CN101501306B - 发动机流体通道的相交结构及其方法 - Google Patents

Abstract

部件(100)内的流体通道相交结构(314)包括形成在部件(100)内的供应通道(118)、与供应通道(118)流体地连通的内腔(316)、以及形成在部件(100)内且与内腔(316)流体地连通的至少一个出口通道(326)。

Description

发动机流体通道的相交结构及其方法

技术领域

本发明涉及内燃机，其包括但不局限于内燃机曲轴箱内的流体通道。

背景技术

内燃机包括具有多缸的曲轴箱。气缸含有活塞，由于燃烧事件使活塞作往复运动，该往复运动通过曲轴箱进行传递而产生发动机的转矩输出。发动机曲轴箱往往是铸造金属制成，其包括一体形成在其中的多个通道，以便将各种流体从发动机的一个部位传输到另一部位。通常通过发动机内通道进行传输的流体包括冷却剂、空气、燃料、油等。

一种公知的通过诸如曲轴箱那样的发动机部件传输流体的方法，包括铸造形成通道和/或钻孔通过铸造材料而形成通道。在某些发动机中，这些通道可能需要跨越发动机的全长，在发动机运行过程中，通道承载的流体可分配到发动机的许多其它部件。

为传输流体而在发动机部件内形成通道所采用的任何方法可能具有与此相关连的设计限制。例如，铸造形成通道的有利之处在于，它们与发动机部件的铸造操作同时形成，但在部位和尺寸上有限制，因为形成通道所用模具与形成发动机部件本身的模具相同。在曲轴箱的情形中，曲轴箱中铸成的通道可能在铸造操作完成之后含有碎屑，因此局限于那些能够被清洁到的部位，假如这些通道是用于例如燃料或油之类的重要流体传输，则尤其如此。

同样地，钻孔形成通道的优点在于，它们在钻孔操作之后可容易地进行清洁，但它们的缺点是形成起来费时和相当费钱，因为它们需要专用的机加工操作。此外，在通道相交于发动机部件之内的情形中，用来形成这些通道的钻孔操作可以变得甚至更加复杂和费时。

因此，对于包括相交通道的发动机内的流体传输来说，需要一种改进的流体通道结构，其实施起来不复杂和费时。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种具有流体通道相交结构的部件，包括：形成在部件内的供应通道；与供应通道流体地连通的内腔；至少一个形成在部件内的出口通道，其中至少一个通道与内腔流体地连通，上述部件是发动机的曲轴箱，上述曲轴箱具有V形结构，并且内腔具有海鸥翅形状。

根据本发明的另一个方面，一种内燃机的曲轴箱包括形成在曲轴箱中的一体的油通道，该油通道具有多个流体地连接至其的分配通道。内腔也形成在曲轴箱中，与一体的油通道流体地连通。多个分配通道中的至少两个分配通道通过内腔流体地连接到一体的油通道。内腔是敞开的内腔，其在用来形成曲轴箱的铸造操作过程中形成。上述曲轴箱具有V形结构，并且内腔具有海鸥翅形状。

根据本发明的又一个方面，一种制造部件的方法包括如下步骤：铸造部件并在部件中形成内腔；在部件内钻出至少一个流体通道，它与内腔流体地连通；在部件内钻出附加的流体通道，该附加的流体通道通过内腔流体地连接到至少一个流体通道，其中内腔形成在所述部件内，该内腔呈海鸥翅形状

附图说明

图1是发动机曲轴箱的总视图，曲轴箱具有根据本发明形成在其中的一体的油分配系统。

图2是具有盲钻孔通道的流体通道相交结构的详细剖视图。

图3是具有根据本发明的油通道和内腔的图1曲轴箱的剖视图。

图4是具有根据本发明的敞开内腔的流体通道相交结构的详细剖视图。

具体实施方式

下面描述一用于发动机部件内相交流体通道的装置和方法。这里用发动机曲轴箱内的油通道来加以说明，但也可有利地用来形成传输其它流体到、自或通过发动机其它部件的通道。

发动机的典型曲轴箱可包括一体形成在其中的流体通道。例如，油通道可将油分配到发动机多个部件，以用作致动或润滑介质。典型的流体通道可具有连接到泵的主供应通道，其分支到各个部位。一体形成在曲轴箱内的典型通道用铸造或在适当位置钻孔的方法形成，并包括相交结构以使彼此连通。两通道之间典型的相交结构可通过同时形成盲钻孔来形成。如此的相交结构提出的挑战在于，它们造成用来钻出通道的工具磨损，挑战还在于，大部分钻的是盲孔。这些及其它的挑战可在曲轴箱内铸造一个或多个相交的内腔来予以克服，以提供到达与曲轴箱形成一体的流体通道的最终点的容易的和畅通的通路。根据本发明的部件内的流体通道相交结构可包括形成在部件内的供应通道、与供应通道流体地连通的内腔、以及至少一个形成在部件内且与内腔流体地连通的出口通道。

发动机曲轴箱100的总视图显示在图1中。所示曲轴箱100是具有“V”形结构的8缸发动机的曲轴箱。各具有4个缸104的两个气缸排102沿着其全长相对地位于曲轴箱100的两侧。气缸排102连接到占据曲轴箱100中心部分的谷底结构106。气缸盖108显示为在气缸排102中的一个气缸排上附连到曲轴箱100。气缸盖108可包括附加的发动机部件(未示出)，例如，燃料喷射器、吸气阀和排气阀、顶置凸轮轴等。曲轴箱100还可包括多个不同的一体通道和/或内腔。例如，冷却剂通道110、涡轮增压器油供应通道112、正时链内腔116及其它，它们可形成在曲轴箱100内。

中心油供应通道118可以钻通曲轴箱100谷底结构106的全长。可采用通常称之为“枪钻”的操作来形成通道188，其通过曲轴箱100的金属本体钻出长的开口。通道118可用来传输油或其它流体，从曲轴箱100一端传输到另一端。在发动机运行过程中，通道118内的油可用于各种用途，例如，用于润滑发动机各种部件，用来致动燃料喷射器，用来润滑和/或致动顶置凸轮结构及其它。一般地，来自通道118的油可分配到其它通道。

图2的局部剖视图显示出具有流体通道相交结构202的曲轴箱200的公知的结构。相交结构202可以流体地连接右排流体通道204、左排流体通道206、以及带有供应通道210的后轴承通道208。如上所述，供应通道210可以钻透沿曲轴箱200的谷底结构212的全长。通道204、206和208中的每一个可用来润滑和/或供应发动机各种其它部件。相交结构202可由纯钻孔操作来形成，钻孔操作用来形成各个通道204、206和208。例如，钻头(未示出)可形成供应通道210。附加的钻孔操作可用来形成各个通道204、206和208并可布置成与供应通道210相重合。用来形成各个通道的各个钻孔操作点可以在相交结构202处。

如此形成相交结构202具有许多缺点。首先，用来形成各个通道204、206和208的所有的或大部分的钻孔操作都是“盲钻”，这意味着钻孔部位和深度必须加以控制以确保合适的钻孔部位和钻孔操作的深度，因为相交结构202在曲轴箱200内部，不能从外部看得见。其次，用来形成各个通道204、206和208的钻孔的任何不对准会不能实现相交结构202的正确成形，或者可能引入锋利的边缘和减小各个通道204、206和208的流通面积。如果流动面积如此地减小，则可能不利地增加流体流动中的压降。第三，由于增加了完成各个曲轴箱200所需的钻孔量，用来钻出每个通道的工具上的磨损就增加。利用如下所述相交结构，可以避免上述和其它的缺点，或减轻它们的影响。

沿图1所示曲轴箱100的谷底结构106的详细剖视图显示在图3中。通道118显示为跨越通过曲轴箱100，流体地将曲轴箱的前端302连接到后端304。通道118的入口开口306可连接到油泵(未示出)，油泵布置成在发动机运行过程中诱发油在通道118内流动。通道118内的油可通过与通道118流体连通的通道连通到发动机各个部件(未示出)。例如，可采用涡轮增压器的油供应通道307来引导油到涡轮增压器(未示出)的中心外壳，多个主轴承的润滑通道308可流体地连接通道118与曲轴箱100内各个主轴承表面310，并可用来润滑多个主轴承(未示出)，和/或多个活塞冷却射流通道312可流体地连接通道118与多个油射流(未示出)，油射流布置成撞击到包括在曲轴箱100内的多个活塞(未示出)上。这些和其它的通道可分接到通道118内以将油供应到这些和其它的发动机部件。

一体形成在曲轴箱100内的相交结构314包括内腔316。该内腔可具有周缘表面318并包括入口部分320和出口部分322。入口部分320可以邻近于通道118的出口324。相交结构314的剖视图详细地显示在图4中。相交结构314如图所示对曲轴箱100构造成具有“V”形结构。出口部分322和附加的出口部分324与入口部分320流体地连通，并布置成在发动机运行过程中接纳来自通道118的流体。气缸盖108在剖视图中显示为连接到曲轴箱100。左排的气缸盖供应通道326在出口部分322处流体地连接到相交结构314。通道326也可与气缸盖通道328流体地连通，气缸盖通道328又可流体地连接到气缸盖流体分配通道330。气缸盖108内的通道330可用来对发动机各个部件分配油，例如分配到一个或多个顶置凸轮轴承332。

相交结构314也可在附加的出口部分324处流体地连接到右排气缸盖供应通道334，供应通道334又可用来供应右排气缸盖(未示出)。轴承供应通道336可以在入口部分320处流体地连接到相交结构314，并将相交结构314流体地与曲轴箱100主轴承表面310之一连接。

相交结构314的内腔316可在形成曲轴箱100的铸造操作过程中有利地形成。内腔316可有利地朝向曲轴箱100后端304敞开，以在曲轴箱100成形完成之后，便于从内腔316中除去和清扫任何模具材料。内腔316可有利地具有“海鸥翅”形状，以便在位于谷底结构106中心附近的主供应导管118和位于曲轴箱100侧向远端附近的供应通道326和334之间更有效地提供流体连通通道。

使用作为相交结构314一部分的内腔316是有利的，首先，因为用来形成各个通道326、334和336的所有或大部分钻孔操作是“敞开”的，这意味着钻孔部位和深度容易控制，能确保钻头的合适部位和钻孔操作的深度，因为相交结构314在曲轴箱100外面而容易被看见。其次，不需完善地对准用来形成各个通道326、334和336的钻头，来与先前曾需要的某一点相重合，因为每个钻孔操作有利地终止在内腔316内，因此对于不对准提供较大的裕度，并避免引入锋利的边缘和减小各个通道326、334和336的流通面积。第三，由于减小了完成各个曲轴箱100所需的钻孔量，所以减小了用来钻出各个通道的工具上的磨损。利用本文所述的相交结构，可以实现这些的和其它的优点。

本发明可实施为其它的特殊形式而不脱离本发明的精神或基本特征。所述实施例在所有方面应被认为仅是说明的而不是限制的。因此，本发明的范围由附后权利要求书而不是上述的描述来指明。所有落入权利要求书含义内和其等同范围之内的变化都被包括在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种具有流体通道相交结构的部件，包括：

形成在所述部件内的供应通道；

与所述供应通道流体地连通的内腔；

至少一个形成在所述部件内的出口通道，其中，所述至少一个通道与所述内腔流体地连通，

所述部件是发动机的曲轴箱，所述曲轴箱具有V形结构，并且所述内腔具有海鸥翅形状。

2.如权利要求1所述的部件，其特征在于，当所述部件形成时，所述内腔在一侧敞开。

3.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述内腔包括入口部分和至少一个出口部分，所述入口部分邻近于所述供应通道，所述出口部分流体地连接所述入口部分与所述至少一个出口通道。

4.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件是发动机的曲轴箱，所述曲轴箱由金属制成，其中，使用铸造操作来形成曲轴箱，并且在所述铸造操作过程中形成所述内腔。

5.如权利要求4所述的部件，其特征在于，所述供应通道和所述至少一个出口通道中的至少一个使用钻孔操作来形成。

6.一种内燃机的曲轴箱，包括：

形成在所述曲轴箱中的一体的油通道，所述油通道具有多个流体地连接至其的分配通道；

内腔，所述内腔形成在所述曲轴箱中且与所述一体的油通道流体地连通，其中，所述多个分配通道中的至少两个分配通道通过所述内腔流体地连接到所述一体的油通道；

其中，所述内腔是敞开的内腔，所述内腔在用来形成所述曲轴箱的铸造操作过程中形成，

其中所述曲轴箱具有V形结构，并且所述内腔具有海鸥翅形状。

7.如权利要求6所述的曲轴箱，其特征在于，所述内腔包括入口部分和至少一个出口部分，所述入口部分邻近于所述一体的油通道，所述出口部分流体地连接所述入口部分与所述多个分配通道中的至少一个分配通道。

8.如权利要求6所述的曲轴箱，其特征在于，所述曲轴箱由金属制成，并且其中，所述一体的油通道和所述多个分配通道中的至少一个分配通道中的至少一个使用枪钻操作来形成。

9.一种制造部件的方法，包括如下步骤：

铸造部件并在所述部件中形成内腔；

在所述部件内钻出至少一个流体通道，所述至少一个流体通道与所述内腔流体地连通；

在所述部件内钻出附加的流体通道，所述附加的流体通道通过所述内腔流体地连接到所述至少一个流体通道，

其中所述内腔形成在所述部件内，所述内腔呈海鸥翅形状。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述铸造步骤包括形成模具和将熔融金属浇注到所述模具内的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括从所述内腔中清扫松散模具材料的步骤。

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