CN102782278B - 发动机的冷却液泵和管道的布置 - Google Patents

Abstract

一种发动机（10），包括缸体（12）、冷却液泵（22）和正时齿轮盖（16），冷却液泵安装在缸体上，正时齿轮盖具有流入管道（62）、流出管道（64）和旁通管道（66），流入管道与流出管道和旁通管道流体连通，流入管道、流出管道和旁通管道与正时齿轮盖一体地形成。

Description

发动机的冷却液泵和管道的布置

技术领域

本发明涉及一种内燃机，特别地，该发动机可以用在交通工具中，比如陆地交通工具，特别用在汽车中。

背景技术

汽车发动机主要产生动力以驱动汽车，同时还产生必须被驱散的热量。通常可以这样水冷汽车发动机：泵使冷却液（主要成分是水）循环通过发动机缸体和汽缸盖，在汽缸盖和缸体上冷却液被加热，然后冷却液循环通过冷却器，在冷却器中热水的能量被传送给穿过冷却器的气流。然后冷却水返回发动机缸体。

已知水泵有多种布置方式。在一个实施例中，电动水泵安装在合适的位置，根据发动机的冷却要求来接通或切断电动水泵。

其它实施例包括发动机驱动的水泵，通常由来自发动机的曲柄轴的传送带驱动。在一个实施例中，提供曲柄轴驱动的水泵作为独立单元。所述水泵相对于发动机缸体是可移动的，以能够适当地张紧传动皮带。

在另一个实施例中，水泵安装在发动机缸体的前表面。

已知的发动机包括用于将活塞的往复运动转变为旋转运动以提供动力的曲柄轴。发动机通常包括汽缸盖，该汽缸盖具有每汽缸一个或多个进气阀，每汽缸一个或多个排气阀。进气阀和排气阀的开启和关闭通常由通过曲柄轴驱动的凸轮轴控制。当凸轮轴是上凸轮轴或凸轮轴是双上凸轮轴时，凸轮轴由链条驱动，通常安装在与发动机的安装飞轮的端部相对的端部。

或者，凸轮轴可由一连串的齿轮驱动。无论哪种情况，正时齿轮盖都安装在发动机缸体的端面，以将燃油保留在正时室内，并且防止污垢和其它污染物进入正时室。

US6453868显示了一种发动机缸体，正时齿轮盖安装在发动机缸体的前面。冷却液泵安装在正时齿轮盖上。将冷却液泵安装在正时齿轮盖上会产生较长的发动机。较长的发动机不适合在一种类型的交通工具中纵向安装而在另一种类型的交通工具中横向安装。

发明内容

本发明之目的是提供相对短的发动机。

本发明的另一目的是提供一种发动机，其易于以纵向或横向的方式安装在交通工具中，也易于连接到相关冷却器。

因此，本发明提供了一种发动机，包括缸体、冷却液泵和正时齿轮盖，冷却液泵安装在缸体上，正时齿轮盖具有流入管道、流出管道和旁通管道，流入管道与流出管道和旁通管道流体连通，流入管道、流出管道和旁通管道与正时齿轮盖一体地形成。

与将冷却液泵安装到正时齿轮盖上相比，将冷却液泵安装到发动机缸体上会产生相对短的发动机。使流入管道、流出管道和旁通管道与正时齿轮盖一体地形成可允许冷却液从汽缸盖传送到安装有冷却液泵的缸体（通过旁通管道）或传送到冷却器（通过流出管道）。

在一个实施例中，流入管道是单个流入管道。

有利地，通过制造单个流入管道，只需要单个密封件以用于单个流入管道。

在一个实施例中，单个流入管道面向汽缸盖出口。

有利地，单个密封件配置在单个流入管道和汽缸盖之间。

在一个实施例中，正时齿轮盖与流入管道、流出管道和旁通管道一体铸造。

有利地，以这样的方式铸造正时齿轮盖提供了使流入管道、流出管道和旁通管道与正时齿轮盖一体地形成的有效方法。

在一个实施例中，流出管道位于旁通管道上方。

有利地，相对于旁通管道以这样的方式定位流出管道可以创造相对短的用于流出管道和旁通管道的空间包围部分（spaceenvelope）。

在一个实施例中，流出管道和/或旁通管道定位在冷却液泵上方。

有利地，相对于冷却液泵以这样的方式定位流出管道和/或旁通管道只需要相对短的用于这些部件的空间包围部分。

在一个实施例中，流出管道和/或旁通管道相对于汽缸盖横向定向。

有利地，当将发动机纵向和横向定位在交通工具中时，相对于汽缸盖横向定向流出管道允许相对短的软管连接到相关冷却器。有利地，通过相对于汽缸盖横向定向旁通管道允许相对短的软管连接到安装在缸体上的冷却液泵。

在一个实施例中，发动机缸体包括从缸体横向突出的突缘，所述突缘限定了位于第一侧上的泵入口和位于第二侧上的叶轮壳体的至少一部分，所述突缘包括孔以允许冷却液从所述泵入口经由所述孔流到所述叶轮壳体的所述一部分。

有利地，进入泵的冷却液入口和至少一部分叶轮壳体可以与发动机缸体一体地形成。当铸造发动机壳体时，这尤其有利。

在一个实施例中，所述突缘至少部分地限定泵出口。

有利地，因为通过在突缘内限定泵出口使冷却液从泵流入缸体，不要求使用分隔软管或类似物使水从泵流到缸体。

在一个实施例中，突缘包括用于发动机安装的接合点。

在一个实施例中，发动机缸体限定了正时齿轮盖表面，正时齿轮盖匹配正时齿轮盖表面，突缘包括泵表面，泵匹配泵表面，正时齿轮盖表面与泵表面共面。有利地，这样的布置允许通过单个操作机加工出缸体的前表面。

在一个实施例中，冷却液泵表面的一部分越过（across）泵出口的一部分形成桥。

有利地，水流入由所述桥和泵出口限定的孔口，而后在缸体内循环。这样的桥使得在正时齿轮盖和泵体之间不需要任何进一步的密封部件就使泵体与正时齿轮盖分离。

在一个实施例中，发动机缸体包括安装在所述突缘的所述第一侧的恒温器。

有利地，通过将恒温器安装在所述突缘的第一侧（后侧），可以部分沿缸体定位恒温器，而不需要定位在发动机前方，因此释放了发动机前方的空间。

本发明的另一方面提供了一种将第一发动机组装进第一交通工具，以及将第二发动机组装进第二交通工具的方法，第一发动机的缸体与第二发动机的缸体相同和/或第一发动机的冷却液泵与第二发动机的冷却液泵相同和/或第一发动机的正时齿轮盖与第二发动机的正时齿轮盖相同，所述方法包括以下步骤：将第一发动机在横向方位组装进第一交通工具，所述方法也包括以下步骤：将第二发动机在纵向方位组装进第二交通工具。

附图说明

下面结合附图仅以示例的方式描述本发明，附图中：

图1是本发明发动机的某些部件的局部分解图；

图1A是图1的一部分的放大视图；

图2是与图1的发动机联合使用的正时齿轮盖的正视图；

图3是图2的正时齿轮盖的后视图；

图4是图1的发动机的正等轴测图；

图5是图4的侧等轴测图；

图6显示了交通工具中本发明的发动机的第一安装状态；

图7显示了第二交通工具中图6的发动机的第二安装状态。

具体实施方式

参见图1至图5，图中显示了发动机10，该发动机具有发动机缸体12、汽缸盖14和正时齿轮盖16。所述发动机包括曲柄轴18，驱动皮带轮20安装在该曲柄轴上。所述发动机还包括冷却液泵22（已知可为水泵）。

为了有助于解释，所述发动机缸体12具有由缸体和汽缸盖的配合面限定的顶部24。所述缸体具有由正时齿轮盖16限定的前部26。所述发动机具有邻近离合器或类似传动部件的后部28。所述发动机缸体具有由曲柄轴18的附近限定的底部30。术语“顶部”、“前部”、“后部”和“底部”限定出“发动机坐标”系，并且意在帮助理解发动机的各部件的相对位置，而并不是为了限制发动机在使用中的方位，例如，当将发动机安装到交通工具上时。

发动机10是直列四缸发动机，然而本发明涉及具有任意数量汽缸的发动机的任何构造。本发明还涉及具有任意类型的汽缸方位的发动机，例如，直列发动机、V型发动机、W型发动机、对置汽缸发动机（卧式发动机）等。

发动机缸体12包括突缘32，该突缘从发动机缸体12横向突出。所述突缘32具有由大致平面36包围的中心孔34。所述突缘还包括大致圆柱表面38。表面36和表面38限定出叶轮壳体40的一部分。突缘32还包括凹槽42，所述凹槽部分地限定出离开水泵22的出口。凹槽42相对于大致圆柱表面38大致切线地定向。突缘32包括刻有螺纹的孔，用于容纳下面描述的螺栓46。

突缘32包括具有孔50的交流发电机安装突缘48。

发动机缸体12包括平的前表面52，前表面包括部分53和部分54，正时齿轮盖抵接部分53，冷却液泵22抵接部分54。

汽缸盖14安装在发动机缸体12的顶部，具有由进气管56限定的进口侧55。汽缸14还具有由连接到排气歧管23（见图6和图7）的排气管（未示出）限定的排气侧57。汽缸盖14包括冷却液通道58（已知可为汽缸盖出口）。汽缸盖密封垫介于汽缸盖和缸体之间。

正时齿轮盖16通过铸造而成，包括孔60，曲柄轴的一部分伸出孔60。正时齿轮盖16包括正时齿轮盖流入管道62。正时齿轮盖冷却液通道包括流出管道64和旁通管道66。环绕正时齿轮盖的外围限定了平的密封面68。密封面68接合发动机缸体的前表面52的部分53，以将燃油保留在正时齿轮盖和发动机缸体之间形成的空间内，以及防止诸如污垢和灰尘等污染物进入所述空间。所述空间以已知的方式容纳定时链、曲柄轴链轮、进口上凸轮轴链轮（overheadinletcamshaftsprocket）、排气上凸轮轴链轮（overheadexhaustcamshaftsprocket）。在替代的实施例中，所述空间容纳替代的正时布置，例如驱动单个上凸轮轴的正时布置、驱动能够推动杆和摇杆以打开阀门的凸轮轴的正时布置、通过齿轮而不是链条运转的正时布置，可以使用齿形带替代链条等。

沟槽70限定在正时齿轮盖16的密封面71上。沟槽70容纳诸如常温硫化密封剂之类的密封剂。密封剂以水密方式接合发动机缸体12的部分53A。螺栓孔73容纳螺栓74，螺栓74将正时齿轮盖16固定到发动机缸体12。螺栓孔75容纳螺栓76以确保密封剂70压紧在部分53A上，从而确保正时齿轮盖和发动机缸体之间的水密连接。在替代的实施例中，可以使用密封垫代替密封剂70，或者除了密封剂70外可以使用密封垫。

冷却液泵22直接安装在缸体12上。冷却液泵22包括具有轴承（未示出）的泵体78，所述轴承可旋转地安装在叶轮轴80。叶轮（未示出）定位在大致圆柱表面38内，叶轮片的边缘定位成紧接但是不接触大致圆柱表面38和大致平面36。驱动皮带轮82与叶轮轴80连接，由通过来自驱动皮带轮20的传送带（未示出）驱动。所述泵体78包括以水密方式接合密封剂84和部分54的密封面83。水泵由螺栓46固定到位。部分54和部分53是共面的，泵的密封面83与部分54接合，正时齿轮盖的密封面68与部分53接合。有利地，这使得通过单个加工操作就可以同时机加工出部分54和53。同时，部分53A也与部分53共面。有利地，这使得通过单个操作就可机加工出部分53A、53和54。在替代的实施例中，可以使用密封垫代替密封剂84，或者除了密封剂84外可以使用密封垫。

叶轮壳体40和凹槽42在一侧是敞开的，由泵体78封闭。因此泵出口41由泵体78的邻近部分和凹槽42限定。需要注意的是，缸体的部分54A越过凹槽42的端部形成桥。通过泵体78的密封面83接合密封剂84的邻近部分和部分54A。由部分54A形成的桥允许在泵体78和正时齿轮盖16之间存在间隙86。因此，正时齿轮盖16和泵体78可以是完全的分离部件，可以在不同时间组装到发动机上。间隙86和由部分54A形成的桥意味着：首先通过密封剂84和泵体78的密封面83之间形成的密封，其次通过接合缸体的部分53的密封面71，可以使凹槽42内的冷却剂与正时室内的空间分离。因此，由冷却液引起对在正时室内燃油的污染与由在正时室内的燃油引起对冷却液的污染一样都非常不可能。

包括恒温器（未示出）的壳体90位于突缘32的冷却液进口侧（突缘的后侧）。壳体90包括入口91、入口92和入口93。壳体的出口94连接到邻近孔34的发动机缸体12。

在发动机运转和恒温器关闭时，冷却液流经由孔34进入叶轮壳体40，其中，旋转的叶轮（由传送带和滑轮82驱动的曲柄轴驱动）将冷却液流泵送入泵出口41，进而注入缸体的冷却液通道。而后冷却液循环通过缸体、汽缸盖，从汽缸盖出口58流入正时齿轮盖流入管道62，特别是流入旁通管道66，在旁通管道处，冷却液流通过软管95流入入口92，通过入口92可再次绕发动机循环。

当恒温器打开时（也就是当发动机过热时），大部分冷却液流会通过入口91进入壳体90，然后进入叶轮壳体，在叶轮壳体处，冷却液流会再次环绕缸体和汽缸盖循环，而后进入正时齿轮盖流入管道62。在这些情况下，大部分冷却液流会进入流出管道64，进而流进冷却器。冷却器的出口会使水流流回入口91以允许冷却的冷却液环绕发动机再次循环。即使在恒温器壳体打开时，有限量的冷却液也会通过旁通管道66再次循环，这在已知的发动机中是普遍的。当需要加热舱室（cabin）时，一定量的冷却液会从发动机流入舱室加热冷却器，并且通过入口93流回。

连接发动机冷却器的连接器（也就是，流出管道64和入口91）的特别位置使得易于相对于交通工具纵向或横向安装发动机。

参见图6，显示（示意性）了第一交通工具的发动机隔室96。箭头A表示交通工具移动的正常方向，在这种情况中，相对于交通工具横向安装发动机10，换句话说，发动机曲柄轴定位成与移动方向成90度。在这种情况下，冷却器97配置在发动机的前方，因为流出管道64和入口91相对于发动机坐标横向地定向，而在此情况中相对于交通工具坐标纵向地定向，所以需要将流出管道64连接到冷却器的管道工程和需要将入口91连接到冷却器的管道工程相对较短。

参见图7，显示了第二交通工具的发动机隔室98。箭头A表示交通工具移动的正常方向。已相对于交通工具纵向地安装了发动机，换句话说，发动机的机轴与交通工具的纵轴平行。在这种情况中，冷却器99安装在发动机的前面，因为流出管道64和入口91相对于发动机横向地定向（当考虑到发动机坐标时），所以只需要相对较短的软管以将流出管道连接到冷却器，同时将入口91连接到冷却器99。因此，有可能使用相同的发动机，将其横向安装在一个交通工具中，纵向安装在另一个交通工具中，同时在冷却器和发动机之间仍能保持相对短的软管连接。具体地说，本发明提供具有同样的缸体和/或同样的冷却液泵和/或同样的正时齿轮盖的发动机（同样的或不同的），可以将发动机横向安装在一个交通工具中或纵向安装在另一个交通工具中。

如以上所述，正时齿轮盖16通过铸造而成。通常所述铸造是铝合金铸造，然而也可以设想其它材料。正时齿轮盖的流入管道、流出管道和旁通管道与正时齿轮盖一体地形成。在替代的实施例中，流入管道、流出管道和旁通管道可以通过诸如装配（fabrication）和焊接与正时齿轮盖一体地形成。

Claims (24)

1.一种发动机，包括缸体、冷却液泵和正时齿轮盖，所述冷却液泵安装在所述缸体上，所述正时齿轮盖具有流入管道、流出管道和旁通管道，所述流入管道与所述流出管道和所述旁通管道流体连通，所述流入管道、所述流出管道和所述旁通管道与所述正时齿轮盖一体地形成，

其中，所述正时齿轮盖的装配表面和所述冷却液泵的装配表面共面，并且所述正时齿轮盖和所述冷却液泵分别装配在其各自的装配表面上。

2.如权利要求1所述的发动机，其中，所述流入管道是单个流入管道。

3.如权利要求2所述的发动机，其中，所述单个流入管道面向汽缸盖出口。

4.如权利要求1所述的发动机，其中，所述流出管道是单个流出管道和/或所述旁通管道是单个旁通管道。

5.如权利要求1所述的发动机，其中，所述正时齿轮盖与所述流入管道、流出管道和旁通管道一体铸造。

6.如权利要求1所述的发动机，其中，所述流出管道定位在所述旁通管道上方。

7.如权利要求1所述的发动机，其中，所述流出管道和/或所述旁通管道定位在所述冷却液泵上方。

8.如权利要求1所述的发动机，其中，所述流出管道和/或所述旁通管道相对于汽缸盖横向地定向。

9.如权利要求8所述的发动机，其中，所述汽缸盖具有进气侧和排气侧，所述流出管道和/或所述旁通管道横向地定向在所述进气侧上。

10.如权利要求1所述的发动机，其中，所述发动机的缸体包括从所述缸体横向地突出的突缘，所述突缘限定出位于第一侧的泵入口和位于第二侧的叶轮壳体的至少一部分，所述突缘包括孔以允许冷却液从所述泵入口经由所述孔流到所述叶轮壳体的所述一部分。

11.如权利要求10所述的发动机，其中，所述突缘至少部分地限定出泵出口。

12.如权利要求11所述的发动机，其中，所述叶轮壳体的所述一部分包括大致柱形部分，所述泵出口相对于所述大致柱形部分切线地定向。

13.如权利要求10所述的发动机，包括汽缸盖表面，该汽缸盖表面限定出缸体顶部，所述叶轮壳体的所述一部分位于所述汽缸盖表面的下方。

14.如权利要求13所述的发动机，其中，所述突缘至少部分地限定出泵出口，并且所述叶轮壳体的所述一部分位于所述泵出口的下方。

15.如权利要求10所述的发动机，所述突缘包括所述冷却液泵的装配表面。

16.如权利要求11所述的发动机，其中，泵表面的一部分越过所述泵出口的一部分而形成桥。

17.如权利要求1所述的发动机，其中，所述冷却液泵包括泵体和相对于所述泵体可旋转地安装的叶轮。

18.如权利要求12所述的发动机，其中，所述冷却液泵包括泵体和相对于所述泵体可旋转地安装的叶轮，并且所述叶轮定位在所述大致柱形部分中。

19.如权利要求11所述的发动机，其中，所述冷却液泵包括泵体和相对于所述泵体可旋转地安装的叶轮，并且所述泵体至少部分地限定出所述泵出口。

20.如权利要求10所述的发动机，包括安装在所述突缘的所述第一侧上的恒温器。

21.如权利要求20所述的发动机，其中，所述恒温器安装在壳体中，所述壳体具有位于所述恒温器的上游侧的第一壳体入口。

22.如权利要求21所述的发动机，其中，所述壳体具有连接到所述旁通管道的第二壳体入口。

23.如权利要求22所述的发动机，其中，所述壳体具有连接到舱室加热器的第三壳体入口。

24.一种将第一发动机组装进第一交通工具以及将第二发动机组装进第二交通工具的方法，其中所述第一发动机和所述第二发动机为以上任一权利要求所述的发动机，

所述第一发动机的缸体与所述第二发动机的缸体相同和/或所述第一发动机的冷却液泵与所述第二发动机的冷却液泵相同和/或所述第一发动机的正时齿轮盖与所述第二发动机的正时齿轮盖相同，

所述方法包括以下步骤：将所述第一发动机在横向方位组装进所述第一交通工具；

所述方法还包括以下步骤：将所述第二发动机在纵向方位组装进所述第二交通工具。