用於內燃機的鼓風機外殼的製作方法
2023-06-04 02:51:01
專利名稱：用於內燃機的鼓風機外殼的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，並且尤其涉及用於內燃機的鼓風機外殼。
背景技術：
許多內燃機配設有在發動機操作過程中強迫冷卻空氣在特定發動機表面上穿過的風扇或鼓風機。風冷發動機通常包括發動機氣缸和包含冷卻翅片形式的散熱器的氣缸蓋。在這一點上，通常會配設風扇和鼓風機來迫使空氣流過冷卻翅片，從而冷卻發動機。若要進一步增強冷卻空氣的循環，並且因此而改進發動機的冷卻過程，許多發動機包括將冷卻空氣導引到發動機中需要冷卻的不同區域的特殊的外殼和/或管道系統。
風扇也可以向發動機提供空氣來用於氣缸中的燃燒反應。空氣在進入燃燒室之間會穿過過濾器吸入從而從氣流中除去碎屑。對於在具有很大數量的氣載灰塵和微粒碎屑的環境中操作的發動機，通常會配設罩等來力圖減少進入外殼和管道系統的灰塵和碎屑的數量。然而，即使將罩放置在在適當的位置，灰塵和碎屑仍然會進入鼓風機外殼。因此就希望進一步減少通過過濾器吸入的空氣中的灰塵和碎屑的數量以延長過濾器的壽命。
發明內容
本發明提供一種發動機使用的鼓風機外殼。鼓風機外殼用於接收吸入空氣，並且包括空氣經過其流入鼓風機外殼的進氣口、容納在過濾器艙中的空氣過濾器和鄰接過濾器艙的氣流管。氣流管配置成導引將由發動機的至少一個氣缸使用的用於燃燒的空氣。氣流管具有第一表面和第二表面。第一表面相對於第二表面傾斜以將穿過管的空氣從第一表面離開朝向第二表面偏轉。第一表面將空氣分成第一部分和其中具有偏轉的顆粒物質的第二部分。氣流管還包括孔，該孔允許空氣從氣流管流到空氣過濾器，空氣的第一部分移動穿過該孔進入空氣過濾器。管還界定了排氣窗，空氣的第二部分通過排氣窗離開鼓風機外殼。
在一個實施例中，鼓風機外殼還包括側壁，並且其中，第一表面和側壁界定了使空氣穿過其以進入空氣過濾器的孔。在另一個實施例中，側壁垂直於第一表面布置，這樣空氣的第一部分就從大體上與第一表面平行的方向急劇地轉向大體上與側壁平行的方向，從而經過側壁並且進入過濾器。在另一個實施例中，排氣窗的橫截面積的尺寸設計成使從外部環境回流的空氣最少。在另一個實施例中，管包括上遊端和下遊端，並且其中，管在上遊端處的橫截面積大於下遊端處的橫截面積。在另一個實施例中，第一表面包括傾斜部，所述傾斜部在第二表面上方垂直地布置，這樣撞擊傾斜部的氣流中的顆粒物質就朝第二表面向下落下。
本發明還提供了一種發動機，該發動機具有至少一個氣缸、空氣/燃料混合裝置、圍繞軸旋轉以將氣流吸入發動機的風扇和鼓風機外殼。鼓風機外殼包括在風扇徑向外部布置的進氣口、容納在過濾器艙中的空氣過濾器和至少一個氣流管。氣流管包括空氣通過其離開鼓風機外殼的排氣窗和第一表面。第一表面具有偏轉穿過氣流管的空氣的傾斜部。傾斜部將空氣分成具有第一數量的顆粒物質的第一部分和具有第二數量的顆粒物質的第二部分，且第二數量不同於第一數量。
通過查看下面的詳細說明和附圖，本發明的其它特徵將對本領域的技術人員顯而易見。
圖1是包括體現本發明的鼓風機外殼的內燃機的示意圖。
圖2是圖1中所示鼓風機外殼的分解透視圖。
圖3是圖1中所示鼓風機外殼的透視圖。
圖4是圖1中所示鼓風機外殼的頂視圖。
圖5是沿圖4中的線5-5剖開的局部剖視圖。
圖6是沿著圖4中的線6-6剖開的分解局部剖視圖。
圖7是圖6中所示鼓風機外殼的側視圖。
圖8是沿著圖4中的線8-8剖開的分解局部剖視圖。
具體實施例方式
在詳細說明本發明的一個實施例之前，應當理解，本發明並不局限於其應用到下列說明中所述或附圖中所示的部件的詳細結構和配置。本發明能夠以其它實施例實現並且能夠以多種方式實踐或是執行。而且，應當理解，在此使用的措詞和術語是是用於說明的目的並且不應視為進行限制。在此使用的「包括」、「具有」和「包含」及其變化意味著包含其後列出的條目及其等效物以及附加的條目。
圖中顯示了體現本發明的內燃機10和鼓風機外殼14。如圖1中示意性地所示的那樣，發動機10包括可旋轉地支撐曲軸(未顯示)的發動機機體18和第一和第二發動機氣缸裝置22a、22b，它們均包括發動機氣缸和發動機氣缸蓋，如本領域中已知的那樣。氣缸蓋可以與氣缸整體地形成，或者氣缸蓋和氣缸可以是分離的部件。氣缸裝置22a、22b從發動機機體18相對於彼此以一個角度延伸。在這一點上，所示的發動機10是V形雙排發動機，然而鼓風機外殼14可以適用於其它類型的發動機，這些類型的發動機具有其它氣缸配置，包括但不限於單缸發動機和例如直排、對置、徑向和V形配置的多缸發動機。另外，鼓風機外殼14可以應用於具有水平或垂直曲柄的發動機，或是能夠以多種操作朝向進行操作的發動機。
發動機10也包括被支撐以圍繞軸30旋轉的風扇26。在一些實施例中，風扇26連接到從發動機機體18延伸的曲軸的端部，然而，其它風扇配置也是可能的。風扇26圍繞軸線30旋轉來增強空氣在各個發動機表面上的流動以冷卻發動機10，如本領域中已知，並且向發動機10提供燃燒空氣。
鼓風機外殼14連接發動機10上並且包括第一外殼部34，第一外殼部34大體上覆蓋發動機機體18的一部分並且界定了進氣口38。進氣口38與風扇26流體連通，並且在所示實施例中，進氣口38通常圍繞著風扇26並且與軸線30大體上同心。風扇篩網40連接到風扇26上來減少空運灰塵和碎屑進入鼓風機外殼14。應當理解，在一些實施例中，風扇篩網40是固定罩，它直接連接到鼓風機外殼14上並且可以不與風扇26一起旋轉。
第一外殼部34包括前壁42，前壁42大體上垂直於軸線30，與發動機機體18相間隔，並且界定了進氣口38。第一外殼部34還包括側壁46，側壁46從前壁42朝發動機機體18延伸。在一些實施例中，側壁46直接連接到發動機機體18上。在其他的實施例中，可以配設附加的壁、軸套、延伸部分等來將第一外殼部34連接到發動機上。側壁46包括弓形段和平面段，並且通常平行於軸線30延伸。當然，側壁46的具體配置至少部分地取決於鼓風機外殼14連接的發動機10的配置。前壁42和側壁46與發動機機體18配合來至少部分地界定冷卻空氣可以由此流過的氣流室。
發動機10還包括空氣/燃料混合裝置，該裝置在所示實施例中是化油器54。化油器54是置於發動機氣缸裝置22a、22b之間並且如本領域中已知的那樣經由進氣歧管58向發動機10供應燃料和空氣的混合物。發動機10使用的燃料可以是汽油、柴油或是其它類型的燃料。圖2中所示的進氣歧管58包括分別向第一氣缸裝置22a和第二氣缸裝置22b的氣缸蓋輸送燃料/空氣混合物的流道62a、62b。
應當理解，發動機10可以設計成也可以與其它空氣/燃料混合裝置一起使用。例如可以配設燃料噴射系統(未顯示)來將燃料噴射到節氣門主體中、進氣流道62a、62b中或是直接噴射到發動機燃燒室中，且燃料噴射系統除其它外包括節氣門主體、燃料共軌和一個或多個噴油嘴。在其它結構中，可以配設氣體燃料混合器(未顯示)，這樣發動機就可以操作氣體形式的燃料例如天然氣。
雖然風扇篩網40可以作用來防止一些灰塵和碎屑進入鼓風機外殼14，但是由風扇26通過罩40吸入鼓風機外殼14中的空氣仍然包含灰塵和碎屑。因此，就會希望發動機10包括空氣過濾器70來將灰塵和碎屑從移動穿過鼓風機外殼14的燃燒空氣中除去。第一外殼部34還界定了過濾器艙74，空氣過濾器70就放置在過濾器艙74中。鼓風機外殼14還包括連接到第一外殼部34上以圍住過濾器艙74的過濾器罩78。
氣流管82沿著過濾器艙74的任一側延伸。圖3-8中所示的氣流管82的橫截面室矩形的並且導引由風扇26吸入的空氣的一部分通過空氣過濾器70，並且導引空氣的一部分進入發動機10外部的環境中。應當理解，儘管在所示實施例中鼓風機外殼14包括兩個空氣管，但是在其它發動機配置中，尤其是僅僅使用一個氣缸的配置中，可以使用單個空氣管並且這仍然落在本發明的範圍內。在其它實施例中，可以使用兩個以上的空氣管。還應該理解，儘管所示實施例中氣流管的橫截面是矩形，但是本發明的其它實施例可能會包括具有不同橫截面形狀的空氣管，這些橫截面包括但並不限於圓形、卵形、正方形或梯形。
管82包括具有傾斜部88的上表面或第一表面86、下表面或第二表面90，並且界定了排氣窗92。傾斜部88向下或是朝下表面或第二表面90傾斜以朝著相對的第二表面90偏轉移動通過管82的氣流中的灰塵和碎屑的顆粒。管82還包括位於上表面86下遊並且鄰接過濾器艙74的側壁94。管82的上表面或第一表面86界定了開口96，空氣在進入過濾器艙74時會通過開口96。應當理解，在本發明的其它實施例中，傾斜部可以配設在管內的另一個表面上，例如在側壁上或是在下表面上。
參見圖7，傾斜部88從表面86以大約15度的角度向相對的第二表面90傾斜，並且它具有的長度大約為管82的整個長度的百分之十一。傾斜部88具有大約與管82相等的寬度。應當理解，該尺寸是近似的，並且其它尺寸也是可能的並且也會落在本發明的範圍中。
當風扇26旋轉時，空氣通過進氣口38吸入並且進入第一外殼部34。然後前壁42和側壁46就朝氣缸裝置22a、22b導引一些空氣。取決於發動機配置，前壁42和側壁46可以配置成導引不同數量的冷卻空氣經過發動機氣缸和氣缸蓋。例如，如果發動機是頂置閥或是頂置凸輪發動機，側壁46就可以配置成朝氣缸蓋外部導引較大百分比的冷卻空氣，而如果發動機是側置氣門發動機，側壁46就可以配置成朝發動機氣缸導引較大百分比的冷卻空氣。可以配設各種類型的擋板和/或附加的通路來依照具體發動機的冷卻要求分配冷卻空氣。
另一部分吸入鼓風機外殼14的空氣經過管82。這部分空氣中的一些將穿過進氣歧管58進入氣缸，並且一些空氣將穿過管82並且進入發動機10外部的環境。沿第一表面86行進的空氣將碰撞傾斜部88。傾斜部88將使氣流中的大塊灰塵和碎屑偏轉以落到管82的相對的第二表面90上。包括偏轉的灰塵和碎屑在內的沿著第二表面90行進的空氣(即，「髒」空氣)將穿過管82並且通過排氣窗92進入發動機10外部的大氣中。
在第一表面86附近流動的空氣將通過側壁94上方的開口96吸入並且通過空氣過濾器70，在其中將除去未由傾斜部88偏轉的灰塵和碎屑的大部分剩餘顆粒。燃燒空氣必須在管82急轉彎以移動超過側壁94並且通過開口96到達過濾器70。第二表面90附近的碎屑顆粒必須克服其動量、重力(在豎直軸發動機配置中)以及作用在顆粒上的空氣的其它力來運載到空氣過濾器艙74中。通過使得開口96的面積最大化，可以將從管82進入過濾器艙74的空氣的速度保持得儘可能的低，從而減少可以克服作用在碎屑顆粒上的反向力以進入過濾器艙74的碎屑顆粒的數量。這會進一步減少移動到過濾器70的碎屑的數量。
然後淨化空氣移動通過進氣彎管98，通過化油器54，並且進入進氣歧管58。通過偏轉移動通過過濾器70的氣流中灰塵和碎屑的大顆粒，可以延長過濾器的壽命，因為過濾器不太可能被大顆粒的碎屑堵塞。當過濾器70需要清潔和/或替換時，可以從第一外殼部34移走過濾器罩78，這樣使用者就能移走過濾器70。
管82的尺寸控制空氣從鼓風機外殼14流出的量。因此就優化管82從風扇26到過濾器74的面積並因此而優化排氣窗92的尺寸，從而確保發動機10具有比用於發動機的燃燒更多的氣流，而同時避免冷卻空氣的不必要的排出。由於管82的尺寸較大，所有會減小吸入鼓風機外殼14即可用於冷卻氣缸裝置22a、22b的空氣的數量。過多減少用於冷卻的空氣的數量會導致發動機中的過熱問題。因此就希望對管82的尺寸進行優化。
在發動機10的每轉中由風扇26吸入鼓風機外殼14的空氣的體積大約是恆定的。在發動機10的每轉中吸入氣缸裝置22a、22b用於燃燒的空氣的數量會隨著容積效率改變，並且在發動機的最大轉矩處最大。因為燃燒空氣流(即流動通過過濾器70並且通過化油器54進入進氣歧管58的空氣)在最大轉矩處最大，所以流出排氣窗92的空氣的淨流量在最大轉矩處最低。在最大轉矩處，管82在傾斜部88的下遊端100的橫截面積足夠大以使從排氣窗92流出的「髒」空氣的數量最大化並且很少空氣回流入排氣窗92並且進入過濾器艙74。回流到空氣管82中的空氣會將更多的灰塵和碎屑導入過濾器70中，這就會堵塞過濾器70和/或縮短過濾器70的有效壽命。當存在適當的氣流可供發動機10燃燒時(即當管82的面積足夠大時)，很少有空氣會回流到排氣窗92中。
在所示實施例的鼓風機外殼14中，管82在傾斜部88的下遊端100處具有大約一平方英寸的橫截面積，這樣少量的過量空氣就從排氣窗92流出。這種管尺寸就使管82的尺寸最優化，這樣就有一些向外流的氣流，而同時允許對發動機10的適當冷卻。管82在傾斜部88的上遊端102處的橫截面積大約比下遊端100處的橫截面積大百分之二十八。應當理解，儘管在所示實施例中顯示了該面積比，但是其它面積比也是可能的並且仍然落在本發明的範圍內。
在下列權利要求中可以發現本發明的各個特徵。
權利要求
1.一種用於發動機的鼓風機外殼，發動機包括至少一個氣缸，並且鼓風機外殼用於接收空氣，所述鼓風機外殼包括進氣口，空氣經過該進氣口流入鼓風機外殼；容納在過濾器艙中的空氣過濾器；以及設計成導引吸入空氣的氣流管，所述氣流管具有第一表面，第二表面，第一表面相對於第二表面傾斜以使穿過氣流管的空氣從第一表面離開朝向第二表面偏轉，將空氣分成第一部分和其中具有偏轉的顆粒物質的第二部分，允許空氣從氣流管流到空氣過濾器的孔，空氣的第一部分移動穿過該孔進入空氣過濾器，以及排氣窗，設計成使空氣的第二部分穿過排氣窗離開鼓風機外殼。
2.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，發動機包括風扇，並且其中進氣口布置成接收來自風扇的空氣。
3.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，還包括鄰接過濾器艙的可拆的過濾器罩。
4.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，所述至少一個氣缸包括兩個氣缸，並且還包括將空氣導引到空氣過濾器的第二氣流管。
5.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，發動機包括空氣/燃料混合裝置，並且其中經過空氣過濾器的空氣引入到空氣/燃料混合裝置中。
6.如權利要求5所述的鼓風機外殼，其特徵在於，空氣/燃料混合裝置是化油器，並且其中空氣經由進氣歧管引入化油器。
7.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，空氣管的橫截面為圓形、卵形、正方形、梯形或矩形。
8.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，空氣管還包括側壁。
9.如權利要求8所述的鼓風機外殼，其特徵在於，第一表面和側壁界定了所述使空氣穿過以進入空氣過濾器的孔。
10.如權利要求9所述的鼓風機外殼，其特徵在於，側壁垂直於第一表面布置，這樣空氣的第一部分就從大體上與第一表面平行的方向轉向以在側壁上經過並且進入空氣過濾器。
11.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，排氣窗的橫截面積的尺寸設計成使從外部環境回流的空氣最少。
12.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，氣流管包括上遊端和下遊端，並且其中氣流管在上遊端處的橫截面積大於下遊端處的橫截面積。
13.如權利要求12所述的鼓風機外殼，其特徵在於，上遊端的橫截面積大約比下遊端的橫截面積大百分之二十八。
14.如權利要求12所述的鼓風機外殼，其特徵在於，上遊端的橫截面積大約比下遊端的橫截面積大百分之15和40之間。
15.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，第一表面包括平部和傾斜部，並且其中傾斜部以大約等於十五度的角度從平部朝第二表面傾斜。
16.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，第一表面包括平部和傾斜部，並且其中傾斜部以大約10度到30度之間的角度從平部朝第二表面傾斜。
17.如權利要求1所述的鼓風機外殼，其特徵在於，第一表面包括傾斜部，所述傾斜部在第二表面上方垂直地布置，從而撞擊傾斜部的空氣中的顆粒物質就朝向第二表面向下落下。
18.一種發動機，包括氣缸；空氣/燃料混合裝置；風扇，圍繞風扇軸旋轉以將空氣吸入發動機中，其中的一些空氣由空氣/燃料混合裝置使用；以及鼓風機外殼，所述鼓風機外殼包括布置成從風扇接收空氣的進氣口，容納在過濾器艙中的空氣過濾器，以及鄰接過濾器艙的氣流管，所述氣流管設計成導引空氣的運動，所述氣流管具有排氣窗，一些空氣穿過所述排氣窗離開鼓風機外殼，以及第一表面，所述第一表面具有使穿過氣流管的空氣偏轉的傾斜部，所述傾斜部將氣流管中的空氣分為具有第一數量的顆粒物質的第一部分和具有第二數量的顆粒物質的第二部分，且第二數量不同於第一數量。
19.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，空氣的第二部分通過排氣窗流出鼓風機外殼進入外部環境。
20.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，氣流管界定了孔，從而空氣的第一部分就從氣流管進入空氣過濾器。
21.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，氣流管在傾斜部的上遊端附近具有第一橫截面積並且在傾斜部的下遊端附近具有第二橫截面積，並且其中第一橫截面積大於第二橫截面積。
22.如權利要求21所述的發動機，其特徵在於，第一橫截面積大約比第二橫截面積大百分之二十八。
23.如權利要求21所述的發動機，其特徵在於，第一橫截面積大約比第二橫截面積大百分之十五到百分之四十之間。
24.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，傾斜部從第一表面的剩餘部分傾斜大約十五度。
25.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，傾斜部從第一表面的剩餘部分傾斜的度數在大約十度和三十度之間。
26.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，排氣窗的橫截面積的尺寸設計成使從外部環境回流的空氣最少。
27.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，還包括將空氣導引到空氣過濾器中的第二氣流管。
28.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，第一表面的傾斜部在空氣管的第二表面上方垂直地布置，這樣撞擊傾斜部的空氣中的顆粒物質就朝第二表面下落，並且其中空氣的第二部分由空氣管的第二表面導引。
29.如權利要求18所述的發動機，其特徵在於，空氣的第一部分中顆粒物質的第一數量小於空氣的第二部分中顆粒物質的第二數量。
全文摘要
一種使用於發動機的鼓風機外殼。鼓風機外殼用於接收吸入空氣的氣流，並且發動機包括至少一個氣缸。鼓風機外殼包括進氣口、容納在過濾器艙中的空氣過濾器和鄰接過濾器艙的氣流管。氣流管配置成將空氣導引到至少一個氣缸中。氣流管包括第一表面和第二表面，第一表面相對於第二表面傾斜以將穿過管的空氣從第一表面離開朝向第二表面偏轉。第一表面將空氣分成第一部分和其中具有偏轉的顆粒物質的第二部分。管還具有允許空氣從管流入空氣過濾器的孔和排氣窗。
文檔編號F01P5/02GK1904386SQ200610006779
公開日2007年1月31日 申請日期2006年2月5日 優先權日2005年2月2日
發明者史蒂芬·約翰·拉文德, 蘭德爾·J·克洛特卡, 肯尼思·威廉·德拉, 麥可·約翰·德拉, 裡克·哈羅德·盧洛夫 申請人:布裡格斯斯特拉頓公司