V型發動機的製作方法
2023-06-24 00:57:46
專利名稱：V型發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種V型發動機，該發動機橫向安裝在形成於車體一端的發動機艙內。
背景技術：
在很多客車(或者車輛)內，發動機安裝在設置於客艙前端的發動機艙內。
另外，如果發動機是直列式發動機，那麼多缸發動機就比較長，因此近年來，已經製造了大量這樣的多缸發動機，即其中氣缸被分為左右兩組的V型發動機橫向安裝在發動機艙內。
為了防止在碰撞情況下乘員受到衝擊，需要客車確保抵抗碰撞的安全性。因此，發動機艙通常設置為大型擠壓(crusherbull)區域，並且當通過車體前端施加等於或者大於預定值的撞擊時，形成發動機艙的車體框架被壓垮以吸收衝擊能量並且保護乘員所在的客艙。
然而，因為發動機為剛性體，所以在車輛碰撞的情況下不會壓垮發動機。因此，在車輛碰撞的情況下，發動機艙從其前端被壓垮，並且發動機艙的壓垮部分抵靠在發動機本體上，並且當衝擊力輸入到發動機本體時，發動機本體向後移動，同時壓垮發動機艙的框架，並且抵靠在將車體劃分為客艙和發動機艙的腳踏板上，然後導致例如腳踏板的變形，從而吸收所述衝擊力。
特別是在V型發動機的情況下，因為其橫向安裝在發動機艙內，所以大型發動機附件(例如空調的壓縮機、用於動力轉向的油泵和交流發電機)布置在這樣的位置處，即處於與輸入衝擊力的緩衝器高度基本相同的位置處，並且在後面的氣缸組很可能首先抵靠到腳踏板上。
還有，車輛抵抗碰撞的安全性已經逐年上升到較高的水平。
然而，發動機艙受到車輛設計、汽車款式等等的限制，因此難以保證較高碰撞安全性所需的寬敞空間。尤其是在橫向安裝的V型發動機內，兩個氣缸組沿著車輛長度的方向凸出，因此難以保證足夠的大型擠壓區域。
因此，就V型發動機而言，已經提出氣缸軸線偏離曲軸中心的技術。根據該技術，在各個氣缸組中的氣缸軸線沿著曲軸旋轉方向偏離曲軸的中心，並且沿著氣缸的軸線朝向曲軸中心移動氣缸組，從而能夠減小在曲軸的中心和氣缸組中的氣缸底面(即氣缸表面的高度)之間的距離，從而使得V型發動機緊湊(例如參考日本特開平專利公開No.3-281901)。
然而，如果沿著氣缸的軸線朝向曲軸中心移動氣缸組，就必須修改發動機的許多部件。此外，如果氣缸組被移向曲軸的中心，那麼在一個氣缸組中氣缸的底面就可能進入另一個氣缸組中的氣缸，並且與氣缸組的連杆發生幹涉，必須採取一些措施來解決這一問題。
由於這個原因，上面的技術具有這樣的問題，即該V型發動機在結構上相當複雜並且需要較高的成本。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種V型發動機，其能夠以簡單的結構和較低的成本增加所述大型擠壓區域。
為了實現上述目的，在本發明的第一方面，提供了一種V型發動機，其包括這樣安裝在形成於車體一端的發動機艙內的發動機本體，即氣缸組沿著車體的長度方向布置；其中，發動機本體構造成這樣，即氣缸組沿著與曲軸的旋轉方向相同的方向偏移，從而氣缸組朝向車體的一端移動，並且在該偏移側，發動機附件安裝在發動機本體一側上且位於氣缸組之下。
根據本發明第一方面，就具有簡單結構和所需成本低的發動機而言，與傳統發動機(具有零偏移)相比較，能夠減小在衝擊力首先作用的發動機附件和在相對側上的氣缸組之間的發動機的寬度，其中由於衝擊力而移動的發動機本體首先抵靠在車體元件上。
由於寬度的減小，使得在發動機艙內增大大型擠壓區域成為可能，即使發動機艙的空間上受限制，也能夠提高抵抗碰撞的安全性。此外，因為在大多數構造成V型發動機橫向安裝在發動機艙內的車輛中可以獲得上述效果，所以能夠實現較高的通用性。
在優選形式中，V型發動機的氣缸組的頂部(deck)高度與零偏移量發動機的氣缸組的頂部高度相同。
因此，可以防止氣缸組中氣缸的底面與例如連杆發生幹涉，並且使得V型發動機的結構更加簡單且成本降低。
為了實現上述目的，在本發明的第二方面中，提供了一種V型發動機，該發動機安裝在形成於車體前面或者後面的發動機艙內，它包括沿著車體寬度方向布置的曲軸；沿著車體長度方向布置的兩個氣缸組，並且這兩個氣缸組彼此的頂部高度相同；設置在每一個氣缸組中的氣缸，所述氣缸的軸線沿著與曲軸旋轉方向相同的方向相對於曲軸偏移；和發動機附件，其裝在V型發動機的一側且位於沿車體長度方向的一端的氣缸組之下；其中，V型發動機這樣安裝在發動機艙內，即氣缸軸線沿著朝向端部的方向偏移。
根據本發明的第二方面，就具有簡單結構和所需成本低的發動機而言，與傳統發動機相比較，能夠減小在衝擊力首先作用的發動機附件和在相對側上的氣缸組之間的發動機的寬度，其中由於衝擊力而移動的發動機本體首先抵靠在車體元件上，並且即使在發動機艙的空間受限制的情況下也能增大大型擠壓區域。
因此，由於寬度的減小，可以增大發動機艙內的大型擠壓區域，且即使在發動機艙的空間受限制的情況下，也能夠提高抵抗碰撞的安全性。此外，因為在大多數構造成V型發動機橫向安裝在發動機艙內的車輛中均可以獲得上述效果，所以能夠實現較高的通用性。
優選是該發動機附件成形為這樣，即其部分從位於發動機附件正上方的氣缸組一端向外突出。
因此，可以提高這種可能性，即當衝擊力施加到車輛前面時，該衝擊力首先作用於發動機附件，並且減小發動機的寬度，從而可以進一步增大大型擠壓區域。
圖1是顯示根據本發明一實施例的V型發動機以及其內裝有該V型發動機的車輛的剖視圖；以及圖2是用來解釋圖1中的V型發動機的主要部分以及如何偏置每一氣缸組中的氣缸軸線的剖視圖。
具體實施例方式
現在參考圖1和2來描述根據本發明一實施例的V型發動機。
圖1示出了應用本發明的客車(或者車輛)。在圖1中，附圖標記1表示車體；2表示構成車體1的客艙；3表示例如布置在客艙2前面的發動機艙。客艙2和發動機艙3被腳踏板4分開。附圖標記5表示裝在客艙2內的儀錶板；6表示從儀錶板5伸出的方向盤；7表示前座。
發動機艙3在其頂部形成有維護用的開口3a，並且該開口3a被向前傾斜的發動機罩8蓋住。該發動機艙3設置為貫穿其整個長度的大型擠壓區域，從而當通過車體1前部施加等於或者大於預定值的衝擊能量時，發動機艙3從其前面開始被壓垮。應注意，附圖標記9a表示布置在發動機艙3前面底部的前部橫向件(在底盤架最前部的橫向件)，附圖標記9b表示安裝在前部橫向件9a前面的緩衝器。
用於驅動的發動機例如V型發動機10安裝在發動機艙3內。
現在將描述V型發動機10的結構。如圖1和圖2所示，發動機10的發動機本體10a主要包括V型氣缸體即氣缸體13，其中帶有氣缸12的V型頂部氣缸部分12c形成在共用曲軸箱11的上側，該氣缸12被分成預定的氣缸組；氣缸蓋14，其裝在相應的頂部氣缸部分12c上；凸輪蓋15，其裝在相應的氣缸蓋14上；以及油盤16，其封住曲軸箱11的底部。
頂部氣缸部分12c、氣缸體13和凸輪蓋15構成以V字形狀凸出的氣缸組12a和12b。沿著垂直於氣缸12軸線的發動機10的整個長度方向延伸的曲軸17可旋轉地支撐在曲軸箱11內。容納在各個氣缸12內的活塞19通過連杆18可轉動地與曲軸17連接。
每一氣缸12的氣缸蓋14具有進氣閥和排氣閥、用於進氣閥和排氣閥的閥系統、火花塞和噴油嘴，雖然沒有畫出任何一個元件，但是它們都裝在其中。這些構成部分的動作，即活塞19、進氣和排氣閥以及火花塞在預定定時的動作實現了燃燒循環，該燃燒循環包括進氣衝程、壓縮衝程、爆炸衝程和排氣衝程。箭頭A表示在這樣的一個操作過程中曲軸17的旋轉方向。
該V型發動機10橫向地安裝在發動機艙3內，即在發動機10上部的氣缸組12a和12b沿著車輛長度方向布置，在V型發動機10下部的曲軸17沿著車輛的寬度方向布置。
該V型發動機10的氣缸組12a和12b沿著與曲軸17的旋轉方向(用箭頭A指示的方向)相同的方向偏置，從而它們能夠朝向車體1的一端即沿著車輛長度方向向前移動。
現在來更加詳細地描述這一方面。傳統發動機(氣缸組不偏置(δ＝0)的V型發動機)構造為這樣，即在氣缸組12a和12b內的氣缸12的軸線L1設置在穿過曲軸17的中心O的位置處，如圖2所示。在圖2中，雙點劃線表示在這種情況下的氣缸組12a和12b的輪廓。在偏置的V型發動機10中，當由曲軸17的中心O和氣缸體13的頂部表面之間的長度表示的頂部高度H保持不變時，頂部氣缸部分12c(氣缸組12a和12b)的軸線L1沿著與曲軸17的旋轉方向(用箭頭A表示)相同的方向相對於曲軸17的中心O平行移動到作為偏移點的軸線L的位置，從而氣缸組12a和12b沿著與曲軸17旋轉方向相同的方向移動。δ表示在該情況下的偏移距離。應注意，在該實施例中，構成氣缸組12a的氣缸12的軸線L位於與曲軸17平行的平面內。對於氣缸組12b來說，也是這樣。各個氣缸組12a和12b的頂部高度H設定為相等。
另外，如上所述，頂部高度H等於具有零偏移(δ＝0)的發動機的頂部高度。因此，能夠防止氣缸組12a、12b和氣缸12的頂部氣缸部分12c與活塞19的滑動表面下端和連杆18的幹涉，此外，能夠簡化發動機的結構，並且降低成本。
上述的偏移引起從客艙2方向看位於後面的氣缸組12b沿著車體的長度方向與傳統發動機相比向前凸出C的量，並引起從客艙2方向看位於前面的氣缸組12a與傳統發動機相比從腳踏板4移開C的量。應注意，用下面的式子來表達CCOS(θ/2)×δ，這裡的θ表示氣缸組12a和12b的組合角。
另外，由曲軸17的制動力驅動的發動機附件21，例如用於空調的壓縮機、用於動力轉向的油泵和交流發電機，裝在發動機本體10a上與車輛的前面相對的一側並且位於氣缸組12b之下，即位於頂部氣缸部分12c的高度S的下方不發生偏移的位置處，例如，可以裝在氣缸體13的曲軸箱11的一側上。該發動機附件21尺寸較大，並且其形狀製成這樣，即其部分從正上方的氣缸組12b(在車體的前部)向外突出。
在此，因為如圖1所示，V型發動機10橫向安裝在發動機艙3內，所以將大尺寸的發動機附件21設置成基本與衝擊力首先作用的前部橫向件9a和緩衝器9b等高，並且後氣缸組12a首先抵靠在作為車體元件的腳踏板4上。
具體說來，例如在撞車的情況下，如圖1所示，通過位於車體1最前部的緩衝器9b施加等於或者大於預定值的衝擊力F，在發動機10前面的緩衝器9b和前部橫向件9a首先被壓垮，然後前部橫向件9a的壓垮部分抵靠在發動機附件21的本體上，從而將衝擊力輸入到發動機本體10a上。在這裡，因為發動機本體10a為剛性體所以不會被壓垮；該發動機本體10a向後移動同時擠壓形成發動機艙3的框架，後面的氣缸組12a抵靠在腳踏板4上，這樣導致例如腳踏板4的變形，從而能吸收施加的衝擊力。
在這種情況下，在衝擊力首先作用的發動機附件21的端部和相對側的氣缸組12a的端部之間的V型發動機10的寬度B比用雙點劃線表示的傳統發動機(具有零偏移量)的寬度B1要短(B＜B1)，其中由於衝擊力而移動的發動機本體10a首先抵靠在腳踏板4上。
這意味著，在空間受到限制的發動機艙3的整個長度範圍內，大型擠壓區域能夠增加C的量，該量對應於發動機本體10a的寬度減小量。
因此，能夠以這樣簡單且廉價的發動機結構來增大大型擠壓區域，該發動機的氣缸組12a和12b沿著曲軸17的旋轉方向偏置。
此外，在大多數構造成V型發動機10橫向安裝在發動機艙3內的車輛中，其布置成這樣，即衝擊力首先作用於發動機附件21，並且後面的氣缸組12a首先抵靠在腳踏板4上。因此，能夠實現較高的通用性。
此外，因為氣缸12沿著與曲軸17的旋轉方向(用箭頭A表示)相同的方向偏移，所以能夠獲得這樣的公知效果即在爆炸衝程期間施加給活塞19的推力得以減小。
應該理解，本發明不限於上述實施例，在不脫離本發明的精神範圍內，可以在上述實施例內或者對上述實施例進行各種變化。
例如，雖然在上述實施例中，左右氣缸組偏移相同的偏移距離，但是它們可以偏移不同的偏移距離，只要不影響發動機的性能。此外，儘管在上述實施例中，V型發動機的每一組氣缸都包括氣缸體的頂部氣缸部分、氣缸蓋以及凸輪蓋，但是本發明不限於此，V型發動機的每一氣缸組可以包括氣缸體的頂部氣缸部分和氣缸蓋，或者可以包括與氣缸體分開的頂部氣缸部分，而不是與氣缸體結合成整體的頂部氣缸部分。
另外，儘管在上述實施例中，V型發動機安裝在客艙的前面，但是本發明不限於此，V型發動機可以橫向安裝在客艙的後面，即安裝在形成於客艙後面的發動機艙內。只要V型發動機橫向安裝在形成於車輛一端的發動機艙內就足夠了。
權利要求
1.一種V型發動機，包括發動機本體，其這樣安裝在形成於車體一端的發動機艙內，即氣缸組沿著車體長度的方向布置；其中，所述的發動機本體構造成這樣所述氣缸組沿著與曲軸的旋轉方向相同的方向偏移，從而使該氣缸組朝向車體的端部移動，並且在該偏移一側，發動機附件安裝在發動機本體一側且位於該氣缸組之下。
2.根據權利要求1所述的V型發動機，其特徵在於，該V型發動機的氣缸組的頂部高度與零偏移發動機的氣缸組的頂部高度相同。
3.根據權利要求1所述的V型發動機，其特徵在於，該發動機附件的形狀為這樣，即其部分從位於發動機附件正上方的氣缸組的一端向外突出。
4.一種V型發動機，該發動機安裝在形成於車體前面或者後面的發動機艙內，它包括沿著車體寬度方向布置的曲軸；沿著車體長度方向布置的兩個氣缸組，它們彼此具有相同的頂部高度；設置在每一個氣缸組中的氣缸，所述氣缸的軸線沿著與所述曲軸旋轉方向相同的方向相對於曲軸偏移；以及發動機附件，其裝在V型發動機一側且位於沿車體長度方向的一端的所述氣缸組之下；其中，V型發動機這樣裝在發動機艙內，即所述氣缸軸線沿著朝向所述端的方向偏移。
5.根據權利要求4所述的V型發動機，其特徵在於，所述的發動機附件形狀為這樣，即其部分從位於所述發動機附件正上方的一個所述氣缸組的一端向外突出。
全文摘要
本發明提供一種V型發動機，其中發動機本體的氣缸組沿著與曲軸的旋轉方向相同的方向偏移，從而氣缸組朝向車體的一端移動。在該偏移側，發動機附件安裝在發動機本體一側且位於氣缸組之下。在發動機本體的組成部件中衝擊力首先輸入的發動機附件的端部和後面氣缸組的端部之間的寬度設置得比傳統發動機要小，其中由於衝擊力而移動的發動機本體首先抵靠在車體元件上。因此，即使在受限制的發動機艙內，也能夠增大大型擠壓區域。
文檔編號F02B75/22GK1573015SQ20041004559
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月7日 優先權日2003年6月5日
發明者村田真一, 加茂正幸, 梶原邦俊, 北田大輔 申請人:三菱自動車工業株式會社