CN1904386A - 用于内燃机的鼓风机外壳 - Google Patents
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Abstract
一种使用于发动机的鼓风机外壳。鼓风机外壳用于接收吸入空气的气流,并且发动机包括至少一个气缸。鼓风机外壳包括进气口、容纳在过滤器舱中的空气过滤器和邻接过滤器舱的气流管。气流管配置成将空气导引到至少一个气缸中。气流管包括第一表面和第二表面,第一表面相对于第二表面倾斜以将穿过管的空气从第一表面离开朝向第二表面偏转。第一表面将空气分成第一部分和其中具有偏转的颗粒物质的第二部分。管还具有允许空气从管流入空气过滤器的孔和排气窗。
Description
相关申请
本申请要求2005年2月2日提交的美国临时专利申请No.60/649,155的优先权,其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及内燃机,并且尤其涉及用于内燃机的鼓风机外壳。
发明背景
许多内燃机配设有在发动机操作过程中强迫冷却空气在特定发动机表面上穿过的风扇或鼓风机。风冷发动机通常包括发动机气缸和包含冷却翅片形式的散热器的气缸盖。在这一点上,通常会配设风扇和鼓风机来迫使空气流过冷却翅片,从而冷却发动机。若要进一步增强冷却空气的循环,并且因此而改进发动机的冷却过程,许多发动机包括将冷却空气导引到发动机中需要冷却的不同区域的特殊的外壳和/或管道系统。
风扇也可以向发动机提供空气来用于气缸中的燃烧反应。空气在进入燃烧室之间会穿过过滤器吸入从而从气流中除去碎屑。对于在具有很大数量的气载灰尘和微粒碎屑的环境中操作的发动机,通常会配设罩等来力图减少进入外壳和管道系统的灰尘和碎屑的数量。然而,即使将罩放置在在适当的位置,灰尘和碎屑仍然会进入鼓风机外壳。因此就希望进一步减少通过过滤器吸入的空气中的灰尘和碎屑的数量以延长过滤器的寿命。
发明内容
本发明提供一种发动机使用的鼓风机外壳。鼓风机外壳用于接收吸入空气,并且包括空气经过其流入鼓风机外壳的进气口、容纳在过滤器舱中的空气过滤器和邻接过滤器舱的气流管。气流管配置成导引将由发动机的至少一个气缸使用的用于燃烧的空气。气流管具有第一表面和第二表面。第一表面相对于第二表面倾斜以将穿过管的空气从第一表面离开朝向第二表面偏转。第一表面将空气分成第一部分和其中具有偏转的颗粒物质的第二部分。气流管还包括孔,该孔允许空气从气流管流到空气过滤器,空气的第一部分移动穿过该孔进入空气过滤器。管还界定了排气窗,空气的第二部分通过排气窗离开鼓风机外壳。
在一个实施例中,鼓风机外壳还包括侧壁,并且其中,第一表面和侧壁界定了使空气穿过其以进入空气过滤器的孔。在另一个实施例中,侧壁垂直于第一表面布置,这样空气的第一部分就从大体上与第一表面平行的方向急剧地转向大体上与侧壁平行的方向,从而经过侧壁并且进入过滤器。在另一个实施例中,排气窗的横截面积的尺寸设计成使从外部环境回流的空气最少。在另一个实施例中,管包括上游端和下游端,并且其中,管在上游端处的横截面积大于下游端处的横截面积。在另一个实施例中,第一表面包括倾斜部,所述倾斜部在第二表面上方垂直地布置,这样撞击倾斜部的气流中的颗粒物质就朝第二表面向下落下。
本发明还提供了一种发动机,该发动机具有至少一个气缸、空气/燃料混合装置、围绕轴旋转以将气流吸入发动机的风扇和鼓风机外壳。鼓风机外壳包括在风扇径向外部布置的进气口、容纳在过滤器舱中的空气过滤器和至少一个气流管。气流管包括空气通过其离开鼓风机外壳的排气窗和第一表面。第一表面具有偏转穿过气流管的空气的倾斜部。倾斜部将空气分成具有第一数量的颗粒物质的第一部分和具有第二数量的颗粒物质的第二部分,且第二数量不同于第一数量。
通过查看下面的详细说明和附图,本发明的其它特征将对本领域的技术人员显而易见。
附图说明
图1是包括体现本发明的鼓风机外壳的内燃机的示意图。
图2是图1中所示鼓风机外壳的分解透视图。
图3是图1中所示鼓风机外壳的透视图。
图4是图1中所示鼓风机外壳的顶视图。
图5是沿图4中的线5-5剖开的局部剖视图。
图6是沿着图4中的线6-6剖开的分解局部剖视图。
图7是图6中所示鼓风机外壳的侧视图。
图8是沿着图4中的线8-8剖开的分解局部剖视图。
具体实施方式
在详细说明本发明的一个实施例之前,应当理解,本发明并不局限于其应用到下列说明中所述或附图中所示的部件的详细结构和配置。本发明能够以其它实施例实现并且能够以多种方式实践或是执行。而且,应当理解,在此使用的措词和术语是是用于说明的目的并且不应视为进行限制。在此使用的“包括”、“具有”和“包含”及其变化意味着包含其后列出的条目及其等效物以及附加的条目。
图中显示了体现本发明的内燃机10和鼓风机外壳14。如图1中示意性地所示的那样,发动机10包括可旋转地支撑曲轴(未显示)的发动机机体18和第一和第二发动机气缸装置22a、22b,它们均包括发动机气缸和发动机气缸盖,如本领域中已知的那样。气缸盖可以与气缸整体地形成,或者气缸盖和气缸可以是分离的部件。气缸装置22a、22b从发动机机体18相对于彼此以一个角度延伸。在这一点上,所示的发动机10是V形双排发动机,然而鼓风机外壳14可以适用于其它类型的发动机,这些类型的发动机具有其它气缸配置,包括但不限于单缸发动机和例如直排、对置、径向和V形配置的多缸发动机。另外,鼓风机外壳14可以应用于具有水平或垂直曲柄的发动机,或是能够以多种操作朝向进行操作的发动机。
发动机10也包括被支撑以围绕轴30旋转的风扇26。在一些实施例中,风扇26连接到从发动机机体18延伸的曲轴的端部,然而,其它风扇配置也是可能的。风扇26围绕轴线30旋转来增强空气在各个发动机表面上的流动以冷却发动机10,如本领域中已知,并且向发动机10提供燃烧空气。
鼓风机外壳14连接发动机10上并且包括第一外壳部34,第一外壳部34大体上覆盖发动机机体18的一部分并且界定了进气口38。进气口38与风扇26流体连通,并且在所示实施例中,进气口38通常围绕着风扇26并且与轴线30大体上同心。风扇筛网40连接到风扇26上来减少空运灰尘和碎屑进入鼓风机外壳14。应当理解,在一些实施例中,风扇筛网40是固定罩,它直接连接到鼓风机外壳14上并且可以不与风扇26一起旋转。
第一外壳部34包括前壁42,前壁42大体上垂直于轴线30,与发动机机体18相间隔,并且界定了进气口38。第一外壳部34还包括侧壁46,侧壁46从前壁42朝发动机机体18延伸。在一些实施例中,侧壁46直接连接到发动机机体18上。在其他的实施例中,可以配设附加的壁、轴套、延伸部分等来将第一外壳部34连接到发动机上。侧壁46包括弓形段和平面段,并且通常平行于轴线30延伸。当然,侧壁46的具体配置至少部分地取决于鼓风机外壳14连接的发动机10的配置。前壁42和侧壁46与发动机机体18配合来至少部分地界定冷却空气可以由此流过的气流室。
发动机10还包括空气/燃料混合装置,该装置在所示实施例中是化油器54。化油器54是置于发动机气缸装置22a、22b之间并且如本领域中已知的那样经由进气歧管58向发动机10供应燃料和空气的混合物。发动机10使用的燃料可以是汽油、柴油或是其它类型的燃料。图2中所示的进气歧管58包括分别向第一气缸装置22a和第二气缸装置22b的气缸盖输送燃料/空气混合物的流道62a、62b。
应当理解,发动机10可以设计成也可以与其它空气/燃料混合装置一起使用。例如可以配设燃料喷射系统(未显示)来将燃料喷射到节气门主体中、进气流道62a、62b中或是直接喷射到发动机燃烧室中,且燃料喷射系统除其它外包括节气门主体、燃料共轨和一个或多个喷油嘴。在其它结构中,可以配设气体燃料混合器(未显示),这样发动机就可以操作气体形式的燃料例如天然气。
虽然风扇筛网40可以作用来防止一些灰尘和碎屑进入鼓风机外壳14,但是由风扇26通过罩40吸入鼓风机外壳14中的空气仍然包含灰尘和碎屑。因此,就会希望发动机10包括空气过滤器70来将灰尘和碎屑从移动穿过鼓风机外壳14的燃烧空气中除去。第一外壳部34还界定了过滤器舱74,空气过滤器70就放置在过滤器舱74中。鼓风机外壳14还包括连接到第一外壳部34上以围住过滤器舱74的过滤器罩78。
气流管82沿着过滤器舱74的任一侧延伸。图3-8中所示的气流管82的横截面室矩形的并且导引由风扇26吸入的空气的一部分通过空气过滤器70,并且导引空气的一部分进入发动机10外部的环境中。应当理解,尽管在所示实施例中鼓风机外壳14包括两个空气管,但是在其它发动机配置中,尤其是仅仅使用一个气缸的配置中,可以使用单个空气管并且这仍然落在本发明的范围内。在其它实施例中,可以使用两个以上的空气管。还应该理解,尽管所示实施例中气流管的横截面是矩形,但是本发明的其它实施例可能会包括具有不同横截面形状的空气管,这些横截面包括但并不限于圆形、卵形、正方形或梯形。
管82包括具有倾斜部88的上表面或第一表面86、下表面或第二表面90,并且界定了排气窗92。倾斜部88向下或是朝下表面或第二表面90倾斜以朝着相对的第二表面90偏转移动通过管82的气流中的灰尘和碎屑的颗粒。管82还包括位于上表面86下游并且邻接过滤器舱74的侧壁94。管82的上表面或第一表面86界定了开口96,空气在进入过滤器舱74时会通过开口96。应当理解,在本发明的其它实施例中,倾斜部可以配设在管内的另一个表面上,例如在侧壁上或是在下表面上。
参见图7,倾斜部88从表面86以大约15度的角度向相对的第二表面90倾斜,并且它具有的长度大约为管82的整个长度的百分之十一。倾斜部88具有大约与管82相等的宽度。应当理解,该尺寸是近似的,并且其它尺寸也是可能的并且也会落在本发明的范围中。
当风扇26旋转时,空气通过进气口38吸入并且进入第一外壳部34。然后前壁42和侧壁46就朝气缸装置22a、22b导引一些空气。取决于发动机配置,前壁42和侧壁46可以配置成导引不同数量的冷却空气经过发动机气缸和气缸盖。例如,如果发动机是顶置阀或是顶置凸轮发动机,侧壁46就可以配置成朝气缸盖外部导引较大百分比的冷却空气,而如果发动机是侧置气门发动机,侧壁46就可以配置成朝发动机气缸导引较大百分比的冷却空气。可以配设各种类型的挡板和/或附加的通路来依照具体发动机的冷却要求分配冷却空气。
另一部分吸入鼓风机外壳14的空气经过管82。这部分空气中的一些将穿过进气歧管58进入气缸,并且一些空气将穿过管82并且进入发动机10外部的环境。沿第一表面86行进的空气将碰撞倾斜部88。倾斜部88将使气流中的大块灰尘和碎屑偏转以落到管82的相对的第二表面90上。包括偏转的灰尘和碎屑在内的沿着第二表面90行进的空气(即,“脏”空气)将穿过管82并且通过排气窗92进入发动机10外部的大气中。
在第一表面86附近流动的空气将通过侧壁94上方的开口96吸入并且通过空气过滤器70,在其中将除去未由倾斜部88偏转的灰尘和碎屑的大部分剩余颗粒。燃烧空气必须在管82急转弯以移动超过侧壁94并且通过开口96到达过滤器70。第二表面90附近的碎屑颗粒必须克服其动量、重力(在竖直轴发动机配置中)以及作用在颗粒上的空气的其它力来运载到空气过滤器舱74中。通过使得开口96的面积最大化,可以将从管82进入过滤器舱74的空气的速度保持得尽可能的低,从而减少可以克服作用在碎屑颗粒上的反向力以进入过滤器舱74的碎屑颗粒的数量。这会进一步减少移动到过滤器70的碎屑的数量。
然后净化空气移动通过进气弯管98,通过化油器54,并且进入进气歧管58。通过偏转移动通过过滤器70的气流中灰尘和碎屑的大颗粒,可以延长过滤器的寿命,因为过滤器不太可能被大颗粒的碎屑堵塞。当过滤器70需要清洁和/或替换时,可以从第一外壳部34移走过滤器罩78,这样使用者就能移走过滤器70。
管82的尺寸控制空气从鼓风机外壳14流出的量。因此就优化管82从风扇26到过滤器74的面积并因此而优化排气窗92的尺寸,从而确保发动机10具有比用于发动机的燃烧更多的气流,而同时避免冷却空气的不必要的排出。由于管82的尺寸较大,所有会减小吸入鼓风机外壳14即可用于冷却气缸装置22a、22b的空气的数量。过多减少用于冷却的空气的数量会导致发动机中的过热问题。因此就希望对管82的尺寸进行优化。
在发动机10的每转中由风扇26吸入鼓风机外壳14的空气的体积大约是恒定的。在发动机10的每转中吸入气缸装置22a、22b用于燃烧的空气的数量会随着容积效率改变,并且在发动机的最大转矩处最大。因为燃烧空气流(即流动通过过滤器70并且通过化油器54进入进气歧管58的空气)在最大转矩处最大,所以流出排气窗92的空气的净流量在最大转矩处最低。在最大转矩处,管82在倾斜部88的下游端100的横截面积足够大以使从排气窗92流出的“脏”空气的数量最大化并且很少空气回流入排气窗92并且进入过滤器舱74。回流到空气管82中的空气会将更多的灰尘和碎屑导入过滤器70中,这就会堵塞过滤器70和/或缩短过滤器70的有效寿命。当存在适当的气流可供发动机10燃烧时(即当管82的面积足够大时),很少有空气会回流到排气窗92中。
在所示实施例的鼓风机外壳14中,管82在倾斜部88的下游端100处具有大约一平方英寸的横截面积,这样少量的过量空气就从排气窗92流出。这种管尺寸就使管82的尺寸最优化,这样就有一些向外流的气流,而同时允许对发动机10的适当冷却。管82在倾斜部88的上游端102处的横截面积大约比下游端100处的横截面积大百分之二十八。应当理解,尽管在所示实施例中显示了该面积比,但是其它面积比也是可能的并且仍然落在本发明的范围内。
在下列权利要求中可以发现本发明的各个特征。
Claims (29)
1.一种用于发动机的鼓风机外壳,发动机包括至少一个气缸,并且鼓风机外壳用于接收空气,所述鼓风机外壳包括:
进气口,空气经过该进气口流入鼓风机外壳;
容纳在过滤器舱中的空气过滤器;以及
设计成导引吸入空气的气流管,所述气流管具有
第一表面,
第二表面,第一表面相对于第二表面倾斜以使穿过气流管的空气从第一表面离开朝向第二表面偏转,将空气分成第一部分和其中具有偏转的颗粒物质的第二部分,
允许空气从气流管流到空气过滤器的孔,空气的第一部分移动穿过该孔进入空气过滤器,以及
排气窗,设计成使空气的第二部分穿过排气窗离开鼓风机外壳。
2.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,发动机包括风扇,并且其中进气口布置成接收来自风扇的空气。
3.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,还包括邻接过滤器舱的可拆的过滤器罩。
4.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,所述至少一个气缸包括两个气缸,并且还包括将空气导引到空气过滤器的第二气流管。
5.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,发动机包括空气/燃料混合装置,并且其中经过空气过滤器的空气引入到空气/燃料混合装置中。
6.如权利要求5所述的鼓风机外壳,其特征在于,空气/燃料混合装置是化油器,并且其中空气经由进气歧管引入化油器。
7.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,空气管的横截面为圆形、卵形、正方形、梯形或矩形。
8.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,空气管还包括侧壁。
9.如权利要求8所述的鼓风机外壳,其特征在于,第一表面和侧壁界定了所述使空气穿过以进入空气过滤器的孔。
10.如权利要求9所述的鼓风机外壳,其特征在于,侧壁垂直于第一表面布置,这样空气的第一部分就从大体上与第一表面平行的方向转向以在侧壁上经过并且进入空气过滤器。
11.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,排气窗的横截面积的尺寸设计成使从外部环境回流的空气最少。
12.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,气流管包括上游端和下游端,并且其中气流管在上游端处的横截面积大于下游端处的横截面积。
13.如权利要求12所述的鼓风机外壳,其特征在于,上游端的横截面积大约比下游端的横截面积大百分之二十八。
14.如权利要求12所述的鼓风机外壳,其特征在于,上游端的横截面积大约比下游端的横截面积大百分之15和40之间。
15.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,第一表面包括平部和倾斜部,并且其中倾斜部以大约等于十五度的角度从平部朝第二表面倾斜。
16.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,第一表面包括平部和倾斜部,并且其中倾斜部以大约10度到30度之间的角度从平部朝第二表面倾斜。
17.如权利要求1所述的鼓风机外壳,其特征在于,第一表面包括倾斜部,所述倾斜部在第二表面上方垂直地布置,从而撞击倾斜部的空气中的颗粒物质就朝向第二表面向下落下。
18.一种发动机,包括:
气缸;
空气/燃料混合装置;
风扇,围绕风扇轴旋转以将空气吸入发动机中,其中的一些空气由空气/燃料混合装置使用;以及
鼓风机外壳,所述鼓风机外壳包括
布置成从风扇接收空气的进气口,
容纳在过滤器舱中的空气过滤器,以及
邻接过滤器舱的气流管,所述气流管设计成导引空气的运动,所述气流管具有
排气窗,一些空气穿过所述排气窗离开鼓风机外壳,以及
第一表面,所述第一表面具有使穿过气流管的空气偏转的倾斜部,所述倾斜部将气流管中的空气分为具有第一数量的颗粒物质的第一部分和具有第二数量的颗粒物质的第二部分,且第二数量不同于第一数量。
19.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,空气的第二部分通过排气窗流出鼓风机外壳进入外部环境。
20.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,气流管界定了孔,从而空气的第一部分就从气流管进入空气过滤器。
21.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,气流管在倾斜部的上游端附近具有第一横截面积并且在倾斜部的下游端附近具有第二横截面积,并且其中第一横截面积大于第二横截面积。
22.如权利要求21所述的发动机,其特征在于,第一横截面积大约比第二横截面积大百分之二十八。
23.如权利要求21所述的发动机,其特征在于,第一横截面积大约比第二横截面积大百分之十五到百分之四十之间。
24.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,倾斜部从第一表面的剩余部分倾斜大约十五度。
25.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,倾斜部从第一表面的剩余部分倾斜的度数在大约十度和三十度之间。
26.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,排气窗的横截面积的尺寸设计成使从外部环境回流的空气最少。
27.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,还包括将空气导引到空气过滤器中的第二气流管。
28.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,第一表面的倾斜部在空气管的第二表面上方垂直地布置,这样撞击倾斜部的空气中的颗粒物质就朝第二表面下落,并且其中空气的第二部分由空气管的第二表面导引。
29.如权利要求18所述的发动机,其特征在于,空气的第一部分中颗粒物质的第一数量小于空气的第二部分中颗粒物质的第二数量。
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