用于发动机的气门盖的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于发动机的气门盖。所述气门盖可以包括盖体和与盖体整体地形成的火花塞管。以此方式，由于例如移除和重新安装导致的火花塞管的底端的任何变形都不会提供泄漏路径。
【专利说明】用于发动机的气门盖
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及用于内燃发动机的气门盖，例如具有集成的火花塞管的气门盖。
【背景技术】
[0002]内燃发动机的火花塞可以位于汽缸盖的顶部或附近的火花塞凹座中。气门盖可以附连到汽缸盖，并且可以被配置成容纳例如凸轮杆和油分离器的发动机部件。气门盖下面的部件可以保持良好润滑(well oiled)。可以使用被称为火花塞管的细长通道，以便防止气门盖中的机油接触火花塞。从车辆电气系统到每个火花塞的电连接均经由相应数量的在火花塞上的点火线圈(COP)实现，在火花塞上的点火线圈位于每个火花塞管中并且从气门盖的顶表面可接近。各火花塞管的第一端或者底端可以被压配合到每个火花塞凹座中。环形径向唇形密封件或者管状密封件可以被用于密封气门盖和每个火花塞管的第二端或者顶端之间的结合处。
[0003]发明人在此处已经认识到三条可能的路径，机油可以通过这三条路径从气门盖下面到达一个或更多个火花塞。第一条路径是在汽缸盖和火花塞管之间；第二条路径是在径向唇形密封件和气门盖之间；并且第三条路径是在径向唇形密封件和火花塞管之间。
[0004]防止机油接触火花塞的一种尝试被公开在Skinner等人申请的美国专利公开US2008/0276918中。所公开的方法试图通过提供具有机油密封件的点火装置而消除火花塞管的使用，该机油密封件与火花塞防护罩集成，并且被配置为直接与汽缸盖配合。第一密封装置被配置为密封点火装置与气门盖。第二密封装置包括圆形凹入的环腔，其增加到汽缸盖上限定火花塞。
[0005]发明人在此已经认识到这种方法的多个问题。例如，通过增加环形腔而改变汽缸盖，以在所公开的点火装置的底端接收环形密封肋，从而形成第二密封装置。另外，所公开的点火装置包括沿着其长度的接缝，这可能产生另外的泄漏弱点。
实用新型内容
[0006]发明人在此已经提出了用于发动机的气门盖，该气门盖可以包括盖体和与盖体整体形成的火花塞管。以此方式，汽缸盖和火花塞管之间或者径向唇形密封件和气门盖之间的可能的泄漏路径可以被减少。
[0007]一个实施例可以包括位于或邻近火花塞管的远端的密封装置，用于密封汽缸盖。例如，密封装置可以是O形环凹槽和O形环，其被配置用于密封接合汽缸盖中的火花塞凹座的环形表面。以此方式，由于例如移除和重新安装导致的火花塞管的底端的任何变形都不会提供泄漏路径。同样，以此方式，可以使用常规的C0P，并且汽缸盖可以不需要修改。
[0008]在另一个实施例中，气门盖包括:盖体，其具有连接边缘，该连接边缘被配置为与发动机的汽缸盖连接；以及封闭通道，其具有与盖体固定地连接的第二端和用于与形成在汽缸盖中的火花塞凹座密封接合的第一端。
[0009]在另一个实施例中，封闭通道是管。
[0010]在另一个实施例中，用于发动机的系统包括:汽缸盖上的火花塞附连位置；气门盖，其连接到汽缸盖，至少部分地封闭气门盖和汽缸盖之间的容积；和至少一个火花塞管，其具有第一端，该第一端具有被设置为围绕火花塞附连位置的边缘，并且具有成型在气门盖中的第二端。
[0011]在另一个实施例中，所述系统进一步包括位于火花塞管的第一端上的密封件，其被配置为阻止机油从容积内移动到火花塞附连位置。
[0012]在另一个实施例中，汽缸盖包括环绕火花塞附连位置的火花塞凹座，并进一步包括在火花塞管的第一端或者附近形成的O形环凹槽。
[0013]在另一个实施例中，O形环凹槽包括O形环，该O形环与包括在汽缸盖中的火花塞凹座的环形表面密封地接合。
[0014]在另一个实施例中，所述系统进一步包括O形环凹槽，其形成在火花塞管的第一端或者附近，用于容纳O形环。
[0015]在另一个实施例中，所述系统进一步包括在火花塞管的边缘上的面密封件，用于环绕附连位置密封地接触汽缸盖。
[0016]在另一个实施例中，火花塞管以零插入力被插入到形成到汽缸盖中的火花塞凹座中。
[0017]在另一个实施例中，火花塞管延伸到气门盖下方并进入形成到汽缸盖中的火花塞凹座。
[0018]在另一个实施例中，所述系统进一步包括附连在火花塞附连位置的火花塞，和位于火花塞管中并与火花塞电耦合的在火花塞上的点火线圈。
[0019]在另一个实施例中，所述系统进一步包括气门盖上的两个或更多个紧固元件，其被定位以与汽缸盖上相应的两个或更多个紧固元件配合，以将气门盖定向到汽缸盖上，由此将火花塞管定位在火花塞附连位置上方，所述系统进一步包括容纳在火花塞管中的火花塞。
[0020]在另一个实施例中，至少一个火花塞管是四个或者更多个火花塞管，每个火花塞管均具有成型到气门盖中的各自的第二端。
[0021]当单独或结合附图时，本描述的以上优势及其他优势和特征根据以下【具体实施方式】将显而易见。
[0022]应当理解的是，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一系列概念。这并不意味着区分所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求书唯一地限定。进一步地，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分提及的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1示出内燃发动机的原理图描述。
[0024]图2是根据本公开的示例气门盖的部分横截面示图。
[0025]图3是图2中所示的示例气门盖的侧视图。
[0026]图4是图2中所示的示例气门盖的一部分的俯视透视图。
[0027]图5是图2中所示的示例气门盖的一部分的仰视透视图。
[0028]图6是在火花塞上的点火线圈(COP)位于火花塞管内的图2中所示的示例气门盖的一部分的俯视透视图。
[0029]图7是根据本公开的另一个示例气门盖的部分横截面视图。
[0030]图2-7是按照比例绘制的，尽管可以使用其他的相对尺寸。
【具体实施方式】
[0031]参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中多个汽缸中的一个汽缸在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36设置在其中并且连接至曲轴40。燃烧室30被示出经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，一个或更多个进气门和排气门可以通过机电控制的阀线圈和电枢总成操作。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。
[0032]进气歧管44也被示出在进气门52和进气压缩管(zip tube) 42之间。燃料通过燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。图1的发动机10被配置成使得燃料被直接喷射到发动机汽缸中，这被本领域的技术人员公知为直接喷射。响应于控制器12，从驱动器68为燃料喷射器66提供操作电流。此外，进气歧管44被示出与具有节流板64的可选电子节气门62连通。在一个示例中，可以使用低压直接喷射系统，其中燃料压力可以被提高到大约20-30巴。可替换地，高压双级燃料系统可以被用于产生更高的燃料压力。另外或可替换地，燃料喷射器可以被设置在进气门52的上游，并且被配置为将燃料喷射到进气歧管中，这被本领域技术人员公知为进气道喷射。
[0033]无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出连接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0034]在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化剂。
[0035]控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包含:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/o) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自被连接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论过的那些信号外，该信号还包含:来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接到加速器踏板130用于感测通过脚132施加的力的位置传感器134的信号；来自连接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置的测量值；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；和来自传感器58的节气门位置的测量值。
[0036]在下文中被称作点火的过程中，被喷射的燃料通过比如火花塞92的点火源点燃，导致燃烧。
[0037]发动机10可以进一步包括具有压缩机80的涡轮增压器，压缩机80设置在进气歧管44中，连接至设置在排气歧管48中的涡轮82。传动轴84可以将压缩机连接至涡轮。因此，涡轮增压器可以包括压缩机80、涡轮82和传动轴84。排气可以被引导通过涡轮，驱动转子组件，转子组件进而转动传动轴。传动轴进而旋转包括在压缩机中的叶轮，压缩机被配置为增加输送至燃烧室30的空气的密度。以此方式，发动机的动力输出可以被增加。在其他实施例中，压缩机可以被机械地驱动，并且涡轮82可以不被包括在发动机中。此外，在其他示例中，发动机10可以是自然吸气的。
[0038]图2是根据本公开的示例气门盖200的部分横截面视图。气门盖200可以用于发动机10，比如图1中图示说明的发动机10。气门盖200可以包括盖体202和与盖体202整体形成的火花塞管204。可以理解的是，与盖体一起形成火花塞管实现了部件单独没有实现的新的功能。例如，如以上所指出的，用于密封机油与火花塞隔离的之前的火花塞管具有三个机油泄漏路径。机油泄漏到火花塞中可能导致火花塞的性能问题或者性能衰退。通过将管和凸轮盖集成，减少了两个机油泄漏路径(例如，从径向唇形密封件到盖，以及从径向唇形密封件到管)。剩下的路径(在管和汽缸盖之间)可以经由提供简化的整体结构的O形环或面密封件有利地解决。例如，新的结构可以消除火花塞管和径向唇形密封件接头。而且，提供在不要求对汽缸盖或COP壳体的任何修改的情况下改进COP防护罩的密封的新功能。而且，新的结构也提供了将气门盖安装到汽缸盖上的安装力减小的新的特征，可能是为零的力。此外，气门盖紧固件可以被用于安置“成型在其中”的管。此外，为了适应整体形成，可以包括进一步的额外结构特征和修改。
[0039]图3是图2中示出的示例气门盖的侧视图。图4是图2中所示的气门盖的一部分的俯视透视图，图5是其仰视透视图。在某些情况下，盖体202可以包括连接边缘206，用于与汽缸盖208 (图2)连接。火花塞管204可以延伸通过连接边缘206。连接边缘206可以基本位于图示说明的示例中所示的平面中。在其他示例中，连接边缘206可以是另一种形状。汽缸盖208可以包括孔，进气门52和排气门54可以被设置在该孔中用于操作，如以上所讨论的和图1中所说明的。
[0040]图6是图2中所示的气门盖的一部分的俯视透视图。在火花塞上的点火线圈(COP)212的顶部或防护罩210被示出在中间延伸出火花塞管204。在火花塞上的点火线圈(COP)212可以附连到火花塞92，火花塞92可以电连接到发动机10的点火系统88 (图1)。
[0041]火花塞管204可以包括在其远端214或附近的密封装置216，用于密封汽缸盖208。图5图示说明了一个示例，其中密封装置216可以包括O形环凹槽218和O形环220，其被配置用于与汽缸盖208中的火花塞凹座222 (图2)的环形表面221密封接合。
[0042]图7是根据本公开的另一个示例气门盖的部分截面图。图7也图示说明了另一个示例密封装置216，该密封装置216可以包括面密封件224，面密封件224可以设置在火花塞管204的边缘226上，并且被配置成用于与火花塞凹座222的底座228密封接合。
[0043]火花塞管204可以成型到盖体202中，或者是成型在其中的工件。例如，火花塞管204和盖体202可以在一个成型操作中形成在一起。在一些示例中，火花塞管204可以是在成型盖体202之前放置到模具型腔中的插入件。以此方式，火花塞管204和盖体202之间的接合处不会成为可能的机油泄漏路径。如图7所图示说明的，在某些情况下火花塞管204或管可以包括结合或连接元件230。以此方式，可以放置在模具中的材料通过例如注塑成型操作可以结合到相对大的表面以辅助火花塞管204和盖体202之间的连接。
[0044]在一些实施例中，盖体202可以包括第一材料，而火花塞管204可以包括第二材料。第一材料可以不同于第二材料。例如，第一材料可以是例如针对成型性能选择的材料，而第二材料可以是例如针对耐热性等选择的材料。在某些情况中，第一材料可以与第二材料相同。
[0045]一些实施例可以提供包括盖体202的气门盖200。盖体202可以具有连接边缘206，该连接边缘206被配置为连接发动机10的汽缸盖208。气门盖200也可以包括封闭通道204，其具有第二端213和第一端214，第二端213与盖体固定地连接，第一端214用于与形成在汽缸盖208中的火花塞凹座222密封接合。封闭通道204可以是管状的，或者可以是管。封闭通道204的第一端214可以包括O形环220，该O形环220被配置为与火花塞凹座222的环形表面221密封地接合。
[0046]某些实施例可以提供用于发动机10的系统300(图2)。系统300可以包括在汽缸盖208上的火花塞附连位置302(图7)。气门盖200可以连接到汽缸盖204，至少部分地封闭气门盖200和汽缸盖204之间的容积304。系统300也可以包括至少一个火花塞管204，该火花塞管204具有第一端214，第一端214的边缘226设置为围绕火花塞附连位置302。至少一个火花塞管204也可以具有成型到气门盖200中的第二端213。
[0047]系统300可以包括在火花塞管204的第一端214上的密封件216，密封件216被配置为阻止机油从容积304内移动到火花塞附连位置302。汽缸盖204可以包括环绕火花塞附连位置302的火花塞凹座222。O形环凹槽218可以形成在火花塞管204的第一端214或者其附近。O形环凹槽218可以包括O形环220，该O形环220与包括在汽缸盖208中的火花塞凹座222的环形表面221密封地接合。在某些示例中，系统300可以包括在火花塞管204的边缘226上的面密封件224，用于环绕附连位置302密封地接触汽缸盖。
[0048]火花塞管204可以延伸到气门盖200下方，并进入形成到汽缸盖208中的火花塞凹座222中。火花塞管204可以以零插入力被插入火花塞凹座222中。
[0049]系统300也可以包括在气门盖200上的两个或更多个紧固元件306，其可以被定位为与汽缸盖208上相应的两个或更多个紧固元件配合，以将气门盖200定向到汽缸盖208上，由此将火花塞管204安置在火花塞附连位置302上方。
[0050]多个实施例可以包括形成用于内燃发动机的气门盖的方法。该方法可以包括将一个或更多个管的至少一部分定位到模具中，并且在模具中成型盖体。以此方式，所成型的气门盖可以被形成为包括与气门盖整体连接的一个或更多个管。在某些情况下，一个或更多个管可以被称作成型在气门盖中或成型到气门盖中。将一个或更多个管的至少一部分定位到模具中可以包括将两个或更多个管定位到模具中。可以使用四个或更多个管，例如六个管或八个管。
[0051]多种方法可以包括邻近一个或更多个管中的每一个管的第一端提供O形环凹槽。以此方式，可以形成(多个)火花塞管和(多个)火花塞凹座之间的密封，而不需要例如在配合的金属零件之间的过盈配合。
[0052]多个实施例可以包括邻近汽缸体的配合表面定位气门盖的配合边缘，同时将一个或更多个管的端部定位到相应的一个或更多个火花塞凹座中。将一个或更多个管的端部定位到相应的一个或更多个火花塞凹座中可以包括使用两个或更多个紧固件，该紧固件被配置为将气门盖紧固至汽缸体，由此将一个或更多个管与一个或更多个火花塞凹座对准。例如，紧固件可以是螺栓和螺母布置等。以此方式，气门盖的安装可以更容易，或者更快地完成。
[0053]在某些情况下，将一个或更多个管的端部定位到相应的一个或更多个火花塞凹座中可以通过零插入力完成。这也可以使安装更简单或更快。在某些情况下，(多个)火花塞管和(多个)火花塞凹座之间的配合可能使得可能使用相当大的力。
[0054]将意识到的是，此处所公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体的实施例并不被认为是限制性的，因为多种变体是可能的。例如，以上技术可以被应用到V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型中。本公开的主题包括此处公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合及子组合。
[0055]以下权利要求具体地指出被认为新颖和非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这种权利要求应当被理解为包括一个或更多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过本权利要求的修改或者通过在本申请或者相关申请中提出新的权利要求而被要求保护。这种权利要求在范围上不管与原权利要求更宽、更窄、相同或者不同，均被认为包括在本公开的主题范围内。
【权利要求】
1.一种用于发动机的气门盖，其特征在于，所述气门盖包括: 盖体，所述盖体具有连接边缘，所述连接边缘被配置为与所述发动机的汽缸盖连接；以及 与所述盖体整体地形成的火花塞管。
2.根据权利要求1所述的气门盖，其特征在于，所述火花塞管成型到所述盖体中，其中所述盖体包括第一材料，并且所述火花塞管包括第二材料，其中所述第一材料不同于所述第二材料。
3.根据权利要求1所述的气门盖，其特征在于，所述火花塞管包括在其远端或邻近其远端的密封装置，用于密封汽缸盖。
4.根据权利要求3所述的气门盖，其特征在于，所述密封装置包括O形环凹槽和O形环，所述O形环被配置为用于与所述汽缸盖中的火花塞凹座的环形表面密封接合。
5.根据权利要求3所述的气门盖，其特征在于，所述密封装置包括面密封件，所述面密封件设置在所述火花塞管的边缘上，并且被配置为用于与火花塞凹座的底座密封接合。
6.根据权利要求1所述的气门盖，其特征在于，所述盖体包括基本平面的连接边缘，用于与汽缸盖连接，并且其中，所述火花塞管延伸通过所述连接边缘。
7.一种气门盖，其特征在于，所述气门盖包括: 具有连接边缘的盖体，所述连接边缘被配置为与发动机的汽缸盖连接；以及 具有第二端和第一端的封闭通道，所述第二端与所述盖体固定地连接，所述第一端用于与形成在所述汽缸盖中的火花塞凹座密封接合，其中所述封闭通道与所述盖体整体地形成。
8.根据权利要求7所述的气门盖，其特征在于，所述封闭通道的所述第一端包括O形环，所述O形环被配置成与所述火花塞凹座的环形表面密封地接合。
9.根据权利要求7所述的气门盖，其特征在于，所述封闭通道被成型到所述盖体中。
10.一种用于发动机的气门盖，其特征在于，所述气门盖包括: 在汽缸盖上的火花塞附连位置； 具有盖体的气门盖，其连接至所述汽缸盖，至少部分地封闭所述气门盖和所述汽缸盖之间的容积；以及 至少一个火花塞管，所述火花塞管具有第一端，所述第一端的边缘设置为围绕所述火花塞附连位置，并且所述火花塞管具有成型在所述气门盖中的第二端，其中所述火花塞管与所述盖体整体地形成。
【文档编号】F02F7/00GK204024842SQ201320793474
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】F·A·瓦伦西亚, P·T·莱因哈特 申请人:福特环球技术公司