內燃發動機的製作方法

2023-04-30 20:55:26 3

專利名稱：內燃發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃發動機，更為具體地，涉及用於V型配置內燃發動機的
左、右汽紅蓋。
背景技術：
在當前的V型配置發動機中，左、右汽缸組的汽缸蓋配置為使得能夠在單個製造 及氣門組裝線上完成大部分加工操作。為了適應單個加工線，氣門在兩個汽缸蓋上的放置 是同樣的。這樣所有進氣均離開汽缸蓋進入發動機谷部，或可替代地所有排氣均離開汽缸 蓋進入谷部，第一汽缸蓋的一端位於左邊一組發動機汽缸上面向發動機前方，而第二汽缸 蓋的這一端位於發動機上且該端面向發動機後方。當排氣在內部時，確保引導排氣迅速離開谷部以減少從排氣流道向谷部多個組件 的熱傳遞十分重要。進入渦輪增壓器(在如此裝配的發動機中)和後處理裝置的排氣盡可 能地熱以便允許後處理裝置迅速升溫並減小渦輪增壓器延遲也十分重要。儘管適用於許多 應用，使用這種單汽缸蓋設計(第一汽缸蓋的第一端位於一個汽缸組的前部，而第二汽缸 蓋的第一端位於另一汽缸組的後部)的一個缺點在於一個汽缸組的排氣門相對於另一個 汽缸組接近發動機前方設置，另一個汽缸組的排氣門朝向發動機後方設置。結果，對於汽缸 組中的一個，排氣歧管必須將排氣引導更長至排氣系統。發動機谷部的發動機附件的封裝體積很寶貴，而較長的排氣歧管加劇了這一問題。使用單個汽缸蓋配置並將一個向前安裝在左汽缸組上而另一個向後安裝在右汽 缸組上的另一缺點在於對兩個汽缸組使用單個汽缸蓋設計可能不利於多個部件，例如水 套、電熱塞定位等。

實用新型內容針對相關技術中存在的一個或多個問題，本實用新型的目的在於提供一種內燃發 動機，該內燃發動機的所有汽缸的排氣埠的位置均更接近渦輪增壓器所位於的發動機後 部。本實用新型公開了一種內燃發動機，包括V型配置汽缸體，具有左汽缸組和右汽 缸組；與各個汽缸相關聯的排氣門；與各個汽缸相關聯的進氣門；其中對於發動機的所有 汽缸，在各個汽缸中相關聯的排氣門比相關聯的進氣門均更接近發動機的一端設置。優選地，該發動機一端為發動機的前端或者為發動機的後端。優選地，該發動機進一步包括螺栓連接至左汽缸組的左汽缸蓋；螺栓連接至右 汽缸組的右汽缸蓋；以及左汽缸蓋和右汽缸蓋中各個排氣門的排氣埠，其中所有離開汽 缸蓋的排氣埠的中心線總體上指向左汽缸組與右汽缸組之間的汽缸體的谷部並總體上 指向發動機的後方。優選地，該發動機進一步包括與各個汽缸相關聯的第二排氣門；左汽缸蓋和右汽缸蓋中各個排氣門的排氣埠，其中與特定汽缸相關聯的各個排氣埠對結合形成組合 排氣埠，且所有離開汽缸蓋的該組合排氣埠的中心線總體上指向左汽缸組與右汽缸組 之間的汽缸體的谷部。優選地，谷部在左汽缸組與右汽缸組之間，該發動機進一步包括在發動機前部在 該谷部中安裝至汽缸體的燃料泵；以及靠近發動機後部在該谷部中安裝至汽缸體的渦輪增 壓器。本實用新型還公開了一種內燃發動機，包括V型配置汽缸體，具有連接至左汽缸 蓋的左汽缸組和連接至右汽缸蓋的右汽缸組；設置在所述汽缸蓋中各個汽缸的兩個進氣 門；設置在所述汽缸蓋中各個汽缸的兩個排氣門；其中在各個汽缸中，所述相關聯的排氣 門比所述相關聯的進氣門更接近所述發動機的後部設置。優選地，發動機汽缸的左汽缸組和右汽缸組形成60度至90度之間的角度。優選地，左汽缸蓋和右汽缸蓋具有從各個氣門引出的排氣埠，且與特定汽缸相 關聯的排氣埠共同形成組合埠，使得左汽缸蓋和右汽缸蓋對於每個汽缸均具有一個離 開汽缸蓋的排氣道，且所有組合埠的中心線均朝向發動機的谷部伸出。優選地，所有組合埠除了指向發動機的谷部外，還指向發動機後部。本實用新型還公開了一種內燃發動機，包括V型配置汽缸體，具有左汽缸組和右 汽缸組；連接至所述左汽缸組的左汽缸蓋；連接至所述右汽缸組的右汽缸蓋；安裝在汽缸 蓋中每個汽缸的至少一個排氣門，其中各個排氣門比相關聯汽缸的軸線更接近發動機後部 設置。本實用新型實施例公開了一種帶有左、右汽缸組的內燃發動機，其具有螺栓連接 至左邊一組發動機汽缸的左汽缸蓋和螺栓連接至右邊一組發動機汽缸的右汽缸蓋。各個汽 缸均至少具有一個進氣門和一個排氣門。在兩個汽缸組的各個汽缸中，關聯排氣門位於關 聯進氣門的後方。排氣埠從排氣門引出並伸入排氣歧管。在一個實施例中，排氣埠基 本上垂直於汽缸蓋側面伸出。在每個汽缸具有通過單個凸輪軸驅動的兩個進氣門和兩個排 氣門的發動機中，與任一個汽缸相關聯的排氣門相對於與這一個汽缸相關聯的兩個進氣門 更向後。通過對兩個汽缸蓋使用兩個獨立的殼體並根據獨立的技術規格對其進行加工，所 有汽缸的排氣埠的位置均更接近渦輪增壓器所位於的發動機後部。這相比於現有技術 (一個汽缸蓋中的排氣門和排氣埠的位置相對於另一個汽缸蓋更接近發動機前方或縱向 偏置)提供了優點。根據本實用新型實施例(其中在所有汽缸蓋中排氣門均更接近發動機 後部)，向發動機剩餘部分熱輻射的排氣歧管表面積更小，排氣進入渦輪增壓器的移動長度 更短，且排氣歧管佔據了更小的體積，為擁擠的發動機谷部中的其它組件留出了空間。在替代實施例中，汽缸蓋中的排氣埠朝向發動機後方引導氣流。如果這種排氣 埠設置用在根據現有技術帶有相同汽缸蓋的發動機上，僅在一個汽缸蓋上有效地朝向渦 輪增壓器弓丨導排氣。必須將來自另一汽缸蓋的排氣旋轉超過90度角以朝向渦輪增壓器弓I 導。根據本實用新型實施例，鏡像汽缸蓋將氣流從兩個汽缸蓋朝向發動機後方引導，使得排 氣歧管流道更短，並且對於發動機左右兩側氣流旋轉以便朝向發動機後方引導排氣的角度 均小於90度。
圖1為具有左、右汽缸組和左、右汽缸蓋的V型配置發動機的前視圖。圖2為V型配置發動機的橫截面平面圖，顯示了以相對方向安裝在兩個汽缸組上 的兩個相同汽缸蓋。圖3為V型配置發動機的橫截面平面圖，顯示了根據本實用新型一個實施例配置 的發動機汽缸蓋的橫截面。圖4為根據本實用新型實施例的安裝有進氣門和排氣門的汽缸蓋的平面圖。圖5為發動機的平面圖。
具體實施方式
本領域技術人員應理解，參考任意附圖說明並描述的實施例的多種特徵可與一個 或多個其它附圖中說明的特徵相結合以得到未明確說明或描述的替代實施例。所說明的特 徵組合為典型應用提供了代表性實施例。然而，對於特定應用或實施方案可能需要與本實 用新型教導相一致的特徵的多種組合和修改。說明書中使用的代表性實施例總體上涉及具 有兩個汽缸組的內燃發動機中的汽缸蓋配置。本領域技術人員可認識到與本實用新型相一 致的類似應用或實施方案，例如組件設置成與附圖的實施例中所示相比僅略有不同的那些 應用。本領域技術人員將認識到本實用新型的教導可應用於其它應用或實施方案中。指示方向或指向的詞語和短語(例如左、右、前、後、上、下等)總體上參考代表性 實施例中所說明的縱向安裝在車輛中的發動機，並且僅出於方便用於描述附圖。本領域技 術人員將認識到本實用新型教導可應用於發動機指向或配置與所說明並描述的有所不同 的應用和實施方案中。圖1為帶有汽缸體2和谷部3的發動機1的前方的視圖。右汽缸蓋4連接至右汽 缸組5，而左汽缸蓋6連接至左汽缸組7。由於其為前視圖，汽缸組中所有的汽缸排成一列， 因此可看到汽缸組中起始汽缸的位置。圖中顯示了左汽缸組7的起始汽缸的中心線8。圖 1中右汽缸組5和左汽缸組7之間的角度為90度。然而，夾角可在60度至90度的範圍內。 圖1中還顯示了以基本上與汽缸7垂直的角度穿過汽缸蓋6、越過發動機1頂部、並以基本 上與汽缸5垂直的角度穿過汽缸蓋4的截面(A-A)。圖2說明了代表了現有技術實施方案的具有相同汽缸蓋和內側排氣的汽缸蓋設 置。圖中顯示了 V型發動機10的偏置截面圖(圖1的截面)，具有兩個汽缸蓋12、14，每個 汽缸具有兩個進氣門和兩個排氣門。由於圖2顯示了汽缸蓋的截面，氣門未顯示。相反，16 指代容納進氣門的氣門杆的孔，而18指代容納排氣門的氣門杆的孔。氣門未顯示，但通過 氣門杆的孔16、18限定了其相對位置。以這樣一種方式設置氣門使得其可被沿汽缸蓋縱向 延伸的單根凸輪軸驅動。由於氣門在汽缸蓋中的位置，特別是各個汽缸的排氣門均比相關 的進氣門更靠前，因此與離開汽缸蓋14的排氣埠 26相比，排氣埠 24更靠前地離開汽 缸蓋12。因此，與連接至汽缸蓋14的排氣歧管30相比，連接至汽缸蓋12的排氣歧管26流 道更長以連接至渦輪增壓器(未顯示)。如圖1中所示當內側排氣時，確保迅速以熱傳導小 的方式將排氣引離谷部十分重要，這樣谷部中的組件儘可能少地由於來自排氣流道的熱傳 遞而被加熱。因此，排氣歧管28並非最佳，因為其比排氣歧管30長的多。在圖3中，顯示了根據本實用新型實施例的發動機60的階梯截面圖，參考圖1中
5的截面A-A。發動機60具有汽缸體(圖3的視圖中僅可見汽缸體谷部62)。左汽缸蓋64 連接至左汽缸組(未顯示)而右汽缸蓋66連接至右汽缸組(未顯示)。發動機60的每個 汽缸均具有相關聯的兩個進氣門和兩個排氣門。在圖3的視圖中，未顯示氣門。然而，氣門 的位置由汽缸蓋中的氣門杆孔所限定，孔70指示排氣門位置而孔72指示進氣門位置。左 汽缸蓋64中的氣門相對於右汽缸蓋66中的氣門鏡像設置。在所有汽缸中，與特定汽缸相 關聯的排氣門相對於與該特定汽缸相關聯的進氣門設置在發動機60的更後方。圖3顯示了與圖2相反的氣門設置，在圖2中，每個左汽缸組的汽缸中的排氣門均 在進氣門之前。在左汽缸蓋12中排氣埠 24靠前，這樣排氣歧管28比圖2中的排氣歧管 26或圖3中的排氣歧管82長大約20%。在圖3中，為每一個排氣閥設置排氣口 80，以便將氣流從排氣閥引到排氣歧管82 或84。在圖3中所示的實施例中，每個汽缸的兩個排氣埠在離開汽缸蓋之前結合為組合 排氣埠 85。作為一種變化，這些埠也可以分別穿過汽缸蓋。在圖3中，顯示了代表性 汽缸的獨立排氣埠 80和組合排氣埠 85的中心線。在圖3的實施例中，排氣埠中心 線(標記為86)至少在靠近汽缸蓋的出口處基本上與埠離開的汽缸蓋64側面垂直。獨 立排氣埠 80和組合排氣埠 85朝向發動機60的谷部62引導氣流。在變化實施例中， 所有排氣埠的中心線與汽缸蓋64的側面形成一定角度，這樣獨立排氣埠 80和組合排 氣埠 85總體上朝向發動機60的谷部62並總體上朝向發動機60的後方引導氣流。在圖3中，顯示了各個汽缸的安裝在中心的噴射器孔87(僅對一些代表性汽缸有 所標記)。在本實施例中，噴射器孔的中心(對於代表性汽缸由交叉線所指示)與汽缸軸線 重合。然而，本實用新型也可應用於噴射器偏離軸線安裝的發動機。圖3的截面示意圖並 非沿著直線，而是沿著數條線截取。因此，儘管汽缸蓋64的汽缸軸線似乎與汽缸蓋66的汽 缸軸線相平行，這只是由於截面(圖1的截面A-A)引起的。在圖4中，顯示了從下側(汽缸蓋貼近汽缸體的表面)看的汽缸蓋90的平面圖， 其帶有安裝好的進氣門92和排氣門94。虛線圈95顯示了組裝後汽缸體與汽缸蓋90配合 的位置。噴射器安裝孔96在中心安裝並總體上與汽缸的軸線共軸。在替代實施例中，噴射 器從中心移開，在這種情況下汽缸的軸線不共軸。在圖5中，發動機100的平面圖顯示了安裝在發動機100谷部104中的渦輪增壓 器102和同樣安裝在谷部104中但靠近發動機100前方的燃料泵。飛輪106顯示為處於發 動機後部。這樣，本實用新型實施例對兩個汽缸蓋使用兩個獨立殼體並根據獨立的規格對其 進行加工，以使每個汽缸的排氣埠更接近渦輪增壓器定位以便減少渦輪增壓器提速時 間、減少熱損失、並改善渦輪增壓器性能同時增加谷部中的可用封裝空間。儘管已經詳細描述了最佳模式，本領域技術人員將認識到權利要求範圍中的多種 替代設計和實施例。例如，參考圖3描述的發動機具有內部排氣。本實用新型可應用於交 叉流動配置(cross-flow configuration，橫向氣流配置)，其中發動機進氣在內部而發動 機排氣在外部。另外，圖3中的排氣埠 80基本上垂直離開汽缸蓋側面。然而，排氣埠 可朝向發動機後方成一定角度，其可更多地減少排氣歧管82、84的長度。儘管已經描述了 一個或多個實施例在一個或多個所需特性方面相較於其它實施例和/或現有技術提供了 優點或是更為優選的，本領域技術人員將認識到可對其它特徵進行弱化以實現所需的系統
6特徵，其依賴於具體應用或實施方案。這些特徵包括但不限於成本、強度、耐久性、壽命成 本、市場性、外觀、封裝、尺寸、可維修性、重量、可製造性、組裝便利性等。在一個或多個特性 方面相對於其它實施例不太如意地描述的實施例並未超過所要求保護的範圍。
權利要求一種內燃發動機，包括V型配置汽缸體，具有左汽缸組和右汽缸組；與所述左汽缸組和所述右汽缸組的各個汽缸相關聯的排氣門；與所述左汽缸組和所述右汽缸組的各個汽缸相關聯的進氣門，其中對於所述發動機的所有汽缸，在各個汽缸中所述相關聯的排氣門比所述相關聯的進氣門更接近所述發動機的一端設置。
2.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，所述一端為所述發動機的前端。
3.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，所述一端為所述發動機的後端。
4.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，進一步包括螺栓連接至所述左汽缸組的左汽缸蓋；螺栓連接至所述右汽缸組的右汽缸蓋；以及所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋中各個排氣門的排氣埠，其中所有離開所述左汽缸蓋 和所述右汽缸蓋的排氣埠的中心線指向所述左汽缸組與所述右汽缸組之間的所述汽缸 體的谷部並指向所述發動機的後方。
5.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，進一步包括與各個汽缸相關聯的第二排氣門；左汽缸蓋和右汽缸蓋中各個排氣門的排氣埠，其中與特定汽缸相關聯的各個排氣端 口結合形成組合排氣埠，且所有離開所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋的所述組合排氣埠 的中心線指向所述左汽缸組與所述右汽缸組之間的所述汽缸體的谷部。
6.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，谷部在所述左汽缸組與所述右汽缸組 之間，所述發動機進一步包括在所述發動機前部在所述谷部中安裝在所述汽缸體上的燃料泵；以及靠近所述發動機後部在所述谷部中安裝在所述汽缸體上的渦輪增壓器。
7.一種內燃發動機，包括V型配置汽缸體，具有連接在左汽缸蓋上的左汽缸組和連接在右汽缸蓋上的右汽缸組；設置在所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋中所述左汽缸組和所述右汽缸組的各個汽缸的 兩個進氣門；設置在所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋中所述左汽缸組和所述右汽缸組的各個汽缸的 兩個排氣門；其中在各個汽缸中，所述排氣門比所述進氣門更接近所述發動機的後部設置。
8.根據權利要求7所述的發動機，其特徵在於，發動機汽缸的左汽缸組和右汽缸組形 成60度至90度之間的角度。
9.根據權利要求7所述的發動機，其特徵在於，所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋具有從 各個排氣門引出的排氣埠，且與特定汽缸相關聯的所述排氣埠共同形成組合埠，使 得所述左汽缸蓋和所述右汽缸蓋對於每個汽缸均具有一個離開所述左汽缸蓋和所述右汽 缸蓋的排氣道，且所有所述組合埠的中心線均朝向所述發動機的谷部伸出。
10.根據權利要求9所述的發動機，其特徵在於，所有所述組合埠除了指向所述發動 機的谷部外，還指向所述發動機後部。
專利摘要本實用新型公開一種內燃發動機，其包括V型配置汽缸體，具有左汽缸組和右汽缸組；與各個汽缸相關聯的排氣門；與各個汽缸相關聯的進氣門，其中對於發動機的所有汽缸，在各個汽缸中該相關聯的排氣門相較於該相關聯的進氣門更接近發動機的一端設置。根據本實用新型，由於所有排氣門均更接近發動機後部，埠和渦輪增壓器之間的排氣歧管流道的總體長度相對於帶有偏置汽缸組(其中一個汽缸組中的排氣門比另一個汽缸組中的排氣門更接近發動機前部定位)的發動機有所減少。本實用新型能夠減少渦輪增壓器提速時間、減少熱損失、並改善渦輪增壓器性能，同時增加谷部中的可用封裝空間。
文檔編號F02F1/42GK201763445SQ20102027858
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月2日 優先權日2009年7月31日
發明者布拉德利·戴維·歐普曼, 派屈克·布萊恩·摩根, 戴維·柯蒂斯·艾夫斯, 麥可·約瑟夫·施拉德爾 申請人:福特環球技術公司