擋油盤的製作方法

2023-05-21 07:35:26

專利名稱：擋油盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的擋油盤。
背景技術：
油底殼通常設置在內燃機的發動機汽缸體和曲軸的下面，並且構造 成接收從發動機汽缸體、氣門系、曲軸和/或支撐曲軸的主軸承流出或以 其他方式排出的油。油聚集在油底殼的集油槽中，然後從集油槽拾取位 置泵送到與內燃機關聯的潤滑系統中。
曲軸的旋轉和活塞的往復運動將促使氣體在曲軸箱內運動，從而引 起湍流，曲軸箱是所述曲軸容納在其中的容積。這些湍流的氣體可稱作 "風阻氣流"。在內燃機的運行期間，否則將流入油底殼的一些油可能替 代地被夾帶到氣體中。因此， 一些車輛發動機包括擋油板，也稱作"擋 油盤"，從而使曲軸與油底殼分離，以便減少或消除曲軸旋轉對存儲或 收集在油底殼中的油的影響。擋油板用來從氣體除油並且防止氣體對油 的夾帶，這允許油流回到集油槽並再循環通過發動機的潤滑系統。另外， 由於與活塞在內燃機內的往復運動相關聯的泵送作用所導致的曲軸箱 內的低效氣體傳輸，內燃機的運行效率可能減小。該氣體傳輸特性稱作
"隔室-隔室通氣"(bay-to-bay breathing)。曲軸箱的容積或隔室之間的 氣體傳輸經常被結構障礙物(例如隔壁、主軸承蓋等)阻礙。

發明內容
本發明提供一種擋油盤裝置，所述擋油盤裝置構造為可安裝在至少 部分地被內燃機的發動機汽缸體限定的曲軸箱內。所述曲軸箱具有第一 隔室和不相鄰的第二隔室，即，至少第三隔室位於所述第一隔室和第二 隔室之間。所述內燃機具有可旋轉地支撐在曲軸箱內的曲軸。所述擋油 盤包括擋盤構件和至少部分地由所述擋盤構件限定的通道，所述通道與 所述第一隔室和所述不相鄰的第二隔室連通。所述通道可操作成充分允 許所述第 一 隔室和所述不相鄰的第二隔室之間的氣體傳輸，從而減小內 燃機的拖動摩擦力。另外還公開了 一種包含所述擋油盤的內燃機。結合附圖從以下實施本發明的最佳方式的詳細說明中可以清楚理 解本發明的上述特徵和優點以及其它特徵和優點。


圖1是內燃機的底側的分解透視圖，所述內燃機具有可安裝在曲軸
箱內的擋油盤，所述曲軸箱具有第一、第二、第三和第四隔室；
圖2是圖示出圖1的第一、第二、第三和第四隔室中的每個隔室的排
出容積與曲軸轉角的曲線關係的圖表； 圖3是圖1的擋油盤的底側的透視圖； 圖4是圖1的擋油盤的頂側的透圖；以及
圖5是圖2和圖3的擋油盤的 一部分的剖視圖，示出了安裝所述擋油 盤的方法。
具體實施例方式
參看附圖，其中，在各視圖中，相同的附圖標記對應於相同或相似 的部件，在圖l中示出了內燃機的一部分，總體上以標記10標出。圖l的 內燃機10是八缸V型發動機。內燃機10包括發動機汽缸體12,發動機汽 缸體12優選由鑄造金屬形成，例如鋁、鐵、鎂等。發動機汽缸體12具有 適於將油盤(未示出)安裝到內燃機10的安裝表面13。發動機汽缸體12 可旋轉地支撐曲軸14。曲軸14相對於發動機汽缸體12被多個主軸承蓋16 保持，並且繞旋轉軸線(以A標註)轉動。主軸承蓋16通過緊固件17安 裝到發動機汽缸體12。曲軸14操作將活塞(未示出)的往復運動轉變為 旋轉運動。
發動機汽缸體12至少部分地限定曲軸箱18。曲軸箱18包括對應於第 一和第二汽缸(均未示出)的第一隔室20、對應於第三和第四汽缸(均 未示出)的第二隔室22、對應於第五和第六汽缸(均未示出)的第三隔 室24、以及對應於第七和第八汽缸(均未示出)的第四隔室26。發動機 汽缸體12的特徵在於具有"深裙式(deep skirt)"設計，使得裙部28和30 從發動機汽缸體12懸垂或伸出，並且與主軸承蓋16配合以部分地限定笫 一、第二、第三和第四隔室20、 22、 24和26。第一、第二、第三和第四 隔室20、 22、 24和 包含一定量的氣體，擋油盤32構造成安裝在內燃機10的曲軸箱18內。擋油盤32優選設置 在內燃機10的曲軸14和油盤之間，並且可操作在內燃機10的運行期間減 少曲軸箱18內的風阻氣流或湍流氣體的巻油(oil entrainment)。擋油盤 32優選由沖壓金屬形成，例如鋼或鋁。多個螺母34 (其中之一示於圖l) 與緊固件17配合將擋油盤32安裝在曲軸箱18內。在下文將參照圖5更詳 細地討論通過緊固件17和螺母34安裝擋油盤32的方法。在下文將參照圖 3和4更詳細地討論擋油盤32的各個方面。
用於內燃機10的示範性點火順序(即，包含在汽缸內的燃料空氣混 合物被點燃以啟用或啟動相應活塞的膨脹衝程的順序)是l-8-4-3-6-5-7-2 (遵循汽缸編號規定，其中，八缸發動機的一個汽缸組包括按升序奇數 編號的汽缸，而相對的汽缸組包括按升序偶數編號的汽缸)。這樣，如 圖2的曲線圖36所示，可以繪製由活塞的往復運動產生的第一、第二、 第三和第四隔室20、 22、 24和26內的相對排出容積相對於曲軸14的旋轉 角的曲線。
參看圖2，曲線圖36圖示出第一、第二、第三和第四隔室20、 22、 24和26相對於排量為4.7升的示範性八缸V型內燃機的曲軸轉角的排出 容積。曲線38圖示出在內燃機10的運行期間第一隔室20排出的容積。排 出容積的正值表示第一隔室20的容積大於平衡值，即零排出容積。或者， 排出容積的負值表示第 一 隔室20的容積小於平衡值。類似的規定也適用 於對應第二隔室22的曲線40、對應第三隔室24的曲線42和對應第四隔室 26的曲線43。在圖2中如曲線38和43所示，第一隔室20和第四隔室26的 相應容積是相反且交替排出的。類似地，曲線40和42圖示出第二隔室22 和第三隔室24的相應容積是相反且交替排出的。由於第二隔室22和第三 隔室24充分鄰近於彼此，因此排出的氣體可交替地從第二隔室22傳給第 三隔室24並第三隔室24傳給第二隔室22，以便平衡氣體流量和減小第二 隔室22和第三隔室24之一 內的任何壓力升高，從而減小內燃機10內的拖 動摩擦損失。然而，第一隔室20和第四隔室26基本上不彼此相鄰，即， 第一隔室20和第四隔室26被第二隔室22和第三隔室24分開，如圖l所示； 因此，氣體必須穿過以平衡氣體流量和減小第一隔室20和第四隔室26之 一內的任何壓力升高的路徑可能是曲折的或迂迴的，從而導致拖動摩擦 損失的增大和內燃機10的運行效率的降低。在內燃機1 O運行期間的這種 隔室之間的氣體傳輸>R稱為隔室-隔室通氣。
7現在參看圖3並繼續參看圖1，示出了圖1的擋油盤32,其進一步圖 示出優選實施例的各方面。擋油盤32包括至少部分限定通道46 (示於圖 4)的擋盤構件44。通道46基本上延伸擋盤構件44的長度，並且與第一 隔室20和第四隔室26連通。通道46可操作促進在內燃才幾10運行期間由第 一隔室20和第四隔室26的容積變化(見圖2)所產生的第一隔室20和第 四隔室26之間的氣體傳輸交換。通道46優選由管槽式構件48形成，所述 管槽式構件48由金屬板形成並附接或安裝到擋盤構件44。管槽式構件48 可由鋼、不鏽鋼、鋁等形成，並且可使用已知的緊固手段(例如焊接、 粘接、機械緊固等)固定於擋盤構件44。
圖4所示的盾形件50和52從擋盤構件44懸垂或伸出，並且構造成接 合發動機汽缸體12的相應^君部28和30。盾形件50和52可操作將從氣缸蓋 (未示出)和發動機汽缸體12流出的油引導離開旋轉的曲軸14,從而減 少或防止所述油被曲軸箱18內的氣體夾帶。盾形件50和52可與擋盤構件 44一體形成，或者可以分別形成並使用已知的緊固技術連接。
參看圖4並繼續參看圖1和3，示出了圖3的擋油盤32的頂側(即，與 曲軸14相鄰的一側)的透一見圖。窗或孔54由擋盤構件44限定，並且可操 作提供第一、第四隔室20、 26和通道46之間的連通。擋盤構件44限定了 多個氣窗或槽56，所述氣窗或槽56可操作促進從旋轉的曲軸14甩出的油 的回流。槽56優選大致平行於曲軸14的旋轉軸線A沿著擋盤構件44縱向 延伸。刮刀58安裝於擋盤構件44,使得當擋油盤32安裝到內燃機10時， 刮刀58被定位成充分鄰近於曲軸14。刮刀58具有成形輪廓60以近似於曲
剝離油或除油，從而減小風阻氣流巻油的可能性。
多個凹部62由擋盤構件44限定，並且可操作充分圍住緊固件17的至 少一部分，從而允許擋油盤32在安裝到內燃機10時更緊密地裝配於曲軸 14。在下文將參照圖5更詳細地討論相對於內燃機10安裝擋油盤32的方法。
現在參看圖5，示出了圖1的內燃機10的一部分的剖視圖，圖示出與 優選實施例相符的緊固方法。緊固件17包括可操作成螺紋接合發動機汽 缸體12的雙頭螺栓64。螺母66螺紋接合所述雙頭螺栓64並且與墊圏68配 合，從而相對於發動機汽缸體12保持主軸承蓋16。由擋盤構件44限定的 凹部62構造成在其中接收螺母66的至少一部分，使得擋盤構件44相對於曲軸14被緊湊地安裝，如圖1所示。螺母34螺紋接合雙頭螺栓64從螺母 66伸出的螺紋部分72。螺母34可操作相對於內燃機10保持擋盤構件44。 雙頭螺栓64和螺母66可以一體形成或者是分離的(如圖5所示)，並且 仍然在本發明要求保護的範圍內。
通過藉助通道46減小曲軸箱18的第 一 隔室20和第四隔室26之間的 流動限制，可以減小內燃機10的曲軸箱流體泵送損失，從而改進內燃機 IO的高速動力輸出。另外，擋油盤32可操作減少氣體內的巻油，從而進 一步減小內燃機10內的摩擦損失。由於減小了的摩擦損失，擋油盤32可 降低高發動機轉速和全負荷運行條件時的大部分油溫度。此外，擋油盤 32有效地減少油發泡(oil aeration)，從而改進在部分負荷和全負荷運 行條件下高發動機轉速時的內燃機10的潤滑系統的有效性。
上文的討論主要集中於八缸V型內燃機的隔室-隔室通氣特性，然 而，本領域技術人員可想到所述的擋油盤可以包括在替代性發動機結構 內，例如六缸V型發動機和直列式發動機，並且仍然在本發明所要求保 護的範圍內。雖然已經詳細描述了實施本發明的最佳方式，但是，本發 明所涉及的本領域技術人員可想到在所附權利要求範圍內的實施本發 明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1. 一種可安裝在曲軸箱內的擋油盤，所述曲軸箱由內燃機的發動機汽缸體限定並且具有第一隔室和第二隔室以及位於所述第一隔室和第二隔室之間的至少第三隔室，每個隔室具有容納氣體的可變容積，所述內燃機具有曲軸，所述曲軸具有旋轉輪廓並且可旋轉地支撐在所述曲軸箱內，所述擋油盤包括擋盤構件；其中，所述擋盤構件至少部分地限定與所述第一隔室和所述不相鄰的第二隔室連通的通道；以及其中，所述通道可操作以允許所述第一隔室和所述第二隔室之間的氣體傳輸，從而減小所述內燃機的曲軸箱流體泵送損失。
2. 根據權利要求l所述的擋油盤，其特徵在於，所述擋盤構件限定 多個縱向延伸的槽，所述槽可操作促進油在所述曲軸箱內的回流。
3. 根據權利要求l所述的擋油盤，其特徵在於還包括至少一個盾 形件，所述盾形件操作地連接到所述擋盤構件並且可操作接合所述發動 機汽缸體以將從所述發動機汽缸體流出的油基本上引導離開所述曲軸。
4. 根據權利要求l所述的擋油盤，其特徵在於還包括 操作地連接到所述擋盤構件的刮刀；以及其中，當所述擋油盤安裝在所述曲軸箱內時，所述刮刀被定位成充 分鄰近於所述曲軸以/人所述曲軸剝離油。
5. 根據權利要求4所述的擋油盤，其特徵在於，所述刮刀被成形為 近似於所述曲軸的旋轉輪廓。
6. 根據權利要求l所述的擋油盤，其特徵在於，所述擋盤構件限定 第一孔，所述第一孔可操作實現所述第一隔室和所述通道之間的連通， 並且其中所述擋盤構件限定第二孔，所述第二孔可操作實現所述第二隔 室和所述通道之間的連通。
7. —種內燃才幾，包括部分地限定曲軸箱的發動機汽缸體，所述曲軸箱具有第一隔室和第 二隔室以及位於所述第一隔室和第二隔室之間的至少第三隔室，每個隔 室容納氣體；安裝在所述曲軸箱內的擋油盤；其中所述擋油盤至少部分地限定通道；其中所述通道與所述第一隔室和所述第二隔室連通；以及 其中，所述通道可操作成實現所述第 一 隔室和所述第二隔室之間的 氣體傳輸，從而減小所述內燃機的拖動摩擦。
8. 根據權利要求7所述的內燃機，其特徵在於還包括內； — P刮刀，所述刮刀操作地連接到所述擋油盤並且定位成充分鄰近於所 述曲軸；以及其中所述刮刀可操作從所述曲軸剝離油。
9. 根據權利要求8所述的內燃機，其特徵在於，所述刮刀^皮成形為 近似於所述曲軸的旋轉4侖廓。
10. 根據權利要求7所述的內燃機，其特徵在於，所述擋油盤限定多 個槽，所述多個槽沿著所述擋盤構件平行於所述曲軸的旋轉軸線縱向延 伸，並且可操作促進油在所述曲軸箱內的回流。
11. 根據權利要求7所述的內燃機，其特徵在於還包括至少 一個盾形件，所述盾形件操作地連接到所述擋油盤並且可操作離開所述曲軸。
12. 根據權利要求7所述的內燃機，其特徵在於，所述擋油盤限定第 一孔，所述笫一孔可操作實現所述第一隔室和所述通道之間的連通，並 且其中所述擋油盤限定第二孔，所述第二孔可操作實現所述第二隔室和 所述通道之間的連通。
13. 根據權利要求7所述的內燃機，其特徵在於還包括 至少一個主蓋，可操作以相對於所述發動機汽缸體保持所述曲軸； 至少一個緊固件，可操作以相對於所述發動機汽缸體保持所述至少一個主蓋；以及其中所述至少一個緊固件可操作以將所述擋油盤安裝在所述曲軸 箱內。
14. 根據權利要求13所述的內燃機，其特徵在於，所述至少一個緊 固件包括雙頭螺栓，所述雙頭螺栓具有可被螺母接合的螺紋部分，其中 所述擋油盤限定凹部，所述凹部可操作基本上接收所述螺母的至少一部
15. —種可安裝在曲軸箱內的擋油盤，所述曲軸箱由內燃機的發動 機汽缸體限定並且具有被第二隔室和第三隔室分開的第一隔室和第四隔室，其中所述第一隔室、第二隔室、第三隔室和第四隔室各容納可變 容積的氣體，所述內燃機具有曲軸，所述曲軸具有旋轉輪廓並且可旋轉地支撐在所述曲軸箱內，所述內燃機具有八缸構造，所述擋油盤包括 擋盤構件；其中，所述擋盤構件限定可操作促進油在所述曲軸箱內的回流的多個槽；操作地連接到所迷擋盤構件的刮刀；其中，當所述擋油盤安裝在所述曲軸箱內時，所述刮刀被定位成充分鄰近於所述曲軸以從所述曲軸剝離油；其中，所述擋盤構件至少部分地限定與所述第一隔室和所述第四隔 室連通的通道；以及其中，所述通道可操作以允許所述第 一隔室和所述第四隔室之間的 氣體傳輸，從而減小所述內燃機的拖動摩擦。
16. 根據權利要求15所述的擋油盤，其特徵在於，所述刮刀被成形 為近似於所述曲軸的旋轉輪廓。
17. 根據權利要求15所述的擋油盤，其特徵在於，所述擋盤構件限 定第一孔，所述第一孔可操作實現所述第一隔室和所述通道之間的連 通，並且其中所述擋盤構件限定第二孔，所述第二孔可操作實現所述第 四隔室和所述通道之間的連通。
全文摘要
本發明涉及擋油盤。本發明提供一種擋油盤裝置，所述擋油盤裝置構造為可安裝在至少部分地被內燃機的發動機汽缸體限定的曲軸箱內。所述曲軸箱具有第一隔室和不相鄰的第二隔室。所述內燃機具有可旋轉地支撐在曲軸箱內的曲軸。所述擋油盤包括擋盤構件和至少部分地由所述擋盤構件限定的通道，所述通道與所述第一隔室和所述不相鄰的第二隔室連通。所述通道可操作成允許所述第一隔室和所述不相鄰的第二隔室之間的氣體傳輸以減小內燃機的拖動摩擦。另外還提供了一種包含所述擋油盤的內燃機。
文檔編號F01M11/00GK101424201SQ20081017396
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月31日 優先權日2007年10月31日
發明者A·W·海曼, D·R·斯塔利, F·J·羅扎裡奧, J·J·馬佐拉三世, J·T·德馬雷斯特 申請人:通用汽車環球科技運作公司