CN114825755A - 用于机动车辆的发动机组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的发动机组件(100)。该组件具有：曲柄轴(110)，容纳在曲柄箱(120)中；凸轮链窗口(130)，油路径从缸盖经过凸轮链窗口(130)到达曲柄箱(120)中的油槽；以及一体式起动发电机(ISG)(200)，具有可旋转地安装在曲柄轴(110)的一个端部上的转子(210)，转子在圆周表面上具有多个突出部(212)；其中转子(210)的圆周表面通过凸轮链窗口(130)从缸盖接收油，并且多个突出部(212)使油朝向靠近ISG(200)的曲柄箱盖(122)的内壁(122A)飞溅，由此冷却油。

Description

用于机动车辆的发动机组件

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的发动机组件。

背景技术

在常规机动车辆中，磁电机(还被称为点火式磁电机)向火花点火式发动机的点火系统提供电流。磁电机是具有发电机性质的旋转辅助设备，其具有产生交流电周期性脉冲的永磁体。在火花点火式发动机中，磁电机向火花塞提供高电压脉冲。

在包括磁电机的这些常规机动车辆中，还需要起动电动机用于发动机的启动。为了启动发动机，起动电动机被连接至安装在曲柄轴上的环形齿轮，以用于使扭矩输入倍增，并且被连接至邻近的起动驱动单向离合器以将扭矩从起动电动机传递至环形齿轮。容纳除了磁电机和起动电动机之外的环形齿轮和起动驱动单向离合器的需求导致曲柄轴的长度延伸，以及由此尤其在磁电机侧上更宽的曲柄箱。

在这种常规机动车辆中，发动机油的返回路径开始于发动机油在该处向活塞提供润滑的发动机的缸盖(并且在一些情况中为空气和燃料阀提供润滑)，并且终止于设置在曲柄箱中的油槽，并且穿过为凸轮链设置的窗口。尽管油从油槽到缸盖的离开路径通过油泵建立，返回路径大致为重力辅助的。返回路径中的发动机油被流过曲柄箱的环境空气冷却。

然而，常规机动车辆中的油返回路径不能实现油的有效冷却，因为环境空气与曲柄箱的外表面接触，并且在传统的油返回路径中，油路径在从缸盖返回至油槽时远离曲柄箱的外表面。

这不仅影响油温还影响发动机性能，因为在更高温度下操作的油会随着时间丧失其润滑性并且无法在缸盖处提供必要的热交换和润滑。

这类常规设计还具有导致曲柄轴更高度悬伸(overhang)的更多数量的机械部件(例如环形齿轮和起动驱动单向离合器)，其导致更多的端部挠曲和噪声。

而且，由这种常规设计引起的热问题可能导致发动机油超过有毒空气污染物(TACS)限值操作。

由此，本领域中存在对于解决至少上述问题的发动机组件的需求。

发明内容

在本发明的一个方面中，本发明涉及一种用于机动车辆的发动机组件。该组件具有：曲柄轴，容纳在曲柄箱中；凸轮链窗口，油路径从缸盖经过凸轮链窗口到达曲柄箱中的油槽；以及一体式起动发电机(ISG)。该ISG具有可旋转地安装在曲柄轴的一个端部上的转子，其中转子在圆周表面上具有多个突出部。转子的圆周表面通过凸轮链窗口从缸盖接收油，并且多个突出部使油朝向靠近ISG的曲柄箱盖(cover crankcase)的内壁飞溅，由此冷却油。

在本发明的一个实施例中，ISG的转子与凸轮链窗口竖直对准。

在本发明的另一个实施例中，该发动机组件具有定位在凸轮链窗口下方的导流板，以将油导向至ISG的转子的圆周表面上。

在本发明的另一个实施例中，该发动机组件包括：轴承，安装在曲柄轴上；以及凸轮链链轮，沿曲柄轴的长度夹在轴承和ISG之间。在本发明的一个实施例中，曲柄箱在车辆宽度方向上尺寸减小。

在本发明的另一方面中，本发明涉及一种用于机动车辆的一体式起动发电机。该ISG具有：转子，该转子在其圆周表面上具有多个突出部，并被配置成安装在曲柄轴的一个端部上。

在本发明的一个实施例中，一体式起动发电机的转子上的多个突出部用作曲柄位置感测装置。

附图说明

将参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。这些图意在是示意性的而非限制性的。尽管本发明大致在这些实施例的背景下描述，但应当理解，不意在将本发明的范围限制于这些特定实施例。

图1显示了根据本发明的一个实施例的示例性机动车辆。

图2是根据本发明的一个实施例的用于机动车辆的发动机组件的截面图。

图3显示了根据本发明的一个实施例的一体式起动发电机。

图4显示了根据本发明的一个实施例的一体式起动发电机。

图5是根据本发明的一个实施例的用于机动车辆的发动机组件的一部分的截面图。

图6显示了常规配置中发动机运行温度与根据本发明的一个实施例的当前配置中发动机运行温度的比较。

具体实施方式

本发明涉及一种用于机动车辆的发动机组件。更具体地，本发明涉及用于机动车辆的发动机组件以提供油的有效冷却。

图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性机动车辆10。机动车辆10包括竖直布置的IC发动机12。优选地，IC发动机12是单缸型IC发动机。机动车辆10包括前轮14、后轮16、框架构件、座椅组件18以及燃料箱20。框架构件包括头管22、主管24、下管(未显示)以及座椅导轨(未显示)。头管22支撑转向轴(未显示)和通过下部支架(未显示)附接至转向轴的两个伸缩式前悬架26(仅显示出一个)。两个伸缩式前悬架26支撑前轮14。前轮14的上部部分被在转向轴的端部处安装至伸缩式前悬架26的下部部分的前挡泥板28覆盖。把手30被固定至未显示的上部支架，并且能够向两侧旋转。头灯32、遮护板(未显示)和仪表板(未显示)被设置在头管22的上部部分上。框架构件包括可以位于IC发动机12的前面且从头管22向下倾斜延伸的下管。框架构件的主管24位于IC发动机12的上方并且从头管22向后延伸。IC发动机12被安装在下管的前面，并且IC发动机12的后部被安装在主管24的后部部分处。在一个实施例中，IC发动机12被竖直安装，其中缸体在曲柄箱上方竖直延伸。在一个替代实施例中，IC发动机12被水平安装(未显示)，其中缸体从曲柄箱向前水平延伸。在一个实施例中，缸体布置在下管后方。

燃料箱20被安装在主管24的水平部分上。座椅导轨接合至主管24并且向后延伸以支撑座椅组件18。后摆臂34被连接至框架构件以竖直摆动，并且后轮16被连接至后摆臂34的后端。大致上，后摆臂34由单后悬架36(如本实施例中示出的)支撑或者通过在机动车辆10的两侧上的两个悬架支撑。尾灯单元(未显示)被布置在机动车辆10的端部处以及座椅组件18的后部处。扶手杆(未显示)也被设置在座椅导轨的后部上。设置在座椅18下方的后轮16通过从IC发动机12通过链传动机构(未显示)传递的IC发动机12的驱动力旋转。后挡泥板38被布置在后轮16的上方。

进一步地，车辆的排气管40在终止于消音器42之前从IC发动机12竖直向下延伸直至某一点，并且之后沿着车辆长度纵向地在IC发动机12下方延伸。消音器42通常邻近后轮16布置。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于机动车辆10的发动机组件100的截面图。如所示出的，发动机组件100具有容纳在曲柄箱120中的曲柄轴110。曲柄轴110由包括附接至活塞的连接杆的一系列曲柄销的曲柄机构驱动，以将活塞的往复运动转变成旋转运动。曲柄轴110具有线性轴线112，曲柄轴110绕该线性轴线112旋转。在本实施例中，IC发动机12为单缸发动机，一个连接杆连接至曲柄轴110的一个曲柄销。

如图中进一步示出的，发动机组件100进一步具有凸轮链窗口130。凸轮链窗口130是曲柄箱120中的孔口，其被设置以允许曲柄轴110经由凸轮链连接至凸轮轴。由曲柄轴110驱动的凸轮轴经由多个凸轮销操作IC发动机12中的进气阀和排气阀。在本发明中，油从IC发动机12的缸盖到曲柄箱120中的油槽的返回路径被导向通过凸轮链窗口130。油在其离开路径中从油槽利用油泵到达缸盖，并且在润滑缸盖中的排气阀和进气阀以及往复活塞之后，通过凸轮链窗口130返回至油槽。

如图中进一步所示出的，发动机组件100进一步具有安装在曲柄轴110的一个端部上的一体式起动发电机(ISG)200。如图3和图4中所示出的，ISG 200具有转子210，在转子的圆周表面上具有多个突出部212，转子210随曲柄轴110在与曲柄轴110相同的轴线112上旋转。在本发明的一个实施例中，转子210上的突出部212用作曲柄位置感测装置，其中曲柄位置角度传感器(未显示)基于突出部212的旋转检测曲柄轴110的位置。ISG被配置成在启动期间向发动机12提供扭矩，并在发动机12运行时作为发电机利用来自曲柄轴110的能量。ISG 200还被配置成向火花塞提供脉冲信号以用于点火，由此替代传统磁电机和起动电动机配置。由ISG 200替代磁电机和起动电动机配置还取消了对机械部件(例如环形齿轮和起动驱动单向离合器)的需要，其允许曲柄轴110的长度减小。在本发明的一个实施例中，曲柄轴110的长度相对于常规配置减小高达15-20mm。曲柄轴110的长度的减小使得曲柄箱120以及由此发动机组件100的宽度减小。

参考图2，其中本申请中曲柄轴110长度减小允许油在其返回路径中从凸轮链窗口130受重力辅助落到转子210的圆周表面上。当油落到转子210的圆周表面上时，由于突出部212中断油的流并且转子210的旋转所给予的离心力，油对旋转中的突出部212的冲击产生飞溅效应。

飞溅效应使油相对于曲柄轴110的旋转轴线112向外飞溅并且飞溅到靠近ISG 200的曲柄箱盖122的内表面122A上。油落到转子210的圆周表面上以及随后的飞溅效应已经由如图中所示出的箭头描绘。所述曲柄箱盖122的外表面122B被暴露于环境空气，并且在车辆运行时，环境空气经过所述曲柄箱盖122的外表面122B。行进的空气遇到所述曲柄箱盖122的外表面，由此冷却所述曲柄箱盖122并且因此冷却与所述曲柄箱盖122的内表面122A接触的油。在本发明的一个实施例中，所述曲柄箱盖122由铝制成，通过行进的环境空气提供对所述曲柄箱盖122的有效冷却。

飞溅到所述曲柄箱盖122的内表面122A上而被冷却的油由重力辅助流向曲柄箱120中的油槽，因此完成其返回路径，其能够从返回路径被油泵朝向缸盖再次泵送。

在本发明的一个实施例中，ISG 200的转子210与凸轮链窗口130竖直对准，从而使得油在其返回路径从凸轮链窗口130受重力辅助直接落到转子210的圆周表面上。

在本发明的一个实施例中，发动机组件100进一步具有定位在凸轮链窗口130下方的导流板(未显示)，以将油朝向转子210的圆周表面导向，其对于进一步增强飞溅效应具有更高的有效性。

图5示出了根据本发明的一个实施例的发动机组件100。如所示出的，发动机组件100进一步具有轴承140，其支撑曲柄轴110并允许曲柄轴110在发动机12操作期间旋转。发动机组件100进一步具有凸轮链链轮150，其为具有与凸轮链啮合的轮齿/齿的异形轮(profiled wheel)。凸轮链链轮150耦接至曲柄轴110，从而使得其随曲柄轴110旋转并且由此使凸轮轴旋转。在本配置中，凸轮链链轮150沿着曲柄轴110的长度被夹在轴承140和ISG200之间。

曲柄轴悬伸160由曲柄轴110在凸轮链链轮150和ISG 200之间的长度限定。如图5中所示出的，本配置允许曲柄轴悬伸160最小化，其进一步减小曲柄轴110端部挠曲并且由此减小发动机运行时的噪声、振动和刺耳声。

更小的曲柄轴悬伸160还允许曲柄箱120在车辆宽度方向上尺寸减小，意味着骑乘者的脚进一步远离曲柄箱120，这为行进的环境空气创造了更佳的空气流路径并且由此使冷却更加有效。

如图6中所示出的，本配置中的发动机12运行温度相比于常规配置中的发动机运行温度显著降低。通过本发明能够实现多达3摄氏度的温差，使发动机12平均运行温度从110摄氏度降至107摄氏度。

有利地，本发明提供了一种允许曲柄轴长度减小的发动机组件，其允许ISG的转子与凸轮链窗口对准并且由此允许油在其返回路径中更有效的冷却。这种油的有效冷却延长了油的寿命周期并且通过将发动机操作温度维持在较低水平而改善了发动机性能，同时还使油保持在TACS限值内。

进一步地，本配置消除了对额外的机械元件(例如磁电机、环形齿轮和单向离合器)的需要，降低了曲柄轴悬伸并且减小了发动机运行期间的噪声、振动和刺耳声。

本配置中的所述曲柄箱盖相比于覆盖磁电机的常规曲柄箱盖尺寸减小，并且因此本配置允许实现更紧凑的发动机以及对于行进的空气的更佳的空气流路径，从而提供更有效的冷却。

尽管已经针对特定实施例描述了本发明，在不背离由随附权利要求所限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员显然可以做出各种改变和变型。

Claims (7)

1.一种用于机动车辆的发动机组件(100)，包括：

曲柄轴(110)，容纳在曲柄箱(120)中；

凸轮链窗口(130)，油路径从缸盖经过所述凸轮链窗口(130)到达所述曲柄箱(120)中的油槽；以及

一体式起动发电机(ISG)(200)，具有可旋转地安装在所述曲柄轴(110)的一个端部上的转子(210)，所述转子在圆周表面上具有多个突出部(212)；其中所述转子(210)的圆周表面通过所述凸轮链窗口(130)从所述缸盖接收油，并且所述多个突出部(212)使所述油朝向靠近所述ISG(200)的曲柄箱盖(122)的内壁(122A)飞溅，由此冷却所述油。

2.如权利要求1所述的发动机组件(100)，其中所述转子(210)与所述凸轮链窗口(130)对准。

3.如权利要求1所述的发动机组件(100)，包括定位在所述凸轮链窗口(130)下方的导流板，以将所述油导向至所述ISG的转子(210)的圆周表面上。

4.如权利要求1所述的发动机组件(100)，包括轴承(140)和凸轮链链轮(150)，所述轴承(140)安装在所述曲柄轴(110)上，并且所述凸轮链链轮(150)沿所述曲柄轴(110)的长度夹在所述轴承(140)和所述ISG(200)之间。

5.如权利要求1所述的发动机组件(100)，其中所述曲柄箱(120)在车辆宽度方向上尺寸减小。

6.一种用于机动车辆的一体式起动发电机(ISG)(200)，所述ISG包括：转子(210)，所述转子(210)在其圆周表面上具有多个突出部(212)，并且被配置成安装在曲柄轴(110)的一个端部上。

7.如权利要求6所述的一体式起动发电机(ISG)(200)，其中所述转子(210)上的多个突出部(212)用作曲柄位置感测装置。

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