[发明专利]具有多流道、多端口集成式排气歧管的内燃机气缸盖

说明书

技术领域

本发明总体涉及机动车辆的动力总成系统。具体地，本发明的各方面涉及具有带有集成式排气歧管的气缸盖配置的内燃机。

背景技术

传统的机动车辆例如现代汽车等包括动力总成系统，该系统用于驱动车辆并为车载电子设备提供动力。包括动力传动系统的动力总成系统(有时也随意地称为动力传动系统)通常由发动机组成，该发动机通过多速动力传递将动力传递到车辆的最终驱动系统(例如，后差速器、车轴和车轮)。往复活塞式内燃机(ICE)具有易于使用、成本相对廉价、轻质以及整体效率高等优点，因此汽车传统上由ICE提供动力。这种发动机包括二冲程或四冲程压缩点火柴油发动机和四冲程火花塞汽油发动机。另一方面，混合动力车辆利用诸如电动发电机之类的替代动力源来驱动车辆，将对发动机的依赖性最小化并且提高了总体的燃料经济性。

典型的顶置气门内燃机包括具有气缸孔的发动机缸体，每个缸孔具有可在其中往复运动的活塞。气缸盖联接到发动机缸体的上表面，与活塞和气缸孔协作以形成可变体积的燃烧室。这些往复运动的活塞用于将通过点燃燃烧室中的燃料和空气混合物而产生的压力转换为驱动曲轴的旋转力。气缸盖限定进气端口，由进气歧管提供的空气通过该进气口选择性地引入燃烧室。气缸盖中还限定有排气口，排气和燃烧副产物通过该排气口从燃烧室选择性地排出到排气歧管。排气歧管反过来又收集并组合排气，用于再循环进入进气歧管，输送到涡轮驱动的涡轮增压器，或通过排气系统从ICE排出。

传统的气缸盖(如果发动机具有多个气缸组，则为多个气缸盖)是可与发动机缸体拆开的铝或铁铸件，并且包含ICE的火花塞、入口阀、排气阀以及某些情况下的凸轮轴。通常，排气歧管通过例如螺栓和歧管垫圈固定在气缸盖的侧面。排气歧管与排气口连通，以将排气输送到处理系统和排气消声器之后的排气装置，以便随后释放到大气中。排气歧管通常由不锈钢或铸铁形成，包括与气缸盖排气口联接的流道。排气歧管收集器容积与流道在下游流体连通，以在输送到车辆排气系统的部件之前将排气汇集。目前，气缸盖已经设计有排气歧管，即排气流道和排气收集器容积，内部由气缸盖铸件限定，以整体形成集成式排气歧管(IEM)。

发明内容

本发明公开了用于机动车辆发动机的集成式排气歧管(IEM)气缸盖、IEM气缸盖的制造方法和使用方法、以及具有包括一个或多个IEM气缸盖的内燃机(ICE)的机动车辆。作为示例而非对本发明的限制，公开了一种用于机动车辆的ICE的改进的气缸盖。该气缸盖可以是六缸V型配置(通常称为“V6”)，具有包括多个不同的排气流道的集成式排气歧管，旨在用于减少气缸盖内的“歧管效应”。作为示例，该气缸盖与整体形成的用于每个气缸的单个流道一体铸造(例如，每两个气缸排气口具有一个流道)。这些流道流体地隔离并且物理上彼此分离，这样离开气缸盖时不会使来自其它气缸的排气流体混合。为了适应这种设计，气缸盖在气缸盖歧管的凸缘出口点具有用于每个流道的单独的流体隔离的流道出口端口。例如，为了增加热耗散和进一步降低歧管效应(即减少从多个气缸排出的排气的内部共混)，这些流道出口端口可任选地在涡轮壳体的几何形状内被延长。

所公开概念中的至少一部分的附加益处包括：通过对集成式排气歧管中的各个排气流道采样而不是计算多个流道的平均值来优化每个气缸的燃油调节。借助个性化氧传感器确定特定气缸的燃料排气中的氧含量，每个气缸的燃油供给将得到反馈。专用排气口流道内的个性化采样可以为每个气缸进行更准确的燃油调节计算和空气/燃料比调整。这反过来有助于提高燃料经济性并加大功率，例如所有的气缸都可以以基本相同的空/燃比运行。这种设计还可以选择“偏移”用于涡轮增压机或排气歧管的流道出口端口，例如改善发动机舱内的部件包装。多端口IEM气缸盖出口允许在排气口流道凸缘处改善金属材料的冷却。当与传统的气缸盖和排气歧管组件相比时，如本文所公开的IEM气缸盖结构还可以减少排放，减少发动机重量和宽度，以及消除传统的歧管组件零件，例如垫圈，隔热罩和歧管紧固件。