發動機的冷卻液泵和管道的布置的制作方法

專利名稱：發動機的冷卻液泵和管道的布置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機，特別地，該發動機可以用在交通工具中，比如陸地交通工具，特別用在汽車中。
背景技術：
汽車發動機主要產生動力以驅動汽車，同時還產生必須被驅散的熱量。通常可以這樣水冷汽車發動機泵使冷卻液(主要成分是水)循環通過發動機缸體和汽缸蓋，在汽缸蓋和缸體上冷卻液被加熱,然后冷卻液循環通過冷卻器，在冷卻器中熱水的能量被傳送給穿過冷卻器的氣流。然后冷卻水返回發動機缸體。已知水泵有多種布置方式。在一個實施例中，電動水泵安裝在合適的位置，根據發 動機的冷卻要求來接通或切斷電動水泵。其它實施例包括發動機驅動的水泵，通常由來自發動機的曲柄軸的傳送帶驅動。在一個實施例中，提供曲柄軸驅動的水泵作為獨立單元。所述水泵相對于發動機缸體是可移動的，以能夠適當地張緊傳動皮帶。在另一個實施例中，水泵安裝在發動機缸體的前表面。已知的發動機包括用于將活塞的往復運動轉變為旋轉運動以提供動力的曲柄軸。發動機通常包括汽缸蓋，該汽缸蓋具有每汽缸一個或多個進氣閥，每汽缸一個或多個排氣閥。進氣閥和排氣閥的開啟和關閉通常由通過曲柄軸驅動的凸輪軸控制。當凸輪軸是上凸輪軸或凸輪軸是雙上凸輪軸時，凸輪軸由鏈條驅動，通常安裝在與發動機的安裝飛輪的端部相對的端部。或者，凸輪軸可由一連串的齒輪驅動。無論哪種情況，正時齒輪蓋都安裝在發動機缸體的端面，以將燃油保留在正時室內，并且防止污垢和其它污染物進入正時室。US 6453868顯示了一種發動機缸體，正時齒輪蓋安裝在發動機缸體的前面。冷卻液泵安裝在正時齒輪蓋上。將冷卻液泵安裝在正時齒輪蓋上會產生較長的發動機。較長的發動機不適合在一種類型的交通工具中縱向安裝而在另一種類型的交通工具中橫向安裝。

發明內容
本發明之目的是提供相對短的發動機。本發明的另一目的是提供一種發動機，其易于以縱向或橫向的方式安裝在交通工具中，也易于連接到相關冷卻器。因此，本發明提供了一種發動機，包括缸體、冷卻液泵和正時齒輪蓋，冷卻液泵安裝在缸體上，正時齒輪蓋具有流入管道、流出管道和旁通管道，流入管道與流出管道和旁通管道流體連通，流入管道、流出管道和旁通管道與正時齒輪蓋一體地形成。與將冷卻液泵安裝到正時齒輪蓋上相比，將冷卻液泵安裝到發動機缸體上會產生相對短的發動機。使流入管道、流出管道和旁通管道與正時齒輪蓋一體地形成可允許冷卻液從汽缸蓋傳送到安裝有冷卻液泵的缸體(通過旁通管道)或傳送到冷卻器(通過流出管道)。在一個實施例中，流入管道是單個流入管道。有利地，通過制造單個流入管道，只需要單個密封件以用于單個流入管道。在一個實施例中，單個流入管道面向汽缸蓋出口。有利地，單個密封件配置在單個流入管道和汽缸蓋之間。在一個實施例中，正時齒輪蓋與流入管道、流出管道和旁通管道一體鑄造。有利地，以這樣的方式鑄造正時齒輪蓋提供了使流入管道、流出管道和旁通管道與正時齒輪蓋一體地形成的有效方法。
在一個實施例中，流出管道位于旁通管道上方。有利地，相對于旁通管道以這樣的方式定位流出管道可以創造相對短的用于流出管道和旁通管道的空間包圍部分(space envelope)。在一個實施例中，流出管道和/或旁通管道定位在冷卻液泵上方。有利地，相對于冷卻液泵以這樣的方式定位流出管道和/或旁通管道只需要相對短的用于這些部件的空間包圍部分。在一個實施例中，流出管道和/或旁通管道相對于汽缸蓋橫向定向。有利地，當將發動機縱向和橫向定位在交通工具中時，相對于汽缸蓋橫向定向流出管道允許相對短的軟管連接到相關冷卻器。有利地，通過相對于汽缸蓋橫向定向旁通管道允許相對短的軟管連接到安裝在缸體上的冷卻液泵。在一個實施例中，發動機缸體包括從缸體橫向突出的突緣，所述突緣限定了位于第一側上的泵入口和位于第二側上的葉輪殼體的至少一部分，所述突緣包括孔以允許冷卻液從所述泵入口經由所述孔流到所述葉輪殼體的所述一部分。有利地，進入泵的冷卻液入口和至少一部分葉輪殼體可以與發動機缸體一體地形成。當鑄造發動機殼體時，這尤其有利。在一個實施例中，所述突緣至少部分地限定泵出口。有利地，因為通過在突緣內限定泵出口使冷卻液從泵流入缸體，不要求使用分隔軟管或類似物使水從泵流到缸體。在一個實施例中，突緣包括用于發動機安裝的接合點。在一個實施例中，發動機缸體限定了正時齒輪蓋表面，正時齒輪蓋匹配正時齒輪蓋表面，突緣包括泵表面，泵匹配泵表面，正時齒輪蓋表面與泵表面共面。有利地，這樣的布置允許通過單個操作機加工出缸體的前表面。在一個實施例中,冷卻液泵表面的一部分越過(across)泵出口的一部分形成橋。有利地，水流入由所述橋和泵出口限定的孔口，而后在缸體內循環。這樣的橋使得在正時齒輪蓋和泵體之間不需要任何進一步的密封部件就使泵體與正時齒輪蓋分離。在一個實施例中，發動機缸體包括安裝在所述突緣的所述第一側的恒溫器。有利地，通過將恒溫器安裝在所述突緣的第一側(后側)，可以部分沿缸體定位恒溫器，而不需要定位在發動機前方，因此釋放了發動機前方的空間。本發明的另一方面提供了一種將第一發動機組裝進第一交通工具，以及將第二發動機組裝進第二交通工具的方法，第一發動機的缸體與第二發動機的缸體相同和/或第一發動機的冷卻液泵與第二發動機的冷卻液泵相同和/或第一發動機的正時齒輪蓋與第二發動機的正時齒輪蓋相同，所述方法包括以下步驟將第一發動機在橫向方位組裝進第一交通工具，所述方法也包括以下步驟將第二發動機在縱向方位組裝進第二交通工具。


下面結合附圖僅以示例的方式描述本發明，附圖中圖I是本發明發動機的某些部件的局部分解圖；圖IA是圖I的一部分的放大視圖；
圖2是與圖I的發動機聯合使用的正時齒輪蓋的正視圖；圖3是圖2的正時齒輪蓋的后視圖；圖4是圖I的發動機的正等軸測圖；圖5是圖4的側等軸測圖；圖6顯示了交通工具中本發明的發動機的第一安裝狀態；圖7顯示了第二交通工具中圖6的發動機的第二安裝狀態。
具體實施例方式參見圖I至圖5，圖中顯示了發動機10，該發動機具有發動機缸體12、汽缸蓋14和正時齒輪蓋16。所述發動機包括曲柄軸18，驅動皮帶輪20安裝在該曲柄軸上。所述發動機還包括冷卻液泵22 (已知可為水泵)。為了有助于解釋，所述發動機缸體12具有由缸體和汽缸蓋的配合面限定的頂部24。所述缸體具有由正時齒輪蓋16限定的前部26。所述發動機具有鄰近離合器或類似傳動部件的后部28。所述發動機缸體具有由曲柄軸18的附近限定的底部30。術語“頂部”、“前部”、“后部”和“底部”限定出“發動機坐標”系，并且意在幫助理解發動機的各部件的相對位置，而并不是為了限制發動機在使用中的方位，例如，當將發動機安裝到交通工具上時。發動機10是直列四缸發動機，然而本發明涉及具有任意數量汽缸的發動機的任何構造。本發明還涉及具有任意類型的汽缸方位的發動機，例如，直列發動機、V型發動機、W型發動機、對置汽缸發動機(臥式發動機)等。發動機缸體12包括突緣32，該突緣從發動機缸體12橫向突出。所述突緣32具有由大致平面36包圍的中心孔34。所述突緣還包括大致圓柱表面38。表面36和表面38限定出葉輪殼體40的一部分。突緣32還包括凹槽42，所述凹槽部分地限定出離開水泵22的出口。凹槽42相對于大致圓柱表面38大致切線地定向。突緣32包括刻有螺紋的孔，用于容納下面描述的螺栓46。突緣32包括具有孔50的交流發電機安裝突緣48。發動機缸體12包括平的前表面52，前表面包括部分53和部分54，正時齒輪蓋抵接部分53，冷卻液泵22抵接部分54。汽缸蓋14安裝在發動機缸體12的頂部，具有由進氣管56限定的進口側55。汽缸14還具有由連接到排氣歧管23 (見圖6和圖7)的排氣管(未示出)限定的排氣側57。汽缸蓋14包括冷卻液通道58 (已知可為汽缸蓋出口)。汽缸蓋密封墊介于汽缸蓋和缸體之間。正時齒輪蓋16通過鑄造而成,包括孔60,曲柄軸的一部分伸出孔60。正時齒輪蓋16包括正時齒輪蓋流入管道62。正時齒輪蓋冷卻液通道包括流出管道64和旁通管道66。環繞正時齒輪蓋的外圍限定了平的密封面68。密封面68接合發動機缸體的前表面52的部分53，以將燃油保留在正時齒輪蓋和發動機缸體之間形成的空間內，以及防止諸如污垢和灰塵等污染物進入所述空間。所述空間以已知的方式容納定時鏈、曲柄軸鏈輪、進口上凸輪軸鏈輪(overhead inlet cam shaft sprocket)、排氣上凸輪軸鏈輪(overhead exhaustcam shaft sprocket)。在替代的實施例中，所述空間容納替代的正時布置,例如驅動單個上凸輪軸的正時布置、驅動能夠推動桿和搖桿以打開閥門的凸輪軸的正時布置、通過齒輪而不是鏈條運轉的正時布置，可以使用齒形帶替代鏈條等。溝槽70限定在正時齒輪蓋16的密封面71上。溝槽70容納諸如常溫硫化密封劑之類的密封劑。密封劑以水密方式接合發動機缸體12的部分53A。螺栓孔73容納螺栓74，螺栓74將正時齒輪蓋16固定到發動機缸體12。螺栓孔75容納螺栓76以確保密封劑70壓緊在部分53A上，從而確保正時齒輪蓋和發動機缸體之間的水密連接。在替代的實施 例中，可以使用密封墊代替密封劑70，或者除了密封劑70外可以使用密封墊。冷卻液泵22直接安裝在缸體12上。冷卻液泵22包括具有軸承(未示出)的泵體78，所述軸承可旋轉地安裝在葉輪軸80。葉輪(未示出)定位在大致圓柱表面38內，葉輪片的邊緣定位成緊接但是不接觸大致圓柱表面38和大致平面36。驅動皮帶輪82與葉輪軸80連接，由通過來自驅動皮帶輪20的傳送帶(未示出)驅動。所述泵體78包括以水密方式接合密封劑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與部分54接合，正時齒輪蓋的密封面68與部分53接合。有利地，這使得通過單個加工操作就可以同時機加工出部分54和53。同時，部分53A也與部分53共面。有利地，這使得通過單個操作就可機加工出部分53A、53和54。在替代的實施例中，可以使用密封墊代替密封劑84，或者除了密封劑84外可以使用密封墊。葉輪殼體40和凹槽42在一側是敞開的，由泵體78封閉。因此泵出口 41由泵體78的鄰近部分和凹槽42限定。需要注意的是，缸體的部分54A越過凹槽42的端部形成橋。通過泵體78的密封面83接合密封劑84的鄰近部分和部分54A。由部分54A形成的橋允許在泵體78和正時齒輪蓋16之間存在間隙86。因此，正時齒輪蓋16和泵體78可以是完全的分離部件，可以在不同時間組裝到發動機上。間隙86和由部分54A形成的橋意味著首先通過密封劑84和泵體78的密封面83之間形成的密封，其次通過接合缸體的部分53的密封面71，可以使凹槽42內的冷卻劑與正時室內的空間分離。因此，由冷卻液引起對在正時室內燃油的污染與由在正時室內的燃油引起對冷卻液的污染一樣都非常不可能。包括恒溫器(未示出)的殼體90位于突緣32的冷卻液進口側(突緣的后側)。殼體90包括入口 91、入口 92和入口 93。殼體的出口 94連接到鄰近孔34的發動機缸體12。在發動機運轉和恒溫器關閉時，冷卻液流經由孔34進入葉輪殼體40，其中，旋轉的葉輪(由傳送帶和滑輪82驅動的曲柄軸驅動)將冷卻液流泵送入泵出口 41，進而注入缸體的冷卻液通道。而后冷卻液循環通過缸體、汽缸蓋，從汽缸蓋出口 58流入正時齒輪蓋流入管道62，特別是流入旁通管道66，在旁通管道處，冷卻液流通過軟管95流入入口 92，通過入口 92可再次繞發動機循環。當恒溫器打開時(也就是當發動機過熱時)，大部分冷卻液流會通過入口 91進入殼體90，然后進入葉輪殼體，在葉輪殼體處，冷卻液流會再次環繞缸體和汽缸蓋循環，而后進入正時齒輪蓋流入管道62。在這些情況下，大部分冷卻液流會進入流出管道64，進而流進冷卻器。冷卻器的出口會使水流流回入口 91以允許冷卻的冷卻液環繞發動機再次循環。即使在恒溫器殼體打開時，有限量的冷卻液也會通過旁通管道66再次循環，這在已知的發動機中是普遍的。當需要加熱艙室(cabin)時，一定量的冷卻液會從發動機流入艙室加熱冷卻器，并且通過入口 93流回。連接發動機冷卻器的連接器(也就是，流出管道64和入口 91)的特別位置使得易于相對于交通工具縱向或橫向安裝發動機。參見圖6,顯示(示意性)了第一交通工具的發動機隔室96。箭頭A表示交通工具移動的正常方向，在這種情況中，相對于交通工具橫向安裝發動機10，換句話說，發動機曲柄軸定位成與移動方向成90度。在這種情況下，冷卻器97配置在發動機的前方，因為流出管道64和入口 91相對于發動機坐標橫向地定向，而在此情況中相對于交通工具坐標縱向地定向，所以需要將流出管道64連接到冷卻器的管道工程和需要將入口 91連接到冷卻器 的管道工程相對較短。參見圖7，顯示了第二交通工具的發動機隔室98。箭頭A表示交通工具移動的正常方向。已相對于交通工具縱向地安裝了發動機，換句話說，發動機的機軸與交通工具的縱軸平行。在這種情況中，冷卻器99安裝在發動機的前面，因為流出管道64和入口 91相對于發動機橫向地定向(當考慮到發動機坐標時)，所以只需要相對較短的軟管以將流出管道連接到冷卻器，同時將入口 91連接到冷卻器99。因此，有可能使用相同的發動機，將其橫向安裝在一個交通工具中，縱向安裝在另一個交通工具中，同時在冷卻器和發動機之間仍能保持相對短的軟管連接。具體地說，本發明提供具有同樣的缸體和/或同樣的冷卻液泵和/或同樣的正時齒輪蓋的發動機(同樣的或不同的)，可以將發動機橫向安裝在一個交通工具中或縱向安裝在另一個交通工具中。如以上所述，正時齒輪蓋16通過鑄造而成。通常所述鑄造是鋁合金鑄造，然而也可以設想其它材料。正時齒輪蓋的流入管道、流出管道和旁通管道與正時齒輪蓋一體地形成。在替代的實施例中，流入管道、流出管道和旁通管道可以通過諸如裝配(fabrication)和焊接與正時齒輪蓋一體地形成。
權利要求
1.一種發動機，包括缸體、冷卻液泵和正時齒輪蓋，所述冷卻液泵安裝在所述缸體上，所述正時齒輪蓋具有流入管道、流出管道和旁通管道，所述流入管道與所述流出管道和所述旁通管道流體連通，所述流入管道、所述流出管道和所述旁通管道與所述正時齒輪蓋一體地形成。
2.如權利要求I所述的發動機，其中，所述流入管道是單個流入管道。
3.如權利要求2所述的發動機，其中，所述單個流入管道面向汽缸蓋出口。
4.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述流出管道是單個流出管道和/或所述旁通管道是單個旁通管道。
5.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述正時齒輪蓋與所述流入管道、流出管道和旁通管道一體鑄造。
6.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述流出管道定位在所述旁通管道上方。
7.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述流出管道和/或所述旁通管道定位在所述冷卻液泵上方。
8.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述流出管道和/或所述旁通管道相對于汽缸蓋橫向地定向。
9.如權利要求8所述的發動機，其中，所述汽缸蓋具有進氣側和排氣側，所述流出管道和/或所述旁通管道橫向地定向在所述進氣側上。
10.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述發動機的缸體包括從所述缸體橫向地突出的突緣，所述突緣限定出位于第一側的泵入口和位于第二側的葉輪殼體的至少一部分，所述突緣包括孔以允許冷卻液從所述泵入口經由所述孔流到所述葉輪殼體的所述一部分。
11.如權利要求10所述的發動機，其中，所述突緣至少部分地限定出泵出口。
12.如權利要求11所述的發動機，其中，所述葉輪殼體的所述一部分包括大致柱形部分，所述泵出口相對于所述大致柱形部分切線地定向。
13.如權利要求10至12任一所述的發動機，包括汽缸蓋表面，該汽缸蓋表面限定出缸體頂部，所述葉輪殼體的所述一部分位于所述汽缸蓋表面的下方。
14.如權利要求13所述的發動機，其中，所述葉輪殼體的所述一部分位于所述泵出口的下方。
15.如權利要求10至14任一所述的發動機，所述突緣包括泵表面，泵配合在所述泵表面上,正時齒輪蓋表面與所述泵表面共面。
16.如從屬于權利要求11的權利要求12至15任一所述的并發動機，其中，所述泵表面的一部分越過所述泵出口的一部分而形成橋。
17.如以上任一權利要求所述的發動機，其中，所述冷卻液泵包括泵體和相對于所述泵體可旋轉地安裝的葉輪。
18.如權利要求17所述的而依靠于權利要求12的發動機，其中，所述葉輪定位在所述大致柱形部分中。
19.如從屬于權利要求11的權利要求17或18所述的發動機，其中，所述泵體至少部分地限定出所述泵出口。
20.如權利要求10至19任一所述的發動機，包括安裝在所述突緣的所述第一側上的恒溫器。
21.如權利要求20所述的發動機，其中，所述恒溫器安裝在殼體中，所述殼體具有位于所述恒溫器的上游側的第一殼體入口。
22.如權利要求21所述的發動機，其中，所述殼體具有連接到所述旁通管道的第二殼體入口。
23.如權利要求22所述的發動機，其中，所述殼體具有連接到艙室加熱器的第三殼體入口。
24.一種將以上任一權利要求所述的第一發動機組裝進第一交通工具，以及將以上任一權利要求所述的第二發動機組裝進第二交通工具的方法， 所述第一發動機的缸體與所述第二發動機的缸體相同和/或所述第一發動機的冷卻液泵與所述第二發動機的冷卻液泵相同和/或所述第一發動機的正時齒輪蓋與所述第二發動機的正時齒輪蓋相同， 所述方法包括以下步驟將所述第一發動機在橫向方位組裝進所述第一交通工具； 所述方法還包括以下步驟將所述第二發動機在縱向方位組裝進所述第二交通工具。
全文摘要
一種發動機(10)，包括缸體(12)、冷卻液泵(22)和正時齒輪蓋(16)，冷卻液泵安裝在缸體上，正時齒輪蓋具有流入管道(62)、流出管道(64)和旁通管道(66)，流入管道與流出管道和旁通管道流體連通，流入管道、流出管道和旁通管道與正時齒輪蓋一體地形成。
文檔編號F01P5/10GK102782278SQ201080064994
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月29日 優先權日2009年12月31日
發明者G.泰勒, H.哈菲茲, R.格蘭維爾 申請人:馬來西亞國家石油公司