专利名称：内燃发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内燃发动机，更为具体地，涉及用于V型配置内燃发动机的
左、右汽紅盖。
背景技术：
在当前的V型配置发动机中，左、右汽缸组的汽缸盖配置为使得能够在单个制造 及气门组装线上完成大部分加工操作。为了适应单个加工线，气门在两个汽缸盖上的放置 是同样的。这样所有进气均离开汽缸盖进入发动机谷部，或可替代地所有排气均离开汽缸 盖进入谷部，第一汽缸盖的一端位于左边一组发动机汽缸上面向发动机前方，而第二汽缸 盖的这一端位于发动机上且该端面向发动机后方。当排气在内部时，确保引导排气迅速离开谷部以减少从排气流道向谷部多个组件 的热传递十分重要。进入涡轮增压器(在如此装配的发动机中)和后处理装置的排气尽可 能地热以便允许后处理装置迅速升温并减小涡轮增压器延迟也十分重要。尽管适用于许多 应用，使用这种单汽缸盖设计(第一汽缸盖的第一端位于一个汽缸组的前部，而第二汽缸 盖的第一端位于另一汽缸组的后部)的一个缺点在于一个汽缸组的排气门相对于另一个 汽缸组接近发动机前方设置，另一个汽缸组的排气门朝向发动机后方设置。结果，对于汽缸 组中的一个，排气歧管必须将排气引导更长至排气系统。发动机谷部的发动机附件的封装体积很宝贵，而较长的排气歧管加剧了这一问题。使用单个汽缸盖配置并将一个向前安装在左汽缸组上而另一个向后安装在右汽 缸组上的另一缺点在于对两个汽缸组使用单个汽缸盖设计可能不利于多个部件，例如水 套、电热塞定位等。
实用新型内容针对相关技术中存在的一个或多个问题，本实用新型的目的在于提供一种内燃发 动机，该内燃发动机的所有汽缸的排气端口的位置均更接近涡轮增压器所位于的发动机后 部。本实用新型公开了一种内燃发动机，包括V型配置汽缸体，具有左汽缸组和右汽 缸组；与各个汽缸相关联的排气门；与各个汽缸相关联的进气门；其中对于发动机的所有 汽缸，在各个汽缸中相关联的排气门比相关联的进气门均更接近发动机的一端设置。优选地，该发动机一端为发动机的前端或者为发动机的后端。优选地，该发动机进一步包括螺栓连接至左汽缸组的左汽缸盖；螺栓连接至右 汽缸组的右汽缸盖；以及左汽缸盖和右汽缸盖中各个排气门的排气端口，其中所有离开汽 缸盖的排气端口的中心线总体上指向左汽缸组与右汽缸组之间的汽缸体的谷部并总体上 指向发动机的后方。优选地，该发动机进一步包括与各个汽缸相关联的第二排气门；左汽缸盖和右汽缸盖中各个排气门的排气端口，其中与特定汽缸相关联的各个排气端口对结合形成组合 排气端口，且所有离开汽缸盖的该组合排气端口的中心线总体上指向左汽缸组与右汽缸组 之间的汽缸体的谷部。优选地，谷部在左汽缸组与右汽缸组之间，该发动机进一步包括在发动机前部在 该谷部中安装至汽缸体的燃料泵；以及靠近发动机后部在该谷部中安装至汽缸体的涡轮增 压器。本实用新型还公开了一种内燃发动机，包括V型配置汽缸体，具有连接至左汽缸 盖的左汽缸组和连接至右汽缸盖的右汽缸组；设置在所述汽缸盖中各个汽缸的两个进气 门；设置在所述汽缸盖中各个汽缸的两个排气门；其中在各个汽缸中，所述相关联的排气 门比所述相关联的进气门更接近所述发动机的后部设置。优选地，发动机汽缸的左汽缸组和右汽缸组形成60度至90度之间的角度。优选地，左汽缸盖和右汽缸盖具有从各个气门引出的排气端口，且与特定汽缸相 关联的排气端口共同形成组合端口，使得左汽缸盖和右汽缸盖对于每个汽缸均具有一个离 开汽缸盖的排气道，且所有组合端口的中心线均朝向发动机的谷部伸出。优选地，所有组合端口除了指向发动机的谷部外，还指向发动机后部。本实用新型还公开了一种内燃发动机，包括V型配置汽缸体，具有左汽缸组和右 汽缸组；连接至所述左汽缸组的左汽缸盖；连接至所述右汽缸组的右汽缸盖；安装在汽缸 盖中每个汽缸的至少一个排气门，其中各个排气门比相关联汽缸的轴线更接近发动机后部 设置。本实用新型实施例公开了一种带有左、右汽缸组的内燃发动机，其具有螺栓连接 至左边一组发动机汽缸的左汽缸盖和螺栓连接至右边一组发动机汽缸的右汽缸盖。各个汽 缸均至少具有一个进气门和一个排气门。在两个汽缸组的各个汽缸中，关联排气门位于关 联进气门的后方。排气端口从排气门引出并伸入排气歧管。在一个实施例中，排气端口基 本上垂直于汽缸盖侧面伸出。在每个汽缸具有通过单个凸轮轴驱动的两个进气门和两个排 气门的发动机中，与任一个汽缸相关联的排气门相对于与这一个汽缸相关联的两个进气门 更向后。通过对两个汽缸盖使用两个独立的壳体并根据独立的技术规格对其进行加工，所 有汽缸的排气端口的位置均更接近涡轮增压器所位于的发动机后部。这相比于现有技术 (一个汽缸盖中的排气门和排气端口的位置相对于另一个汽缸盖更接近发动机前方或纵向 偏置)提供了优点。根据本实用新型实施例(其中在所有汽缸盖中排气门均更接近发动机 后部)，向发动机剩余部分热辐射的排气歧管表面积更小，排气进入涡轮增压器的移动长度 更短，且排气歧管占据了更小的体积，为拥挤的发动机谷部中的其它组件留出了空间。在替代实施例中，汽缸盖中的排气端口朝向发动机后方引导气流。如果这种排气 端口设置用在根据现有技术带有相同汽缸盖的发动机上，仅在一个汽缸盖上有效地朝向涡 轮增压器弓丨导排气。必须将来自另一汽缸盖的排气旋转超过90度角以朝向涡轮增压器弓I 导。根据本实用新型实施例，镜像汽缸盖将气流从两个汽缸盖朝向发动机后方引导，使得排 气歧管流道更短，并且对于发动机左右两侧气流旋转以便朝向发动机后方引导排气的角度 均小于90度。
图1为具有左、右汽缸组和左、右汽缸盖的V型配置发动机的前视图。图2为V型配置发动机的横截面平面图，显示了以相对方向安装在两个汽缸组上 的两个相同汽缸盖。图3为V型配置发动机的横截面平面图，显示了根据本实用新型一个实施例配置 的发动机汽缸盖的横截面。图4为根据本实用新型实施例的安装有进气门和排气门的汽缸盖的平面图。图5为发动机的平面图。
具体实施方式
本领域技术人员应理解，参考任意附图说明并描述的实施例的多种特征可与一个 或多个其它附图中说明的特征相结合以得到未明确说明或描述的替代实施例。所说明的特 征组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方案可能需要与本实 用新型教导相一致的特征的多种组合和修改。说明书中使用的代表性实施例总体上涉及具 有两个汽缸组的内燃发动机中的汽缸盖配置。本领域技术人员可认识到与本实用新型相一 致的类似应用或实施方案，例如组件设置成与附图的实施例中所示相比仅略有不同的那些 应用。本领域技术人员将认识到本实用新型的教导可应用于其它应用或实施方案中。指示方向或指向的词语和短语(例如左、右、前、后、上、下等)总体上参考代表性 实施例中所说明的纵向安装在车辆中的发动机，并且仅出于方便用于描述附图。本领域技 术人员将认识到本实用新型教导可应用于发动机指向或配置与所说明并描述的有所不同 的应用和实施方案中。图1为带有汽缸体2和谷部3的发动机1的前方的视图。右汽缸盖4连接至右汽 缸组5，而左汽缸盖6连接至左汽缸组7。由于其为前视图，汽缸组中所有的汽缸排成一列， 因此可看到汽缸组中起始汽缸的位置。图中显示了左汽缸组7的起始汽缸的中心线8。图 1中右汽缸组5和左汽缸组7之间的角度为90度。然而，夹角可在60度至90度的范围内。 图1中还显示了以基本上与汽缸7垂直的角度穿过汽缸盖6、越过发动机1顶部、并以基本 上与汽缸5垂直的角度穿过汽缸盖4的截面(A-A)。图2说明了代表了现有技术实施方案的具有相同汽缸盖和内侧排气的汽缸盖设 置。图中显示了 V型发动机10的偏置截面图(图1的截面)，具有两个汽缸盖12、14，每个 汽缸具有两个进气门和两个排气门。由于图2显示了汽缸盖的截面，气门未显示。相反，16 指代容纳进气门的气门杆的孔，而18指代容纳排气门的气门杆的孔。气门未显示，但通过 气门杆的孔16、18限定了其相对位置。以这样一种方式设置气门使得其可被沿汽缸盖纵向 延伸的单根凸轮轴驱动。由于气门在汽缸盖中的位置，特别是各个汽缸的排气门均比相关 的进气门更靠前，因此与离开汽缸盖14的排气端口 26相比，排气端口 24更靠前地离开汽 缸盖12。因此，与连接至汽缸盖14的排气歧管30相比，连接至汽缸盖12的排气歧管26流 道更长以连接至涡轮增压器(未显示)。如图1中所示当内侧排气时，确保迅速以热传导小 的方式将排气引离谷部十分重要，这样谷部中的组件尽可能少地由于来自排气流道的热传 递而被加热。因此，排气歧管28并非最佳，因为其比排气歧管30长的多。在图3中，显示了根据本实用新型实施例的发动机60的阶梯截面图，参考图1中
5的截面A-A。发动机60具有汽缸体(图3的视图中仅可见汽缸体谷部62)。左汽缸盖64 连接至左汽缸组(未显示)而右汽缸盖66连接至右汽缸组(未显示)。发动机60的每个 汽缸均具有相关联的两个进气门和两个排气门。在图3的视图中，未显示气门。然而，气门 的位置由汽缸盖中的气门杆孔所限定，孔70指示排气门位置而孔72指示进气门位置。左 汽缸盖64中的气门相对于右汽缸盖66中的气门镜像设置。在所有汽缸中，与特定汽缸相 关联的排气门相对于与该特定汽缸相关联的进气门设置在发动机60的更后方。图3显示了与图2相反的气门设置，在图2中，每个左汽缸组的汽缸中的排气门均 在进气门之前。在左汽缸盖12中排气端口 24靠前，这样排气歧管28比图2中的排气歧管 26或图3中的排气歧管82长大约20%。在图3中，为每一个排气阀设置排气口 80，以便将气流从排气阀引到排气歧管82 或84。在图3中所示的实施例中，每个汽缸的两个排气端口在离开汽缸盖之前结合为组合 排气端口 85。作为一种变化，这些端口也可以分别穿过汽缸盖。在图3中，显示了代表性 汽缸的独立排气端口 80和组合排气端口 85的中心线。在图3的实施例中，排气端口中心 线(标记为86)至少在靠近汽缸盖的出口处基本上与端口离开的汽缸盖64侧面垂直。独 立排气端口 80和组合排气端口 85朝向发动机60的谷部62引导气流。在变化实施例中， 所有排气端口的中心线与汽缸盖64的侧面形成一定角度，这样独立排气端口 80和组合排 气端口 85总体上朝向发动机60的谷部62并总体上朝向发动机60的后方引导气流。在图3中，显示了各个汽缸的安装在中心的喷射器孔87(仅对一些代表性汽缸有 所标记)。在本实施例中，喷射器孔的中心(对于代表性汽缸由交叉线所指示)与汽缸轴线 重合。然而，本实用新型也可应用于喷射器偏离轴线安装的发动机。图3的截面示意图并 非沿着直线，而是沿着数条线截取。因此，尽管汽缸盖64的汽缸轴线似乎与汽缸盖66的汽 缸轴线相平行，这只是由于截面(图1的截面A-A)引起的。在图4中，显示了从下侧(汽缸盖贴近汽缸体的表面)看的汽缸盖90的平面图， 其带有安装好的进气门92和排气门94。虚线圈95显示了组装后汽缸体与汽缸盖90配合 的位置。喷射器安装孔96在中心安装并总体上与汽缸的轴线共轴。在替代实施例中，喷射 器从中心移开，在这种情况下汽缸的轴线不共轴。在图5中，发动机100的平面图显示了安装在发动机100谷部104中的涡轮增压 器102和同样安装在谷部104中但靠近发动机100前方的燃料泵。飞轮106显示为处于发 动机后部。这样，本实用新型实施例对两个汽缸盖使用两个独立壳体并根据独立的规格对其 进行加工，以使每个汽缸的排气端口更接近涡轮增压器定位以便减少涡轮增压器提速时 间、减少热损失、并改善涡轮增压器性能同时增加谷部中的可用封装空间。尽管已经详细描述了最佳模式，本领域技术人员将认识到权利要求范围中的多种 替代设计和实施例。例如，参考图3描述的发动机具有内部排气。本实用新型可应用于交 叉流动配置(cross-flow configuration，横向气流配置)，其中发动机进气在内部而发动 机排气在外部。另外，图3中的排气端口 80基本上垂直离开汽缸盖侧面。然而，排气端口 可朝向发动机后方成一定角度，其可更多地减少排气歧管82、84的长度。尽管已经描述了 一个或多个实施例在一个或多个所需特性方面相较于其它实施例和/或现有技术提供了 优点或是更为优选的，本领域技术人员将认识到可对其它特征进行弱化以实现所需的系统
6特征，其依赖于具体应用或实施方案。这些特征包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命成 本、市场性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、组装便利性等。在一个或多个特性 方面相对于其它实施例不太如意地描述的实施例并未超过所要求保护的范围。
权利要求一种内燃发动机，包括V型配置汽缸体，具有左汽缸组和右汽缸组；与所述左汽缸组和所述右汽缸组的各个汽缸相关联的排气门；与所述左汽缸组和所述右汽缸组的各个汽缸相关联的进气门，其中对于所述发动机的所有汽缸，在各个汽缸中所述相关联的排气门比所述相关联的进气门更接近所述发动机的一端设置。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述一端为所述发动机的前端。
3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述一端为所述发动机的后端。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，进一步包括螺栓连接至所述左汽缸组的左汽缸盖；螺栓连接至所述右汽缸组的右汽缸盖；以及所述左汽缸盖和所述右汽缸盖中各个排气门的排气端口，其中所有离开所述左汽缸盖 和所述右汽缸盖的排气端口的中心线指向所述左汽缸组与所述右汽缸组之间的所述汽缸 体的谷部并指向所述发动机的后方。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，进一步包括与各个汽缸相关联的第二排气门；左汽缸盖和右汽缸盖中各个排气门的排气端口，其中与特定汽缸相关联的各个排气端 口结合形成组合排气端口，且所有离开所述左汽缸盖和所述右汽缸盖的所述组合排气端口 的中心线指向所述左汽缸组与所述右汽缸组之间的所述汽缸体的谷部。
6.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，谷部在所述左汽缸组与所述右汽缸组 之间，所述发动机进一步包括在所述发动机前部在所述谷部中安装在所述汽缸体上的燃料泵；以及靠近所述发动机后部在所述谷部中安装在所述汽缸体上的涡轮增压器。
7.一种内燃发动机，包括V型配置汽缸体，具有连接在左汽缸盖上的左汽缸组和连接在右汽缸盖上的右汽缸组；设置在所述左汽缸盖和所述右汽缸盖中所述左汽缸组和所述右汽缸组的各个汽缸的 两个进气门；设置在所述左汽缸盖和所述右汽缸盖中所述左汽缸组和所述右汽缸组的各个汽缸的 两个排气门；其中在各个汽缸中，所述排气门比所述进气门更接近所述发动机的后部设置。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，发动机汽缸的左汽缸组和右汽缸组形 成60度至90度之间的角度。
9.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述左汽缸盖和所述右汽缸盖具有从 各个排气门引出的排气端口，且与特定汽缸相关联的所述排气端口共同形成组合端口，使 得所述左汽缸盖和所述右汽缸盖对于每个汽缸均具有一个离开所述左汽缸盖和所述右汽 缸盖的排气道，且所有所述组合端口的中心线均朝向所述发动机的谷部伸出。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于，所有所述组合端口除了指向所述发动 机的谷部外，还指向所述发动机后部。
专利摘要本实用新型公开一种内燃发动机，其包括V型配置汽缸体，具有左汽缸组和右汽缸组；与各个汽缸相关联的排气门；与各个汽缸相关联的进气门，其中对于发动机的所有汽缸，在各个汽缸中该相关联的排气门相较于该相关联的进气门更接近发动机的一端设置。根据本实用新型，由于所有排气门均更接近发动机后部，端口和涡轮增压器之间的排气歧管流道的总体长度相对于带有偏置汽缸组(其中一个汽缸组中的排气门比另一个汽缸组中的排气门更接近发动机前部定位)的发动机有所减少。本实用新型能够减少涡轮增压器提速时间、减少热损失、并改善涡轮增压器性能，同时增加谷部中的可用封装空间。
文档编号F02F1/42GK201763445SQ20102027858
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年7月31日
发明者布拉德利·戴维·欧普曼, 帕特里克·布莱恩·摩根, 戴维·柯蒂斯·艾夫斯, 迈克尔·约瑟夫·施拉德尔 申请人:福特环球技术公司