室以接收冷却流体，该冷却 剂室包括绕所述排气出口通道的外周延伸并由第一铸入壁相互分开的第一部分和第二部 分；以及对所述第一铸入壁进行机加工，以提供所述冷却剂室的第一部分与第二部分之间 的流体连通并形成绕所述排气出口通道的外周的第一冷却剂通道。如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第二技术方案中，所述第一冷却剂 通道在机加工之后绕整个所述外周连续。
如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第三技术方案中，还包括在所述机 加工之前将机加工工具插入延伸穿过所述气缸盖的下表面的铸入式第二冷却剂通道中并 进入所述冷却剂室的第二部分中。如上述第三技术方案所述的方法，在本发明的第四技术方案中，所述第二冷却剂 通道提供所述冷却剂室与冷却流体供应之间的流体连通。如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第五技术方案中，还包括机加工所 述气缸盖中的第二铸入壁，该第二铸入壁沿着所述排气出口通道的外周在所述冷却剂室的 第一部分和第二部分之间延伸，在机加工所述第二铸入壁之后所述第一冷却剂通道提供绕 所述排气出口通道的外周的连续流路。如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第六技术方案中，对所述第一铸入 壁进行机加工包括形成贯通所述铸入排气歧管的外壁以接近所述第一铸入壁的开口。如上述第六技术方案所述的方法，在本发明的第七技术方案中，所述开口形成温 度传感器安装区。如上述第七技术方案所述的方法，在本发明的第八技术方案中，还包括在所述开 口的内孔中形成螺纹以与温度传感器接合。如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第九技术方案中，所述铸入排气歧 管包括出口凸缘，所述第一冷却剂通道位于所述出口凸缘与所述中间排气通道之间。如上述第九技术方案所述的方法，在本发明的第十技术方案中，所述第一冷却剂 通道位于所述出口凸缘附近以冷却该出口凸缘。如上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第十一技术方案中，所述机加工包 括钻削。根据本发明的第十二技术方案，提供一种铸造气缸盖，该气缸盖包括排气口 ；与 所述排气口流体连通的排气歧管，该排气歧管限定排气出口通道以及提供所述排气口与所 述排气出口通道之间的流体连通的中间排气通道；以及冷却剂室，该冷却剂室包括绕所述 排气出口通道的外周延伸的第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分通过第一机加 工通道相互流体连通。如上述第十二技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十三技术方案中，所述冷却 剂室绕所述排气出口通道的整个外周延伸。如上述第十二技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十四技术方案中，还包括排 气歧管出口凸缘，所述冷却剂室的第一部分和第二部分位于所述出口凸缘附近。如上述第十二技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十五技术方案中，所述冷却 剂室包括提供所述冷却剂室的第一部分和第二部分之间的流体连通的第二机加工通道。如上述第十五技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十六技术方案中，所述第二 机加工通道沿所述排气出口通道的外周与所述第一机加工通道基本相对定位。根据本发明的第十七技术方案，还提供一种铸造气缸盖，该气缸盖包括排气口 ； 与所述排气口流体连通的排气歧管，该排气歧管限定排气出口通道以及提供所述排气口与 所述排气出口通道之间的流体连通的中间排气通道；以及冷却剂室，该冷却剂室包括绕所 述排气出口通道的整个外周延伸。如上述第十七技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十八技术方案中，所述冷却剂室包括第一和第二铸入部分，所述第一和第二铸入部分绕所述排气出口通道的外周延伸 并通过机加工通道相互流体连通。如上述第十八技术方案所述的气缸盖，在本发明的第十九技术方案中，所述冷却 剂室包括提供该冷却剂室的所述第一和第二铸入部分之间的流体连通的第二机加工通道。如上述第十九技术方案所述的气缸盖，在本发明的第二十技术方案中，所述第二 机加工通道沿所述排气出口通道的外周与所述第一机加工通道基本相对定位。从这里提供的说明将会清楚其它应用领域。在本发明内容中的说明和具体实施例 仅用于说明之目的，并不意图限制本公开的范围。
这里描述的附图仅用于说明之目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。图1是根据本公开的发动机组件的示意图；图2是图1的发动机的气缸盖的立体图；图3是图2的气缸盖处于第一状态的局部剖视图；图4是图2的气缸盖以及第一工具的局部剖视图；图5是图2的气缸盖以及第二工具的局部剖视图；以及图6是图2的气缸盖处于第二状态的局部剖视图。在这几幅图中，相应附图标记表示相应部件。
具体实施例方式以下将参照附图更充分地描述本公开的实施例。以下说明在本质上仅是说明性 的，并不意图限制本公开及其应用或使用。参照图1，示意示出了示例性发动机组件10。发动机组件10可包括发动机缸体 12、第一气缸盖14、第二气缸盖16以及配气组件18。发动机缸体12可具有V形构造，形成 第一气缸组和第二气缸组，它们限定相互成角度布置而形成V形构造的第一和第二组气缸 孔20。尽管示出为V形构造，但是应理解本公开绝不局限于V形构造发动机。本公开同样 适用于各种其它发动机构造，包括但不限于直列式发动机。第一气缸盖14可联接至第一气 缸组，第二气缸盖16可联接至第二气缸组。发动机组件10可形成其中进气口 24位于第一气缸盖14和第二气缸盖16外侧而 排气口 38位于第一气缸盖14和第二气缸盖16内侧的内侧排气构造。尽管示出了内侧排 气构造，但是应理解本公开同样适用于外侧排气构造。第一气缸盖14和第二气缸盖16可基本相似。因此，以下将描述第一气缸盖14，应 理解该描述同样适用于第二气缸盖16。另外参照图2和图6，第一气缸盖14可限定进气口 24、一体式排气歧管26以及冷却剂室28。进气口 24可基本上用于进入气缸孔20的空气 流。一体式排气歧管26可与第一气缸盖14 一起形成为一体铸件，如以下更详细所述。冷 却剂室28可接收来自冷却剂供应的冷却流体以在发动机操作期间保持气缸盖14的期望温 度。如图1中所见，配气组件18可包括进气凸轮轴30、排气凸轮轴32、进气门34以及 排气门36。进气凸轮轴30和排气凸轮轴32可以可旋转地支撑在第一气缸盖14和第二气缸盖16上。进气凸轮轴30可与进气门34接合以有选择地提供气缸孔20与进气口 24之 间的流体连通。排气凸轮轴32可与排气门36接合以有选择地提供气缸孔20与一体式排 气歧管26之间的流体连通。如图2和图6中所见，一体式排气歧管26可包括排气口 38、中间排气通道40、排 气出口 42以及出口凸缘44。冷却剂室28可穿过一体式排气歧管26延伸。冷却剂室28可 包括第一部分46和第二部分48。第一部分46和第二部分48可为铸入特征。第一部分46 可绕限定排气出口 42的壁51的第一周向区域范围延伸，第二部分48可绕限定排气出口 42 的壁51的第二周向区域范围延伸。如图6中所见，在第二状态(或完成状态)下，冷却剂 室28的第一部分46和第二部分48可相互流体连通，从而绕限定排气出口 42的壁51的整 个周边延伸。第一通道50可延伸穿过一体式排气歧管26的外壁54并进入冷却剂室28的第一 部分46中。第一通道50可在其上部包括螺纹部56，用于与温度传感器(未示出)接合。 另选的是，第一通道50可带有盖(capped)并被密封(未示出)。第二通道52 (参见图5) 可延伸穿过第一气缸盖14的下表面58并可形成用于与冷却剂供应(未示出)连通的流体 通道。冷却剂供应可包括来自发动机缸体12的冷却剂流并可通过位于发动机缸体12与第 一气缸盖14之间的垫圈(未示出)中的孔口计量。冷却剂室28的绕排气出口 42整个外周的区域范围可为一体式排气歧管28的出 口凸缘44提供改进冷却。以非限制性实施例方式，冷却剂室28的区域范围可使出口凸缘 44保持低于预定温度，以确保与下游部件例如涡轮增压器歧管(未示出)的密封接合。更 具体地说，冷却剂室28的区域范围可基本上防止出口凸缘44的限定螺栓孔45的区域变软 和/或变形。图3至图5大体示出了在各个成形阶段的第一气缸盖14。图3大体示出处于第一 (或初始)状态的第一气缸盖14。如图3中所见，示出了第一气缸盖14的初始铸件的一部 分，其包括阻挡冷却剂室28的第一部分46和第二部分48之间的流体流的第一壁60和第 二壁62。第一壁60和第二壁62可沿着排气出口 42的壁51的外周基本相互对向地定位， 并可形成在第一气缸盖14的铸造期间第一和第二铸造型芯(未示出)相互抵靠的界面。在 铸造期间，用于形成第一气缸盖14的熔融材料(例如，铝)可延伸到铸造型芯相互抵靠的 区域中，从而形成第一壁和第二壁。为去除第一壁60和第二壁62，可进行机加工操作。以非限制性实施例方式，可钻 削第一壁60和第二壁62，如图4和图5中所见。参照图4，第一机加工工具64可在第一气 缸盖14中形成第一通道50。第一机加工工具64可与一体式排气歧管26的与排气出口 42 基本相邻的上表面接合。以非限制性实施例方式，第一机加工工具64可包括钻头。第一机 加工工具64可向冷却剂室28的第一部分46中延伸足以与第一壁60接合的距离。第一机 加工工具64可基本上去除第一壁60，从而提供冷却剂室28的第一部分46与第二部分48 之间的流体连通。参照图5，可将第二机加工工具66定位在第一气缸盖14的第二通道52中。以非 限制性实施例方式，第二机加工工具66可包括钻头。第二通道52可在第一气缸盖14的铸 造期间形成。第二机加工工具66可相对于第一气缸盖14的下表面58成角度地取向，并可 延伸到冷却剂室28的第二部分48中。第二机加工工具66可向第二部分48中延伸足以与第二壁62接合的距离。第二机加工工具66可基本上去除第二壁62，从而提供冷却剂室28 的第一部分46与第二部分48之间的流体连通。在借助第一机加工工具64和第二机加工 工具66机加工第一壁60和第二壁62之后，可绕排气出口 42的整个周边在冷却剂室28的 第一部分46和第二部分48之间形成基本连续的流路。
权利要求
一种方法，该方法包括铸造包括一体式铸入排气歧管的气缸盖，该排气歧管限定与排气口流体连通的中间排气通道以及与该中间排气通道流体连通的排气出口通道，该铸造气缸盖包括冷却剂室以接收冷却流体，该冷却剂室包括绕所述排气出口通道的外周延伸并由第一铸入壁相互分开的第一部分和第二部分；以及对所述第一铸入壁进行机加工，以提供所述冷却剂室的第一部分与第二部分之间的流体连通并形成绕所述排气出口通道的外周的第一冷却剂通道。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一冷却剂通道在机加工之后绕整个所述外周 连续。
3.如权利要求1所述的方法，还包括在所述机加工之前将机加工工具插入延伸穿过所 述气缸盖的下表面的铸入式第二冷却剂通道中并进入所述冷却剂室的第二部分中。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第二冷却剂通道提供所述冷却剂室与冷却流体 供应之间的流体连通。
5.如权利要求1所述的方法，还包括机加工所述气缸盖中的第二铸入壁，该第二铸入 壁沿着所述排气出口通道的外周在所述冷却剂室的第一部分和第二部分之间延伸，在机加 工所述第二铸入壁之后所述第一冷却剂通道提供绕所述排气出口通道的外周的连续流路。
6.如权利要求1所述的方法，其中对所述第一铸入壁进行机加工包括形成贯通所述铸 入排气歧管的外壁以接近所述第一铸入壁的开口。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述开口形成温度传感器安装区。
8.如权利要求7所述的方法，还包括在所述开口的内孔中形成螺纹以与温度传感器接
9.一种铸造气缸盖，该气缸盖包括排气口 ；与所述排气口流体连通的排气歧管，该排气歧管限定排气出口通道以及提供所述排气 口与所述排气出口通道之间的流体连通的中间排气通道；以及冷却剂室，该冷却剂室包括绕所述排气出口通道的外周延伸的第一部分和第二部分， 所述第一部分和第二部分通过第一机加工通道相互流体连通。
10.一种铸造气缸盖，该气缸盖包括排气口 ；与所述排气口流体连通的排气歧管，该排气歧管限定排气出口通道以及提供所述排气 口与所述排气出口通道之间的流体连通的中间排气通道；以及冷却剂室，该冷却剂室包括绕所述排气出口通道的整个外周延伸。
全文摘要
本发明涉及发动机气缸盖冷却特征及形成方法，提供一种形成气缸盖的方法，该方法包括铸造包括一体式铸入排气歧管的气缸盖。所述一体式铸入排气歧管限定与排气口流体连通的中间排气通道以及与该中间排气通道流体连通的排气出口通道。所述铸造气缸盖包括冷却剂室以接收冷却流体。所述冷却剂室包括绕所述排气出口通道的外周延伸并由第一铸入壁相互分开的第一部分和第二部分。该方法还包括对所述第一铸入壁进行机加工，以提供所述冷却剂室的第一部分与第二部分之间的流体连通。机加工所述第一铸入壁形成由冷却剂室的第一部分和第二部分形成的第一冷却剂通道以及绕所述排气出口通道的外周的机加工通道。
文档编号F02F1/42GK101915177SQ20101013037
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者E·R·龙布伦, J·M·洛佩斯-克雷维伦, R·J·莫兰 申请人:通用汽车环球科技运作公司