具有集成排气歧管和温度传感器的发动机气缸盖的制作方法

1.本公开涉及具有集成排气歧管的发动机气缸盖，并且更具体地涉及使用传感器测量气缸盖的温度。


背景技术：

2.内燃发动机包括设置在发动机缸体的气缸内的往复式活塞。活塞连接到曲轴，所述曲轴输出由活塞产生的动力。一个或多个气缸盖设置在缸体上。每个气缸盖限定与气缸流体连通的进气道和排气道，并且包括选择性地打开和关闭进气道的进气门和排气门。一个或多个凸轮轴控制气门的操作。传统上，排气歧管附接到气缸盖。


技术实现要素：

3.根据一个实施例，一种发动机包括：缸体，所述缸体限定至少一个气缸；以及气缸盖，所述气缸盖接收在所述缸体上。所述气缸包括：铸件，所述铸件限定与所述气缸流体连通的排气道；以及集成排气歧管。所述集成排气歧管具有排气流道，所述排气流道由所述铸件限定并从所述排气道延伸到限定在所述铸件的外表面上的出口。所述铸件包括突出部，所述突出部延伸到所述排气流道中使得凸起凹坑设置在所述排气流道的侧壁上。所述铸件还限定传感器孔口，所述传感器孔口朝向所述突出部延伸使得所述传感器孔口和所述突出部具有公共中心线。温度传感器设置在所述传感器孔口中并且具有感测元件，所述感测元件布置成邻近所述突出部使得所述感测元件读取所述突出部的温度。
4.根据另一个实施例，一种气缸盖包括限定多个排气流道的铸件，所述多个排气流道共同形成设置在所述气缸盖内的集成排气歧管。所述铸件突出到所述排气流道中的一者中以形成从所述排气流道中的所述一者的侧壁凸起的凹坑。传感器孔口由所述铸件限定并且朝向所述凹坑延伸，使得所述传感器孔口的底部邻近所述凹坑。
5.根据又一个实施例，一种气缸盖包括限定多个排气流道的铸件，所述多个排气流道共同形成设置在所述气缸盖内的集成排气歧管。所述排气流道中的一者包括凸起凹坑，所述凸起凹坑形成所述铸件的人工热点。在操作期间，所述凸起凹坑的温度基本上等于所述气缸盖的自然热点的温度。传感器孔口由所述铸件限定并且朝向所述凹坑延伸，使得所述传感器孔口的底部邻近所述凹坑。
附图说明
6.图1是发动机的截面图。
7.图2是发动机的气缸盖的透视图。
8.图3是集成排气歧管的负透视图，其示出实心空隙空间。
9.图4是气缸盖的另一透视图。
10.图5是气缸盖的截面图，其示出了温度传感器和相关联的凹坑。
具体实施方式
11.本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
12.参考图1，发动机20包括限定多个气缸24的缸体22。所示缸体22是直列四缸发动机，然而，本公开设想了许多发动机配置，诸如直列六缸、v6、v8或任何其他已知的配置。活塞26被支撑在气缸24中。活塞26中的每一者包括与曲轴30连接的杆28。气缸盖32连接在缸体22的顶部上。气缸盖32包括金属铸件33，诸如铝合金、铸铁等。气缸盖垫圈(未示出)通常放置在气缸盖32与缸体22之间。气缸盖32与缸体22配合以形成燃烧室34。燃烧室34经由进气通道或流道36从进气歧管接收进气。类似地，排气燃烧气体经由排气通道或流道38离开燃烧室34。燃烧室34中的每一者可以包括至少一个进气流道36和至少一个排气流道38。进气门40和排气门42选择性地将燃烧室34与进气流道36和排气流道42流体连通。进气门40和排气门42由一个或多个凸轮轴(未示出)打开和关闭。在所示实施例中，发动机20具有双顶置凸轮轴，每个气缸具有四个气门，例如，两个进气门和两个排气门、两个排气流道和两个进气流道。
13.铸件33还限定具有多个冷却剂通路45的水套35，所述多个冷却剂通路被配置为使液体冷却剂(例如，防冻剂)循环通过缸盖和缸体并提供冷却。冷却剂通路45连接到至少具有水泵和热交换器(例如，散热器)的冷却剂系统，如本领域中已知的。
14.限定在气缸盖32中的进气流道36与进气歧管(未示出)连接。进气歧管从节气门体接收空气，所述节气门体可以包括用于控制发动机的操作的气门。节气门体从气箱接收处于大气压力的空气，或者在涡轮增压或机械增压发动机的情况下接收压缩空气。所示发动机20可以包括涡轮增压器(未示出)，所述涡轮增压器具有由排气提供动力的涡轮。
15.参考图1、图2和图3，发动机20包括具有排气流道38的集成排气歧管44。即，集成排气歧管44的流道38可以完全包含在气缸盖32内并且由铸件33限定，而不是其中排气歧管是附接在气缸盖外部的单独部件的传统设计。在这里，气缸盖32的铸件33限定排气流道38。集成排气歧管的优点包括封装尺寸、排气的液体冷却、燃料经济性提高和排放减少。排气流道38中的每一者从排气道46延伸到排气出口48。
16.排气出口48可以形成在排气凸台50上，所述排气凸台设置在气缸盖32的侧面52上。在所示实施例中，排气凸台50限定三个排气出口48。当然，在其他实施例中，排气出口48的数量可以增加或减少，这取决于发动机的气缸数量、排气流道的流量要求等。排气流道38中的每一者由铸件限定并从对应排气道延伸到限定在铸件的外表面上的对应出口48。排气流道38各自作为相关联的排气道的专用流道开始，并且随后在它们延伸到排气出口48时与其他流道汇聚。例如，气缸1的流道38a和38b汇聚并通过排气出口48a离开，气缸2的流道38c和38d与气缸3的流道38e和38f汇聚并通过排气出口48b离开，并且气缸4的流道38g和38h汇
聚并通过排气出口48c离开。排气凸台50限定支座表面54，所述支座表面被配置为与相关联的排气部件(诸如涡轮增压器、排气管等)配合。例如，发动机20是涡轮增压的并且涡轮增压器(未示出)安装到排气凸台50。
17.参考图2、图4和图5，发动机20可以包括被配置为感测铸件33的温度的气缸盖温度传感器60。传感器60与控制器电连通并且输出指示气缸盖32的感测温度的信号。发动机20还可以配备有任选的发动机冷却剂温度传感器，所述发动机冷却剂温度传感器被配置为感测液体冷却剂的温度。传感器60尤其可以用于确定气缸盖32的过热状况。气缸盖32的铸件33的温度不均匀，并且由于集成排气系统的几何形状结合水套和铸件的几何形状，铸件33可能具有热点。为了更准确地确定过热状况，传感器60可以放置于在极端状况期间趋向于最热的位置。
18.铸件33的自然热点可能出现在将不容纳温度传感器的区域中。(温度传感器60必须位于具有用于布线和可维修的外部通路的区域中。)为了解决这个问题和其他问题，铸件33可以在可以接收温度传感器的区域中被设计有人工热点。人工热点是被配置为以模仿自然热点的方式加热的附加特征。添加人工热点允许气缸盖有准确的温度读数，同时避免封装约束。
19.可以通过在流道38中的一者的侧壁64上添加凸起凹坑62来产生人工热点。凸起凹坑62是铸件33到排气流动路径中的突出部66。凹坑62设置在排气流道38的排气流动路径中，并且因此与热排气直接接触。这导致凹坑62变热，从而产生人工热点。可以调整凹坑62的大小、形状和位置以充当气缸盖32的自然热点。即，凹坑62被设计成使得凹坑的温度基本上等于自然热点的温度。在这种背景下，温度基本上相等是指在正负百分之十以内。在所示实施例中，凹坑62设置在排气流道38的顶部68上，靠近排气出口48a并且在排气凸台50内或附近，以促进对传感器60的封装。
20.温度传感器60可接收在由铸件33限定的传感器孔口70中。传感器孔口70可以通过钻孔操作等形成。在所示实施例中，孔口70延伸穿过排气凸台50。孔口70可以从排气凸台50的上侧壁72向下延伸。排气凸台50可以是具有多个不同直径的圆柱形孔，所述圆柱形孔可以逐渐变小到铸件33中。例如，孔口70的底部74可以具有比孔口的开口76更小的直径。孔口70朝向凹坑62延伸，使得孔口的底部74紧邻凹坑62。底部74可以延伸或可以不延伸到凹坑62中。
21.凹坑62可以具有大致圆锥形状。由于凹坑62相对于排气流道38的侧壁64的倾斜角度，凹坑62可以仅是锥体的一部分。凹坑62和孔口70可以轴向对准并且共享公共中心线82。凹坑62与侧壁64的相交部可以被倒圆以提供更平滑过渡。
22.传感器60包括设置在孔口70中的主体84。主体的一部分可以包括与孔口70上的螺纹连接的螺纹。替代的附接装置包括夹子、卡扣、过盈配合、粘合剂等。主体84包括抵靠孔口70的底部74设置的尖端80。尖端80包括被配置为测量周围铸件33的温度的温度感测元件86，诸如热敏电阻、热电偶等。
23.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个期
望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应认识到，可以折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
24.根据本发明，提供了一种发动机，所述发动机具有：缸体，所述缸体限定至少一个气缸；气缸盖，所述气缸盖接收在所述缸体上并且包括铸件和集成排气歧管，所述铸件限定与所述气缸流体连通的排气道，所述集成排气歧管具有排气流道，所述排气流道由所述铸件限定并从所述排气道延伸到限定在所述铸件的外表面上的出口，其中所述铸件包括突出部，所述突出部延伸到所述排气流道中使得凸起凹坑设置在所述排气流道的侧壁上，并且其中所述铸件还限定传感器孔口，所述传感器孔口朝向所述突出部延伸使得所述传感器孔口和所述突出部具有公共中心线；以及温度传感器，所述温度传感器设置在所述传感器孔口中并且具有感测元件，所述感测元件布置成邻近所述突出部使得所述感测元件读取所述突出部的温度。
25.根据一个实施例，所述凹坑位于所述排气流道的顶部上。
26.根据一个实施例，所述凹坑比所述排气道更靠近所述出口。
27.根据一个实施例，所述气缸盖还包括设置在所述气缸盖的一侧上的排气凸台，并且其中所述传感器孔口的开口设置在所述排气凸台上。
28.根据一个实施例，所述传感器孔口包括具有第一直径的第一部段和具有小于所述第一直径的第二直径的第二部段。
29.根据一个实施例，所述凹坑具有圆锥形状。
30.根据一个实施例，所述铸件还限定至少一个冷却剂通道，所述至少一个冷却剂通道被配置为冷却所述集成排气歧管。
31.根据一个实施例，所述缸体限定附加气缸，并且所述集成排气歧管还具有限定在所述铸件中并与所述附加气缸相关联的附加排气流道。
32.根据一个实施例，所述传感器包括与所述传感器孔口接触的尖端。
33.根据一个实施例，所述气缸盖还包括设置在所述排气道中的排气门。
34.根据本发明，提供了一种气缸盖，所述气缸盖具有：限定多个排气流道的铸件，所述多个排气流道共同形成设置在所述气缸盖内的集成排气歧管，其中所述铸件突出到所述排气流道中的一者中以形成从所述排气流道中的所述一者的侧壁凸起的凹坑；以及传感器孔口，所述传感器孔口由所述铸件限定并且朝向所述凹坑延伸，使得所述传感器孔口的底部邻近所述凹坑。
35.根据一个实施例，本发明的特征还在于温度传感器，所述温度传感器设置在所述传感器孔口中并且具有布置成邻近所述凹坑的感测元件。
36.根据一个实施例，所述凹坑位于所述排气流道的顶部上。
37.根据一个实施例，所述铸件还在所述铸件的外部限定多个排气道和至少一个出口端口，并且所述排气流道中的每一者从所述排气道中的一者延伸到所述至少一个出口端口。
38.根据一个实施例，所述凹坑比所述排气道更靠近所述出口端口。
39.根据一个实施例，所述铸件还包括排气凸台，并且其中所述传感器孔口的开口设置在所述排气凸台上。
40.根据一个实施例，所述传感器孔口包括具有第一直径的第一部段和具有小于所述第一直径的第二直径的第二部段。
41.根据一个实施例，所述传感器孔口和所述凹坑共享公共中心线。
42.根据本发明，提供了一种气缸盖，所述气缸盖具有：限定多个排气流道的铸件，所述多个排气流道共同形成设置在所述气缸盖内的集成排气歧管，其中所述排气流道中的一者包括凸起凹坑，所述凸起凹坑形成所述铸件的人工热点，其中在操作期间，所述凸起凹坑的温度基本上等于所述气缸盖的自然热点的温度；以及传感器孔口，所述传感器孔口由所述铸件限定并且朝向所述凹坑延伸，使得所述传感器孔口的底部邻近所述凹坑。
43.根据一个实施例，所述传感器孔口和所述凹坑共享公共中心线。