[发明专利]用于内燃发动机的汽缸盖

说明书

公开一种用于内燃发动机的汽缸盖。一种汽缸盖包括具有板和从板延伸的多个汽缸盖螺栓柱的内部结构件，所述板形成汽缸盖的平台面并形成至少一个碟形汽缸顶部。外部构件由内部结构件支撑并形成冷却夹套、进气口和排气口。冷却夹套的通道用与外部构件的复合结构接触的金属壁作为内衬。一种形成汽缸盖的方法包括：将结构性嵌入件和失芯嵌入件定位在工具中；将材料注入工具中，以形成包围结构性嵌入件和失芯嵌入件的主体，从而形成缸盖预型体。失芯嵌入件被成形为形成冷却夹套并具有大致封装在金属壳体中的失芯材料。

技术领域

各个实施例涉及用于内燃发动机的复合体(composite)汽缸盖。

背景技术

在发动机操作期间，汽缸盖可能需要冷却，并且可以设置包含诸如水的冷却剂的流体夹套系统。汽缸盖的各个区域可以是几乎没有封装空间的承载区域。汽缸盖可以在工具中使用包括铸造和模制的工艺而形成。汽缸盖可具有各种特征，诸如冷却夹套和润滑系统等的复杂形状和流体通道。提供这些复杂的形状和流体通道可能是具有挑战性的。例如，砂芯或其它失芯(lost core)可用在低压工艺中，以提供期望的特征；然而，由于封装限制上期望特征的小尺寸、失芯材料无法承受高压处理、失芯材料被压碎、失芯材料在处理期间移动、产生的汽缸盖不符合期望特征或者是其他方面不完整，可能出现一些限制。另外，对于由复合材料形成的汽缸盖，机加工或直接模制到复合材料中的冷却通道可能在发动机运转期间不能为汽缸盖提供充分的热管理和冷却。

发明内容

根据实施例，提供了一种用于内燃发动机的汽缸盖。内部结构性金属构件具有第一板，所述第一板形成汽缸盖的平台面并形成一系列碟形汽缸顶部。所述内部结构性金属构件具有从所述第一板延伸的汽缸盖螺栓柱、通过第一支撑臂连接到所述第一板的排气门导管、通过第二支撑臂连接到所述第一板的进气门导管和被构造为安装排气歧管并以一定角度延伸到所述第一板的第二板。外部复合构件由内部结构性金属构件支撑并形成汽缸盖的主体，主体包括进气侧壁、第一端壁和第二端壁以及与平台面相对的顶壁。所述外部复合构件限定有冷却夹套、进气口和排气口。冷却夹套的流体通道由金属壁形成，所述金属壁与外部复合构件的复合材料接触并被其包围。

根据另一实施例，一种汽缸盖设置有内部结构性构件，所述内部结构性构件具有板以及从板延伸的多个汽缸盖螺栓柱，所述板形成汽缸盖的平台面并形成至少一个碟形汽缸顶部。外部构件由内部结构性构件支撑并形成冷却夹套、进气口和排气口。

根据又一实施例，提供一种形成用于内燃发动机的汽缸盖的方法。将结构性嵌入件和失芯嵌入件定位在工具中。将失芯嵌入件被成形为形成冷却夹套并具有大致封装在金属壳体中的失芯材料。将材料注入工具中，以形成包围所述结构性嵌入件和失芯嵌入件的主体，从而形成汽缸盖预型体。

本公开的各个实施例具有关联的非限制性的优点。例如，对于至少部分地由复合材料形成的缸体，由于复合材料因其低导热性而作为绝缘体，所以热梯度热点需要特殊的热管理。与高热源(例如复合体汽缸盖)嵌套接触的自足式空心铝芯提供了对缸盖进行热管理的流体夹套。冷却剂用于将热从发动机汽缸盖带到热交换器(例如散热器)。流体流动通道包含在被模制或铸造到周围壳体(诸如复合体包覆成型汽缸体)中的空心铝芯中。所述流体流动通道的外表面的表层与保持它的复合材料和/或铝合金压铸件直接接触。通道提供了热流量管道，所述热流量管道将多余的热这些从要求尺寸稳定性的区域移走，且其外表面或壳体由铝或铝合金材料制成，这可以有效地消散和传导热。在盐芯上具有铝壳体的冷却夹套嵌入件在制造过程期间提供保护盐芯免于破裂或以其他方式溶解的结构。所得到的缸盖中的冷却剂回路或冷却夹套具有薄壁和较小横截面的通道。由于改进的流动回路构造(其由于传统的砂芯或高压铸造或模制工具的限制而无法利用这样的砂芯或工具获得)，冷却夹套嵌入件允许精准的位置控制以及对流体通道的物理形状的控制，以优化热传递。流体通道的薄横截面允许冷却剂被放置为邻近高热流量区域(例如缸盖中的气门座)。结构性嵌入件用于汽缸盖而向汽缸盖提供额外的强度(例如，当与复合材料一起使用时)，并得到具有减小的重量和增加的燃料效率的发动机。

附图说明