具有带有镶铸油泵入口通道和镶铸油泵出口通道的气缸体的内燃发动机的制作方法

1.本公开总体上涉及一种内燃发动机，并且更具体地涉及一种气缸体铸件，该气缸体铸件具有延伸到后端泵安装面的镶铸油泵入口通道和镶铸油泵出口通道。


背景技术：

2.现代内燃发动机通常包括各种不同的特征，这些特征集成到用于在各种发动机子系统之间输送流体的发动机壳体的设计中。例如，冷却剂槽道通常通过镶铸导管和钻入导管的组合形成，以允许发动机冷却剂围绕气缸体中的燃烧气缸循环，以将燃烧热量消散到发动机冷却剂。通常形成各种附加槽道和通路，以使用于润滑和冷却目的的发动机油能够输送到与发动机的运动件直接接触。还可以例如在发动机头部中设置其他整体通道，以输送供燃烧的燃料。气缸体通常由铁、钢、铝或其他材料铸造而成。用于生产气缸体的铸造装置和铸造工艺可能相当复杂。一旦形成气缸体铸件，通常采用各种铸件后机械加工工艺来提供可与其他部件组装的成品，包括用于将各种流体输送到发动机中的目标位置和从该发动机的目标位置输送各种流体的外部安装的泵。
3.油底壳通常联接到气缸体的下侧以容纳待循环到内燃发动机的部件且在内燃发动机的部件之间循环的一定体积的发动机油。在一些已知的设计中，油泵驻留在发动机的油底壳中。其他策略将油泵安装在发动机齿轮系中或邻近发动机齿轮系，或安装到气缸体的下侧。已知的系统可能存在效率低下或需要过多数量的部件来将机油传送到油泵和从油泵传送发动机油。与发动机油系统设计相关的其他困难和挑战起因于油泵中入口平面和出口平面的差异，这可能使得按照几何公差将油泵组装到发动机变得困难。具有被构造成用于附接旋转部件的发动机缸体的内燃发动机的一个已知实例阐述于petry-johnson等人的美国专利号8，677，973中。petry-johnson等人提出了一种内燃发动机，该内燃发动机具有附接到发动机缸体的第一端的前壳体和可旋转地安装在短轴上的空转齿轮组件，该空转齿轮组件具有到发动机缸体的第一附接件和到前壳体的第二附接件。止推板安置在前壳体与空转齿轮组件之间。


技术实现要素：

4.在一个方面，内燃发动机包括其中形成有多个气缸的气缸体铸件。多个气缸在顶面表面与底部缸体表面之间延伸，并且布置在前缸体端与具有泵安装面的后缸体端之间。内燃发动机还包括在前缸体端处被支撑旋转的飞轮和在后缸体端处被支撑旋转并且包括泵齿轮的后齿轮系。内燃发动机还包括形成于气缸体铸件中并在泵安装面中开口的镶铸泵入口通道和形成于气缸体铸件中并在泵安装面中开口的镶铸泵出口通道。内燃发动机又包括油泵，该油泵被夹紧到泵安装面并且包括分别流体连接到镶铸泵入口通道和镶铸泵出口通道的泵入口和泵出口。
5.在另一方面，用于内燃发动机的气缸体包括其中形成有多个气缸的一体式气缸体
铸件。多个气缸在顶面表面与底部缸体表面之间延伸，并且布置在前缸体端与具有泵安装面的后缸体端之间。镶铸泵入口通道形成于一体式气缸体铸件中，并从泵安装面向前和向下延伸到底部缸体表面，并且镶铸泵出口通道形成于一体式气缸体铸件中，并从泵安装面向前延伸。
6.在又一方面，用于内燃发动机的气缸体包括一体式气缸体铸件，该一体式气缸体铸件具有顶面表面、底部缸体表面、前缸体端和后缸体端。一体式气缸体铸件还包括形成于其中的多个气缸，并且每个气缸在顶面表面与底部缸体表面之间延伸。一体式气缸体铸件还包括形成于后缸体端上的泵安装面和形成于泵安装面中的进油口和出油口中的每一者。一体式气缸体铸件还包括位于前缸体端与后缸体端之间的油模块侧面。镶铸泵入口通道从进油口延伸穿过一体式气缸体铸件到底部缸体表面，并且镶铸泵出口通道从出油口延伸穿过一体式气缸体铸件到油模块侧面。
附图说明
7.图1是根据一个实施例的内燃发动机的侧视简图；
8.图2是根据一个实施例的气缸体铸件的透视图；
9.图3是图2所示的气缸体铸件的另一透视图；
10.图4是如图2和图3所示的气缸体铸件的底部透视图：
11.图5是如图2至图4所示的气缸体铸件的一部分和所安装的油泵的简图；
12.图6是如图2至图4所示的气缸体铸件的端视图；和
13.图7是适用于图1的内燃发动机的油泵的简图。
具体实施方式
14.参考图1至图4，示出了内燃发动机10和适用于内燃发动机10的一体式气缸体铸件12的若干视图。气缸体铸件12具有形成于其中的多个燃烧气缸14。气缸14以直列式构造示出，但在其他实施例中可以以v形图案或任何其他合适的排列进行布置。在如上所述的示例直列式排列中，气缸14在顶面表面16和底部缸体表面18之间延伸，并布置在前缸体端20和后缸体端22之间。内燃发动机10可以包括压燃式柴油发动机，该压燃式柴油发动机被构造成以液体燃料诸如柴油馏分燃料运行，然而，本公开并不由此受到限制，并且内燃发动机10可以是火花点火式，以另一种液体燃料诸如汽油、气体燃料诸如天然气运行，或者甚至可以是以液体燃料和气体燃料中的一者或两者运行的双燃料发动机。内燃发动机10可以通过多个燃料喷射器(未示出)直接喷射，该燃料喷射器被构造成将液体燃料直接喷射到气缸14中。内燃发动机10还包括曲轴28，该曲轴28被构造成以通常常规的方式基于气缸14中的活塞(未示出)的往复运动而旋转。飞轮24同样以通常常规的方式在前缸体端20处被支撑旋转，并且与曲轴28联接。在一些实施例中，飞轮24可以至少部分地位于安装到气缸体铸件12的飞轮壳体26内。
15.内燃发动机10还包括后齿轮系30，该后齿轮系30响应于曲轴28的旋转而在后缸体端22处被支撑旋转，并且包括主驱动齿轮34、可以通过主驱动齿轮34直接或间接驱动的泵齿轮32和至少一个附加齿轮36。齿轮36可以通过主驱动齿轮34直接或间接进行旋转，并可操作以驱动水泵、空调压缩机或其他各种设备中的任何设备。后缸体端22包括泵安装面50，
其可以包括如本文进一步讨论的复合泵安装面。内燃发动机10还包括被夹紧到泵安装面50的油泵52。如将从以下描述中进一步显而易见的，内燃发动机10，特别是气缸体铸件12，通过整体镶铸特征进行独特配置，用于以相对于某些已知的发动机系统提供有效且紧凑的安装和消除外部油管路的方式向油泵52供应发动机油并从该油泵供应发动机油。
16.内燃发动机10还包括安装到底部缸体表面18的油底壳38，通常具有插入的垫圈等。油管路40位于油底壳38内，并可以从浸入油底壳38中的油中的入口过滤器端42延伸到气缸体铸件12，以向油泵52供应发动机油。在一些实施例中，油泵52可以包括旋转叶片泵等，然而，本公开并不由此受到限制。如图4所示，气缸体铸件12形成曲轴箱44，并包括轴承或轴颈46和轴承盖48，这些轴承或轴颈和轴承盖被构造成支撑曲轴28同样以通常常规的方式旋转。
17.内燃发动机10还包括形成于气缸体铸件12中并在泵安装面50中开口的镶铸泵入口通道58和形成于气缸体铸件12中并在泵安装面50中开口的镶铸泵出口通道60。简要参考图7，油泵52包括泵壳体53，以及分别流体连接到镶铸泵入口通道58和镶铸泵出口通道60的泵入口58和泵出口56。
18.如图4所示，泵入口通道58在底部缸体表面18中开口，并从泵安装面50向前和向下延伸穿过气缸体铸件12到底部缸体表面18。还可以看出，泵入口通道58在泵安装面50与底部缸体表面18之间形成至少一个转弯59，该至少一个转弯59通常横穿泵安装面50与底部缸体表面18之间的至少部分曲线路径，使得泵入口通道58可以流体连接到油底壳38中的油管路40。还可以注意到，气缸体铸件12包括位于前缸体端20与后缸体端22之间的油模块侧面70。泵出口通道60从泵安装面50向前延伸穿过气缸体铸件12到油模块侧面70。出油口72形成于油模块侧面70中，并且被构造成向气缸体铸件12上的侧面安装的流体模块或油模块中供给通过泵出口通道60容纳的经泵送的油。油模块或其他流体模块可以包括诸如过滤器、冷却器、传感器和/或其他设备等部件，这些设备用于处理、监测或操纵发动机油或其他流体的特性并将其返回到气缸体铸件12中。
19.可以回想到，泵安装面50可以包括复合泵安装面。现在还参考图5和图6，泵安装面50可以由经机械加工的入口表面74、经机械加工的出口表面76和经机械加工的夹紧表面78形成。内燃发动机10还可以包括多个螺栓92、94、96和通常在这些图中不可见的至少一个附加螺栓，这些螺栓一起将油泵52夹紧到泵安装面50。铸态表面80在经机械加工的入口表面74、经机械加工的出口表面76和经机械加工的夹紧表面78之间延伸。在所示实施例中，流体连接到入口通道58的进油口62形成于泵安装面50中，特别是形成于经机械加工的入口表面74中。出油口64形成于泵安装面50中，特别是在经机械加工的出口表面76中。油传送槽道82也可以形成于经机械加工的出口表面76中，并将出口通道60流体连接到泵出口56。在至少一些实施例中，设置油传送槽道82可以使泵出口56能够偏离出油口64，从而提供关于包装和后齿轮系构造的优点。第一螺栓孔84可以容纳将油泵52夹紧到气缸体铸件12的若干螺栓中的第一螺栓。第二螺栓孔86可以容纳第二螺栓，第三螺栓孔90可以容纳又一螺栓，并且第四螺栓孔88可以容纳又一螺栓。螺栓孔84、86、88和90以及相应的螺栓可以在气缸体铸件12中具有非规则的排列，这意味着相应的螺栓孔和螺栓未被安置在正多边形的拐角处并且可以不被安置在公共圆上。从图6中还可以看出，通向用于液压反馈的交叉钻孔的油通道的开口79可以形成于夹紧表面78中，并且可以将油的压力传递到油泵52以用于反馈目的，这对
本领域技术人员来说是显而易见的。图6还示出了位于后缸体端22处的气缸体铸件12的突出侧翼100。泵安装面50可以至少部分地形成于突出侧翼100上。气缸体铸件12的后端凸缘102位于从泵安装面50沿周边向外的突出侧翼100上，并且在向后的方向上突出，在图6插图中的页面内和页面外。在一些实施例中，一个或多个壳体性质的附加部件可安装到后端凸缘102以容置后齿轮系30。
20.油泵52可以与气缸体铸件12一起提供油泵52的单平面、单接口安装。换句话说，当油泵52安装用于气缸体铸件12时，泵安装面50和泵壳体53的对偶表面都在共同的平面中彼此邻接。泵壳体53和泵安装面50可以一起形成金属对金属出口密封57。金属对金属出口密封57可以部分地由泵壳体53的出口突起61形成。内燃发动机10还可以包括非金属入口密封55，诸如橡胶或类似橡胶的o形环密封，其被夹紧在泵壳体53与泵安装面50之间。因此，对于泵的安装仅需要由表面的接触形成的单个配合连接，同时在泵52与入口通道58之间、在泵52与出口通道60之间以及在泵52与开口79之间建立流体连接。
21.工业实用性
22.总体上参考附图，在内燃发动机10的运行期间，活塞会往复运动以压缩并点燃气缸14中的燃料和空气的混合物，从而使曲轴28旋转，进而使后齿轮系30中的泵齿轮32旋转。泵齿轮32的旋转会使油泵50运行以通过油管路40吸入发动机油，通过泵入口通道58，并向安装到气缸体铸件12的流体模块通过泵出口通道60输送发动机油。从附图中可以注意到，气缸体铸件12包括外表面13。泵入口通道58和泵出口通道60可以由曲线入口导管和直线出口导管形成，该曲线入口导管和该直线出口导管也分别用附图标记58和60标识，并暴露在外部以在气缸体铸件12上形成外表面13的一部分。
23.还将回想到，泵入口通道58可以形成至少一个转弯59并且在进油口66与进油口62之间采取曲线路径。泵出口通道60可以具有在油模块侧面70中的出油口64与出油口72之间延伸的直线路径。根据所述构造设置泵入口通道58和泵出口通道60提供了有助于使油压损失量最小化的通道形状和行进距离，从而改进流动性能。镶铸通道的设置减少或消除了对外部管道的任何需要，并且响应降低了制造和组装的复杂性。
24.本说明书仅用于说明的目的，并且不应解释为以任何方式缩小本公开的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不背离本公开的完整和公平的范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。通过查阅附图和所附权利要求书，其他方面、特征和优点将变得明显。如本文所用，冠词“一种/一个(a/an)”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在仅意指一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似语言。此外，如本文所用，术语“具有(has/have/having)”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确规定，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。

技术特征：
1.一种内燃发动机(10)，包括：气缸体铸件(12)，所述气缸体铸件(12)具有在其中形成的多个气缸(14)，所述多个气缸(14)在顶面表面(16)与底部缸体表面(18)之间延伸，并且布置在前缸体端(20)与具有泵安装面(50)的后缸体端(22)之间；飞轮(24)，所述飞轮(24)在所述前缸体端(20)处被支撑旋转；后齿轮系(30)，所述后齿轮系(30)在所述后缸体端(22)处被支撑旋转并且包括泵齿轮(32)；镶铸泵入口通道(58)，所述镶铸泵入口通道(58)形成于所述气缸体铸件(12)中并且在所述泵安装面(50)中开口；镶铸泵出口通道(60)，所述镶铸泵出口通道(60)形成于所述气缸体铸件(12)中并且在所述泵安装面(50)中开口；和油泵(52)，所述油泵(52)被夹紧到所述泵安装面(50)并且包括泵入口(54)和泵出口(56)，所述泵入口(54)和所述泵出口(56)分别流体连接到所述镶铸泵入口通道(58)和所述镶铸泵出口通道(60)。2.根据权利要求1所述的内燃发动机(10)，其中所述泵入口通道(58)在所述底部缸体表面(18)中开口并且从所述泵安装面(50)向前和向下延伸穿过所述气缸体铸件(12)到所述底部缸体表面(18)；泵壳体(53)和所述泵安装面(50)一起形成金属对金属出口密封(57)；所述泵安装面(50)包括由经机械加工的入口表面(74)、经机械加工的出口表面(76)和经机械加工的夹紧表面(78)形成的复合面，并且还包括螺栓(92、94、96)，所述螺栓(92、94、96)以非规则图案进行布置并且将所述油泵(52)夹紧到所述经机械加工的入口表面(74)、所述经机械加工的出口表面(76)和所述经机械加工的夹紧表面(78)中的每一者：并且所述气缸体铸件(12)包括油模块侧面(70)，并且所述泵出口通道(60)在所述油模块侧面(70)中开口并且从所述泵安装面(50)向前延伸穿过所述气缸体铸件(12)到所述油模块侧面(70)。3.根据权利要求1或2所述的内燃发动机(10)，还包括被夹紧在所述泵壳体(53)与所述泵安装面(50)之间的非金属入口密封(55)。4.根据权利要求2或3所述的内燃发动机(10)，其中：所述气缸体铸件(12)包括在所述经机械加工的入口表面(74)、所述经机械加工的出口表面(76)和所述经机械加工的夹紧表面(78)之间延伸的铸态表面(80)；并且油传送槽道(82)形成于所述经机械加工的出口表面(76)中，并且将所述镶铸泵出口通道(60)流体连接到所述泵出口(56)。5.根据前述权利要求中任一项所述的内燃发动机(10)，其中所述气缸体铸件(12)还包括：突出侧翼(100)，所述突出侧翼(100)位于所述后缸体端(22)处，并且所述泵安装面(50)至少部分地形成于所述突出侧翼(100)上；和后端凸缘(102)，所述后端凸缘(102)位于从所述泵安装面(50)沿周边向外的所述突出侧翼(100)上，并且在向后的方向上突出。6.一种用于内燃发动机(10)的气缸体(12)：
一体式气缸体铸件(12)，所述一体式气缸体铸件(12)具有在其中形成的多个气缸(14)，所述多个气缸(14)在顶面表面(16)与底部缸体表面(18)之间延伸，并且布置在前缸体端(20)与具有泵安装面(50)的后缸体端(22)之间；镶铸泵入口通道(58)，所述镶铸泵入口通道(58)形成于所述一体式气缸体铸件(12)中并且从所述泵安装面(50)向前和向下延伸到所述底部缸体表面(18)；和镶铸泵出口通道(60)，所述镶铸泵出口通道(60)形成于所述一体式气缸体铸件(12)中并且从所述泵安装面(50)向前延伸。7.根据权利要求6所述的气缸体(12)，其中：所述泵安装面(50)包括具有经机械加工的入口表面(74)和经机械加工的出口表面(76)的复合泵安装面(50)，并且所述泵入口通道(58)和所述泵出口通道(60)分别在所述经机械加工的入口表面(74)和所述经机械加工的出口表面(76)中开口；所述泵入口通道(58)和所述泵出口通道(60)分别由暴露在所述一体式气缸体铸件(12)外部的入口导管和出口导管形成；所述一体式气缸体铸件(12)还包括位于所述前缸体端(20)与所述后缸体端(22)之间的油模块侧面(70)，并且所述泵出口通道(60)从所述泵安装面(50)直线延伸到所述油模块侧面(70)；并且所述泵入口通道(58)在所述泵安装面(50)与所述底部缸体表面(18)之间形成至少一个转弯(59)。8.根据权利要求7所述的气缸体，其中：所述复合泵安装面(50)还包括经机械加工的夹紧表面(78)，并且铸态表面(80)在所述经机械加工的入口表面(74)、所述经机械加工的出口表面(76)和所述经机械加工的夹紧表面(78)之间延伸；并且所述一体式气缸体铸件(12)还包括螺栓孔(84、86、88、90)，所述螺栓孔(84、86、88、90)形成于所述经机械加工的入口表面(74)、所述经机械加工的出口表面(76)和所述经机械加工的夹紧表面(78)中。9.一种用于内燃发动机(10)的气缸体(12)，包括：一体式气缸体铸件(12)，所述一体式气缸体铸件(12)具有顶面表面(16)、底部缸体表面(18)、前缸体端(20)和后缸体端(22)；所述一体式气缸体铸件(12)还具有在其中形成的多个气缸(14)，并且每个气缸(14)在所述顶面表面(16)与所述底部缸体表面(18)之间延伸；所述一体式气缸体铸件(12)还包括形成于所述后缸体端(22)上的泵安装面(50)，以及形成于所述泵安装面(50)中的进油口(62)和出油口(64)中的每一者；所述一体式气缸体铸件(12)还包括位于所述前缸体端(20)与所述后缸体端(22)之间的油模块侧面(70)；镶铸泵入口通道(58)，所述镶铸泵入口通道(58)从所述进油口(62)延伸穿过所述一体式气缸体铸件(12)到所述底部缸体表面(18)；和镶铸泵出口通道(60)，所述镶铸泵出口通道(60)从所述出油口(64)延伸穿过所述一体式气缸体铸件(12)到所述油模块侧面(70)。10.根据权利要求9所述的气缸体(12)，其中所述泵入口通道(58)和所述泵出口通道
(60)分别由暴露在所述一体式气缸体铸件(12)外部的曲线入口导管和直线出口导管形成。

技术总结
一种内燃发动机(10)包括一体式气缸体铸件(12)、在前缸体端(20)处被支撑旋转的飞轮(24)和在后缸体端(22)处被支撑旋转的后齿轮系(30)。镶铸泵入口通道(58)和镶铸泵出口通道(60)形成于气缸体铸件(12)中，并且在后缸体端(22)处的泵安装面(50)中开口。油泵(52)被夹紧到泵安装面(50)，并且包括分别流体连接到镶铸泵入口通道(58)和镶铸泵出口通道(60)的泵入口(54)和泵出口(56)。口(54)和泵出口(56)。口(54)和泵出口(56)。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：卡特彼勒公司
技术研发日：2021.09.21
技术公布日：2023/6/27