CN204783394U - 内燃发动机和曲轴 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种内燃发动机(110)，其包括一个发动机汽缸(125)，所述发动机汽缸装备有活塞(140)以及流体泵组件(505)，所述活塞联接以旋转曲轴(145)，所述流体泵组件包括装备有用于增压流体的抽吸柱塞的流体泵(180)，所述抽吸柱塞由压配合或键合在所述曲轴(145)上的凸轮(500)驱动。还涉及用于该内燃发动机(110)的曲轴(145)。

Description

内燃发动机和曲轴
技术领域
本公开总体涉及一种内燃发动机和用于该内燃发动机的曲轴。
背景技术
用于机动车辆的内燃发动机(ICE)通常包括发动机体，其限定至少一个汽缸，所述汽缸容纳联接以旋转曲轴的往复活塞。汽缸由汽缸盖封闭，汽缸盖与往复活塞协同合作以限定燃烧室。燃料和空气混合物被置于燃烧室中并被点燃，由此产生热膨胀的排气气体，所述排气气体引起活塞的往复运动。燃料由对应的燃料喷射器喷射进入每个汽缸内。在高压下将燃料从与高压燃料泵180流体连接的燃料轨提供至燃料喷射器，所述高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料的压力。
高压泵可以是所谓的单体泵(unitpump)，其包括柱塞，所述柱塞借助于凸轮传动装置而被驱动用于在设置在泵壳中的孔内往复运动。
凸轮传动装置通常包括凸轮，其安装在发动机的凸轮轴上，借此凸轮沿着凸轮轴旋转，与凸轮从动件(诸如滚子)协同合作，以在燃料被增压的过程中传送柱塞的抽吸(pumping)冲程。回位弹簧维持凸轮从动件与凸轮轮廓接触。
单体泵被定位为由安装在凸轮轴上的凸轮驱动，这会造成一系列的问题，这是因为单体泵相对于传统燃料泵吸收更多的扭矩，从而对正时传动(其将曲轴和凸轮轴的旋转同步)以及对配气系统(valve-trainsystem)本身造成明显的动态扰动或应力。
已知的单体泵组件还要求附加的凸轮轴承以承受更高负载。
最终，由凸轮轴驱动的单体泵的位置使得将单体泵定位在汽缸盖内是困难的。
所公开的实施例的目的是克服上文提到的问题，并且特别地，是为了消除对正时驱动以及对配气机构本身的高动态应力，所述高动态应力对已知的组件是典型具有的。
本公开的另一目的是借助于简单、合理并且廉价的解决方法来达到这些目标。
这些目的以及其他目的通过在独立权利要求中所报道的实用新型的实施例来实现。从属权利要求界定了本实用新型的实施例的优选的和/或尤其有利的方面。
实用新型内容
本实用新型提供一种内燃发动机，该内燃发动机包括一个发动机汽缸，所述发动机汽缸装备有活塞以及流体泵组件，该活塞联接为旋转曲轴，该流体泵组件包括装备有用于增压流体的抽吸柱塞的流体泵，该抽吸柱塞由压配合或键合在该曲轴上的凸轮驱动。
本公开的实施例提供一种内燃发动机，其包括一个发动机汽缸，所述汽缸装备有联接以旋转曲轴的活塞以及包括装备有用于增压流体的抽吸柱塞的流体泵，抽吸柱塞由压配合或键合(pressfittedorkeyed)在曲轴上的凸轮驱动。
该实施例的优势是其使得缩小配气机构和正时驱动部件的材料要求和设计尺寸成为可能，最终允许CO2的减少。
根据本实用新型的实施例，流体泵是用于将增压的燃料施加至燃料喷射器(所述燃料喷射器用于将燃料喷射进汽缸内)的流体单体泵。
上述实施例的优势是其确保正时驱动系统的改进的可靠性，当由凸轮轴驱动时，所述稳定性受到由燃料单体泵的存在而引起的动态应力的影响。
还在该情况中，配气机构和正时驱动部件的材料要求和设计尺寸可以被缩小。例如，可使用用于凸轮轴的灰口铸铁和用于柴油发动机的8mm节链(pitchchain)，并且最后，可使用用于凸轮至凸轮传动的塑料齿轮。
根据本实用新型的另一实施例，内燃发动机装备有与燃料单体泵流体连通的燃料轨。
该实施例的优势是其允许显著地增加燃料压力(当前的市场趋势需要时)而不受正时驱动方面的约束。
根据本实用新型的另一实施例，燃料单体泵被定位在内燃发动机的发动机体上。
该实施例的优势是其允许泵在紧靠凸轮轴的体积中更容易的封装，因为在该位置上更多的空间是可用的。
根据本实用新型的另一实施例，燃料单体泵被定位在内燃发动机的油底壳内。
该实施例的优势是，为了获得更紧凑的发动机设计，其允许通过开发油底壳内的可用空间来提供用于泵的封装的可替代解决方法。
根据本实用新型的又一实施例，流体泵是用于将增压油的液压泵，所述油被施加至与发动机相关联的促动器。
根据本实用新型的仍另一实施例，凸轮是是单瓣(singlelobed)凸轮或多瓣(multilobed)凸轮。
该实施例的优势是，其允许取决于发动机中的汽缸数量而将凸轮的尺寸设定为具有所要求数量的瓣。
根据本实用新型的另一实施例，发动机是装备有两个燃料单体泵的V形发动机(V-engine)，所述两个燃料单体泵设置在关于凸轮的相对位置。
该实施例的优势是其允许使用相同的凸轮驱动两个单体泵。
本实用新型还包括一种用于内燃发动机的曲轴，所述内燃发动机包括一个发动机缸体，所述缸体装备有联接以旋转曲轴的活塞，所述曲轴装备有压配合或键合在其上的凸轮。
附图说明
现将通过示例的方式、参考以下附图描述各种实施例，其中所述附图为：
图1示出了汽车系统；
图2是属于图1所示汽车系统的内燃发动机的剖面图；以及
图3是根据本实用新型的实施例的燃料泵组件的透视图；
图4-5是根据本实用新型的替换实施例的燃料泵组件的透视图；以及
图6是在单个图中示出了本实用新型的各种实施例的透视图。
附图标记
100汽车系统
110内燃发动机(ICE)
120发动机体
125汽缸
130汽缸盖
140活塞
145曲轴
150燃烧室
155凸轮相位器
160燃料喷射器
170燃料轨
180燃料泵
190燃料源
200进气歧管
205空气进气管道
210进气空气口
215汽缸的阀
220排气气体口
225排气歧管
230涡轮增压器
240压缩机
250涡轮机
260中间冷却器
270排气系统
275排气管
280排气后处理系统
290VGT促动器
300EGR系统
310EGR冷却器
320EGR阀
330节气门体
340质量空气流量和温度传感器
350歧管压力和温度传感器
360燃烧压力传感器
380冷却剂和油的温度和水平传感器
400燃料轨压力传感器
410凸轮位置传感器
420曲轴位置传感器
430排气压力和温度传感器
445加速踏板位置传感器
450电子控制单元(ECU)
500曲轴上的凸轮
505燃料单体泵组件
510滚子(凸轮从动件)
520回位弹簧
530泵壳
540油底壳
550泵柱塞
具体实施方式
现将参考附图来描述优选的实施例。
一些实施例可包括图1和图2所示的汽车系统，其包括具有发动机缸体120的内燃发动机(ICE)110，发动机缸体限定至少一个汽缸125，汽缸具有联接以旋转曲轴145的活塞140。汽缸盖130与活塞140协同合作以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)置于燃烧室150中并被点燃，导致热膨胀的排气气体，所述排气气体引起活塞140的往复运动。燃料由至少一个燃料喷射器160提供，并且空气通过至少一个进气口210。在高压下将燃料从与高压燃料泵180流体连通的燃料轨170提供至燃料喷射器160，该高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料的压力。汽缸125的每个具有至少两个阀215，它们由与曲轴145正时旋转的凸轮轴135促动。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150内，并且交替地允许排气气体通过端口220排出。在一些示例中，凸轮相位器155可选择性地改变在凸轮轴135和曲轴145之间的正时。
空气可通过进气歧管200分配到(一个或多个)进气口210。空气进气管道205可从周围环境向进气歧管200提供空气。在其它实施例中，可设置节气门体330以调节进入歧管200内的空气流量。仍在其它实施例中，可设置强制空气系统，如涡轮增压器230，其具有旋转地联接至涡轮机250的压缩机240。压缩机240的旋转增加了在管道205和歧管200中的空气压力和温度。置于管道205中的中间冷却器260可降低空气的温度。涡轮机250通过从排气歧管225接收排气气体而旋转，所述排气歧管从排气口220引导排气气体，并且使排气气体在膨胀通过涡轮机250之前通过一系列叶片。排气气体排出涡轮机250并且被引入排气气体系统270内。该示例示出了一种可变几何涡轮机(VGT)，该涡轮机带有布置为移动叶片来改变通过涡轮机250的排气气体流量的VGT促动器290。在其它实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何的，和/或可包括废气门。
排气系统270可包括具有一个或多个排气后处理装置280的排气管275。后处理装置可以是被配置为改变排气气体组成的任何装置。后处理装置280的一些示例包括，但不限于，催化转化器(两元或三元)、氧化催化器、稀氮氧化物捕集器(leanNOxtraps)、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(SCR)系统、以及微粒过滤器。其它实施例可包括联接在排气歧管225和进气歧管200之间的排气再循环(EGR)系统300。EGR系统300可包括以降低EGR系统300中的排气气体的温度的EGR冷却器310。EGR阀320调节EGR系统300中的排气气体流量。
汽车系统100还可包括电子控制单元(ECU)450，所述电子控制单元与一个或多个与ICE100相关联的传感器和/或装置通信。ECU450可从各种传感器接收输入信号，所述传感器被配置为产生和与ICE110相关联的各种物理参数成比例的信号。所述传感器包括，但不限于，质量空气流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油的温度和水平传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440、以及加速踏板位置传感器445。此外，ECU450可产生至各种控制装置的输出信号，所述控制装置被布置为控制ICE110的运行，所述控制设备包括但不限于，燃料喷射器160、节气门体330、EGR阀320、VGT促动器290、以及凸轮相位器155。注意的是，虚线用于表示在ECU450与各种传感器和装置之间的通信，但为了清楚起见而省略了一些。
现在转到ECU450，该设备可包括数字中央处理单元(CPU)，其与记忆系统和接口总线通信。CPU被配置为运行作为程序存储在记忆系统中的指令，并且发送和接收信号至/自接口总线。所述记忆系统可包括各种存储类型，所述存储类型包括光学存储、磁性存储、固态存储、以及其它非易失性(non-volatile)记忆。接口总线可被配置为发送、接收、并调节模拟和/或数字信号至/自各种传感器和控制装置。程序可使用本文中所述公开的方法，允许CPU进行该方法的步骤并控制ICE110。
作为ECU450的代替，汽车系统可具有不同类型的处理器以提供电子逻辑电路，例如，嵌入式控制器、机载计算机、或可被配置在车辆中的任何处理模块。
图3是根据本实用新型的实施例的燃料泵组件505的透视图，燃料泵组件505包括由压配合或键合在曲轴145上的凸轮500驱动的燃料单体泵180。
燃料单体泵180包括柱塞550(图6)，以提供压力至被传送至喷射器160的燃料，柱塞550被驱动用于在设置在泵壳530(图6)中的孔内往复运动。
在本实用新型的实施例中，燃料轨170是与燃料单体泵180流体连通的，以传送燃料至喷射器160。
压配合或键合在发动机110的曲轴145上的凸轮500与凸轮从动件(诸如滚子510)协同合作，在凸轮500与曲轴145一起旋转而使燃料增压的过程中传送柱塞550的抽吸冲程。回位弹簧520维持滚子510与凸轮500的轮廓接触。
凸轮500可以是单瓣凸轮或多瓣凸轮。例如，凸轮500可以是双瓣凸轮或三瓣凸轮或四瓣凸轮。
因为燃料单体泵180是紧密地联接至曲轴145的，所以其可被定位在发动机体120上或，在其他实施例中，可被定位在发动机110的基座上或油底壳540内。
例如，图3图示了单体泵180，其处于适合被定位在内燃发动机110的机座中的位置，图4图示了单体泵180，其处于适合被定位在发动机110的油底壳540中的位置。
图5图示了实施例，其中单体泵180被定位在相对于发动机的内体(interblock)内的凸轮500的上部位置。
图6在单个图中示出了本实用新型的各种实施例的透视图。
例如，在一些实施例中，诸如V形发动机，两个燃料单体泵180’、180”可被定位在发动机110周围的相对位置并且均由在曲轴145上的相同凸轮500驱动。
在本实用新型的替代实施例中，如参考燃料单体泵180所描述的，用于增压被施加至与发动机110相关联的促动器的油的液压泵可以以类似的方式操作。
也就是说，液压泵由压配合或键合在曲轴145上并且取决于应用而由具有合适数量瓣的凸轮500驱动。在凸轮500与曲轴145一起旋转而使油增压的过程中，凸轮500与液压泵的凸轮从动件协同合作以传送柱塞550的抽吸冲程。
因为不同的值可以适合于不同的汽车系统，所以在先前的描述中所提到的各种参数的值意图是以范例性的并且非限制性的方式意指的，而不背离本实用新型的各种实施例。
虽然前面概述和细节描述中展示出了至少一个示例性实施例，但是应当意识到的是有大量的变化存在。还应意识到的是，一个或多个示例性实施例仅为示例，并且非意图为以任何方式限制范围、应用或配置。然而，前述的概述和细节描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的便捷路线图，应理解是在所描述的实施例中的功能和布置可具有各种变化而非背离附属权利要求及其法律等价物所陈述的范围。

Claims (9)

1.一种内燃发动机(110)，其特征在于，该内燃发动机包括一个发动机汽缸(125)，所述发动机汽缸装备有活塞(140)以及流体泵组件(505)，所述活塞联接为旋转曲轴(145)，所述流体泵组件包括装备有用于增压流体的抽吸柱塞(550)的流体泵，所述抽吸柱塞(550)由压配合或键合在所述曲轴(145)上的凸轮(500)驱动。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述流体泵是燃料单体泵(180)，所述燃料单体泵用于增压被施加至燃料喷射器(160)的燃料，所述燃料喷射器用于将燃料喷射到所述汽缸(125)内。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机(110)，其特征在于，该内燃发动机还包括与所述燃料单体泵(180)流体连通的燃料轨(170)。
4.如权利要求1所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述流体泵(180)被定位在所述内燃发动机(110)的发动机体(120)上。
5.如权利要求1所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述流体泵(180)被定位在所述内燃发动机(110)的油底壳(540)内。
6.根据权利要求1所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述燃料泵是用于增压被施加至与所述发动机相关联的促动器的油的液压泵。
7.如权利要求1所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述凸轮(500)是单瓣凸轮或多瓣凸轮。
8.如权利要求1或2所述的内燃发动机(110)，其特征在于，所述发动机(110)是装备有两个燃料单体泵(180)的V形发动机，所述两个燃料单体泵设置在关于所述凸轮(500)的相对位置。
9.一种用于内燃发动机(110)的曲轴(145)，其特征在于，该内燃发动机包括一个发动机汽缸(125)，所述发动机汽缸装备有联接为旋转所述曲轴(145)的活塞(140)，所述曲轴(145)装备有压配合或键合在其上的凸轮(500)。
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