[發明專利]具有多流道、多端口集成式排氣歧管的內燃機氣缸蓋

在審

• 申請號: 201710282045.6
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107345505A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: A·W·海曼;R·E·貝克
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02F1/24
• 分類號: F02F1/24;F02F1/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 賀紫秋

技術領域

本發明總體涉及機動車輛的動力總成系統。具體地，本發明的各方面涉及具有帶有集成式排氣歧管的氣缸蓋配置的內燃機。

背景技術

傳統的機動車輛例如現代汽車等包括動力總成系統，該系統用于驅動車輛并為車載電子設備提供動力。包括動力傳動系統的動力總成系統(有時也隨意地稱為動力傳動系統)通常由發動機組成，該發動機通過多速動力傳遞將動力傳遞到車輛的最終驅動系統(例如，后差速器、車軸和車輪)。往復活塞式內燃機(ICE)具有易于使用、成本相對廉價、輕質以及整體效率高等優點，因此汽車傳統上由ICE提供動力。這種發動機包括二沖程或四沖程壓縮點火柴油發動機和四沖程火花塞汽油發動機。另一方面，混合動力車輛利用諸如電動發電機之類的替代動力源來驅動車輛，將對發動機的依賴性最小化并且提高了總體的燃料經濟性。

典型的頂置氣門內燃機包括具有氣缸孔的發動機缸體，每個缸孔具有可在其中往復運動的活塞。氣缸蓋聯接到發動機缸體的上表面，與活塞和氣缸孔協作以形成可變體積的燃燒室。這些往復運動的活塞用于將通過點燃燃燒室中的燃料和空氣混合物而產生的壓力轉換為驅動曲軸的旋轉力。氣缸蓋限定進氣端口，由進氣歧管提供的空氣通過該進氣口選擇性地引入燃燒室。氣缸蓋中還限定有排氣口，排氣和燃燒副產物通過該排氣口從燃燒室選擇性地排出到排氣歧管。排氣歧管反過來又收集并組合排氣，用于再循環進入進氣歧管，輸送到渦輪驅動的渦輪增壓器，或通過排氣系統從ICE排出。

傳統的氣缸蓋(如果發動機具有多個氣缸組，則為多個氣缸蓋)是可與發動機缸體拆開的鋁或鐵鑄件，并且包含ICE的火花塞、入口閥、排氣閥以及某些情況下的凸輪軸。通常，排氣歧管通過例如螺栓和歧管墊圈固定在氣缸蓋的側面。排氣歧管與排氣口連通，以將排氣輸送到處理系統和排氣消聲器之后的排氣裝置，以便隨后釋放到大氣中。排氣歧管通常由不銹鋼或鑄鐵形成，包括與氣缸蓋排氣口聯接的流道。排氣歧管收集器容積與流道在下游流體連通，以在輸送到車輛排氣系統的部件之前將排氣匯集。目前，氣缸蓋已經設計有排氣歧管，即排氣流道和排氣收集器容積，內部由氣缸蓋鑄件限定，以整體形成集成式排氣歧管(IEM)。

發明內容

本發明公開了用于機動車輛發動機的集成式排氣歧管(IEM)氣缸蓋、IEM氣缸蓋的制造方法和使用方法、以及具有包括一個或多個IEM氣缸蓋的內燃機(ICE)的機動車輛。作為示例而非對本發明的限制，公開了一種用于機動車輛的ICE的改進的氣缸蓋。該氣缸蓋可以是六缸V型配置(通常稱為“V6”)，具有包括多個不同的排氣流道的集成式排氣歧管，旨在用于減少氣缸蓋內的“歧管效應”。作為示例，該氣缸蓋與整體形成的用于每個氣缸的單個流道一體鑄造(例如，每兩個氣缸排氣口具有一個流道)。這些流道流體地隔離并且物理上彼此分離，這樣離開氣缸蓋時不會使來自其它氣缸的排氣流體混合。為了適應這種設計，氣缸蓋在氣缸蓋歧管的凸緣出口點具有用于每個流道的單獨的流體隔離的流道出口端口。例如，為了增加熱耗散和進一步降低歧管效應(即減少從多個氣缸排出的排氣的內部共混)，這些流道出口端口可任選地在渦輪殼體的幾何形狀內被延長。

所公開概念中的至少一部分的附加益處包括：通過對集成式排氣歧管中的各個排氣流道采樣而不是計算多個流道的平均值來優化每個氣缸的燃油調節。借助個性化氧傳感器確定特定氣缸的燃料排氣中的氧含量，每個氣缸的燃油供給將得到反饋。專用排氣口流道內的個性化采樣可以為每個氣缸進行更準確的燃油調節計算和空氣/燃料比調整。這反過來有助于提高燃料經濟性并加大功率，例如所有的氣缸都可以以基本相同的空/燃比運行。這種設計還可以選擇“偏移”用于渦輪增壓機或排氣歧管的流道出口端口，例如改善發動機艙內的部件包裝。多端口IEM氣缸蓋出口允許在排氣口流道凸緣處改善金屬材料的冷卻。當與傳統的氣缸蓋和排氣歧管組件相比時，如本文所公開的IEM氣缸蓋結構還可以減少排放，減少發動機重量和寬度，以及消除傳統的歧管組件零件，例如墊圈，隔熱罩和歧管緊固件。