內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月13日提交的名稱為“ INTERNAL COMBUST1N ENGINE (內(nèi)燃機(jī))”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/780，563的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。
[0003]背景
[0004]現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)被設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)低重量、低成本和高效率的目標(biāo)。通常，這些目標(biāo)彼此競(jìng)爭(zhēng)，使得滿足一個(gè)目標(biāo)可導(dǎo)致無(wú)法滿足另一個(gè)目標(biāo)。例如，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者的目標(biāo)是通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值氣缸壓力(PCP)的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，考慮到由高PCP產(chǎn)生的施加在發(fā)動(dòng)機(jī)的部件上的高的力，需要較強(qiáng)的材料和/或較大質(zhì)量的材料。在大多數(shù)情況下，較強(qiáng)的材料也較重。因此，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)難以是高效率同時(shí)也是重量輕的。另外，重量輕的材料諸如鋁往往具有相對(duì)差的疲勞強(qiáng)度，這進(jìn)一步限制了其在高PCP發(fā)動(dòng)機(jī)中的可行性。
[0005]考慮到以上限制，一些發(fā)動(dòng)機(jī)利用保持氣缸體處于壓縮的貫穿螺栓方案。然而，常規(guī)貫穿螺栓方案不利于容納爭(zhēng)奪空間的其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件，因?yàn)榇祟?lèi)貫穿螺栓占據(jù)顯著量的空間和/或需要對(duì)現(xiàn)有部件重新定位。例如，常規(guī)貫穿螺栓的定位顯著影響可用于與潤(rùn)滑系統(tǒng)諸如主槍(main rifle)和主軸頸供給孔道相關(guān)聯(lián)的特征部的空間。另外，如果使用結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件諸如凸輪承載件，則支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸的凸輪承載件的結(jié)構(gòu)特征不應(yīng)被貫穿螺栓的張力所偏斜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]各種實(shí)施例提供了一種內(nèi)燃機(jī)和相關(guān)部件以及制造和實(shí)施內(nèi)燃機(jī)和相關(guān)部件的方法。內(nèi)燃機(jī)包括具有底座材料的底座、安裝到底座上的氣缸體、安裝到氣缸體上的氣缸蓋和安裝到氣缸蓋上的結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件，使得氣缸蓋定位在氣缸體和結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件之間。氣缸體包括氣缸體材料。至少一個(gè)貫穿螺栓定位在貫穿螺栓開(kāi)口中，貫穿螺栓開(kāi)口從底座延伸穿過(guò)氣缸體和氣缸蓋到達(dá)結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件，以將底座、氣缸體、氣缸蓋和結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件聯(lián)接在一起。
[0007]其他各種實(shí)施例提供了一種內(nèi)燃機(jī)的凸輪承載件。凸輪承載件安裝到內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋上。凸輪承載件包括支撐凸輪軸的凸輪軸支撐部分、配置成接收貫穿螺栓的底座部分以及頸部部分，該頸部部分定位在凸輪軸支撐部分和底座部分之間并且聯(lián)接凸輪軸支撐部分和底座部分。頸部部分定位在凸輪軸支撐部分和底座部分之間并且聯(lián)接凸輪軸支撐部分和底座部分，使得間隙限定在凸輪軸支撐部分和底座之間在凸輪軸下方。
[0008]在具體的實(shí)施例中，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的凸輪承載件，該凸輪承載件安裝到內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋上。凸輪承載件包括由第一材料制成的氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐部分。氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐部分直接安裝到氣缸蓋。凸輪承載件也包括由第二材料制成的螺栓固定部分。螺栓固定部分被配置成接收貫穿螺栓并且獨(dú)立于氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐部分直接安裝到氣缸蓋。氣門(mén)結(jié)構(gòu)支撐圍繞螺栓固定部分。
[0009]各種其他實(shí)施例提供了一種內(nèi)燃機(jī)的凸輪承載件，該凸輪承載件包括包封空間的側(cè)壁、定位在該空間內(nèi)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐系統(tǒng)以及定位在該空間內(nèi)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑系統(tǒng)。氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐系統(tǒng)包括相位器、進(jìn)氣凸輪軸、排氣凸輪軸、多個(gè)進(jìn)氣筒式挺桿以及多個(gè)排氣筒式挺桿。筒式挺桿中的每個(gè)包括能夠相對(duì)于外部部分運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部部分。氣門(mén)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑系統(tǒng)包括第一進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和第一排氣潤(rùn)滑槍、第二進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和第二排氣潤(rùn)滑槍、流體聯(lián)接第一進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和進(jìn)氣凸輪軸的多個(gè)供給管線、流體聯(lián)接第一排氣潤(rùn)滑槍和排氣凸輪軸的多個(gè)供給管線、流體聯(lián)接第一進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和多個(gè)進(jìn)氣筒式挺桿的多個(gè)供給管線、流體聯(lián)接第一排氣潤(rùn)滑槍和排氣筒式挺桿的多個(gè)供給管線、控制第一進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和第一排氣潤(rùn)滑槍與第二進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和第二排氣潤(rùn)滑槍之間的潤(rùn)滑流的多個(gè)潤(rùn)滑控制閥、流體聯(lián)接第二進(jìn)氣潤(rùn)滑槍和進(jìn)氣筒式挺桿的多個(gè)供給管線以及流體聯(lián)接第二排氣潤(rùn)滑槍和多個(gè)排氣筒式挺桿的多個(gè)供給管線。
【附圖說(shuō)明】
[0010]在附圖中，相似的附圖標(biāo)記通常是指相似的特征部(例如，功能上類(lèi)似和/或結(jié)構(gòu)上類(lèi)似的元件)。
[0011]圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的橫截面圖。
[0012]圖2是圖1的內(nèi)燃機(jī)的橫截面透視圖。
[0013]圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的橫截面圖。
[0014]圖4是圖3的內(nèi)燃機(jī)的橫截面透視圖。
[0015]圖5-8是圖3的內(nèi)燃機(jī)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)支撐部分的頂視圖。
[0016]圖9是連接到圖3內(nèi)燃機(jī)中的潤(rùn)滑部件的潤(rùn)滑源的透視圖。
[0017]本文所公開(kāi)的發(fā)明構(gòu)思的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖時(shí)闡述的【具體實(shí)施方式】中變得顯而易見(jiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中提到的“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類(lèi)似語(yǔ)言意味著聯(lián)系該實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本公開(kāi)的至少一個(gè)實(shí)施例中。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”和類(lèi)似語(yǔ)言可以但不必全部指代同一實(shí)施例。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“具體實(shí)施”的使用意味著具有聯(lián)系本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性的具體實(shí)施，然而，在沒(méi)有以其他方式指示明確的相關(guān)性的情況下，具體實(shí)施可與一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)。
[0019]為了更加易于理解主題的優(yōu)點(diǎn)，將通過(guò)參考附圖中所示的特定實(shí)施例對(duì)上文簡(jiǎn)要描述的主題進(jìn)行更加具體的描述?？梢岳斫猓@些附圖僅描述主題的典型實(shí)施例，從而不被人為是對(duì)其范圍的限制，將通過(guò)使用附圖用附加特征和細(xì)節(jié)來(lái)描述和說(shuō)明所述主題。
[0020]響應(yīng)于目前的技術(shù)發(fā)展水平，并且尤其是響應(yīng)于還沒(méi)有被目前可用系統(tǒng)完全解決的內(nèi)燃機(jī)中的問(wèn)題和需要，開(kāi)發(fā)了本申請(qǐng)的主題。更具體地，在一些實(shí)施例中，本公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括利用多部件堆疊配置的內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)，以用相對(duì)低的重量和相對(duì)低的成本實(shí)現(xiàn)高峰值氣缸壓力能力的發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件(例如，凸輪承載件)，該高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件具體地被配置成在不拉動(dòng)支撐凸輪軸的結(jié)構(gòu)的情況下容納貫穿螺栓的附接。進(jìn)一步地，在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括具有高強(qiáng)度部分和重量輕的部分的凸輪承載件，貫穿螺栓附接到該高強(qiáng)度部分并且凸輪氣門(mén)機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)在該重量輕的部分中形成。另外，在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括多部件堆疊配置的重量輕的結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件，其將多個(gè)凸輪軸部件和系統(tǒng)容納在單個(gè)套件中。
[0021]參照?qǐng)D1，內(nèi)燃機(jī)10的一個(gè)實(shí)施例包括堆疊布置的部件。例如，如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括底座20、氣缸體30、氣缸蓋40、結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件(例如，凸輪承載件50)和覆蓋件60?氣缸體30直接安裝到底座20上，底座20可以被限定為底板或梯狀框架。氣缸蓋40直接安裝到氣缸體30上，并且結(jié)構(gòu)性頂置構(gòu)件或凸輪承載件50直接安裝到氣缸蓋40上。最后，覆蓋件60定位在凸輪承載件50上方并且固定到氣缸蓋40。在一些具體實(shí)施中，相對(duì)薄的密封襯墊可以定位在底座20、氣缸體30、氣缸蓋40、凸輪承載件50和覆蓋件60中的一個(gè)或多個(gè)之間(參見(jiàn)例如定位在氣缸體30和氣缸蓋40之間的密封襯墊32)。如本文所限定，考慮到襯墊的相對(duì)薄度，在襯墊定位在一個(gè)部件和另一個(gè)部件之間的情況下，仍認(rèn)為一個(gè)部件直接安裝到另一個(gè)部件上。
[0022]底座20和凸輪承載件50使用諸如機(jī)加工和鑄造等各種制造技術(shù)中的任何一個(gè)由較高強(qiáng)度、較重(較高比重)材料諸如鐵或鋼制成。相比之下，氣缸體30和氣缸蓋40使用諸如機(jī)加工和鑄造等各種制造技術(shù)中的任何一個(gè)由較低強(qiáng)度和較輕(例如，較低比重)材料諸如鋁制成。以這種方式，由重量輕的材料制成的部件被有效地夾在由高強(qiáng)度材料制成的部件之間。另外，組合構(gòu)造方法可部署在任一高強(qiáng)度部件上，以允許高氣缸壓力負(fù)載管理結(jié)合較輕總體重量。例如，底座具有提供曲軸支撐和包封曲軸箱的兩種功能。曲軸支撐功能可以利用高強(qiáng)度材料完成，并且曲軸箱包封可以由較低重量材料構(gòu)造。底座20、氣缸體30、氣缸蓋40和凸輪承載件50由延伸穿過(guò)底座、氣缸體、氣缸蓋和凸輪承載件的相應(yīng)孔72、74、76、78的多個(gè)貫穿螺栓70固定在一起。在例示的實(shí)施例中，螺栓70的頭部71抵靠底座20定位，并且螺栓的桿部的相對(duì)端73接合在凸輪承載件50的孔78 (其可包括接合螺栓的外螺紋的內(nèi)螺紋)中。另選地，螺栓70的頭部可抵靠凸輪承載件50定位，并且螺栓的桿部的相對(duì)端可接合在底座20的孔72中。在任一配置中，擰緊螺栓70使底座20和凸輪承載件50抵靠氣缸體30和氣缸蓋40被壓緊。以這種方式，氣缸體30和氣缸蓋40在發(fā)動(dòng)機(jī)10的整個(gè)可操作范圍內(nèi)保持處于壓縮。另外，每個(gè)貫穿螺栓70定位成延伸穿過(guò)形成于氣缸體30中的相應(yīng)隔板的中空內(nèi)部。發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)隔板可被限定為形成于氣缸體30中的分區(qū)，該分區(qū)使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒氣缸分隔或分開(kāi)。
[0023]如圖1和圖2所示，凸輪承載件50將進(jìn)氣和排氣凸輪軸或凸輪軸頸84接收并保持在孔85內(nèi)，孔