各個(gè)實(shí)施例涉及一種具有敞開的平臺(tái)構(gòu)造的汽缸體或曲軸箱的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸箱或汽缸體，其與汽缸蓋協(xié)作以形成發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)通常設(shè)置有齊平的汽缸蓋平臺(tái)面和齊平的汽缸體平臺(tái)面，二者形成配合表面并與缸蓋墊片協(xié)作以密封發(fā)動(dòng)機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有汽缸體，所述汽缸體具有被孔橋隔開的第一汽缸和第二汽缸。汽缸體具有帶通道的缸體冷卻夾套，所述通道與缸體平臺(tái)面相交以周向地圍繞第一汽缸和第二汽缸。汽缸蓋具有被構(gòu)造為與缸體的平臺(tái)面配合的表面。汽缸蓋的所述表面具有從該表面突出的套筒。所述套筒具有被所述通道容納的尺寸以周向地圍繞第一汽缸和第二汽缸。
還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有汽缸體，所述汽缸體限定周向地圍繞至少一個(gè)汽缸的外壁的冷卻通道。所述冷卻通道與平臺(tái)面相交。汽缸蓋具有被構(gòu)造為與平臺(tái)面配合的表面，所述表面具有從該表面向外延伸的至少一個(gè)突起。所述突起被所述冷卻通道容納以與所述外壁協(xié)作并在結(jié)構(gòu)上支撐至少一個(gè)汽缸。
提供一種形成發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。形成缸體，所述缸體具有用于冷卻夾套的鑲鑄通道以及具有外壁的鄰接的第一汽缸和第二汽缸。所述冷卻夾套周向地圍繞所述外壁并與缸體平臺(tái)面相交。形成汽缸蓋，所述汽缸蓋具有從缸蓋平臺(tái)面的中間區(qū)域向外延伸的至少一個(gè)突起。缸蓋平臺(tái)面被構(gòu)造為與缸體平臺(tái)面協(xié)作。將汽缸蓋和缸體進(jìn)行組裝使得至少一個(gè)突起被容納在冷卻夾套中以圍繞第一汽缸和第二汽缸的外壁并與所述外壁協(xié)作而在結(jié)構(gòu)上支撐第一汽缸和第二汽缸。
根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例具有關(guān)聯(lián)的非限制性的優(yōu)點(diǎn)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋可以是壓鑄的，同時(shí)保持先前僅使用砂型鑄造技術(shù)可獲得的強(qiáng)度性能。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)封裝尺寸變小以減輕重量，并且對(duì)增加的燃料經(jīng)濟(jì)性和減少的排放的需求和要求持續(xù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在更高的運(yùn)行壓力下運(yùn)行。在一些示例中，對(duì)于渦輪增壓或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)也可以在與先前的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比增加的增壓壓力下運(yùn)行。因?yàn)槠妆磺短撞⑶冶粡母咨w平臺(tái)面突出的套筒徑向地支撐，所以缸蓋和汽缸上部區(qū)域的互鎖結(jié)構(gòu)提供了結(jié)構(gòu)性支撐。由于發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)置為敞開的平臺(tái)構(gòu)造，例如，由壓鑄組件設(shè)置而成，所以從缸蓋突出的套筒用于在結(jié)構(gòu)上支撐汽缸的否則未被支撐的上部區(qū)域，減少高運(yùn)行溫度下的汽缸和孔間變形，并且防止或減少例如在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和輸出時(shí)的汽缸抖動(dòng)、運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)。
附圖說明
圖1示出了被構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
圖2示出了具有閉合或半閉合缸體平臺(tái)面和內(nèi)部孔間冷卻通道的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的透視示意圖；
圖3示出了具有半閉合缸體平臺(tái)面和內(nèi)部孔間冷卻通道的另一傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的局部截面示意圖；
圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的透視圖；
圖5示出了用于圖4的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的汽缸蓋和密封構(gòu)件的透視圖；
圖6示出了圖4和圖5的發(fā)動(dòng)機(jī)的局部截面圖；以及
圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的形成發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)需要，在此公開詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)理解公開的實(shí)施例僅為示例，并且可以采用各種可替代的形式實(shí)施。附圖無需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本公開的代表性基礎(chǔ)。
圖1示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)20的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)20具有多個(gè)汽缸22，圖中示出了一個(gè)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)20具有與每個(gè)汽缸22相關(guān)聯(lián)的燃燒室24。汽缸22由汽缸孔壁32和活塞34形成。活塞34連接到曲軸36。燃燒室24與進(jìn)氣歧管38和排氣歧管40連通。進(jìn)氣門42控制從進(jìn)氣歧管38到燃燒室24的流動(dòng)。排氣門44控制從燃燒室24到排氣歧管40的流動(dòng)。進(jìn)氣門42和排氣門44可以以本領(lǐng)域中已知的各種方式操作以控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
燃料噴射器46將來自燃料系統(tǒng)的燃料直接輸送到燃燒室24中，因此發(fā)動(dòng)機(jī)為直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)20可使用低壓或高壓燃料噴射系統(tǒng)，或者在其它示例中可使用進(jìn)氣道噴射系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)包括被控制為以火花的形式提供能量來點(diǎn)燃燃燒室24中的燃料空氣混合物的火花塞48。在其它實(shí)施例中，可使用其它燃料輸送系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)或技術(shù)(包括壓縮點(diǎn)火)。
發(fā)動(dòng)機(jī)20包括控制器和被構(gòu)造為向控制器提供信號(hào)用于控制輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃料、點(diǎn)火正時(shí)、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率和扭矩等的各種傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器可包括但不限于排氣歧管40中的氧傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度傳感器、加速踏板位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力(map)傳感器、用于曲軸位置的曲軸位置傳感器、空氣管道38中的空氣質(zhì)量流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。
在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)20被用作車輛(比如傳統(tǒng)車輛或啟動(dòng)-停止車輛)中唯一的原動(dòng)機(jī)。在其它實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可用于混合動(dòng)力車輛中，在混合動(dòng)力車輛中，附加的原動(dòng)機(jī)(比如電機(jī))可用于提供額外的動(dòng)力來推進(jìn)車輛。
每個(gè)汽缸22可在包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、點(diǎn)火沖程和排氣沖程的四沖程循環(huán)下運(yùn)行。在其它實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以二沖程循環(huán)運(yùn)行。在進(jìn)氣沖程期間，燃料被引入，進(jìn)氣門42打開且排氣門44關(guān)閉，同時(shí)活塞34從汽缸22的頂部向汽缸22的底部移動(dòng)以將空氣從進(jìn)氣歧管引入到燃燒室24?；钊?4在汽缸22的頂部的位置通常被稱為上止點(diǎn)(tdc)?；钊?4在汽缸的底部的位置通常被稱為下止點(diǎn)(bdc)。
在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門42和排氣門44關(guān)閉。活塞34從汽缸22的底部向頂部移動(dòng)以壓縮燃燒室24內(nèi)的空氣。
隨著燃料空氣充量在燃燒室24內(nèi)被壓縮，使用火花塞48點(diǎn)燃霧化的空氣充量。在其它示例中，可利用壓縮點(diǎn)火將燃料點(diǎn)燃。
在膨脹沖程期間，燃燒室24中被點(diǎn)燃的燃料空氣混合物膨脹，從而使活塞34從汽缸22的頂部向汽缸22的底部移動(dòng)?；钊?4的運(yùn)動(dòng)使曲軸36產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)20輸出機(jī)械扭矩。
在排氣沖程期間，進(jìn)氣門42保持關(guān)閉，排氣門44打開?；钊?4從汽缸22的底部向汽缸22的頂部移動(dòng)，以通過減少燃燒室24的體積而將廢氣和燃燒產(chǎn)物從燃燒室24中去除。廢氣從燃燒室24流到排氣歧管40和后處理系統(tǒng)(比如催化轉(zhuǎn)換器)。
作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略的一部分，進(jìn)氣門42和排氣門44的位置和正時(shí)以及燃料噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)可變化。
發(fā)動(dòng)機(jī)20可包括渦輪增壓器、機(jī)械增壓器或者其他強(qiáng)制進(jìn)氣裝置(forcedinductiondevice)以增加進(jìn)氣的壓力并增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。
發(fā)動(dòng)機(jī)20包括冷卻系統(tǒng)70以從發(fā)動(dòng)機(jī)20去除熱。從發(fā)動(dòng)機(jī)20去除的熱的量可以由冷卻系統(tǒng)控制器或發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行控制。冷卻系統(tǒng)70可以作為冷卻夾套集成到發(fā)動(dòng)機(jī)20中。冷卻系統(tǒng)70具有一個(gè)或更多個(gè)冷卻回路72，冷卻回路72可以包含乙二醇/水防凍混合物或另外的冷卻劑作為工作流體。在一個(gè)示例中，冷卻回路72具有位于汽缸體76中的第一冷卻夾套84以及位于汽缸蓋80中的第二冷卻夾套86，夾套84和86彼此流體連通。缸體76和缸蓋80可以具有額外的冷卻夾套。冷卻回路72和夾套84、86中的冷卻劑(諸如防凍劑)從高壓區(qū)域流向壓力較低的區(qū)域。
冷卻系統(tǒng)70具有一個(gè)或更多個(gè)泵74，泵74將回路72中的流體提供到汽缸體76中的冷卻通道。冷卻系統(tǒng)70還可包括閥(未示出)以控制冷卻劑的流動(dòng)或壓力或者引導(dǎo)系統(tǒng)70內(nèi)的冷卻劑。汽缸體76中的冷卻通道可以鄰近于一個(gè)或更多個(gè)燃燒室24和汽缸22以及形成在汽缸22之間的孔橋。類似地，汽缸蓋80中的冷卻通道可以鄰近于一個(gè)或更多個(gè)燃燒室24和汽缸22以及形成在相鄰的燃燒室24之間的孔橋。汽缸蓋80連接到汽缸體76以形成汽缸22和燃燒室24。至少一個(gè)密封構(gòu)件78(諸如缸蓋墊片)置于汽缸體76和汽缸蓋80之間以密封汽缸22。密封構(gòu)件78還可以具有槽、孔等以流體地連接夾套84和86，并且選擇性地連接夾套84和86之間的通道。冷卻劑從汽缸蓋80流動(dòng)并且從發(fā)動(dòng)機(jī)20流出到散熱器82或其他熱交換器，在那里，熱從冷卻劑傳遞到環(huán)境。
發(fā)動(dòng)機(jī)中的傳統(tǒng)汽缸體100可形成有閉合或半閉合的平臺(tái)102，其示例在圖2中示出。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體可以例如使用砂型鑄造工藝進(jìn)行鑄造。缸體具有由鐵或其它鐵基合金形成的汽缸套104，且鑄造金屬圍繞缸套。在一個(gè)示例中，鑄造金屬是鋁或鋁合金。汽缸可以按照直列構(gòu)造排列，在相鄰汽缸之間具有孔間區(qū)域或孔橋。孔間冷卻通道106可以作為內(nèi)部冷卻通道在孔橋區(qū)域鑄入缸體中。
發(fā)動(dòng)機(jī)中的另一傳統(tǒng)汽缸體150可以形成有敞開平臺(tái)或半敞開平臺(tái)，其示例在圖3中示出。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體可以例如使用壓鑄工藝進(jìn)行鑄造。缸體具有由鐵或其它鐵基合金形成的汽缸套(未示出)，且鑄造金屬圍繞缸套。在一個(gè)示例中，鑄造金屬是鋁或鋁合金。汽缸可以按照直列構(gòu)造排列，相鄰汽缸之間具有孔間區(qū)域或孔橋?？组g冷卻通道可以作為冷卻通道在孔橋區(qū)域形成(例如機(jī)加工)到缸體平臺(tái)面中，例如，作為橫跨孔橋的敞開通道或鋸痕(sawcut)，或作為橫跨孔橋并且相對(duì)于平臺(tái)面152以不平行的角度設(shè)置的鉆孔通道154。
在這兩個(gè)傳統(tǒng)的汽缸體中，汽缸套提供對(duì)缸體的結(jié)構(gòu)性支撐，特別是在孔間區(qū)域(因?yàn)槠涑叽鐣?huì)很小并且為毫米量級(jí))。汽缸體還通過如圖2所示地至少部分地圍繞缸套以及通過如圖3所示地提供孔間支撐結(jié)構(gòu)而另外提供支撐結(jié)構(gòu)。
圖4至圖6示出了作為本公開的示例的發(fā)動(dòng)機(jī)200。圖4示出了用于發(fā)動(dòng)機(jī)200的汽缸體202或曲軸箱的透視圖。圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)200的分解圖。圖6示出了發(fā)動(dòng)機(jī)200的局部截面圖。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)200被示出為直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但是也可以設(shè)想將本公開用于其它構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)動(dòng)機(jī)200可以是如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)20。發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體202使用密封構(gòu)件206連接到汽缸蓋204，以在發(fā)動(dòng)機(jī)中形成至少一個(gè)燃燒室并密封所述燃燒室。密封構(gòu)件206可以包括缸蓋墊片并且可以另外包括其他密封部件。汽缸體202的平臺(tái)面208和汽缸蓋204的平臺(tái)面210與密封構(gòu)件206的相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)接觸。
如圖4所示，汽缸體202具有至少兩個(gè)汽缸或缸孔212，并且發(fā)動(dòng)機(jī)200被示出為直列四缸(212)發(fā)動(dòng)機(jī)?？讟?14或孔間區(qū)域位于缸體202中相鄰的汽缸或缸孔212之間。
冷卻劑流入發(fā)動(dòng)機(jī)200中，并且可以流入圍繞汽缸212的冷卻夾套216中。冷卻夾套216可以是圍繞汽缸212的周邊或周向地圍繞汽缸212的外壁的連續(xù)通道。如圖所示，冷卻夾套216的敞開通道可以與缸體的平臺(tái)面208相交。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體202被示出為具有敞開或半敞開的平臺(tái)構(gòu)造。冷卻劑從缸體冷卻夾套216流動(dòng)通過各種孔，并且可以流入形成在缸蓋204中的一個(gè)或更多個(gè)冷卻夾套。
汽缸212被示出為例如鄰接成連體構(gòu)造?？组g區(qū)域214或孔橋需要冷卻，這是因?yàn)樗鼈儾慌c夾套216通道中的流體直接接觸，并且在燃燒事件引起的發(fā)動(dòng)機(jī)200運(yùn)行期間經(jīng)歷高的熱負(fù)荷和壓力負(fù)荷。
敞開通道218或槽設(shè)置在孔間區(qū)域214中。敞開通道218可以延伸跨過孔間區(qū)域，以流體連接發(fā)動(dòng)機(jī)200的相對(duì)兩側(cè)(例如，進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè))上的冷卻夾套通道216。在其它示例中，敞開通道218可以僅延伸跨過孔間區(qū)域214的一部分。敞開通道218與缸體平臺(tái)面208相交。通道218可以沿著大致垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)200的縱向軸線222的軸線220延伸。不同缸孔212之間的敞開通道218可以彼此類似，或者可以在尺寸和形狀上變化，例如沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的長度變化以控制對(duì)不同缸孔的孔間冷卻，或者基于在夾套216中的不同位置處變化的冷卻劑流動(dòng)特性而變化。
汽缸212可以由與缸體202相比不同的材料形成，或者可以由相同的材料形成。在一個(gè)示例中，缸體202由鋁或鋁合金形成，并且汽缸212具有由鐵質(zhì)材料形成的缸套。在另一個(gè)示例中，缸體202和汽缸212兩者以及缸套都由單一材料形成，例如，鋁或鋁合金。
汽缸212具有內(nèi)壁224和外壁226。外壁226可以是如圖所示形成汽缸212的缸體的外周邊界的連續(xù)的壁。在其他示例中，外壁226可以是單個(gè)汽缸212的外壁。外壁226可以限定或形成圍繞汽缸212的冷卻夾套216的冷卻通道或通路的至少一部分。
圖5示出了用于圖4的缸體202的汽缸蓋204。缸蓋204具有被構(gòu)造為與缸體平臺(tái)面208配合或協(xié)作的缸蓋平臺(tái)面210或表面。
平臺(tái)面210限定從其向外延伸的至少一個(gè)突起240。突起240可以是如圖所示的套筒或套筒構(gòu)件。在所示的示例中，套筒是連續(xù)結(jié)構(gòu)，其尺寸和構(gòu)造被設(shè)置為被插入冷卻夾套的通道216中并且圍繞汽缸212。套筒240被構(gòu)造為當(dāng)缸蓋204連接到缸體202時(shí)滑動(dòng)進(jìn)入通道216中并圍繞汽缸212的外壁滑動(dòng)，使得每個(gè)汽缸212的上部或上端被套筒240容納。套筒可以僅延伸跨過所述通道的一部分和/或可以完全延伸跨過所述通道的寬度。在其他示例中，套筒240可以是不連續(xù)的，例如，具有圍繞汽缸212徑向間隔開的突起。
套筒具有被通道216容納并且周向地圍繞汽缸212的尺寸，使得每個(gè)汽缸212的上部區(qū)域嵌套在套筒240的每個(gè)圓筒部分內(nèi)。套筒240被構(gòu)造為與汽缸212的上部協(xié)作以提供對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性支撐。連續(xù)的套筒240為汽缸212提供改進(jìn)的支撐，而不連續(xù)的套筒240可以更容易制造或組裝，同時(shí)仍然為汽缸212提供足夠的支撐。
突起或套筒構(gòu)件240具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面被構(gòu)造為與汽缸212的外壁的上部區(qū)域配合，而例如在高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間為發(fā)動(dòng)機(jī)200的汽缸212提供側(cè)向支撐以防止“抖動(dòng)”。高比輸出增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可能易于爆燃和/或提前點(diǎn)火，這可能產(chǎn)生硬件或控制裝置問題。可能存在各種爆燃和/或提前點(diǎn)火促成因素，諸如大氣狀況、高濕度、海拔、有問題的辛烷或加錯(cuò)燃料等。如果發(fā)生爆燃事件，則會(huì)產(chǎn)生非常尖銳的壓力尖峰，從而在由上部汽缸孔壁和汽缸蓋形成的燃燒室中產(chǎn)生力。這些可以是引起汽缸孔壁的基本結(jié)構(gòu)的抖動(dòng)效應(yīng)的極端力。作為極端力的結(jié)果的這種運(yùn)動(dòng)或抖動(dòng)也可能導(dǎo)致缸蓋抬起，這可能導(dǎo)致缸蓋墊片/密封構(gòu)件206故障或眾多其它硬件問題或故障，包括活塞環(huán)、活塞、連桿、軸承、曲軸、汽缸體、汽缸蓋等中的問題或故障。對(duì)于沒有套筒構(gòu)件240的發(fā)動(dòng)機(jī)，歸因于通道216圍繞汽缸212組的外周以及缸體的敞開的平臺(tái)面構(gòu)造，汽缸212在缸體中朝向平臺(tái)面208向上延伸，并且在平臺(tái)面附近保持為未被支撐。
套筒240具有第一內(nèi)壁242和第二外壁244。內(nèi)壁242和外壁244由底壁246連接。底壁246與平臺(tái)面210間隔開。套筒240具有由內(nèi)壁242限定的內(nèi)周，該內(nèi)周由與汽缸212的上部的外壁相關(guān)聯(lián)的曲率半徑至少部分地限定。套筒240被示出為具有由一連串相鄰或鄰接的圓環(huán)或圓筒限定的形狀。
套筒240形成連接套筒240的相對(duì)側(cè)的連續(xù)的橋接部分250、橋接區(qū)域或橋接部。橋接部分也可以稱為凸耳(tab)。橋接部分250從表面210向外延伸，并且具有被孔間槽或通道218容納以限定孔間冷卻通道的尺寸。橋接部分250可以形成套筒240的每個(gè)圓筒的一部分。
密封構(gòu)件206可以包括單個(gè)密封構(gòu)件或多個(gè)密封構(gòu)件。對(duì)于示出的示例，密封構(gòu)件206或密封組件206包括第一密封構(gòu)件260。第一密封構(gòu)件260是可以充氮或可以不充氮的缸蓋墊片或高性能o形環(huán)，并且限定孔262，孔262的尺寸使得當(dāng)組裝發(fā)動(dòng)機(jī)200時(shí)所述至少一個(gè)突起或套筒240延伸穿過孔262。缸蓋墊片260還可以限定其他各種孔以提供冷卻劑流動(dòng)、潤滑劑流動(dòng)、缸蓋螺栓等。
密封組件206還可以包括額外的密封構(gòu)件264。在一個(gè)示例中，這些密封構(gòu)件264類似于o形環(huán)或類似的密封結(jié)構(gòu)，并且定位在套筒240內(nèi)以圍繞汽缸212和缸蓋204的腔室從而幫助密封發(fā)動(dòng)機(jī)200的燃燒室。
圖6示出了組裝的發(fā)動(dòng)機(jī)200的剖視圖。套筒240或汽缸保持特征240延伸到冷卻夾套的通道216中，使得汽缸212的上部區(qū)域嵌套在套筒240內(nèi)，并且在結(jié)構(gòu)上被支撐。
汽缸212的外壁226可以具有臺(tái)階區(qū)域270。臺(tái)階區(qū)域或臺(tái)階270與缸體平臺(tái)面208間隔開。汽缸212的外壁226可以由在臺(tái)階270和缸體平臺(tái)面之間延伸的第一上部272以及第二下部274限定。上部272和下部274可以由臺(tái)階270隔開。如圖4所示，臺(tái)階270可以圍繞汽缸212周向地延伸。臺(tái)階270可以與平臺(tái)面208平行或大致平行。在其他示例中，臺(tái)階270與套筒240上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)可以是非平面的，使得這些表面彼此嚙合或互鎖。在其它示例中，基于在發(fā)動(dòng)機(jī)中的位置，臺(tái)階區(qū)域270可以以不同的高度與平臺(tái)面間隔開，套筒240的高度具有對(duì)應(yīng)的差異，例如，在汽缸212的相對(duì)端部處間距增加等。
套筒240的內(nèi)壁242可以直接鄰近于或鄰接所述外壁的上部272。套筒240的底壁246直接鄰近于、鄰接臺(tái)階區(qū)域270或與臺(tái)階區(qū)域270配合。套筒的外壁244可與所述外壁的下部274對(duì)齊或大致齊平。如圖所示，所述外壁的下部274和套筒的外壁244協(xié)作以限定冷卻通道216的一部分。
橋接部分250具有直接鄰近于或鄰接孔間區(qū)域中的槽的壁的側(cè)壁。橋接部分250具有對(duì)應(yīng)于套筒240的壁246的端部區(qū)域或基壁280，其連接側(cè)壁并且與槽218的底部間隔開。橋接部分250與槽218協(xié)作以在二者之間形成孔間冷卻通道。
從圖6可以看出，槽218的深度大于橋接部分250的高度，使得橋接部分250的端部與槽218的端部彼此間隔開以限定孔間冷卻通道。不同汽缸212之間的敞開通道218可以彼此類似，或者可以在尺寸和形狀上變化，例如沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的長度變化以控制對(duì)不同缸孔的孔間冷卻，或者基于在夾套216中的不同位置處變化的冷卻劑流動(dòng)特性而變化。
注意，在一個(gè)示例中，套筒240具有大致均勻的高度，使得平面壁246與缸蓋的平臺(tái)面210平行。在這種情況下，槽218的底部可以相對(duì)于臺(tái)階區(qū)域270偏移以提供孔間冷卻通道。在其他示例中，橋接部分250的基壁280可以相對(duì)于套筒240的外部的底壁246偏移，臺(tái)階區(qū)域270和孔間槽218的底部是共面的，從而形成孔間冷卻通道。
在圖4至圖6中可以看出，汽缸212嵌套在套筒240內(nèi)。在一個(gè)示例中，汽缸212和套筒240可以以微小的間隙配合而彼此緊密配合，或者部件之間是定位配合或過渡配合。在其他示例中，部件212、240可以具有緊密的滑動(dòng)配合，或者甚至具有輕微的過盈配合。用于起重螺栓(jackscrew)的凸臺(tái)290可以鑄入或以其它方式形成到缸體202和缸蓋204中，以在組裝之后幫助將部件分離。
墊片260定位在缸體202和缸蓋204之間。墊片260具有孔262，孔262的尺寸和形狀被設(shè)置為緊密配合在套筒240的外壁244的周邊或圓周周圍?？?62與套筒240對(duì)齊，使得當(dāng)組裝發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)套筒240延伸穿過孔262，并且墊片260保持對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)流體的密封。內(nèi)部密封構(gòu)件264嵌套在套筒240的內(nèi)表面內(nèi)，并且與平臺(tái)面208、210協(xié)作，以保持燃燒室中的密封。
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體202和/或缸蓋204可以例如在諸如高壓壓鑄工藝的鑄造工藝中由鋁或鋁合金形成?？梢允褂糜糜谄?12的缸套嵌件形成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體202，缸套嵌件可以由諸如鐵、鐵基合金等的其它材料形成。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體202可以形成為不帶有汽缸套，使得主體鑄造金屬提供汽缸的內(nèi)壁。鑄造金屬鋁可以被合格化(qualified)、被機(jī)加工或以其它方式加工以提供汽缸壁所需的表面光潔度和平滑度。
因?yàn)楦左w202具有敞開的平臺(tái)構(gòu)造，所以缸體202不具有圍繞汽缸212的上部區(qū)域的結(jié)構(gòu)。在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷期間，敞開平臺(tái)式發(fā)動(dòng)機(jī)中的未被支撐的汽缸可能經(jīng)受“抖動(dòng)”。另外，敞開通道218可能由于運(yùn)行期間的熱負(fù)荷和其它發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷而變形并且經(jīng)受扭曲，特別是由于將燃燒室與通道218的敞開部分分開的薄壁部分。在燃燒事件期間汽缸212的燃燒室中的向外壓力可能導(dǎo)致通道的未受支撐的垂直側(cè)壁變形或者甚至折疊，從而導(dǎo)致可能的發(fā)動(dòng)機(jī)性能退化和密封問題。
包括橋接部分250的套筒240除將冷卻通道定位并部分地限定在孔間區(qū)域中期望的預(yù)定位置之外，還用作結(jié)構(gòu)元件或支撐元件，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的汽缸抖動(dòng)以及減少和防止缸孔212在孔間區(qū)域214和通道218中的扭曲。套筒240大體上圍繞汽缸212，并且防止在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間汽缸的運(yùn)動(dòng)和抖動(dòng)，因?yàn)樘淄?40抵抗汽缸212上部區(qū)域的任何運(yùn)動(dòng)或者力，從而用于將汽缸212定位和保持就位。在縱向軸線222的方向上在壓縮載荷下起作用的橋接部分250防止沿著該軸線的汽缸抖動(dòng)，并且還防止孔橋214和通道218的壁變形。
圖7示出了形成和組裝根據(jù)圖4至圖6的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法300的流程圖。根據(jù)本公開的各種示例，方法300可以包括比所示出的步驟更多或更少的步驟，步驟可以以另一順序重新排列，并且各種步驟可以連續(xù)執(zhí)行或同時(shí)執(zhí)行。
在步驟302處，形成缸體預(yù)成型件。缸體預(yù)成型件可以提供如上所述的缸體202。缸體可以例如在鑄造或壓鑄工藝中由鋁或鋁合金形成。在一個(gè)示例中，缸體在高壓壓鑄工藝中由鋁或鋁合金形成。鑄造工藝可以包括各種模具、滑塊、失芯(lostcore)等，以在缸體內(nèi)形成期望的形狀、表面和通道，包括用于冷卻夾套的通道。汽缸孔可以在鑄造工藝期間作為缸套嵌件被提供，例如作為預(yù)成型的鐵或鐵基合金嵌件。在另一個(gè)示例中，汽缸的壁由熔融鑄造金屬形成，使得缸體被形成為不帶有缸套、獨(dú)立于汽缸套形成或者是無缸套的。在高壓壓鑄工藝中，熔融金屬可以在至少20000磅/平方英寸(psi)的壓力下被注入到工具中。熔融金屬可以在大于或小于20000psi(例如在15000-30000psi的范圍內(nèi))的壓力下被注入，并且可以基于所使用的金屬或金屬合金、模腔的形狀以及其他考慮因素選擇壓力。在熔融金屬冷卻之后，從工具排出或移出缸體預(yù)成型件。缸體預(yù)成型件至少具有被孔間區(qū)域或孔橋隔開的第一汽缸和第二汽缸。
在步驟304處可以對(duì)缸體預(yù)成型件進(jìn)行精加工。精加工步驟可以包括各種機(jī)加工工藝和其它鑄造后工藝。例如，平臺(tái)面208可以被銑削或以其它方式被機(jī)加工以提供精加工表面?？组g冷卻槽218可以例如使用機(jī)加工工藝被機(jī)加工和/或合格化。臺(tái)階區(qū)域還可被形成或限定到汽缸212的外壁226中。在一個(gè)示例中，圍繞由汽缸212限定的缸孔對(duì)汽缸212進(jìn)行360度機(jī)加工，以提供用于套筒240的配合表面。
在步驟306處，形成汽缸蓋預(yù)成型件。缸蓋預(yù)成型件可以提供如上所述的缸蓋204。缸蓋可以例如在鑄造或壓鑄工藝中由鋁或鋁合金形成。在一個(gè)示例中，缸蓋在高壓壓鑄工藝中由鋁或鋁合金形成。鑄造工藝可以包括各種模具、滑塊、失芯等，以在缸蓋內(nèi)形成期望的形狀、表面和通道，包括用于冷卻夾套的通道。缸蓋還可以具有各種嵌件，例如用于排氣通道、閥等的嵌件。在熔融金屬冷卻之后，從工具排出或移出缸蓋預(yù)成型件。
在步驟308處可以對(duì)缸蓋預(yù)成型件進(jìn)行精加工。精加工步驟可以包括各種機(jī)加工工藝和其它鑄造后工藝。例如，平臺(tái)面210可以被銑削或以其它方式被機(jī)加工以在套筒240周圍提供精加工表面。套筒240可以被機(jī)加工和/或合格化。套筒可以形成為從缸蓋平臺(tái)面向外延伸。在一個(gè)示例中，套筒在用于缸蓋的鑄造工藝或成型工藝期間被至少部分地形成。在另一示例中，套筒可以在缸蓋平臺(tái)面被機(jī)加工或以其他方式被精加工時(shí)被至少部分地形成。套筒可以被限定成期望的形狀和尺寸，以安裝在汽缸212周圍并且位于通道216和槽218內(nèi)。
在步驟310中，可以形成用于發(fā)動(dòng)機(jī)的諸如缸蓋墊片260和內(nèi)部密封構(gòu)件264的密封構(gòu)件。墊片形成有用于套筒的孔，孔的尺寸被設(shè)置成使得套筒延伸穿過該孔。內(nèi)部密封構(gòu)件264被形成為嵌套在套筒的圓筒部分內(nèi)。缸蓋墊片和內(nèi)部密封構(gòu)件可以由相同的材料或不同的材料制成。
在步驟312處，將缸體、缸蓋和墊片進(jìn)行組裝以形成發(fā)動(dòng)機(jī)。套筒240插入所述槽和通道中，以包圍和支撐汽缸212的上部區(qū)域，并形成用于孔橋的孔間冷卻通道。
根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例具有關(guān)聯(lián)的非限制性的優(yōu)點(diǎn)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋可以是壓鑄的，同時(shí)保持先前僅使用砂型鑄造技術(shù)可獲得的強(qiáng)度性能。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)封裝尺寸變小以減輕重量，并且對(duì)增加的燃料經(jīng)濟(jì)性和減少的排放的需求和要求持續(xù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在更高的運(yùn)行壓力下運(yùn)行。在一些示例中，對(duì)于渦輪增壓或機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)也可以在與先前的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比增加的增壓壓力下運(yùn)行。因?yàn)槠妆磺短撞⑶冶粡母咨w平臺(tái)面突出的套筒徑向地支撐，所以缸蓋和汽缸上部區(qū)域的互鎖結(jié)構(gòu)提供了結(jié)構(gòu)性支撐。由于發(fā)動(dòng)機(jī)可以設(shè)置為敞開的平臺(tái)構(gòu)造，例如，由壓鑄組件設(shè)置而成，所以從缸蓋突出的套筒用于在結(jié)構(gòu)上支撐汽缸的否則未被支撐的上部區(qū)域，減少高運(yùn)行溫度下的汽缸和孔間變形，并且防止或減少例如在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和輸出時(shí)的汽缸抖動(dòng)、運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)。
雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著這些實(shí)施例描述了本公開的所有可能的形式。更確切地，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)該理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可以做出各種變化。此外，可以組合各個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的特征以形成進(jìn)一步的實(shí)施例。