專利名稱：用于內(nèi)燃機的諧振器和曲軸箱通風系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
"V型"內(nèi)燃機(ICE)組件通常由具有一對向外成角度的 氣缸組的發(fā)動機本體限定，該對氣缸組帶有在它們之間限定組間谷部 的內(nèi)壁。典型的V型頂置氣門式內(nèi)燃機的每個氣缸組限定一個或多個 氣缸孔，所述氣缸孔具有可在其中往復移動的活塞?；钊蜌飧卓着c 氣缸蓋的一部分協(xié)作，以形成可變?nèi)莘e燃燒室，所述氣缸蓋通常附接 到氣缸組的頂面。 在通過稱為"進氣脈沖"的聲學現(xiàn)象將空氣引入空氣進 氣系統(tǒng)期間，通常產(chǎn)生噪音。可以采用多個方法來削弱內(nèi)燃機的進氣 噪音。例如，諧振器可以通常使用夾具和軟管在進氣歧管上游附接到空氣進氣系統(tǒng)(例如，附接到空氣清潔器或進氣本體)。各種配置的 諧振器裝置在現(xiàn)有技術(shù)中可用，且特別設計成抵消、削弱和/或吸收進 氣聲能。進氣歧管的進氣調(diào)節(jié)不僅減小不希望的噪音，而且借助于最 小化或抵消在空氣進氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的駐波和其它聲學現(xiàn)象的影響來最 大化空氣流。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以提供一種內(nèi)燃機(ICE) 組件。所述ICE組件包括發(fā)動機本體，所述發(fā)動機本體具有靠近氣缸 外殼部分的曲軸箱部分。所述氣缸外殼部分中限定一個或更多氣缸孔。 空氣進氣系統(tǒng)與所述氣缸孔流體連通，且設置成將空氣裝料選擇性地 輸送給所述氣缸孔。氣門蓋可以包括凸輪蓋或搖臂蓋，且可操作地附 接到所述發(fā)動機本體。所述氣門蓋與所述發(fā)動機本體的曲軸箱部分流 體連通，以從曲軸箱部分接收竄漏氣體。所述ICE組件也包括消聲諧 振器，所述消聲諧振器具有限定諧振器容積的諧振器本體。所述諧振 器本體可以主動地附接到所述發(fā)動機本體，且使得所述氣門蓋與發(fā)動
機空氣進氣系統(tǒng)流體連通，竄漏氣體藉此從所述氣門蓋通過諧振器容 積輸送或者抽出到空氣進氣系統(tǒng)。竄漏通路整體構(gòu)成到諧振器中減小 了空氣進氣系統(tǒng)中的潛在泄漏路徑的數(shù)量，且減小了總體發(fā)動機質(zhì)量、 成本和包裝尺寸。


圖1A是使圖1的油分離單元和諧振器流體連通的連接頸 部的示意性俯視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的內(nèi)燃機組件的部分剖切 示意圖，所述內(nèi)燃機組件配備有諧振器和曲軸箱通風系統(tǒng)； 圖2A是使圖2的油分離單元和諧振器流體連通的連接頸 部的示意性俯視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1,總體上以IO表示的ICE組件圖示為渦輪 增壓V型8缸發(fā)動機。應當認識到，ICE組件IO可以采用其它配置， 包括但不限于具有多于或少于8缸的"直列型"發(fā)動機組件。此外， 在本文要求保護的發(fā)明范圍內(nèi)，ICE組件10可以壓縮點火(例如，2 沖程柴油發(fā)動機)或火花點火(例如，4沖程汽油發(fā)動機)燃燒模式操 作。此外，本發(fā)明可以應用于其它機動車輛，例如但不限于，標準客 車，運動型多用途汽車、小型貨車、公共汽車、施工車輛、拖拉機、 船等，而不偏離本發(fā)明的范圍。 ICE組件10包括發(fā)動機本體和氣缸蓋(總的以12表示)， 且配備有增壓裝置(在此由渦輪增壓器裝置14表示)、消聲諧振器裝 置16和曲軸箱通風系統(tǒng)18(本文也稱為"通氣單元"或"竄漏系統(tǒng)")。 本領域技術(shù)人員將認識到，發(fā)動機本體和氣缸蓋12可以整體地形成(如 圖1所示)，或者預制為單獨的部件，隨后例如通過螺栓連接或其它 緊固方法連接。發(fā)動機本體12可以分成兩個單獨的部分曲軸箱部分 (總體上以20表示)和氣缸外殼部分(總體上以22表示)。曲軸箱 部分20至少部分地容納曲軸24，曲軸24以任何已知方式可旋轉(zhuǎn)地安 裝在曲軸箱部分20中。曲軸24容易調(diào)節(jié)，以輸送ICE可用功率輸出 (通常為轉(zhuǎn)數(shù)每分(RPM))給最終傳動系統(tǒng)(本文未示出)。 增壓裝置(即，渦輪增壓器14 )與ICE組件IO流體連通， 且操作提供壓縮空氣給發(fā)動機的空氣進氣系統(tǒng)42。更具體地，渦輪增 壓器裝置14包括渦輪部分44和壓縮機部分46,兩者都嵌套在發(fā)動機 組間谷部27中在第一和第二氣缸組24A和24B之間。渦輪部分44具 有渦輪殼體45，渦輪殼體45通過進氣導管或軟管與排氣歧管40流體 連通。渦輪殼體45使得流動排氣流改向，以轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)地安裝在渦輪 殼體45中的渦輪葉片或葉輪，如圖1中以48虛線所示。壓縮機部分 46具有壓縮機殼體47,壓縮機殼體47帶有可旋轉(zhuǎn)地安裝在壓縮機殼 體47中的如圖1中以50虛線所示的壓縮機葉片。渦輪葉片50剛性地 附接到壓縮機葉片48，以與其一起旋轉(zhuǎn)。 油分離單元70主動地附接到氣門蓋60,夾在氣門蓋60 和消聲、消除噪音諧振器裝置16之間，且將氣門蓋60和消聲、消除 噪音諧振器裝置16流體地連接。諧振器16優(yōu)選為"亥姆霍茲諧振器" 類型，采用亥姆霍茲諧振現(xiàn)象來抵消或削弱不希望的空氣進氣噪音。 更具體地，諧振器16包括已知的容積，或"諧振器容積"RV，所述容 積由剛性容器或諧振器本體82包圍，在圖1中顯示為矩形六面體(但 可以具有任何形狀)。諧振器本體82通過具有預定長度和直徑的頸部 86流體地連接到ICE空氣進氣系統(tǒng)42,頸部86流體地連接到渦輪增 壓器空氣入口軟管54?？諝鈮毫Φ耐獠孔兓沟妙i部86中的一定量空 氣振動進出，從而引起所封閉的空氣的絕熱壓縮和稀薄化，這用于驅(qū) 散進氣聲能。 諧振器本體82限定具有第一直徑Dl的流體入口端口 88 和具有第二直徑D2的流體出口端口 90。第一連接頸部84在油分離單 元70和諧振器入口端口 88之間延伸且使得油分離單元70和諧振器入 口端口 88流體連通。第一連接頸部84包括兩個互連的圓柱形部分 附接到諧振器本體82且具有第三直徑D3的第一接口部分83;和附接 到油分離單元70且具有第四直徑D4的第二接口部分85。在圖1和1A 中可以看出，第一接口部分83的直徑D3 (和從而截面面積)大于諧 振器入口端口 88的直徑Dl和第二接口部分85的直徑D4。此外，如 上所述，第二連接頸部86在諧振器本體82的出口端口 90和渦輪增壓 器14的空氣入口軟管54之間延伸且使得諧振器本體82的出口端口 90 和渦輪增壓器14的空氣入口軟管54流體連通。第二連接頸部86也包 括兩個互連的圓柱形部分附接到諧振器本體82且具有第五直徑D5 的第三接口部分87;和附接到渦輪增壓器的空氣入口軟管54且具有第 六直徑D6的第四接口部分89。在圖1和1A中可以看出，第三接口部 分87的直徑D5 (和從而截面面積)大于諧振器出口端口 90的直徑 D2和第四"l妾口部分89的直徑D6。第一和第二環(huán)形密封構(gòu)件92和94 分別流體密封第一和第二連接頸部84， 86和流體入口和出口端口 88， 90之間的連接。雖然在圖1和1A中顯示為幾何形狀相同，但是第一 和第二連4妻頸部84， 86的各自幾^f可形狀和尺寸可以不同。 ICE空氣進氣系統(tǒng)42的OBD借助于通過連續(xù)監(jiān)測 MAF56讀凄欠的變化來4企測曲軸箱通風系統(tǒng)18中的流體斷開而部分實 現(xiàn)。通過在諧振器入口端口 88 (即，油分離單元70和諧振器本體82 之間的連接)處和諧振器出口端口 90(即，渦輪增壓器空氣入口管54 和諧振器本體82之間的連接)處設置增大的流動面積，本設計提供改 進的車載診斷(OBD)。實現(xiàn)改進的OBD是因為，如果第一和第二連 才妄頸部84, 86 ^皮偶然斷開，通過4又i殳置大的流動面積，由于增加的泄 漏速率可以更容易地診斷泄漏。 現(xiàn)在參考圖2和2A，其中相同的附圖標記指代與圖1和 1A相同的部件，內(nèi)燃機組件IO可以包括設置在諧振器本體82內(nèi)的任 選竄漏通氣管100。圖2的竄漏通氣管IOO在諧振器流體入口端口 102 和流體出口端口 104之間延伸且4吏得諧振器流體入口端口 102和流體 出口端口 104流體連通。竄漏通氣管IOO設置成從油分離單元70輸送竄漏氣體36通過諧振器本體82到達渦輪增壓器空氣入口軟管54，從 而使得竄漏氣體36與諧振器容積RV隔離。此外，第一竄漏排氣口 110 優(yōu)選為至少部分地設置在第一連接頸部84內(nèi)，且使得氣門蓋40通過 油分離單元70與通氣管IOO流體連通。第二竄漏排氣口 112設置在第 二連接頸部86內(nèi)，使得竄漏通氣管IOO通過渦輪增壓器空氣入口軟管 54與發(fā)動機空氣進氣系統(tǒng)42流體連通。在該情況下，第三和第四環(huán)形 密封構(gòu)件106和108分別流體密封竄漏通氣管110與第一和第二竄漏 排氣口 110, 112之間的連接。在圖2和2A可以看出，諧振器16的入 口和出口端口102， 104由多個孔114限定，所述孔114設計成在通氣 管100從第一和第二竄漏排氣口 110, 112斷開時提供進入諧振器82 的流動^各徑。 雖然已經(jīng)詳細描述用于實施本發(fā)明的最佳模式，本發(fā)明 所屬領域技術(shù)人員將認識到在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的用于實施本 發(fā)明的各種可替換設計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機組件，包括發(fā)動機本體，所述發(fā)動機本體具有靠近氣缸外殼部分的曲軸箱部分，所述氣缸外殼部分中限定至少一個氣缸孔；空氣進氣系統(tǒng)，所述空氣進氣系統(tǒng)與所述至少一個氣缸孔流體連通，且設置成將空氣裝料選擇性地輸送給所述至少一個氣缸孔；氣門蓋，所述氣門蓋可操作地附接到所述發(fā)動機本體，且與所述曲軸箱部分流體連通，以從曲軸箱部分接收竄漏氣體；和消聲諧振器，所述消聲諧振器具有限定諧振器容積的諧振器本體，所述諧振器本體使得所述氣門蓋與所述空氣進氣系統(tǒng)流體連通，竄漏氣體藉此從所述氣門蓋通過所述諧振器容積輸送到所述空氣進氣系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機組件，還包括油分離單元，所述油分離單元使得所述氣門蓋與所述諧振器流體連 通，且設置成使得夾帶的油顆粒從通過所述油分離單元從發(fā)動機曲軸 箱抽出的竄漏氣體分離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機組件，其中，所述油分離單元主動 地附接到所述氣門蓋，在所述氣門蓋和所述諧振器之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機組件，其中，所述諧振器本體限定 具有第 一直徑的流體入口端口和具有第二直徑的流體出口端口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機組件，還包括第 一連4妄頸部，所述第 一連接頸部在所述入口端口和所述氣門蓋之 間流體連通，且具有比第一直徑更大的第三直徑；和第二連接頸部，所述第二連接頸部在所述出口端口和空氣進氣系統(tǒng) 之間流體連通，且具有比第二直徑更大的第四直徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機組件，其中，第一和第二密封構(gòu)件 分別流體密封第 一和第二連接頸部與流體入口和出口端口之間的連 接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機組件，還包括竄漏通氣管，所述竄漏通氣管設置在諧振器本體內(nèi)，且與所述流體 入口和出口端口均流體連通，且設置成輸送竄漏氣體通過諧振器容積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機組件，還包括 第一竄漏排氣口 ，所述第一竄漏排氣口至少部分地設置在第一連接頸部內(nèi)，且使得氣門蓋與竄漏通氣管流體連通；和第二竄漏排氣口，所述第二竄漏排氣口至少部分地設置在第二連接頸部內(nèi)，且使得所述空氣進氣系統(tǒng)與竄漏通氣管流體連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機組件，其中，第三和第四密封構(gòu)件 分別流體密封竄漏通氣管與第一和第二竄漏排氣口之間的連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機組件，還包括增壓裝置，所述增壓裝置與空氣進氣系統(tǒng)流體連通，且設置成提供 壓縮空氣流給空氣進氣系統(tǒng)，所述增壓裝置包括空氣入口軟管，所述 空氣入口軟管與諧振器本體流體連通，以從諧振器本體接收竄漏氣體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機組件，其中，所述增壓裝置包括 壓縮機葉片和渦輪葉片，所述壓縮機葉片可旋轉(zhuǎn)地設置在壓縮機殼體 內(nèi)且設置成壓縮空氣流，所述渴輪葉片可旋轉(zhuǎn)地設置在渦輪殼體內(nèi)， 所述渦輪葉片附接到所述壓縮機葉片以與所述壓縮機葉片 一起旋轉(zhuǎn)， 所述渦輪殼體設置成使得來自于內(nèi)燃機的排氣流改向，以轉(zhuǎn)動渦輪葉 片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機組件，其中，所述諧振器主動地 附接到發(fā)動機本體。
13. —種內(nèi)燃機組件，包括發(fā)動機本體，所述發(fā)動機本體具有曲軸箱部分和氣缸外殼部分，所 述曲軸箱部分設置成至少部分地容納曲軸，所述氣缸外殼部分靠近曲 軸箱部分且限定多個氣缸孔，所述多個氣缸孔中的每個具有可在其中 往復移動的活塞；空氣進氣系統(tǒng)，所述空氣進氣系統(tǒng)與所述多個氣缸孔中的每個流體 連通，且設置成選擇性地輸送空氣裝料給所述氣缸孔；氣門蓋，所述氣門蓋可操作地附接到發(fā)動機本體，且與曲軸箱部分 流體連通，以從曲軸箱部分4妾收竄漏氣體；油分離單元，所述油分離單元主動地附接到氣門蓋且與氣門蓋流體連通，且設置成使得夾帶的油顆粒從通過所述油分離單元從氣門蓋抽 出的竄漏氣體分離；和消聲諧振器，所述消聲諧振器主動地附接到所述發(fā)動機本體，且具有限定諧振器容積的諧振器本體，所述諧振器本體使得所述油分離單 元與空氣進氣系統(tǒng)流體連通，由此，竄漏氣體從油分離單元抽出且通 過諧振器容積輸送到空氣進氣系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機組件，還包括增壓裝置，所述增壓裝置與空氣進氣系統(tǒng)流體連通，且設置成提供 壓縮空氣流給空氣進氣系統(tǒng)，所述增壓裝置包括空氣入口軟管，所述 空氣入口軟管與諧振器本體流體連通，以從諧振器本體接收竄漏氣體， 以便再次引導給空氣進氣系統(tǒng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機組件，其中，所述諧振器本體限 定具有第 一直徑的流體入口端口和具有第二直徑的流體出口端口 。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機組件，還包括第 一連接頸部，所述第 一連接頸部可操作地附接到諧振器的入口端 口和油分離單元且將所述入口端口與油分離單元流體連通，所述第一 連接頸部具有比第一直徑更大的第三直徑；和第二連接頸部，所述第二連接頸部可操作地附接到諧振器的出口端 口和增壓裝置的空氣入口軟管且將所述出口端口與增壓裝置的空氣入 口軟管流體連通，所述第二連接頸部具有比第二直徑更大的第四直徑。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機組件，還包括 竄漏通氣管，所述竄漏通氣管設置在諧振器本體內(nèi)，且與所述流體入口和出口端口均流體連通，且設置成從油分離單元輸送竄漏氣體通過諧振器容積到達增壓裝置的空氣入口軟管。
18. —種內(nèi)燃機組件，包括發(fā)動機本體，所述發(fā)動機本體具有曲軸箱部分和氣缸外殼部分，所 述曲軸箱部分中至少部分地容納曲軸，所述氣缸外殼部分具有第一和 第二氣缸組，所述第一和第二氣缸組中的每個限定至少一個氣缸孔， 所述至少一個氣缸孔中的每個具有可在其中往復移動且可操作地連接 到曲軸的活塞，其中，所述第一和第二氣缸組相對于彼此定向成使得 它們形成小于180度的角度，且在它們之間限定大致V形的組間谷部；空氣進氣系統(tǒng)，所述空氣進氣系統(tǒng)與所述至少一個氣缸孔中的每個 流體連通，且設置成選擇性地輸送空氣裝料給所述至少一個氣缸孔；凸輪蓋，所述凸輪蓋可操作地附接到發(fā)動機本體，且設置成在其中 至少部分地容納凸輪軸，其中，凸輪蓋與曲軸箱部分流體連通，以從曲軸箱部分接收竄漏氣體；油分離單元，所述油分離單元主動地附接到凸輪蓋且與凸輪蓋流體 連通，且設置成使得夾帶的油顆粒從通過所述油分離單元從凸輪蓋抽 出的竄漏氣體分離；消聲諧振器，所述消聲諧振器主動地附接到所述發(fā)動機本體，且具 有限定諧振器容積的諧振器本體，所述諧振器本體在所述油分離單元 與空氣進氣系統(tǒng)之間流體連通且使得所述油分離單元與空氣進氣系統(tǒng) 流體連通，由此，竄漏氣體從油分離單元抽出且通過諧振器容積輸送 到空氣進氣系統(tǒng)；和渦輪增壓器裝置，所述渦輪增壓器裝置至少部分地設置在V形組間 谷部內(nèi)，所述渦輪增壓器裝置與空氣進氣系統(tǒng)流體連通，且設置成提 供壓縮空氣流給空氣進氣系統(tǒng)，其中所述渦輪增壓器裝置包括空氣入 口軟管，所述空氣入口軟管與諧振器本體流體連通，以從諧振器本體 接收竄漏氣體，用于再次引導給空氣進氣系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的諧振器和曲軸箱通風系統(tǒng)。本發(fā)明提供用于渦輪增壓內(nèi)燃機組件的曲軸箱通風系統(tǒng)和諧振器。設計用于減小進氣噪音的諧振器安裝到發(fā)動機。設計用于竄漏氣體通過的油分離單元安裝到凸輪蓋，夾在諧振器和凸輪蓋之間。所述諧振器具有限定諧振器容積的諧振器本體。所述諧振器使得所述油分離單元與渦輪增壓器空氣入口管流體連通，竄漏氣體藉此從所述凸輪蓋通過諧振器容積抽出，以便再次引導到發(fā)動機的空氣進氣系統(tǒng)。竄漏通路整體構(gòu)成到諧振器中減小了空氣進氣系統(tǒng)中的潛在泄漏路徑的數(shù)量，且減小了總體發(fā)動機質(zhì)量、成本和包裝尺寸。本發(fā)明也通過僅允許大的流動面積被斷開而提供改進的車載診斷(OBD)。
文檔編號F01M13/04GK101684764SQ20091017629
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者G·J·阿文 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司