用于發(fā)動機的氣門蓋的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于發(fā)動機的氣門蓋。所述氣門蓋可以包括蓋體和與蓋體整體地形成的火花塞管。以此方式，由于例如移除和重新安裝導致的火花塞管的底端的任何變形都不會提供泄漏路徑。
【專利說明】用于發(fā)動機的氣門蓋

【技術領域】
[0001]本公開大體涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的氣門蓋，例如具有集成的火花塞管的氣門蓋。

【背景技術】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動機的火花塞可以位于汽缸蓋的頂部或附近的火花塞凹座中。氣門蓋可以附連到汽缸蓋，并且可以被配置成容納例如凸輪桿和油分離器的發(fā)動機部件。氣門蓋下面的部件可以保持良好潤滑(well oiled)。可以使用被稱為火花塞管的細長通道，以便防止氣門蓋中的機油接觸火花塞。從車輛電氣系統(tǒng)到每個火花塞的電連接均經(jīng)由相應數(shù)量的在火花塞上的點火線圈(COP)實現(xiàn)，在火花塞上的點火線圈位于每個火花塞管中并且從氣門蓋的頂表面可接近。各火花塞管的第一端或者底端可以被壓配合到每個火花塞凹座中。環(huán)形徑向唇形密封件或者管狀密封件可以被用于密封氣門蓋和每個火花塞管的第二端或者頂端之間的結合處。
[0003]發(fā)明人在此處已經(jīng)認識到三條可能的路徑，機油可以通過這三條路徑從氣門蓋下面到達一個或更多個火花塞。第一條路徑是在汽缸蓋和火花塞管之間；第二條路徑是在徑向唇形密封件和氣門蓋之間；并且第三條路徑是在徑向唇形密封件和火花塞管之間。
[0004]防止機油接觸火花塞的一種嘗試被公開在Skinner等人申請的美國專利公開US2008/0276918中。所公開的方法試圖通過提供具有機油密封件的點火裝置而消除火花塞管的使用，該機油密封件與火花塞防護罩集成，并且被配置為直接與汽缸蓋配合。第一密封裝置被配置為密封點火裝置與氣門蓋。第二密封裝置包括圓形凹入的環(huán)腔，其增加到汽缸蓋上限定火花塞。
[0005]發(fā)明人在此已經(jīng)認識到這種方法的多個問題。例如，通過增加環(huán)形腔而改變汽缸蓋，以在所公開的點火裝置的底端接收環(huán)形密封肋，從而形成第二密封裝置。另外，所公開的點火裝置包括沿著其長度的接縫，這可能產(chǎn)生另外的泄漏弱點。
實用新型內(nèi)容
[0006]發(fā)明人在此已經(jīng)提出了用于發(fā)動機的氣門蓋，該氣門蓋可以包括蓋體和與蓋體整體形成的火花塞管。以此方式，汽缸蓋和火花塞管之間或者徑向唇形密封件和氣門蓋之間的可能的泄漏路徑可以被減少。
[0007]一個實施例可以包括位于或鄰近火花塞管的遠端的密封裝置，用于密封汽缸蓋。例如，密封裝置可以是O形環(huán)凹槽和O形環(huán)，其被配置用于密封接合汽缸蓋中的火花塞凹座的環(huán)形表面。以此方式，由于例如移除和重新安裝導致的火花塞管的底端的任何變形都不會提供泄漏路徑。同樣，以此方式，可以使用常規(guī)的C0P，并且汽缸蓋可以不需要修改。
[0008]在另一個實施例中，氣門蓋包括:蓋體，其具有連接邊緣，該連接邊緣被配置為與發(fā)動機的汽缸蓋連接；以及封閉通道，其具有與蓋體固定地連接的第二端和用于與形成在汽缸蓋中的火花塞凹座密封接合的第一端。
[0009]在另一個實施例中，封閉通道是管。
[0010]在另一個實施例中，用于發(fā)動機的系統(tǒng)包括:汽缸蓋上的火花塞附連位置；氣門蓋，其連接到汽缸蓋，至少部分地封閉氣門蓋和汽缸蓋之間的容積；和至少一個火花塞管，其具有第一端，該第一端具有被設置為圍繞火花塞附連位置的邊緣，并且具有成型在氣門蓋中的第二端。
[0011]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括位于火花塞管的第一端上的密封件，其被配置為阻止機油從容積內(nèi)移動到火花塞附連位置。
[0012]在另一個實施例中，汽缸蓋包括環(huán)繞火花塞附連位置的火花塞凹座，并進一步包括在火花塞管的第一端或者附近形成的O形環(huán)凹槽。
[0013]在另一個實施例中，O形環(huán)凹槽包括O形環(huán)，該O形環(huán)與包括在汽缸蓋中的火花塞凹座的環(huán)形表面密封地接合。
[0014]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括O形環(huán)凹槽，其形成在火花塞管的第一端或者附近，用于容納O形環(huán)。
[0015]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括在火花塞管的邊緣上的面密封件，用于環(huán)繞附連位置密封地接觸汽缸蓋。
[0016]在另一個實施例中，火花塞管以零插入力被插入到形成到汽缸蓋中的火花塞凹座中。
[0017]在另一個實施例中，火花塞管延伸到氣門蓋下方并進入形成到汽缸蓋中的火花塞凹座。
[0018]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括附連在火花塞附連位置的火花塞，和位于火花塞管中并與火花塞電耦合的在火花塞上的點火線圈。
[0019]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括氣門蓋上的兩個或更多個緊固元件，其被定位以與汽缸蓋上相應的兩個或更多個緊固元件配合，以將氣門蓋定向到汽缸蓋上，由此將火花塞管定位在火花塞附連位置上方，所述系統(tǒng)進一步包括容納在火花塞管中的火花塞。
[0020]在另一個實施例中，至少一個火花塞管是四個或者更多個火花塞管，每個火花塞管均具有成型到氣門蓋中的各自的第二端。
[0021]當單獨或結合附圖時，本描述的以上優(yōu)勢及其他優(yōu)勢和特征根據(jù)以下【具體實施方式】將顯而易見。
[0022]應當理解的是，提供以上概述以便以簡化的形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的一系列概念。這并不意味著區(qū)分所要求保護的主題的關鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍由所附權利要求書唯一地限定。進一步地，所要求保護的主題不限于解決以上或在本公開的任何部分提及的缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示出內(nèi)燃發(fā)動機的原理圖描述。
[0024]圖2是根據(jù)本公開的示例氣門蓋的部分橫截面示圖。
[0025]圖3是圖2中所示的示例氣門蓋的側視圖。
[0026]圖4是圖2中所示的示例氣門蓋的一部分的俯視透視圖。
[0027]圖5是圖2中所示的示例氣門蓋的一部分的仰視透視圖。
[0028]圖6是在火花塞上的點火線圈(COP)位于火花塞管內(nèi)的圖2中所示的示例氣門蓋的一部分的俯視透視圖。
[0029]圖7是根據(jù)本公開的另一個示例氣門蓋的部分橫截面視圖。
[0030]圖2-7是按照比例繪制的，盡管可以使用其他的相對尺寸。

【具體實施方式】
[0031]參考圖1，包括多個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機10由電子發(fā)動機控制器12控制，其中多個汽缸中的一個汽缸在圖1中示出。發(fā)動機10包括燃燒室30和汽缸壁32，活塞36設置在其中并且連接至曲軸40。燃燒室30被示出經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進氣門和排氣門可以通過進氣凸輪51和排氣凸輪53操作。可替換地，一個或更多個進氣門和排氣門可以通過機電控制的閥線圈和電樞總成操作。進氣凸輪51的位置可以通過進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以通過排氣凸輪傳感器57確定。
[0032]進氣歧管44也被示出在進氣門52和進氣壓縮管(zip tube) 42之間。燃料通過燃料系統(tǒng)(未示出)輸送到燃料噴射器66，該燃料系統(tǒng)包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌(未示出)。圖1的發(fā)動機10被配置成使得燃料被直接噴射到發(fā)動機汽缸中，這被本領域的技術人員公知為直接噴射。響應于控制器12，從驅動器68為燃料噴射器66提供操作電流。此外，進氣歧管44被示出與具有節(jié)流板64的可選電子節(jié)氣門62連通。在一個示例中，可以使用低壓直接噴射系統(tǒng)，其中燃料壓力可以被提高到大約20-30巴?？商鎿Q地，高壓雙級燃料系統(tǒng)可以被用于產(chǎn)生更高的燃料壓力。另外或可替換地，燃料噴射器可以被設置在進氣門52的上游，并且被配置為將燃料噴射到進氣歧管中，這被本領域技術人員公知為進氣道噴射。
[0033]無分電器點火系統(tǒng)88響應于控制器12經(jīng)由火花塞92提供點火火花至燃燒室30。通用或寬域排氣氧(UEGO)傳感器126被示出連接至催化轉化器70上游的排氣歧管48。可替換地，雙態(tài)排氣氧傳感器可以替代UEGO傳感器126。
[0034]在一個示例中，轉化器70可以包括多個催化劑磚。在另一個示例中，可以使用多個排放控制裝置，每個排放控制裝置均具有多個磚。在一個示例中，轉化器70可以是三元催化劑。
[0035]控制器12在圖1中被示為常規(guī)微型計算機，其包含:微處理器單元(CPU) 102、輸入/輸出端口(I/o) 104、只讀存儲器(ROM) 106、隨機存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110和常規(guī)數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被示出接收來自被連接至發(fā)動機10的傳感器的各種信號，除了之前討論過的那些信號外，該信號還包含:來自連接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT);來自連接到加速器踏板130用于感測通過腳132施加的力的位置傳感器134的信號；來自連接至進氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量值；來自感測曲軸40的位置的霍爾效應傳感器118的發(fā)動機位置的測量值；來自傳感器120的進入發(fā)動機的空氣質量的測量值；和來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。
[0036]在下文中被稱作點火的過程中，被噴射的燃料通過比如火花塞92的點火源點燃，導致燃燒。
[0037]發(fā)動機10可以進一步包括具有壓縮機80的渦輪增壓器，壓縮機80設置在進氣歧管44中，連接至設置在排氣歧管48中的渦輪82。傳動軸84可以將壓縮機連接至渦輪。因此，渦輪增壓器可以包括壓縮機80、渦輪82和傳動軸84。排氣可以被引導通過渦輪，驅動轉子組件，轉子組件進而轉動傳動軸。傳動軸進而旋轉包括在壓縮機中的葉輪，壓縮機被配置為增加輸送至燃燒室30的空氣的密度。以此方式，發(fā)動機的動力輸出可以被增加。在其他實施例中，壓縮機可以被機械地驅動，并且渦輪82可以不被包括在發(fā)動機中。此外，在其他示例中，發(fā)動機10可以是自然吸氣的。
[0038]圖2是根據(jù)本公開的示例氣門蓋200的部分橫截面視圖。氣門蓋200可以用于發(fā)動機10，比如圖1中圖示說明的發(fā)動機10。氣門蓋200可以包括蓋體202和與蓋體202整體形成的火花塞管204。可以理解的是，與蓋體一起形成火花塞管實現(xiàn)了部件單獨沒有實現(xiàn)的新的功能。例如，如以上所指出的，用于密封機油與火花塞隔離的之前的火花塞管具有三個機油泄漏路徑。機油泄漏到火花塞中可能導致火花塞的性能問題或者性能衰退。通過將管和凸輪蓋集成，減少了兩個機油泄漏路徑(例如，從徑向唇形密封件到蓋，以及從徑向唇形密封件到管)。剩下的路徑(在管和汽缸蓋之間)可以經(jīng)由提供簡化的整體結構的O形環(huán)或面密封件有利地解決。例如，新的結構可以消除火花塞管和徑向唇形密封件接頭。而且，提供在不要求對汽缸蓋或COP殼體的任何修改的情況下改進COP防護罩的密封的新功能。而且，新的結構也提供了將氣門蓋安裝到汽缸蓋上的安裝力減小的新的特征，可能是為零的力。此外，氣門蓋緊固件可以被用于安置“成型在其中”的管。此外，為了適應整體形成，可以包括進一步的額外結構特征和修改。
[0039]圖3是圖2中示出的示例氣門蓋的側視圖。圖4是圖2中所示的氣門蓋的一部分的俯視透視圖，圖5是其仰視透視圖。在某些情況下，蓋體202可以包括連接邊緣206，用于與汽缸蓋208 (圖2)連接。火花塞管204可以延伸通過連接邊緣206。連接邊緣206可以基本位于圖示說明的示例中所示的平面中。在其他示例中，連接邊緣206可以是另一種形狀。汽缸蓋208可以包括孔，進氣門52和排氣門54可以被設置在該孔中用于操作，如以上所討論的和圖1中所說明的。
[0040]圖6是圖2中所示的氣門蓋的一部分的俯視透視圖。在火花塞上的點火線圈(COP)212的頂部或防護罩210被示出在中間延伸出火花塞管204。在火花塞上的點火線圈(COP)212可以附連到火花塞92，火花塞92可以電連接到發(fā)動機10的點火系統(tǒng)88 (圖1)。
[0041]火花塞管204可以包括在其遠端214或附近的密封裝置216，用于密封汽缸蓋208。圖5圖示說明了一個示例，其中密封裝置216可以包括O形環(huán)凹槽218和O形環(huán)220，其被配置用于與汽缸蓋208中的火花塞凹座222 (圖2)的環(huán)形表面221密封接合。
[0042]圖7是根據(jù)本公開的另一個示例氣門蓋的部分截面圖。圖7也圖示說明了另一個示例密封裝置216，該密封裝置216可以包括面密封件224，面密封件224可以設置在火花塞管204的邊緣226上，并且被配置成用于與火花塞凹座222的底座228密封接合。
[0043]火花塞管204可以成型到蓋體202中，或者是成型在其中的工件。例如，火花塞管204和蓋體202可以在一個成型操作中形成在一起。在一些示例中，火花塞管204可以是在成型蓋體202之前放置到模具型腔中的插入件。以此方式，火花塞管204和蓋體202之間的接合處不會成為可能的機油泄漏路徑。如圖7所圖示說明的，在某些情況下火花塞管204或管可以包括結合或連接元件230。以此方式，可以放置在模具中的材料通過例如注塑成型操作可以結合到相對大的表面以輔助火花塞管204和蓋體202之間的連接。
[0044]在一些實施例中，蓋體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針對成型性能選擇的材料，而第二材料可以是例如針對耐熱性等選擇的材料。在某些情況中，第一材料可以與第二材料相同。
[0045]一些實施例可以提供包括蓋體202的氣門蓋200。蓋體202可以具有連接邊緣206，該連接邊緣206被配置為連接發(fā)動機10的汽缸蓋208。氣門蓋200也可以包括封閉通道204，其具有第二端213和第一端214，第二端213與蓋體固定地連接，第一端214用于與形成在汽缸蓋208中的火花塞凹座222密封接合。封閉通道204可以是管狀的，或者可以是管。封閉通道204的第一端214可以包括O形環(huán)220，該O形環(huán)220被配置為與火花塞凹座222的環(huán)形表面221密封地接合。
[0046]某些實施例可以提供用于發(fā)動機10的系統(tǒng)300(圖2)。系統(tǒng)300可以包括在汽缸蓋208上的火花塞附連位置302(圖7)。氣門蓋200可以連接到汽缸蓋204，至少部分地封閉氣門蓋200和汽缸蓋204之間的容積304。系統(tǒng)300也可以包括至少一個火花塞管204，該火花塞管204具有第一端214，第一端214的邊緣226設置為圍繞火花塞附連位置302。至少一個火花塞管204也可以具有成型到氣門蓋200中的第二端213。
[0047]系統(tǒng)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被配置為阻止機油從容積304內(nèi)移動到火花塞附連位置302。汽缸蓋204可以包括環(huán)繞火花塞附連位置302的火花塞凹座222。O形環(huán)凹槽218可以形成在火花塞管204的第一端214或者其附近。O形環(huán)凹槽218可以包括O形環(huán)220，該O形環(huán)220與包括在汽缸蓋208中的火花塞凹座222的環(huán)形表面221密封地接合。在某些示例中，系統(tǒng)300可以包括在火花塞管204的邊緣226上的面密封件224，用于環(huán)繞附連位置302密封地接觸汽缸蓋。
[0048]火花塞管204可以延伸到氣門蓋200下方，并進入形成到汽缸蓋208中的火花塞凹座222中?；鸹ㄈ?04可以以零插入力被插入火花塞凹座222中。
[0049]系統(tǒng)300也可以包括在氣門蓋200上的兩個或更多個緊固元件306，其可以被定位為與汽缸蓋208上相應的兩個或更多個緊固元件配合，以將氣門蓋200定向到汽缸蓋208上，由此將火花塞管204安置在火花塞附連位置302上方。
[0050]多個實施例可以包括形成用于內(nèi)燃發(fā)動機的氣門蓋的方法。該方法可以包括將一個或更多個管的至少一部分定位到模具中，并且在模具中成型蓋體。以此方式，所成型的氣門蓋可以被形成為包括與氣門蓋整體連接的一個或更多個管。在某些情況下，一個或更多個管可以被稱作成型在氣門蓋中或成型到氣門蓋中。將一個或更多個管的至少一部分定位到模具中可以包括將兩個或更多個管定位到模具中?？梢允褂盟膫€或更多個管，例如六個管或八個管。
[0051]多種方法可以包括鄰近一個或更多個管中的每一個管的第一端提供O形環(huán)凹槽。以此方式，可以形成(多個)火花塞管和(多個)火花塞凹座之間的密封，而不需要例如在配合的金屬零件之間的過盈配合。
[0052]多個實施例可以包括鄰近汽缸體的配合表面定位氣門蓋的配合邊緣，同時將一個或更多個管的端部定位到相應的一個或更多個火花塞凹座中。將一個或更多個管的端部定位到相應的一個或更多個火花塞凹座中可以包括使用兩個或更多個緊固件，該緊固件被配置為將氣門蓋緊固至汽缸體，由此將一個或更多個管與一個或更多個火花塞凹座對準。例如，緊固件可以是螺栓和螺母布置等。以此方式，氣門蓋的安裝可以更容易，或者更快地完成。
[0053]在某些情況下，將一個或更多個管的端部定位到相應的一個或更多個火花塞凹座中可以通過零插入力完成。這也可以使安裝更簡單或更快。在某些情況下，(多個)火花塞管和(多個)火花塞凹座之間的配合可能使得可能使用相當大的力。
[0054]將意識到的是，此處所公開的配置和方法本質上是示例性的，并且這些具體的實施例并不被認為是限制性的，因為多種變體是可能的。例如，以上技術可以被應用到V-6、L-4、L-6、V-12、對置4缸以及其他發(fā)動機類型中。本公開的主題包括此處公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎的和非顯而易見的組合及子組合。
[0055]以下權利要求具體地指出被認為新穎和非顯而易見的某些組合及子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這種權利要求應當被理解為包括一個或更多個這種元件的組合，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合可以通過本權利要求的修改或者通過在本申請或者相關申請中提出新的權利要求而被要求保護。這種權利要求在范圍上不管與原權利要求更寬、更窄、相同或者不同，均被認為包括在本公開的主題范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于發(fā)動機的氣門蓋，其特征在于，所述氣門蓋包括: 蓋體，所述蓋體具有連接邊緣，所述連接邊緣被配置為與所述發(fā)動機的汽缸蓋連接；以及 與所述蓋體整體地形成的火花塞管。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣門蓋，其特征在于，所述火花塞管成型到所述蓋體中，其中所述蓋體包括第一材料，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.根據(jù)權利要求1所述的氣門蓋，其特征在于，所述火花塞管包括在其遠端或鄰近其遠端的密封裝置，用于密封汽缸蓋。
4.根據(jù)權利要求3所述的氣門蓋，其特征在于，所述密封裝置包括O形環(huán)凹槽和O形環(huán)，所述O形環(huán)被配置為用于與所述汽缸蓋中的火花塞凹座的環(huán)形表面密封接合。
5.根據(jù)權利要求3所述的氣門蓋，其特征在于，所述密封裝置包括面密封件，所述面密封件設置在所述火花塞管的邊緣上，并且被配置為用于與火花塞凹座的底座密封接合。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣門蓋，其特征在于，所述蓋體包括基本平面的連接邊緣，用于與汽缸蓋連接，并且其中，所述火花塞管延伸通過所述連接邊緣。
7.一種氣門蓋，其特征在于，所述氣門蓋包括: 具有連接邊緣的蓋體，所述連接邊緣被配置為與發(fā)動機的汽缸蓋連接；以及 具有第二端和第一端的封閉通道，所述第二端與所述蓋體固定地連接，所述第一端用于與形成在所述汽缸蓋中的火花塞凹座密封接合，其中所述封閉通道與所述蓋體整體地形成。
8.根據(jù)權利要求7所述的氣門蓋，其特征在于，所述封閉通道的所述第一端包括O形環(huán)，所述O形環(huán)被配置成與所述火花塞凹座的環(huán)形表面密封地接合。
9.根據(jù)權利要求7所述的氣門蓋，其特征在于，所述封閉通道被成型到所述蓋體中。
10.一種用于發(fā)動機的氣門蓋，其特征在于，所述氣門蓋包括: 在汽缸蓋上的火花塞附連位置； 具有蓋體的氣門蓋，其連接至所述汽缸蓋，至少部分地封閉所述氣門蓋和所述汽缸蓋之間的容積；以及 至少一個火花塞管，所述火花塞管具有第一端，所述第一端的邊緣設置為圍繞所述火花塞附連位置，并且所述火花塞管具有成型在所述氣門蓋中的第二端，其中所述火花塞管與所述蓋體整體地形成。
【文檔編號】F02F7/00GK204024842SQ201320793474
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2012年12月5日
【發(fā)明者】F·A·瓦倫西亞, P·T·萊因哈特 申請人:福特環(huán)球技術公司