CN109831918A - 内燃发动机的气缸体 - Google Patents

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V·亚伯拉罕
F·威特
M·彼得森
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Abstract

提供了一种发动机(100)的气缸体(102)。所述气缸体(102)包括限定一个或多个气缸孔(114)的铸造主体(112)。所述气缸体(102)还包括形成于所述铸造主体(112)内的曲轴轴承壁(136)。所述曲轴轴承壁(136)配置成与轴承盖(138)可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机(100)的曲轴(118)的开口(139)。所述气缸体(102)还包括铸造在所述曲轴轴承壁(136)上的倒角肩部部分(180)。

Description

内燃发动机的气缸体
技术领域
本公开涉及内燃发动机，并且更具体地涉及内燃发动机的气缸体。
背景技术
用于内燃发动机的气缸体容纳包括曲轴的内燃发动机的各种部件。通常，气缸体被铸造为单个单元且单独地机加工以安装曲轴。例如，在一些应用中，气缸体的下侧部分经机加工以形成轴承表面和凹部，用于接收支撑曲轴的轴承构件。轴承盖在轴承表面处紧固到气缸体以将轴承构件保持在凹部中。由于气缸体的下侧部分可能难以接近，因此对气缸体进行机加工变得麻烦。此外，可能需要专门的工具和/或固定装置来接近气缸体的下侧部分。这可能增加内燃发动机的总制造时间和总成本。另外，负荷在内燃发动机的操作期间施加于曲轴上并且传递到气缸体，这可能导致气缸体中的应力集中。这可能在气缸体中产生疲劳裂纹，导致内燃发动机的故障。
在下文中称为“012专利”的美国专利第9,011,012号涉及轴承盖和轴承盖组件。轴承盖通过螺栓紧固到气缸体的隔板以支撑曲轴。在曲轴的横向方向上扩大轴承盖和隔板之间的接头表面的一对突出部分分别在一对侧表面中形成。一对加强部分定位在顶部表面和一对突出部分之间，在曲轴的横向方向上从一对侧表面突出，并且具有小于一对突出部分的突出长度。由此减小在内燃发动机的操作期间由曲轴生成的轴承盖和隔板之间的接头部分上的应力。然而，这样的轴承盖组件的制造可能是复杂且耗时的。
发明内容
在本公开的一方面，提供了一种发动机的气缸体。所述气缸体包括限定一个或多个气缸孔的铸造主体。所述气缸体还包括形成于所述铸造主体内的曲轴轴承壁。所述曲轴轴承壁配置成与所述轴承盖可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机的曲轴的开口。所述气缸体还包括铸造在所述曲轴轴承壁上的倒角肩部部分。
在本公开的另一方面，提供了一种发动机。所述发动机包括气缸盖和与所述气缸盖接合的铸造主体。所述铸造主体限定一个或多个气缸孔。所述发动机还包括形成于所述铸造主体内的曲轴轴承壁。所述曲轴轴承壁配置成与轴承盖可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑曲轴的开口。所述曲轴轴承壁包括配置成与所述轴承盖联接的第一纵向联接部分。所述曲轴轴承壁还包括从所述第一纵向联接部分延伸的第一横向联接部分。所述第一横向联接部分配置成与所述轴承盖联接。所述发动机还包括铸造在所述曲轴轴承壁上的第一倒角肩部部分。所述第一倒角肩部部分形成于所述第一纵向联接部分和所述第一横向联接部分之间。
从以下说明和附图，本公开的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的发动机的部分截面图；
图2是根据本公开的实施例的具有曲轴轴承壁的发动机的气缸体的透视图；
图3是根据本公开的实施例的具有与轴承盖联接的曲轴轴承壁的气缸体的前透视图；
图4是根据本公开的实施例的曲轴轴承壁136和轴承盖的分解图；以及
图5是根据本公开的实施例的气缸体的一部分的前视图，示出了第一倒角肩部部分。
具体实施方式
现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。在尽可能的情况下，在整个附图中将使用相应或相似的附图标记来表示相同或相应的部分。
图1示出了根据本公开的实施例的发动机100的部分截面图。发动机100可以具体实施为多缸内燃发动机。替代地，发动机100可以是单缸内燃发动机。此外，发动机100可以是火花点燃的内燃发动机或压缩点燃的内燃发动机，其可以由液态或气态燃料中的一种或多种推进。这样的燃料可以包括但不限于汽油、柴油、天然气、石油气和生物燃料。发动机100可以用于为任何机器供电，例如高速公路卡车或车辆、越野卡车或机器、推土设备、发电机和泵。
发动机100可以包括气缸体102、联接在气缸体102的顶端106处的气缸盖104，以及联接在气缸体102的底端110处的油盘108。气缸体102包括限定一个或多个气缸孔114(图1中示出其中的一个)的铸造主体112。在所示的实施例中，铸造主体112以直列配置限定六个气缸孔114(在图2中示出)。在其它实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，铸造主体112可以任何配置限定更少或更多数量的气缸孔114，例如直列配置、V型配置和径向配置。
在气缸体102的顶端106处，气缸盖104与铸造主体112安装在一起以用于覆盖气缸孔114的每一个，并且因此限定每个气缸孔114中的主燃烧室(未示出)。在气缸体102的底端110处，铸造主体112可以与油盘108接合以储存与发动机100的各种部件的润滑和/或冷却关联的流体。
在本实施例中，出于解释目的，参考图1描述通过气缸孔114中的一个的发动机100的截面图。然而，本文中提供的孔114的描述同样适用于发动机100的其它气缸孔114。如图1中所示，气缸孔114配置成接收发动机100的活塞116。在一个实施例中，气缸孔114还可以与活塞116一起接收气缸套筒或气缸内衬(未示出)。活塞116可以配置成在气缸孔114内往复移动，并且连接到曲轴118。活塞116可以通过连接杆120连接到曲轴118，使得活塞116在气缸孔114内的滑动运动导致曲轴118的旋转运动。此外，曲轴118可以配置成在部分地由铸造主体112限定且部分地由油盘108限定的腔122内执行旋转运动。
图2示出了根据本公开的一个实施例的气缸体102的透视图。在本实施例中，气缸体102的铸造主体112可以是单件式铸件。铸造主体112可以由包括但不限于铸铁、铝、镁及其合金的材料制成。
铸造主体112包括气缸孔114从其延伸的顶壁126，和部分地限定腔122的一对侧壁128。铸造主体112还包括前壁130和与前壁130相对的后壁132。在一个实施例中，前壁130可以配置成与发动机100的飞轮壳体(未示出)联接，并且后壁132可以配置成与发动机100的传动壳体(未示出)联接。
为了将曲轴118支撑在腔122内，在铸造主体112内形成多个曲轴轴承壁136。在图2中仅示出一个曲轴轴承壁136。更具体地，曲轴轴承壁136与铸造主体112一体地形成，使得气缸体102具有整体构造。曲轴轴承壁136在一对侧壁128之间延伸，并且沿着铸造主体112的长度彼此纵向间隔。在实施例中，曲轴轴承壁136还可以竖直地延伸到顶壁126以用于分隔多个气缸孔114。在另一实施例中，除了分隔气缸孔114的分离壁(未示出)，曲轴轴承壁136可以是在铸造主体112内形成的独立延伸构件。
图3示出了根据本公开的一个实施例的气缸体102的一部分的前透视图，示出了与轴承盖138联接的曲轴轴承壁136。出于解释目的，在本文中仅描述多个曲轴轴承壁136中的一个曲轴轴承壁136。然而，应理解，本公开可以同样适用于铸造主体112的其它曲轴轴承壁136，而不脱离本公开的范围。曲轴轴承壁136配置成与轴承盖138可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑曲轴118的开口139。
曲轴轴承壁136包括具有轴承表面142的弓形部分140，曲轴118的轴颈144(在图1中示出)保持在所述轴承表面上。在实施例中，轴承表面142可以经机加工以在其上接收轴承插入件(未示出)以用于保持轴颈144。在另一实施例中，轴承表面142可以经机加工以与轴颈144直接接合。在实施例中，轴承表面142具有半圆形轮廓。在实施例中，当轴承盖138联接到曲轴轴承壁136时，曲轴轴承壁136的轴承表面142与轴承盖138的轴承表面143一起限定用于接收轴颈144的圆形开口139。
图4示出了根据本公开的一个实施例的曲轴轴承壁136和轴承盖138的分解图。参考图3和图4，为了将轴承盖138安装在曲轴轴承壁136上，曲轴轴承壁136包括第一纵向联接部分146和从第一纵向联接部分146延伸的第一横向联接部分148。第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148配置成与轴承盖138联接。
第一纵向联接部分146包括第一水平机加工表面150(在图5中示出)，其配置成与轴承盖138的第一配合表面152接合。第一横向联接部分148包括第一竖直机加工表面154，其配置成与轴承盖138的第二配合表面156接合。此外，第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148中的每一个包括第一组孔158，用于接收第一组紧固构件160以将轴承盖138与曲轴轴承壁136联接。尽管在所示实施例中第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148示出为每个包括一个孔158，但应当理解，第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148中的每一个中可以存在一个以上的孔。此外，在各种实施例中，第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148中的一个可以包括第一组孔158。在各种实施例中，第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148的第一组孔158可以是螺纹孔，其配置成与相应的第一组紧固构件160的螺纹部分接合。
曲轴轴承壁136还包括第二纵向联接部分162和从第二纵向联接部分162延伸的第二横向联接部分164。第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164配置成与轴承盖138联接以限定用于可旋转地支撑曲轴118的开口139。在实施例中，第一和第二纵向联接部分146、162相对于弓形部分140彼此相对地对称定位，并且第一和第二横向联接部分148、164相对于弓形部分140彼此相对地对称定位。
第二横向联接部分164包括从轴承表面142延伸的与第一水平机加工表面150相对的第二水平机加工表面166。第二水平机加工表面166配置成与轴承盖138的第三配合表面168接合。此外，第二横向联接部分164包括第二竖直机加工表面170，其配置成与轴承盖138的第四配合表面172接合。
第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164中的每一个包括第二组孔174，用于接收第二组紧固构件176以将轴承盖138与曲轴轴承壁136联接。尽管在所示实施例中第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164示出为每个包括一个孔158，但应当理解，第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164中的每一个中可以存在一个以上的孔。此外，在各种实施例中，第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164中的一个可以包括第二组孔158。在各种实施例中，第二纵向联接部分162和第二横向联接部分164的第二组孔174可以是螺纹孔，其配置成与相应的紧固构件176的螺纹部分接合。
曲轴轴承壁136还包括铸造在曲轴轴承壁136上的第一倒角肩部部分180。第一倒角肩部部分180形成于第一纵向联接部分146和第一横向联接部分148之间。在实施例中，第二倒角肩部部分182还可以在第二纵向联接部分162与第二横向联接部分164之间铸造在曲轴轴承壁136上。在实施例中，第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182可以彼此相同。
第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182可以分别包括第一倒角表面184和第二倒角表面186。第一倒角表面184可以与第一水平机加工表面150和第一竖直机加工表面154相切。此外，第二倒角表面186可以与第二水平机加工表面166和第二竖直机加工表面170相切。
图5示出了根据本公开的一个实施例的曲轴轴承壁136的一部分的放大视图，示出了第一倒角肩部部分180。出于解释目的，在下文中仅描述第一倒角肩部部分180，但应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本文提供的第一倒角肩部部分180的描述可同样适用于第二倒角肩部部分182。
第一倒角肩部部分180具有带有预定半径‘R’的大致凸形形状。在示例中，第一倒角肩部部分180可以具有带有变化半径的任何其它曲线形状。例如，第一倒角肩部部分180可以沿着其长度具有变化半径。在所示实施例中，第一倒角肩部部分180具有半圆形形状。此外，可以基于曲轴轴承壁136、曲轴118和铸造主体112的各种构造、操作和几何参数确定大致凸形形状或预定半径‘R’。在实施例中，预定半径‘R’小于51mm。尽管在本实施例中，预定半径‘R’小于51mm，但应理解，预定半径‘R’可以替代地大于51mm，而不脱离本公开的范围。
第一倒角肩部部分180限定曲轴轴承壁136和轴承盖138之间的间隙‘C’。在实施例中，第一倒角肩部部分180具有预定半径‘R’，使得曲轴轴承壁136和轴承盖138之间的间隙‘C’对应于预定半径‘C’。
尽管在所示实施例中第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182示出为彼此相同，但应理解，第二倒角肩部部分182可以具有与第一倒角肩部部分180不同的尺寸、几何和/或构造特性。在一个示例中，第二倒角肩部部分182可以具有大于或等于预定半径‘R’的半径。在另一示例中，第二倒角肩部部分182可以具有不同于第一倒角肩部部分180的形状的形状。
工业适用性
本发明涉及任何内燃发动机，其中曲轴118使用轴承盖138可旋转地安装在气缸体102上。发动机100的气缸体102可通过任何类型的铸造工艺制成。气缸体102的曲轴轴承壁136可以在铸造期间一体地形成于气缸体102的铸造主体112中。第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182也可以在铸造期间一体地形成于曲轴轴承壁136内。因此，由于气缸体102可以制造为单件铸件，因此可以避免其它处理和/或制造操作，由此最小化气缸体102的制造时间。
此外，第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182可以有助于减少与轴承盖138的表面接触，由此减小曲轴轴承壁136中的应力集中。此外，可以基于发动机100的轴承盖138的具体要求适当地选择第一倒角肩部部分180和第二倒角肩部部分182的尺寸。例如，第一倒角肩部部分180的预定半径‘R’和第二倒角肩部部分182的半径可以基于轴承盖138的类型、尺寸和尺度而变化。
另外，为了安装不同类型的曲轴118，第一水平机加工表面150、第二水平机加工表面166、第一竖直机加工表面154和第二竖直机加工表面170中的一个或多个可以适当地进行机加工以与不同类型的轴承盖接合。因此，制造商能够灵活地生产气缸体102以安装各种曲轴类型。
虽然已经参考上述方面具体示出和描述了本公开的各方面，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所公开的内容的精神和范围的情况下，可以通过对所公开的机器、系统和方法的修改而设想到各个附加方面。这些方面应当被理解为落入如根据权利要求及其任何等同物所确定的本公开的范围之内。

Claims (16)

1.一种发动机(100)的气缸体(102)，所述气缸体(102)包括：
限定一个或多个气缸孔(114)的铸造主体(112)；
形成于所述铸造主体(112)内的曲轴轴承壁(136)，所述曲轴轴承壁(136)配置成与轴承盖(138)可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机(100)的曲轴(118)的开口(139)；以及
铸造在所述曲轴轴承壁(136)上的倒角肩部部分(180)。
2.根据权利要求1所述的气缸体(102)，其中所述倒角肩部部分(180)限定所述曲轴轴承壁(136)和所述轴承盖(138)之间的间隙(C)。
3.根据权利要求2所述的气缸体(102)，其中所述倒角肩部部分(180)具有预定半径(R)，使得所述曲轴轴承壁(136)和所述轴承盖(138)之间的所述间隙(C)对应于所述预定半径(R)。
4.根据权利要求3所述的气缸体(102)，其中所述预定半径(R)小于51mm。
5.根据权利要求1所述的气缸体(102)，其中所述倒角肩部部分(180)具有半圆形形状。
6.根据权利要求1所述的气缸体(102)，其中所述曲轴轴承壁(136)包括：
第一纵向联接部分(146)，所述第一纵向联接部分配置成与所述轴承盖(138)联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机(100)的所述曲轴(118)的所述开口(139)；以及
从所述第一纵向联接部分(146)延伸的第一横向联接部分(148)，所述第一横向联接部分(148)配置成与所述轴承盖(138)联接，其中所述倒角肩部部分(180)形成于所述第一纵向联接部分(146)和所述第一横向联接部分(148)之间。
7.根据权利要求6所述的气缸体(102)，其中所述曲轴轴承壁(136)包括：
第二纵向联接部分(162)，所述第二纵向联接部分配置成与所述轴承盖(138)联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机(100)的所述曲轴(118)的所述开口(139)；以及
从所述第二纵向联接部分(162)延伸的第二横向联接部分(164)，所述第二横向联接部分(164)配置成与所述轴承盖(138)联接，其中倒角肩部部分(182)形成于所述第二纵向联接部分(162)和所述第二横向联接部分(164)之间。
8.根据权利要求7所述的气缸体(102)，其中所述第一纵向联接部分(146)和所述第一横向联接部分(148)中的每一个包括用于接收第一组紧固构件(160)以使所述轴承盖(138)与所述曲轴轴承壁(136)联接的第一组孔(158)，并且所述第二纵向联接部分(162)和所述第二横向联接部分(164)中的每一个包括用于接收第二组紧固构件(176)以使所述轴承盖(138)与所述曲轴轴承壁(136)联接的第二组孔(174)。
9.一种发动机(100)，其包括：
气缸盖(104)；
与所述气缸盖(104)接合的铸造主体(112)，所述铸造主体(112)限定一个或多个气缸孔(114)；
形成于所述铸造主体(112)内的曲轴轴承壁(136)，所述曲轴轴承壁(136)配置成与轴承盖(138)可拆卸地联接以限定用于可旋转地支撑曲轴(118)的开口(139)，所述曲轴轴承壁(136)包括：
配置成与所述轴承盖(138)联接的第一纵向联接部分(146)；以及
从所述第一纵向联接部分(146)延伸的第一横向联接部分(148)，所述第一横向联接部分(148)配置成与所述轴承盖(138)联接；以及
铸造在所述曲轴轴承壁(136)上的第一倒角肩部部分(180)，所述第一倒角肩部部分(180)形成于所述第一纵向联接部分(146)和所述第一横向联接部分(148)之间。
10.根据权利要求9所述的发动机(100)，其中所述第一倒角肩部部分(180)限定所述曲轴轴承壁(136)和所述轴承盖(138)之间的间隙(C)。
11.根据权利要求10所述的发动机(100)，其中所述第一倒角肩部部分(180)具有预定半径(R)，使得所述曲轴轴承壁(136)和所述轴承盖(138)之间的所述间隙(C)对应于所述预定半径(R)。
12.根据权利要求11所述的发动机(100)，其中所述预定半径(R)小于51mm。
13.根据权利要求9所述的发动机(100)，其中所述第一倒角肩部部分(180)具有半圆形形状。
14.根据权利要求9所述的发动机(100)，其中所述第一纵向联接部分(146)和所述第一横向联接部分(148)中的每一个包括用于接收一组第一紧固构件(160)以使所述轴承盖(138)与所述曲轴轴承壁(136)联接的第一组孔(158)。
15.根据权利要求9所述的发动机(100)，其中所述曲轴轴承壁(136)包括：
第二纵向联接部分(162)，所述第二纵向联接部分配置成与所述轴承盖(138)联接以限定用于可旋转地支撑所述发动机(100)的所述曲轴(118)的所述开口(139)；以及
从所述第二纵向联接部分(162)延伸的第二横向联接部分(164)，所述第二横向联接部分(164)配置成与所述轴承盖(138)联接，其中第二倒角肩部部分(182)形成于所述第二纵向联接部分(162)和所述第二横向联接部分(164)之间。
16.根据权利要求15所述的发动机(100)，其中所述第二纵向联接部分(162)和所述第二横向联接部分(164)中的每一个包括用于接收第二组紧固构件(176)以使所述轴承盖(138)与所述曲轴轴承壁(136)联接的第二组孔(174)。
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