一种发动机及曲轴箱顶板区的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机及曲轴箱顶板区。所述顶板区包括从顶板区的侧面朝向顶板区的顶面延伸的排气弯管。所述顶板区还包括板，所述板被配置成在顶板区内限定出第一腔室和第二腔室。第一腔室被配置成至少部分地包围排气弯管；第二腔室被配置以提供用于流体流动的通道，通过布设所述板将第二腔室与排气弯管隔离。本实用新型可在多个排气弯管中提供减小的热梯度，这可预防排气弯管和顶板区之间存在的焊缝断裂。
【专利说明】一种发动机及曲轴箱顶板区
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发动机的曲轴箱，并且更具体地涉及内燃发动机的曲轴箱的顶板。
【背景技术】
[0002]在发动机运转期间，会产生高温排放气体。高温排放气体通过排气弯管从汽缸流到排气歧管。排气弯管布置在顶板区中。顶板区也用作发动机冷却剂的储存器。
[0003]排放气体的温度明显大于储存器中冷却剂的温度。这会导致排气弯管内排放气体和顶板区内冷却剂之间大的热梯度。因此，用于将排气弯管附接到顶板区的焊缝可能容易断裂或者破裂。来自储存器的冷却剂可从焊缝中产生的裂缝泄漏。这可引起发动机缺乏冷却剂，从而导致发动机的冷却系统由于过热而发生故障。
[0004]专利号为6，827，049的美国专利公开了一种用于汽缸盖的水套。该水套包括至少两个被配置成将燃烧气体从汽缸排出的排气端口。水套还限定出较低路径、较高路径和中心路径。较高路径被配置成用于在至少两个排气端口的上方使冷却流体循环。较低路径被配置成用于在至少两个排气端口的下方使冷却流体循环。此外，中心路径将较低路径流体地耦接到较高路径。中心路径还将所述至少两个排气端口相互隔开。中心路径还被配置成用于使冷却流体在所述至少两个排气端口之间循环。在中心路径的一侧在较低路径中形成限制部分。该限制部分被配置成限制流体流经较低路径的限制部分，从而迫使冷却流体通过中心路径。
【发明内容】
[0005]本实用新型旨在提供一种发动机及其曲轴箱的顶板区，以防止排气弯管与顶板之间的焊缝发生断裂。
[0006]在一个方面，本实用新型提供了一种曲轴箱顶板，所述顶板区包括从顶板区的侧面朝向顶板区的顶面延伸的排气弯管。该顶板区还包括板。该板被配置成在顶板区内限定出第一腔室和第二腔室。第一腔室被配置成至少部分地包围排气弯管。第二腔室被配置成提供用于流体流动的通道，从而板被布置以将第二腔室与排气弯管隔离。
[0007]在另一方面，本实用新型提供了一种发动机，所述发动机包括汽缸盖和发动机缸体。发动机缸体包括顶板区。顶板区包括从顶板区的侧面朝向顶板区的顶面延伸的排气弯管。顶板区还包括板，所述板被配置成在顶板区限定出第一腔室和第二腔室。第一腔室被配置成至少部分地包围排气弯管。第二腔室被配置以提供用于流体流动的通道，从而板被布置以将第二腔室与排气弯管隔离。
[0008]上面提到的技术解决方案在多个排气弯管中提供减小的热梯度，这可预防存在于排气弯管和顶板区之间的焊缝断裂。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本实用新型的一个实施例的发动机的示例性曲轴箱的透视图；
[0010]图2是包括板的曲轴箱的一端的横截面视图；
[0011]图3是所述板的透视图；
[0012]图4是曲轴箱的另一端的横截面视图。
【具体实施方式】
[0013]在任何可能的地方，相同的参考标号在整个附图中将用于表示相同的零部件。参照图1，根据本实用新型的一个实施例示出了一种发动机(未示出)的示例性曲轴箱102。更具体地，所示的曲轴箱102是V型结构发动机。应当注意，本文中公开的曲轴箱102的结构仅为示例性的，并且可按照系统设计和要求而变化。例如，曲轴箱102的结构可以包括直列式结构发动机、水平对置结构发动机或W型结构发动机。在一个实施例中，曲轴箱102可以由一个或多个部件制造而成。在这种情况下，曲轴箱102的各种部件可以通过任何已知的紧固方法(例如但不限于焊接和螺栓连接)紧固在一起。在另一实施例中，曲轴箱102可以被铸造成单个部件。曲轴箱102可由本领域技术人员已知的任何合适的金属制成。
[0014]曲轴箱102包括汽缸端104和曲轴端106。汽缸盖(未示出)可以设置在曲轴箱102的汽缸端104上。汽缸端104包括一个或多个汽缸108。汽缸盖和衬垫(未示出)的组件被配置以支撑活塞(未示出)。通过使用轴头销(未示出)可将活塞连接到连杆(未示出)。此外，连杆可被连接到曲轴(未示出)。曲轴箱102的曲轴端106被配置成接收并支撑发动机的曲轴。
[0015]冷却系统(未示出)可与发动机相关联。冷却系统可以包括各种组件，包括但不限于冷却剂泵(未示出)、冷却剂进口歧管(未示出)、冷却剂进口跳线(未示出)和冷却剂夹套(未示出)。可通过冷却剂泵将冷却剂(未示出)供应到冷却剂进口歧管。冷却剂可从冷却剂进口歧管进入冷却剂进口跳线。冷却剂可被供应到冷却剂夹套并进一步进入曲轴箱102。在发动机运转期间产生的热量可以被冷却剂吸收。然后，冷却剂可以进入汽缸盖并可以进一步从各种部件如排气阀(未示出)中吸收热量。冷却剂可以为本领域已知的任何热量吸收流体，包括但不限于水、甲醇、甘油和油基溶液。
[0016]此外，曲轴箱102包括顶板区112。参照图2，示出了曲轴箱102 —端的剖面透视图。顶板区112包括侧面204和顶面206。顶板区112可包括多个从侧面204朝向顶板区112的顶面206延伸的排气弯管208。更具体地，排气弯管208被配置为将侧面204上的汽缸108流体地连接到顶板区112的顶面206。顶板区112的顶面206可设有排气歧管(未示出)。在这种配置中，排气弯管208可被流体地连接到排气歧管。顶板区112被配置为接收冷却剂入口 220供给的冷却剂。顶板区112的顶面206可具有多个狭槽210。
[0017]排气弯管208的一端可被焊接到顶板区112的侧面204和/或汽缸108。排气弯管208的另一端可被焊接到设置在顶板区112的顶面206内的狭槽210。在本实用新型的一个实施例中，排气弯管208可由两种或多种C形部件(未示出)制成。C形部件可被焊接在一起以形成排气弯管208。在另一实施例中，排气弯管208可被模制或铸造成单个部件。排气弯管208可包括设置在排气弯管208 —端或两端的凸缘(未示出)。在一个实施例中，凸缘的厚度可明显大于排气弯管208的壁的厚度。较大的厚度可在狭槽210与凸缘之间为形成较厚的焊缝提供足够的空间。较厚的焊缝可提高焊接的强度。
[0018]本实用新型在曲轴箱102的顶板区112中设置板212。如图2所示，板212被配置成在顶板区112内限定出第一腔室214和第二腔室216。顶板区112的第一腔室214被配置为至少部分地包围多个排气弯管208，板212布置在多个排气弯管208的下方。第一腔室214还可包括多个虹吸管218。虹吸管218可由本领域已知的任何金属制成。虹吸管218被配置以提供用于冷却剂流动的通道。在一个实施例中，可在汽缸壁222中钻出冷却剂入口 220以将冷却剂夹套连接到虹吸管218。在另一实施例中，冷却剂入口 220可被整体铸造到曲轴箱102中。虹吸管218可将冷却剂夹套流体地连接到顶板区112的第二腔室216。虹吸管218也允许冷却剂从第二腔室216反向流动到冷却剂夹套并进一步朝向冷却剂泵流动。
[0019]通过板212限定的顶板区112的第二腔室216可用作发动机的冷却系统的冷却剂的储存器。冷却剂可通过多个与第二腔室216流体连通设置的虹吸管218进入储存器。排气弯管208中的排放气体的温度远高于冷却剂的温度。
[0020]本实用新型中的板212布置为将第二腔室216与排气弯管208分隔。在一个实施例中，板212可通过任何已知的紧固方法(包括但不限于，焊接和螺栓连接)固定地附接在顶板区112中。在另一实施例中，板212可被整体铸造为单个部件。
[0021]参照图3，示出了板212的透视图。如给定的实施例所示，板212具有弯曲的结构。在另一实施例中，板212可具有任何其它结构，例如扁平结构。板212可沿顶板区112的长度至少部分地延伸。可根据系统的设计要求将板212制成任何厚度。板212可由本领域已知的任何金属制成。
[0022]另外，板212的边缘302可具有倒角。倒角边缘302可促进焊接的完全熔透。板212可包括多个与多个虹吸管218的位置相对应的凹槽304。板212可进一步包括位于板212 —端的出口 306。出口 306可被配置以提供用于使存在于第二腔室216内的冷却剂排出顶板区112的通道。如图4所示，导管402或管402可设置在出口 306处。导管402可提供用于冷却剂流动的通道。导管402可通过任何已知的紧固方法(例如焊接、螺栓连接等)贴附到板212上。另外，第二腔室216的出口 306可与散热器(未示出)或任何其它发动机的部件流体连通。
[0023]工业实用性
[0024]发动机运行期间产生的排放气体通过多个排气弯管从汽缸流到排气歧管，产生的排放气体的温度非常高。在当前的设计中，排气弯管布置在发动机的顶板区内。顶板区还用作发动机中冷却剂的储存器，使得排气弯管至少部分地浸没在冷却剂中。排放气体的温度以及排气弯管的温度明显高于冷却剂的温度。这导致了排气弯管与冷却剂之间大的热梯度。大的热梯度导致排气弯管与顶板区的顶面之间设置的焊缝断裂。由于该断裂导致冷却剂可通过焊缝中形成的裂缝泄漏。这可造成冷却剂体积减小，从而导致由于过热造成的冷却系统以及发动机的故障。
[0025]一种防止焊缝断裂的解决方案是增加排气弯管的凸缘的厚度。凸缘的厚度增加可为形成较大尺寸的焊缝提供足够的空间。较大尺寸的焊缝可为焊缝提供增大的强度，并且可因此防止焊缝断裂。
[0026]另一种防止焊缝断裂的解决方案包括对可能断裂过的区域进行重新焊接。可对该区域进行清洁并且形成多道焊缝。多道焊缝可增加有效焊缝尺寸，并且因此增加焊缝的使用寿命。在这种情况下，处于可能出现过焊缝断裂的位置的焊缝可被局部强化。这可防止焊缝断裂转移到其它位置。
[0027]本实用新型公开的设置在顶板区112内的板212，在顶板区112内限定出第一腔室214和第二腔室216。多个排气弯管208设置在第一腔室214内并且与存在于第二腔室216内的冷却剂分离。因此，多个排气弯管208中可不存在热梯度。减小的热梯度可防止存在于排气弯管208与顶板区112之间的焊缝断裂。
[0028]虽然本实用新型的各方面已经详细地说明和描述于上面的实施例中，本领域技术人员可以理解，在不背离所公开的精神和范围的情况下，各种附加的实施例可以通过修改所公开的机器、系统和方法而被设想出。这样的实施例应该被理解为涵盖于基于该权利要求书及其任何等效物所确定的本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发动机，其特征在于，包括: 汽缸盖；和 发动机缸体，所述发动机缸体具有顶板区，所述顶板区包括: 排气弯管，所述排气弯管从所述顶板区的侧面朝向所述顶板区的顶面延伸；和 板，所述板被配置成在所述顶板区内限定出第一腔室和第二腔室； 其中，所述第一腔室被配置为至少部分地包围所述排气弯管； 所述第二腔室被配置以提供用于流体在其中流动的通道，通过所述板将所述第二腔室与所述排气弯管隔离。
2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，进一步包括: 虹吸管，所述虹吸管与所述第二腔室流体连通。
3.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述板包括凹槽，所述凹槽与对应的虹吸管连接。
4.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述板沿着所述顶板区的长度至少部分地延伸。
5.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述板进一步包括出口，所述出口位于所述板的一端。
6.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述排气弯管的一端包括凸缘，所述凸缘的厚度大于所述排气弯管的壁的厚度。
7.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述板布置在所述排气弯管的下方。
8.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述板通过焊接连接到所述顶板区。
9.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述板由金属制成。
10.一种曲轴箱顶板区，其特征在于，所述顶板区包括: 排气弯管，所述排气弯管从所述顶板区的侧面朝向所述顶板区的顶面延伸； 板，所述板被配置成在所述顶板区内限定出第一腔室和第二腔室；其中，所述第一腔室被配置成至少部分地包围所述排气弯管； 虹吸管，所述虹吸管与所述第二腔室流体连通； 其中，所述板包括凹槽，所述凹槽与对应的虹吸管连接；所述第二腔室被配置以提供用于流体在其中流动的通道，通过所述板将所述第二腔室与所述排气弯管隔离。
【文档编号】F02F7/00GK204226046SQ201420673947
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】A·R·帕姆拉瑞斯 申请人:易安迪机车公司