БЛОК ЦИЛИНДРОВ В СБОРЕ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно, к блокам цилиндров для этих двигателей.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания постоянно усовершенствуются для снижения уровней шумности, вибрации и низкочастотных колебаний (NVH) а также для повышения прочности конструкции из различных соединяемых деталей и узлов. Детали и узлы, соединенные с блоком цилиндров, такие как подрамник, при работе двигателя могут испытывать значительные нагрузки. Особенно вибрации могут передаваться на подрамник от двигателя в процессе работы.
Для решения этих проблем были разработаны лестничные подрамники, отливаемые одной деталью вместе с блоком цилиндров. Например, в патенте США №5357922 описывается блок цилиндров в сборе. Блок цилиндров в сборе включает блок цилиндров, имеющий по меньшей мере один цилиндр; расположенную сверху посадочную поверхность головки блока цилиндров; по меньшей мере одну опору коленчатого вала, расположенную с нижней стороны блока цилиндров, причем опора коленчатого вала имеет опорную поверхность коленчатого вала; часть юбки и лестничный подрамник, отлитые одной деталью с частью блока цилиндров. Путем отливки лестничного подрамника одной деталью с частью блока цилиндров можно снизить уровни шумности, вибрации и низкочастотных колебаний (NVH) двигателя.
Однако в блоке цилиндров в сборе, раскрываемом в патенте США 5357922, были обнаружены различные недостатки. Например, когда блок цилиндров и лестничный подрамник являются одной цельнолитой деталью, могут возникать сложности установки коленчатого вала и других деталей и узлов двигателя, т.к. демонтаж подрамника отдельно от блока цилиндров невозможен. По этой же причине, объединение блока цилиндров и лестничного подрамника в одной отливке может ограничивать геометрию лестничного подрамника, а также ограничивать объем возможной механической обработки лестничного подрамника после отливки.
Раскрытие полезной модели
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является предоставление блока цилиндров в сборе с низким уровнем NVH, с достаточной прочностью и с небольшим весом, который при этом не осложняет установку коленчатого вала и других деталей двигателя, а также не ограничивает геометрию подрамника и объем его механической обработки, возможной после изготовления блока. Для решения задачи предлагается блок цилиндров в сборе, содержащий: блок цилиндров, имеющий по меньшей мере один цилиндр; расположенную сверху посадочную поверхность головки блока цилиндров; по меньшей мере одну опору коленчатого вала, расположенную с нижней стороны блока цилиндров, причем опора коленчатого вала имеет опорную поверхность коленчатого вала; и подрамник, соединенный с блоком цилиндров. Предложенный блок цилиндров в сборе отличается тем, что по меньшей мере одна опора коленчатого вала включает нижнюю поверхность с монтажным гнездом крепления к подрамнику, частично заглубленным в опору коленчатого вала и расположенным по существу посередине между первым и вторым боковыми краями нижней поверхности опоры коленчатого вала; при этом подрамник включает по меньшей мере одну поперечную опору, проходящую от первой наружной боковой стенки до второй наружной боковой стенки указанного подрамника и имеющую монтажное отверстие, причем через указанное монтажное отверстие проходит крепежный элемент, который заходит в соответствующее монтажное гнездо, при этом блок цилиндров имеет первую и вторую поверхности крепления к подрамнику, а первая и вторая наружные боковые стенки подрамника имеют первую и вторую поверхности соединения со стенками блока цилиндров, соответственно.
Предложенная конструкция, в частности, благодаря наличие одного центрально расположенного монтажного гнезда может обеспечить повышенную прочность конструкции блока цилиндров в сборе по сравнению с блоком цилиндров, у которого монтажные гнезда расположены у боковых краев крышек подшипников. Также, наличие одного центрально расположенного монтажного гнезда может обеспечить снижение уровней NVH внутри двигателя. При этом, благодаря возможности демонтажа подрамника отдельно от блока цилиндров предложенная конструкция не ограничивает геометрию подрамника и объем возможной механической обработки указанного подрамника, что имеет место в случае отливки подрамника заодно с блоком цилиндров.
Согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения блока цилиндров в сборе по настоящей полезной модели поверхности крепления к подрамнику расположены выше продольной оси опоры коленчатого вала. При этом линии, являющиеся касательными к боковым краям нижней поверхности опоры коленчатого вала, предпочтительно должны быть параллельны продольной оси, а монтажное гнездо крепления к подрамнику заглублено вертикально в опору коленчатого вала и ориентировано перпендикулярно продольной оси.
Еще в одном варианте осуществления блок цилиндров изготовлен в виде цельного блока цилиндров двигателя, причем крышка подшипника является частью опоры коленчатого вала и выполнена с возможностью отделения от блока цилиндров после его изготовления, при этом крышка подшипника имеет одно центрально расположенное монтажное гнездо крепления к подрамнику.
В другом варианте осуществления блок цилиндров включает в себя группу опор коленчатого вала, причем группа опор коленчатого вала включает в себя первую опору коленчатого вала, расположенную на передней наружной стенке блока цилиндров, и вторую опору коленчатого вала, расположенную на задней наружной стенке блока цилиндров.
В другом варианте осуществления блок цилиндров имеет первую и вторую наружные боковые стенки блока цилиндров, причем первая наружная боковая стенка блока цилиндров проходит от посадочной поверхности головки блока цилиндров до первой поверхности крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси опоры коленчатого вала, а вторая наружная боковая стенка блока цилиндров проходит от посадочной поверхности головки блока цилиндров до второй поверхности крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси опоры коленчатого вала. При этом посадочную поверхность головки блока цилиндров и монтажное гнездо крепления к подрамнику предпочтительно располагают на противоположных сторонах блока цилиндров.
В другом варианте осуществления блок цилиндров изготовлен в виде цельного блока цилиндров двигателя, причем крышка выполнена с возможностью отделения от блока цилиндров после его изготовления, а монтажное гнездо крепления к подрамнику выполнено в указанной крышке.
Также возможны варианты осуществления, в которых подрамник изготовлен из алюминия, а первая и вторая поверхности соединения со стенками блока цилиндров выступают выше продольной оси опоры коленчатого вала. Блок цилиндров может быть выполнен из чугуна с вермикулярным графитом и иметь посадочную поверхность колоколообразного картера трансмиссии. Количество цилиндров в блоке цилиндров может составлять два или более цилиндров, причем они могут быть установлены под непрямым углом. Материал, из которого изготовлен блок цилиндров предпочтительно имеет большую удельную прочность на единицу объема, чем материал, из которого изготовлен подрамник.
Расположение узла крепления крышки подшипника и подрамника посередине между боковыми краями крышки подшипника повышает прочность конструкции блока цилиндров в сборе. А использовании одного центрально расположенного монтажного гнезда или узла может уменьшить вес блока цилиндров в сборе. Более того, при использовании одного центрально расположенного крепежного гнезда или узла может быть упрощен процесс изготовления и монтажа блока цилиндров в сборе и, следовательно, снижена стоимость блока цилиндров в сборе.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематически изображает двигатель внутреннего сгорания.
Фиг. 2 также схематически изображает двигатель внутреннего сгорания, представленный на Фиг.1, включая блок цилиндров в сборе.
Фиг. 3 представляет поэлементный вид в перспективе примера осуществления блока цилиндров в сборе.
Фиг. 4 изображает блок цилиндров в сборе, показанный на Фиг. 3, в собранном состоянии.
Фиг. 5 изображает вид снизу подрамника, входящего в состав блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг.3.
Фиг. 6 изображает вид сзади блока цилиндров, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 7 изображает вид сзади подрамника, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 8 изображает вид сзади блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 9 изображает вид слева блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 10 изображает вид справа блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 11 изображает вид спереди блока цилиндров, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 12 изображает вид спереди подрамника, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 13 и 14 изображают вид в частичном разрезе блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 15 и 16 изображают виды сбоку блока цилиндров, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 17 изображает вид сверху подрамника, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 18 изображает вид сверху блока цилиндров в сборе, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 19 изображает вид снизу блока цилиндров, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 3-19 показывают изображения с сохранением пропорций.
Осуществление полезной модели
Как показано на Фиг. 1, двигатель внутреннего сгорания 10, содержащий некоторое число цилиндров, один из которых показан на Фиг. 1, работает под управлением контроллера 12 электронного управления двигателем. Двигатель 10 включает в себя цилиндр 30 и стенки 32 цилиндра с установленным внутри них поршнем 36, соединенным с коленчатым валом 40. Цилиндр 30 может также называться камерой сгорания. Цилиндр 30 показан сообщающимся с впускным коллектором 44 и выпускным каналом 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной и выпускной клапан может приводиться в движение впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. В иных случаях один или несколько впускных и выпускных клапанов могут приводиться в движение узлом электромеханического привода с катушкой и якорем. Положение впускного кулачка 51 может определяться датчиком впускного кулачка 55. Положение выпускного кулачка 53 может определяться датчиком выпускного кулачка 57.
Впускной коллектор 44 также показан соединяющим впускной клапан 52 и впускной воздуховод 42 системы впуска воздуха двигателя. Топливо к топливной форсунке 66 доставляется топливной системой (не показано), включающей топливный бак, топливный насос и топливную рейку (не показано). Двигатель 10, изображенный на Фиг. 1, выполнен с возможностью впрыска топлива непосредственно в цилиндр, что специалистам в данной области техники известно как прямой впрыск топлива. К топливной форсунке 66 рабочий ток подается от привода 68, работающего по командам контроллера 12. Кроме того, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с опциональной дроссельной заслонкой 62 с электроприводом, регулирующей положение дроссельной шайбы 64. В одном варианте может использоваться система прямого впрыска низкого давления, когда давление топлива может подниматься примерно до 20-30 бар. В иных случаях для создания более высокого давления топлива может использоваться двухстадийная топливная система. В дополнение или взамен, топливная форсунка может устанавливаться выше по потоку от впускного клапана 52 и выполняться с возможностью впрыска топлива во впускной коллектор, что специалистам в данной области техники известно как впрыск во впускные каналы.
По команде контроллера 12 свеча 92 зажигания бесконтактной системы 88 зажигания подает искру зажигания в цилиндр 30. Универсальный датчик 126 содержания кислорода в отработавших газах (UEGO, Universal Exhaust Gas Oxygen) показан подсоединенным к выпускному каналу 48 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 70. В ином варианте вместо датчика 126 UEGO может применяться датчик содержания кислорода в отработавших газах с двумя состояниями.
В одном варианте, каталитический нейтрализатор 70 может включать несколько блоков носителя. В другом варианте могут использоваться несколько устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое с несколькими блоками носителя. В одном варианте каталитический нейтрализатор 70 может быть трехкомпонентным нейтрализатором.
Контроллер 12 на Фиг. 1 показан в виде обычного микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и обычную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая сигнал температуры хладагента двигателя (ЕСТ) от датчика 112, связанного с рубашкой 114 охлаждения; датчика 134 положения, связанного с педалью 130 акселератора для определения положения акселератора, изменяемого ногой 132; показания давления в коллекторе двигателя (MAP) от датчика 122 давления, связанного с впускным коллектором 44; сигнал положения коленчатого вала от датчика 118 на эффекте Холла, связанного с коленчатым валом 40; показания массы воздуха, входящего в двигатель от датчика 120; и показания положения дроссельной заслонки от датчика 58. Для обработки контроллером 12 может также измеряться барометрическое давление (датчик не показан). В предпочтительном варианте настоящей полезной модели датчик 118 положения коленчатого вала, работающий на эффекте Холла, подает заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала, но которому рассчитывается частота вращения двигателя (RPM).
В процессе работы каждый цилиндр двигателя 10 типично проходит четырехтактный цикл, включающий: такт впуска, так сжатия, такт расширения и такт выпуска. На такте впуска обычно выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. В цилиндр 30 поступает воздух по впускному коллектору 44 и поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра для увеличения внутреннего объема цилиндра 30. Положение, в котором поршень 36 находится внизу цилиндра в конце своего хода (то есть когда объем цилиндра 30 максимален), специалистами в данной области техники характерно называется нижней мертвой точкой (НМТ). На такте сжатия закрываются впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Поршень перемещается к головке цилиндра, сжимая при этом воздух внутри цилиндра 30. Положение, в котором поршень 36 находится в конце своего хода вверху цилиндра (то есть когда объем цилиндра 30 минимален), специалистами в данной области техники характерно называется верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, который здесь и далее называется впрыском, в камеру сгорания вводится топливо. В процессе, который здесь и далее называется зажиганием, впрыснутое топливо поджигается известными средствами и способами, такими как свеча 92 зажигания и/или сжатие, в результате чего происходит воспламенение. На такте расширения расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в момент вращения вала. Наконец, на такте выпуска открывается выпускной клапан 54, открывая отработавшей воздушно-топливной смеси путь в выпускной канал 48, а поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что описание выше по тексту приведено только в качестве примера, и что моменты открытия или закрытия клапанов могут изменяться, например, для положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или по-другому.
Как таковой двигатель 10 может также включать в себя турбонагнетатель 80, установленный во впускном коллекторе 44, соединенном с турбиной 82, расположенной в выпускном канале 48. Компрессор с турбиной могут соединяться приводным валом 84. Таким образом, турбонагнетатель может включать в себя компрессор 80, турбину 82 и приводной вал 84. Отработавшие газы могут направляться через турбину, приводя в движение ротор, в свою очередь вращающий приводной вал. Сам приводной вал вращает рабочее колесо, имеющееся в компрессоре для повышения плотности воздуха, подаваемого в цилиндр 30. Таким образом может повышаться выходная мощность двигателя. В других примерах компрессор может приводиться в движение механически и турбина 82 в состав двигателя может не входить. Более того, в других примерах двигатель 10 может безнаддувным.
На Фиг. 2 схематически показан один из вариантов двигателя 10. Двигатель 10 включает в себя головку 200 блока цилиндров, закрепленную на блоке 202 цилиндров в сборе. Следует понимать, что двигатель может также содержать различные детали и узлы крепления головки блока цилиндров на блоке цилиндров, такие как прокладка блока цилиндров (не показана), болты или другие крепежные элементы и т.д.
Головка блока цилиндров и блок цилиндров в сборе могут содержать, по меньшей мере, один цилиндр. Как указывалось выше со ссылкой на Фиг. 1, двигатель 10 может включать в себя дополнительные детали и узлы, предназначенные для осуществления сгорания, по меньшей мере, в одном цилиндре.
Блок цилиндров в сборе может включать в себя блок 204 цилиндров, соединенный с подрамником 206. Подрамник может содержать интегрированный смазочный контур 207. В смазочный контур могут входить маслопровод 208 с каналами, масляный фильтр 210, масляный насос 212 и электромагнитный клапан 213. Каналы маслопровода могут быть выполнены с возможностью обеспечения смазывания различных деталей и узлов двигателя, таких как коленвал и подшипники коленвала. К маслопроводу может быть присоединен масляный фильтр, выполненный с возможностью удаления из масляной магистрали посторонних частиц. К масляному каналу, входящему в состав маслопровода 208, также может быть подключен масляный насос, выполненный с возможностью повышения давления в смазочном контуре 207. Следует понимать, что подрамник 208 может содержать и другие интегрированные детали и узлы. Например, среди таких интегрированных деталей и узлов могут быть уравновешивающие валы, нагреватель блока цилиндров, исполнительные механизмы и датчики.
В одном примере к подрамнику 206 может быть присоединен масляный поддон 214. Масляный поддон может быть включен в смазочный контур. Также к подрамнику 206 с использованием болтового или другого подходящего крепежа может быть присоединен масляный насос 212. Масляный насос 212 может быть выполнен с возможностью прокачки масла из масляного поддона 214 в маслопроводы 208. Таким образом, масляный насос может включать в себя маслозаборник, расположенный в масляном поддоне как указано более подробно со ссылкой на Фиг. 3. Следует понимать, что маслопровод 208 может сообщаться по текучей среде с масляными каналами, содержащимися в головке 200 блока цилиндров.
Двигатель 10 может также содержать охладитель 260, интегрированный в блок 202 цилиндров в сборе. Охладитель 260 может быть выполнен с возможностью отвода тепла из смазочного контура 207. Охладитель 260 может быть масляным охладителем.
На Фиг. 3 один из возможных блоков 202 цилиндров в сборе показан в поэлементном виде в перспективе. Как показано, блок 202 цилиндров в сборе включает в себя блок 204 цилиндров, расположенный вертикально сверху над подрамником 206. Насос 212 и поддон 214 расположены вертикально снизу под подрамником 206. Оси координат (то есть, вертикальная ось, продольная ось и поперечная ось) приведены для наглядности конструкторского решения. Тем не менее, следует понимать, что блок цилиндров в сборе непосредственно на автомобиле может располагаться в различных ориентациях.
Блок 204 цилиндров также включает некоторое число опор 300 коленвала, расположенных снизу блока 204 цилиндров и выполненных с возможностью обеспечения опоры конструкции коленвала (не показан). Некоторое число опор 300 коленвала может называться группой опор коленвала. В иллюстрируемом примере осуществления имеется четыре опоры 300 коленвала. Однако в других примерах блок 204 цилиндров может содержать две опоры коленчатого вала. Кроме того, все же допустимы варианты, в которых блок 204 цилиндров имеет одну опору 300 коленчатого вала. Каждая опора 300 коленвала может включать в себя крышку 304 подшипника. Крышки подшипника выполнены с возможностью установки в них подшипников коленчатого вала. То есть опоры коленчатого вала образуют отверстия, предназначенные для помещения в них подшипников (не показаны) коленчатого вала, выполненные с возможностью обеспечения вращения коленчатого вала (не показан). Следует понимать, что коленчатый вал может включать в себя различные детали и узлы, такие как противовесы коленчатого вала, коренные и шатунные шейки коленчатого вала и т.д. Каждая из шатунных шеек коленчатого вала может соединяться с поршнем посредством шатуна. Таким образом, процесс сгорания в цилиндрах может использоваться для вращения коленчатого вала.
Каждая из крышек 304 подшипников может содержать монтажное гнездо 306 для крепления к подрамнику. В других примерах для крепления к подрамнику может использоваться другой монтажный узел (например, выступ). В иллюстрируемом примере каждая из крышек 304 подшипника содержит только одно монтажное гнездо 306, расположенное посередине между боковыми краями крышки 304 подшипника. Тем не менее, в других примерах каждая крышка 304 подшипника может иметь некоторое число монтажных гнезд, располагающихся между крепежом, соединяющим крышку 304 подшипника с блоком цилиндров. В другом примере каждая из крышек подшипников может иметь по одному расположенному посередине монтажному гнезду для крепления к подрамнику и по два расположенных по краям монтажных гнезда. Следует понимать, что если предусматривается только одно центрально расположенное гнездо для крепления к подрамнику, то можно упростить процесс изготовления, одновременно сделав более прочным соединение подрамника 206 и блока 204 цилиндров. Таким образом, при использовании центрально расположенного монтажного гнезда можно повысить прочность конструкции блока цилиндров 202 в сборе. Кроме того, использование центрально расположенных монтажных гнезд 306 крепления к подрамнику позволяет снизить уровни NVH двигателя 10. Точнее, можно снизить передачу NVH от крышек 304 подшипников к подрамнику 206. Гнезда крепления к подрамнику частично заглубляются в крышки 304 подшипника. Более подробно монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику описываются со ссылкой на Фиг. 19.
Гнезда крепления к подрамнику могут выполняться с возможностью установки в них крепежного элемента, такого как болт или другого подходящего приспособления для присоединения подрамника 206 к блоку 204, что описывается более подробно со ссылкой на Фиг. 4 и 13. То есть, подрамник 206 скрепляется с блоком 204 цилиндров через крышки 304 подшипников. Каждое гнездо 306 крепления к подрамнику вертикально заглубляется в опоры 300 коленчатого вала с нижней поверхности 308 каждой крышки подшипника. Кроме того, каждое гнездо крепления к подрамнику располагается посередине между боковыми краями нижней поверхности 308, как показано на Фиг. 19. Кроме этого, каждое гнездо 306 крепления к подрамнику ориентировано перпендикулярно продольной оси 339. Однако в других примерах гнезда крепления к подрамнику могут располагаться в другом подходящем месте. И более того, в некоторых примерах гнезда крепления к подрамнику могут иметь иную геометрическую конфигурацию и/или ориентацию.
Как показано, опоры 300 коленчатого вала выполнены из одного цельного куска материала. Другими словами, опоры 300 коленчатого вала выполнены цельнолитыми. Кроме того, в иллюстрируемом примере блок 204 цилиндров является цельнолитым блоком цилиндров двигателя. Для того чтобы установить коленчатый вал (не показан), части опор коленчатого вала после литья могут быть отломаны или другим способом отделены от отливки блока 204 цилиндров. После того, как коленчатый вал будет надлежащим образом установлен, части опор коленчатого вала могут быть обратно прикреплены к блоку цилиндров, от которого они были отделены. Таким способом может быть повышена прочность конструкции, а также точность сопряжения частей опор коленчатого вала по сравнению с коленчатыми валами другой конструкции, в которых для формирования крышки подшипника могут соединяться изготовленные (например, отлитые) раздельно верхняя и нижняя часть блока цилиндров. Кроме того, при изготовлении опор коленчатого вала из цельного куска материала также могут быть снижены уровни NVH в блоке цилиндров в сборе.
Блок 204 цилиндров также имеет переднюю наружную стенку 310. Передняя наружная стенка 310 более подробно показана на Фиг. 11. Подобным же образом блок 204 цилиндров имеет заднюю наружную стенку 312, показанную на Фиг. 6. Передняя наружная стенка 310 содержит первую крайнюю опору 1100 коленчатого вала, показанную на Фиг. 11. Однако в примере, где блок цилиндров имеет две опоры коленчатого вала, наружная первая стенка содержит первую опору коленчатого вала. Задняя наружная стенка 312 содержит вторую крайнюю опору 600 коленчатого вала, показанную на Фиг. 11 и более подробно описываемую со ссылкой на Фиг. 6.
На Фиг. 3 показано, что блок 204 цилиндров содержит некоторое число цилиндров 314. Однако в других примерах блок 204 цилиндров может содержать только один цилиндр. Следует понимать, что цилиндр 30, показанный на Фиг. 1, может входить в некоторое число цилиндров 314. Некоторое число цилиндров 314 может быть концептуально разделено на первый и второй ряд (316 и 318) цилиндров. Ряд 318 цилиндров описывается более подробно со ссылкой на Фиг. 18. Как показано, двигатель может иметь V-образную конфигурацию, при которой противоположные цилиндры в каждом соответствующем ряду располагаются под непрямым углом относительно друг друга. То есть, цилиндры располагаются в форме буквы V. Это не исключает возможности существования иных конфигураций в других примерах. Между первым и вторым рядом (316 и 318) цилиндров может находиться впадина 320. При выполнении сборки блока 202 цилиндров в сборе во впадину может устанавливаться охладитель 260. Между охладителем 260 и блоком 204 цилиндров может устанавливаться прокладка 319.
Блок 204 цилиндров также включает первую посадочную поверхность 322 головки блока цилиндров, расположенную в верхней части 323 блока цилиндров. В иллюстрируемом примере дополнительно имеется вторая посадочная поверхность 324 головки блока цилиндров. Тем не менее, в других примерах блок цилиндров может иметь только одну посадочную поверхность головки блока цилиндров. Первая и вторая посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров могут выполняться с возможностью присоединения головки 200 блока цилиндров, показанной на Фиг. 2. В некоторых примерах для крепления головки 200 блока цилиндров к блоку 204 цилиндров могут использоваться подходящие крепежные элементы, например, болты. При соединении головки 200 блока цилиндров, показанной на Фиг. 2, с блоком 204 цилиндров могут формироваться камеры сгорания, в которых может выполняться процесс сгорания, что описывается выше по тексту со ссылкой на Фиг. 1. Для соединения головки 200 блока цилиндров, показанной на Фиг. 2, с блоком 204 цилиндров могут использоваться подходящие крепежные элементы (не показаны), например, болты. Кроме того, для герметизации цилиндров, между головкой 200 блока цилиндров и первой и второй посадочными поверхностями (322 и 324) головки блока цилиндров может устанавливаться уплотнение (например, прокладка).
Блок 204 цилиндров также имеет две поверхности (326 и 328) крепления к подрамнику, выполненные с возможностью соединения с двумя соответствующими поверхностями (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров, имеющимися на подрамнике 206. Две поверхности (326 и 328) крепления к подрамнику находятся на противоположных сторонах блока 204 цилиндров. Вторая поверхность 328 крепления к подрамнику не видна полностью на виде блока 202 цилиндров в сборе, изображенном на Фиг. 3. Однако более подробно вторая поверхность 328 крепления к подрамнику и другие детали и узлы противоположной стороны блока цилиндров показаны на Фиг. 19. Видно, что на поверхностях (326 и 328) крепления к подрамнику имеется некоторое число монтажных отверстий 334. Монтажные отверстия 334 могут быть выполнены с возможностью установки в них крепежных элементов, например, болтов, для присоединения к подрамнику 206, что описывается более подробно со ссылкой на Фиг. 4.
Блок 204 цилиндров также имеет первую наружную боковую стенку 333 и вторую наружную боковую стенку 335. Более подробно первая наружная боковая стенка 333 показана на Фиг. 15. Соответственно, вторая наружная боковая стенка 335 показана на Фиг. 16. Первая наружная боковая стенка 333 блока цилиндров проходит от первой посадочной поверхности 322 головки блока цилиндров до первой поверхности 326 крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси 339 группы опор 300 коленчатого вала. Аналогичным образом вторая наружная боковая стенка 335 блока цилиндров проходит от второй посадочной поверхности 324 крепления головки блока цилиндров до второй поверхности 328 крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси 339 группы опор 300 коленчатого вала. Как показано, поверхности (326 и 328) крепления к подрамнику существенно плоские. Однако в других примерах поверхности крепления к подрамнику могут иметь другую геометрическую конфигурацию. Например, поверхность крепления к подрамнику может быть разновысокой.
Кроме того, подрамник 206 имеет нижнюю поверхность 309 и две наружные боковые стенки (то есть первую наружную боковую стенку подрамника 336 и вторую наружную боковую стенку подрамника 338). В некоторых вариантах нижняя поверхность 309 подрамника 206 может быть поверхностью 506 крепления масляного поддона, показанной на Фиг. 5. Тем не менее, в других вариантах нижняя поверхность 309 может содержать дополнительные компоненты. Первая наружная боковая стенка 336 подрамника проходит от нижней поверхности 309 и включает в себя первую поверхность 330 соединения со стенкой блока цилиндров. Аналогичным образом, вторая наружная боковая стенка 338 подрамника проходит от нижней поверхности 309 и включает в себя вторую поверхность 332 соединения со стенкой блока цилиндров. Кроме того, первая и вторая наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника в собранном блоке 202 цилиндров в сборе выступают выше верха опор 300 коленчатого вала. При этом нижняя поверхность 309 находится ниже опор 300 коленчатого вала. Впрочем, в других вариантах возможны иные конфигурации. К примеру, первая и вторая наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника могут не выступать выше верха опор коленчатого вала. Видно, что подрамник имеет U-образную форму. При этом в иных вариантах возможны и другие формы. Поверхности (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров выполнены с возможностью соединения с поверхностями (326 и 328) крепления к подрамнику на блоке 204 цилиндров и находятся на противоположных сторонах подрамника 206. В иллюстрируемом примере поверхности (330 и 332) соединения со стенками блока цилиндров формируют верхние поверхности подрамника. Однако в иных примерах возможны и другие конфигурации. Поверхности (330 и 332) соединения со стенками блока цилиндров имеют продольно расположенные группы 340 монтажных отверстий. Как показано, поверхности (330 и 332) соединения со стенками блока цилиндров существенно плоские и конгруэнтные в продольной и поперечной плоскостях. Однако в других примерах возможны иные геометрические конфигурации и ориентации. Например, поверхности соединения со стенками блока цилиндров могут быть разновысокими.
Подрамник может также иметь посадочные поверхности (382 и 384) передней крышки, проходящие, по меньшей мере, частично вдоль наружных боковых стенок (336 и 338) подрамника. Между первой поверхностью 330 соединения со стенкой блока цилиндров и первой поверхностью 326 крепления к подрамнику может устанавливаться первое уплотнение 370. Аналогичным образом, между второй поверхностью 332 соединения со стенкой блока цилиндров и второй поверхностью 328 крепления к подрамнику может устанавливаться второе уплотнение 372. Первое и второе уплотнение (370 и 372) могут быть в значительной мере непроницаемыми для воздуха и жидкости. Уплотнения примера осуществления включают в себя, кроме прочего, прокладку, адгезив и т.д.
Подрамник 206 содержит внутреннюю часть 342, которая на собранном блоке 202 цилиндров в сборе находится рядом с опорами 300 коленчатого вала. Внутренняя часть 342 имеет монтажные отверстия 344, показанные на Фиг. 5 и 17, выполненные с возможностью установки в них подходящего крепежа, например, болтов. Крепеж может проходить через монтажные отверстия 344 в подрамнике 206, а также входить в монтажные гнезда 306 в блоке 204 цилиндров. Точнее, для того, чтобы крепеж мог быть вставлен в них, монтажные отверстия должны быть совмещены с соответствующими монтажными гнездами. Таким образом, подрамник 206 может быть соединен с блоком 204 цилиндров еще в одном месте, что будет повышать прочность конструкции блока 202 цилиндров в сборе, а также снижать уровни NVH от работающего двигателя. Внутренняя часть 342 подрамника 206 более подробно описывается со ссылкой на Фиг. 17.
В некоторых примерах блок 204 цилиндров и подрамник 206 могут быть изготовлены из разных материалов. Точнее, в одном из вариантов блок 204 цилиндров может быть изготовлен из материала с большей удельной прочностью на единицу объема, чем у материала подрамника 206. Однако в других примерах блок цилиндров и подрамник могут быть изготовлены из существенно идентичных материалов. Среди материалов, применяемых при изготовлении блока цилиндров - серый чугун, чугун с вермикулярным графитом, ковкий чугун, алюминий, марганец и/или пластик. Среди материалов, применяемых при изготовлении подрамника - серый чугун, ковкий чугун, чугун с вермикулярным графитом, алюминий, марганец и/или пластик. В одном конкретном примере блок цилиндров может быть изготовлен из чугуна с вермикулярным графитом, а подрамник может быть изготовлен из алюминия. Таким образом, тем местам блока цилиндров в сборе, которые испытывают более высокие нагрузки, таким как камеры сгорания и прилегающие к ним области, может быть придана повышенная прочность. Кроме этого, путем использования упомянутой выше комбинации материалов, объемный размер блока цилиндров в сборе может быть уменьшен по сравнению с блоком цилиндров, изготовленным целиком из алюминия. И более того, подрамник может быть изготовлен из материала с большей удельной прочностью на единицу массы, чем у материала, из которого изготовлен блок цилиндров, что позволяет снизить вес блока 202 цилиндров в сборе.
Блок цилиндров в сборе также включает в себя масляный поддон 214, расположенный вертикально под подрамником 206 и блоком 204 цилиндров. При сборке масляный насос 212 может крепиться к посадочной поверхности 506 масляного поддона, показанной на Фиг. 5, и расположенной на нижней стороне подрамника. Кроме того масляный насос включает в себя маслозаборник 350, устанавливаемый в масляный поддон при сборке блока цилиндров, и выходной порт 352, выполненный с возможностью подачи масла в масляный канал 510, показанный на Фиг. 5 и расположенный в подрамнике 206. Таким образом, масляный насос 212 может получать масло из масляного поддона 214. Блок 202 цилиндров в сборе также включает масляный фильтр 210 и порт 550 для установки масляного фильтра 210. Масляный фильтр может быть соединен с плоским охладителем 360. Плоский охладитель 360 охлаждает моторное масло, циркулирующее в двигателе.
Блок 202 цилиндров в сборе также содержит масляный поддон 214. Масляный поддон имеет третью поверхность 374 крепления к подрамнику, на которой имеются монтажные отверстия 376 для установки крепежа. Уплотнение 378 может устанавливаться между третьей поверхностью 374 крепления к подрамнику на поддоне и посадочной поверхностью 506 масляного поддона на подрамнике, изображенном на Фиг. 5.
На подрамнике 206 также может иметься монтажный прилив 380 для установки датчика, например, датчика давления. Как показано, монтажный прилив 380 под датчик расположен на первой наружной боковой стенке 336 подрамника. Тем не менее, в других примерах монтажный прилив под датчик может располагаться и в другом подходящем месте, например, на второй наружной боковой стенке 338.
На Фиг. 4 показан еще один вид в перспективе блока 202 цилиндров в сборе, но уже в собранном состоянии. Как показано, блок 204 цилиндров прикреплен к подрамнику 206. Как показано, первая и вторая поверхность (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров на подрамнике 206 могут быть соединены с соответствующими ответными поверхностями (326 и 328) на блоке цилиндров. Следует понимать, что поверхности крепления к подрамнику и поверхности соединения со стенкой блока цилиндров могут иметь рельеф, при соединении обеспечивающий контакт этих поверхностей друг с другом. Тем не менее, в некоторых примерах между соединяемыми поверхностями могут устанавливаться прокладки, как было описано выше по тексту.
Крепеж 400 проходит насквозь монтажные отверстия (334 и 340) на поверхностях (326 и 328) крепления к подрамнику и на поверхностях (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров. Таким образом соединяемые поверхности скрепляются друг с другом. Несмотря на то, что на Фиг. 4 показана только одна сторона блока 202 цилиндров в сборе, на которой сопрягаемые поверхности соединены друг с другом, следует понимать, что сопрягаемые поверхности на противоположной стороне блока цилиндров также могут быть соединены.
На Фиг. 5 показана наружная часть 500 нижней поверхности 309 подрамника 206. Как показано, монтажные отверстия 344 проходят от внутренней части 342 подрамника 206, показанной на Фиг. 3, до наружной части 500 подрамника 206, образуя просвет. Как уже говорилось, крепежные элементы, такие как болты, могут проходить насквозь монтажные отверстия 344 на собранном блоке цилиндров в сборе. Кроме того, монтажные отверстия 344 могут стоять на одной линии в продольном направлении. В иллюстрируемом примере подрамник 206 имеет лестничную конструкцию. Подрамник 206 лестничной конструкции имеет параллельные друг другу поперечные опоры 502. Подрамник 206, имеющий лестничную конструкцию, может называться лестничным подрамником. Конкретно в лестничной конструкции, после сборки блока 202 цилиндров в сборе, поперечные опоры 502 совмещаются с опорами 300 коленчатого вала, показанными на Фиг. 3, обеспечивая опорную конструкцию блоку 204 цилиндров и коленчатому валу. Следует понимать, что при таком креплении блока 204 цилиндров к подрамнику 206 может улучшаться прочность конструкции сборочного узла блока цилиндров и понижаться уровни NVH от работающего двигателя. Тем не менее, в других примерах возможны иные варианты выравнивания опор, или же опоры в конструкции подрамника могут отсутствовать. Также на Фиг. 5 показана посадочная поверхность 506 масляного поддона. Посадочная поверхность 506 масляного поддона содержит монтажные отверстия 504, выполненные с возможностью установки в них крепежа при присоединении масляного поддона 214. Подрамник 206 также содержит масляный канал 510, выполненный с возможностью принимать масло из выпускного порта 352 масляного насоса 212. Подрамник 206 также содержит порт 550 масляного фильтра для подачи и получения масла из масляного фильтра 210.
На Фиг. 6 показана задняя наружная стенка 312 блока 204 цилиндров, включающая в себя крайнюю опору 600 коленчатого вала и соответствующую крышку 602 подшипника. Крышка 602 подшипника имеет нижнюю поверхность 604, включенную в состав группы нижних поверхностей 308, показанных на Фиг. 3, а также имеет центрально расположенное монтажное гнездо 606, входящее в состав группы монтажных гнезд 306, показанных на Фиг. 3. Монтажные гнезда 306 могут быть расположены посередине между боковыми краями нижних поверхностей 308, что описано более подробно со ссылкой на Фиг. 19. Также на Фиг. 6 показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров и первая и вторая поверхности (326 и 328) крепления к подрамнику. Аналогичным образом на Фиг. 7 показан задний торец 700 подрамника 206. Также на Фиг. 7 показаны первая и вторая поверхности (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров.
На Фиг. 8 показан вид задней части 800 блока 202 цилиндров в сборе, включая заднюю стенку 312 блока 204 цилиндров и задний торец 700 подрамника в собранном состоянии. Как показано, подрамник 206 может быть соединен с задней наружной стенкой 312 блока 204 цилиндров. Как показано, задний торец 700 подрамника 206 и задняя стенка 312 образуют посадочную поверхность 802 колоколообразного картера трансмиссии. На посадочную поверхность 802 колоколообразного картера трансмиссии может быть установлен колоколообразный картер трансмиссии (не показан). Этим обеспечивается возможность присоединения трансмиссии к блоку 202 цилиндров в сборе. Кроме того, подрамник 206 изолирует, по меньшей мере, часть внутреннего пространства двигателя 10 от трансмиссии (не показана). Как показано, посадочная поверхность колоколообразного картера трансмиссии расположена у края заднего торца блока 202 цилиндров в сборе. Тем не менее, в других примерах посадочная поверхность колоколообразного картера трансмиссии может быть расположена в другом подходящем месте. На посадочной поверхности колоколообразного картера трансмиссии имеется некоторое число монтажных гнезд 804. Монтажные гнезда могут быть выполнены с возможностью установки в них крепежа для присоединения колоколообразного картера трансмиссии к блоку 202 цилиндров в сборе. Также показано, что монтажные гнезда 804 имеются по всему периметру окружности с центром в продольной оси 339 опор коленчатого вала. Следует понимать, что на Фиг. 8 продольная ось 339 проходит страницу насквозь. Соответственно, задняя часть блока 202 цилиндров в сборе имеет круглое поперечное сечение. Блок 204 цилиндров формирует верхний сектор круга, а подрамник 206 формирует нижний сектор круга. Соответственно, блок 204 цилиндров и подрамник 206 обеспечивают, по меньшей мере, часть опоры, удерживающей колоколообразный картер трансмиссии на месте при присоединении указанного картера к блоку 202 цилиндров в сборе. Что означает, что возможно упрочнение стыковочного узла трансмиссии и блока цилиндров в сборе, чем снижаются уровни NVH в автомобиле.
Кроме того, подрамник может иметь посадочную поверхность 806 задней крышки для установки корпуса заднего главного уплотнения коленчатого вала. Аналогичным образом и блок 204 цилиндров может иметь посадочную поверхность 808 задней крышки для установки заднего главного уплотнения коленвала. На обеих посадочных поверхностях 806 и 808 могут иметься монтажные отверстия 810 для установки в них крепежа.
На Фиг. 8 также показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров, первая поверхность 326 крепления к подрамнику, состыкованная с первой поверхностью 330 соединения со стенкой блока цилиндров, и вторая поверхность 328 крепления к подрамнику, состыкованная со второй поверхностью 332 соединения со стенкой блока цилиндров.
На Фиг. 9 и 10 показаны виды сбоку противоположных боковых стенок блока 202 цилиндров в сборе. Точнее, на Фиг. 9 показана первая сборная боковая стенка 900 блока 202 цилиндров в сборе, а на Фиг. 10 показана вторая сборная боковая стенка 1000 блока 202 цилиндров в сборе. Как показано, сборные стенки (900 и 1000) формируются частями блока 204 цилиндров и подрамника 206, входящих в состав блока 202 цилиндров в сборе. Точнее, первая сборная стенка 900 включает в себя первую наружную боковую стенку 333 блока цилиндров и первую наружную стенку 336 подрамника. При этом первая наружная боковая стенка 336 подрамника, являющаяся частью боковой стенки 900, содержит ребра жесткости 902. Более того, в иллюстрируемом примере первая наружная боковая стенка 336 подрамника составляет более половины высоты первой сборной стенки 900. Однако в других примерах возможны иные конфигурации. Аналогичным образом, согласно иллюстрации Фиг. 10, вторая сборная стенка 1000 включает в себя вторую наружную боковую стенку 335 блока цилиндров и вторую наружную боковую стенку 338 подрамника. При этом вторая наружная боковая стенка 338 подрамника, являющаяся частью второй боковой стенки 1000, содержит ребра жесткости 1002. Ребра жесткости упрочняют стенки без необходимости усиления стенок всего блока 202 цилиндров в сборе, и особенно - подрамника 206. То есть ребра жесткости (902 и 1002) усиливают конструкцию подрамника 206, входящего в состав блока 202 цилиндров в сборе без существенного увеличения веса подрамника 206. В иллюстрируемом примере вторая наружная боковая стенка 338 также составляет более половины высоты второй сборной стенки 1000. Однако в других примерах возможны и иные конфигурации.
На Фиг. 9 также показана первая поверхность 326 крепления к подрамнику, состыкованная с первой поверхностью 330 соединения со стенкой блока цилиндров. Как показано, крепеж 400 может проходить через первую поверхность крепления к подрамнику и первую поверхность соединения со стенкой блока цилиндров, присоединяя блок 204 цилиндров к подрамнику 206. Также на Фиг. 9 показана посадочная поверхность 322 головки блока цилиндров.
На Фиг. 10 также показана вторая поверхность 328 крепления к подрамнику, состыкованная со второй поверхностью 332 соединения со стенкой блока цилиндров. Как показано, крепеж 400 может проходить через вторую поверхность крепления к подрамнику и вторую поверхность соединения со стенкой блока цилиндров, присоединяя блок 204 цилиндров к подрамнику 206.
На Фиг. 11 показан вид наружной передней стенки 310 блока 204 цилиндров. Как указывалось ранее, передняя наружная стенка 310 содержит крайнюю опору 1100 коленчатого вала с соответствующей крышкой 1102 подшипника. Крышка 1102 подшипника может иметь нижнюю поверхность, входящую в состав группы нижних поверхностей 308, показанных на Фиг. 3. Кроме того, на нижней поверхности 1104 может иметься центрально расположенное монтажное гнездо 1106, входящее в состав группы монтажных гнезд 306, показанной на Фиг. 3. Группа монтажных гнезд 306 располагается ниже продольной оси 339. Монтажные гнезда 306 описываются более подробно со ссылкой на Фиг. 13 и 19. На Фиг. 11 также показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров и первая и вторая поверхность (326 и 328) крепления к подрамнику. На Фиг. 12 более детально изображена передняя сторона 1200 подрамника 206. Передняя сторона 1200 подрамника 206 может содержать переднюю перегородку 1202. Как видно на иллюстрации, передняя перегородка 1202 соединяет первую и вторую наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника. Также на Фиг. 12 показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров и первая и вторая поверхности (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров.
На Фиг. 13 показан частичный разрез блока 202 цилиндров в сборе. Поперечное сечение Фиг. 13 сформировано секущей плоскостью 450, показанной на Фиг. 4. Показана одна опора 1300 коленчатого вала, входящая в группу опор 300 коленчатого вала, изображенную на Фиг. 3. Продольная ось 339 проходит страницу насквозь. Как показано, крепежный элемент 1302, входящий в группу крепежа 400, показанную на Фиг. 4, проходит через монтажное отверстие 1304, входящее в группу 334 монтажных отверстий, показанную на Фиг.3, проходит через первую поверхность 326 крепления к подрамнику, и заходит в монтажное отверстие 1305, входящее в группу монтажных отверстий 340, показанную на Фиг. 3, и расположенную на первой поверхности 330 соединения со стенкой блока цилиндров. Крепежный элемент 1302 и весь остальной крепеж 400 из группы, показанной на Фиг. 4, скрепляет подрамник 206 с блоком 204 цилиндров вертикально выше продольной оси 339 опор коленчатого вала относительно низа блока 204 цилиндров и подрамника 206. При этом первая и вторая наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника 206 выступают над продольной осью 339 опор 300 коленчатого вала. Следовательно, первая и вторая наружные боковые стенки (333 и 335) блока цилиндров заканчиваются выше продольной оси 339 опор 300 коленчатого вала. Аналогичным образом, первая и вторая наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника заканчиваются выше продольной оси 339 опор 300 коленчатого вала.
При соединении блока цилиндров с подрамником над продольной осью опор коленчатого вала конструкция блока цилиндров в сборе может быть прочнее по сравнению с другими конструктивными решениями, в которых блок цилиндров соединяется с подрамником по вертикали на уровне осевой линии опор коленчатого вала или ниже ее. Более того, за счет повышения прочности собранного блока цилиндров, на автомобиле, где устанавливается двигатель с такой конфигурацией, могут быть снижены уровни NVH. Кроме того, подъем первой и второй наружных боковых стенок (336 и 338) подрамника 206 выше продольной оси 339 опор коленчатого вала позволяет изготавливать подрамник из материала с меньшей удельной прочностью на единицу объема, уменьшая, таким образом, вес двигателя.
Кроме того, крышка 1306 подшипника опоры 1300 коленчатого вала содержит центрально расположенное монтажное гнездо 1308. В иллюстрируемом варианте осуществления центрально расположенное монтажное гнездо 1308 располагается посередине между боковыми краями 1309 нижней поверхности крышки 1306 подшипника. На подрамнике 206 имеется ответное монтажное отверстие 1310, входящее в группу монтажных отверстий 334. Монтажное отверстие 1310 и монтажное гнездо 1308 выполнены с возможностью их совмещения для установки крепежного элемента 1312 при сборке частей блока 202. Как показано, при сборке блока 202 крепежный элемент 1312 проходит через монтажное отверстие 1310 и заходит в монтажное гнездо 1308. Это позволяет скрепить подрамник 206 с блоком цилиндров еще в одном месте, еще более увеличивая жесткость, придаваемую подрамником 206. Следует понимать, что монтажное отверстие 1310 и монтажное гнездо 1308 соединяются друг с другом ниже продольной оси 339. Хотя на Фиг. 13 показана только одна крышка 1306 подшипника, одно монтажное гнездо 1308, одно монтажное отверстие 1310 и один крепежный элемент 1312, следует понимать, что каждая крышка подшипника в блоке цилиндров может иметь аналогичное монтажное гнездо, монтажное отверстие и крепежный элемент, проходящий через них.
На Фиг. 13 также видно, что цилиндры расположены таким образом, что их продольные оси 1350 образуют непрямой угол 1352. Тем не менее, в других примерах цилиндры могут быть скомпонованы иначе. Крепежные элементы 1307 могут использоваться для присоединения нижней части опоры 1300 коленчатого вала к верхней части опоры 1300 коленчатого вала, после того, как первая была отломана или отделена каким-либо другим образом. Однако в других примерах блок 202 цилиндров в сборе может не содержать крепежных элементов 1307. В качестве крепежа могут использоваться болты, винты или другие подходящие крепежные детали.
На Фиг. 13 также показаны вторая поверхность 332 соединения со стенкой блока цилиндров и вторая поверхность 328 крепления к подрамнику. Следует понимать, что вторая поверхность соединения со стенкой блока цилиндров и вторая поверхность крепления к подрамнику могут включать в себя крепеж и монтажные отверстия, аналогичные крепежному элементу 1302 и монтажному отверстию 1304 и 1305, которые показаны на Фиг. 13.
На Фиг. 14 показан еще один частичный разрез блока 202 цилиндров в сборе. Поперечный разрез, показанный на Фиг. 14 образован секущей плоскостью 452. По частичному разрезу видно, что первая и вторая наружные боковые стенки (336 и 338) подрамника 206, как и первая и вторая наружные боковые стенки (333 и 335) блока 204 цилиндров могут иметь переменную толщину. Также на Фиг. 14 показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров.
На Фиг. 15 показан вид сбоку блока 204 цилиндров. Как показано, опоры 300 коленчатого вала стоят вертикально. Тем не менее, в других примерах опоры коленчатого вала могут быть ориентированы иначе и/или иметь другую геометрическую форму. Также на Фиг. 15 показана посадочная поверхность 322 головки блока цилиндров, первая наружная боковая стенка 322 блока цилиндров, поверхность 326 крепления к подрамнику и продольная ось 339 группы опор 300 коленчатого вала. Как указывалось ранее, поверхность крепления к подрамнику 326 находится по вертикали выше продольной оси 339. На Фиг. 16 показан еще один вид сбоку блока 204 цилиндров. Дополнительно на Фиг. 16 изображены посадочная поверхность 324 головки блока цилиндров, вторая наружная боковая стенка 335 блока цилиндров, вторая поверхность 328 крепления к подрамнику и продольная ось 339.
Фиг. 17 изображает вид сверху внутреннего устройства подрамника 206. Как показано, опоры 1700 могут пересекать подрамник 206 в поперечном направлении. Опоры в продольном и поперечном направлениях совмещены с крышками подшипников для обеспечения дополнительной опоры блоку цилиндров, чем усиливается прочность конструкции блока цилиндров в сборе, и снижаются уровни NVH от работающего двигателя. Как показано, посередине опор 1700 расположены монтажные отверстия 344, причем каждая опора 1700 имеет одно монтажное отверстие 344. Тем не менее, в других вариантах опоры 1700 могут иметь иное количество монтажных отверстий и/или монтажные отверстия могут быть расположены в других местах. Также на Фиг. 17. показаны поверхности (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров и монтажные отверстия 340, имеющиеся на поверхностях (330 и 332) соединения со стенкой блока цилиндров. На Фиг. 17 также показано первое уплотнение 370 и второе уплотнение 372.
На Фиг. 18 показан вид сверху блока 204 цилиндров. Цилиндры 314 скомпонованы в две группы по три цилиндра. Тем не менее, в альтернативных вариантах, блок 204 цилиндров может быть представлен только одним цилиндром, двумя группами по четыре цилиндра, двумя группами по два цилиндра или двумя группами по одному цилиндру. Группы цилиндров могут называться рядами цилиндров. Как показано, две группы по три цилиндра в каждой смещены друг относительно друга в продольном направлении. В настоящем примере блок 204 цилиндров выполнен в конфигурации с верхним распределительным валом. Тем не менее, в альтернативных примерах блок 204 цилиндров может быть выполнен в конфигурации со штоками толкателя клапана. Также показана впадина 320 между рядами цилиндров. Масляный канал 1800 может сообщаться по текучей среде с охладителем 260, показанным на Фиг. 3 и 4, и установленным во впадине 320. При этом масляный канал 1800 может располагаться так, чтобы принимать масло от охладителя 260. Конкретнее, масляный канал 1800 выполнен с возможностью получения масла от охладителя 260. Масляный канал 1800 может сообщаться по текучей среде с масляной разводкой подрамника 206 и/или масляной разводкой, содержащейся в блоке 204 цилиндров. Также на Фиг. 18 показаны посадочные поверхности (322 и 324) головок блока цилиндров.
На Фиг. 19 показан вид днища 1900 блока 204 цилиндров. Изображены нижние поверхности 308 крышек 304 подшипников. Нижние поверхности 308 изображены с рельефным вертикальным профилем. Тем не менее, в других примерах нижние поверхности 308 могут быть по существу плоскими. Каждая из нижних поверхностей 308 может иметь первый боковой край 1902 и второй боковой край 1904, расположенные на противоположных сторонах каждой нижней поверхности. В иллюстрируемом примере боковые края 1902 и 1904 изогнуты. Однако в других примерах боковые края 1902 и 1904 могут быть по существу прямыми. Аналогичным образом, каждая из нижних поверхностей может иметь первый продольный край 1906 и второй продольный край 1908, расположенные на противоположных сторонах каждой нижней поверхности. В иллюстрируемом примере продольные края 1906 и 1908 существенно прямые. Однако в других примерах продольные края 1906 и 1908 могут не быть прямыми.
Монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику могут быть расположены посередине между первым и вторым боковыми краями (1902 и 1904). Дополнительно, монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику могут располагаться на одной линии в продольном направлении. Кроме того, монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику могут частично заглубляться внутрь крышки 304 подшипника. Точнее, в иллюстрируемом варианте осуществления, монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику вертикально заглубляются в крышки 304 подшипника. То есть, монтажные гнезда 306 крепления к подрамнику могут иметь вертикальную ориентацию. Тем не менее, в других примерах осуществления возможны другие варианты выравнивания.
Наличие в каждой крышке подшипника только одного центрально расположенного монтажного гнезда для крепления блока 204 цилиндров к подрамнику 206 позволяет уменьшить высоту профиля в поперечном сечении по сравнению с теми блоками цилиндров в сборе, у которых монтажные гнезда располагаются у боковых краев крышек подшипников. Кроме того, когда каждая крышка 304 подшипника имеет только одно монтажное гнездо 306 крепления к подрамнику, появляется возможность упрощения изготовления и сборки блока 202 цилиндров в сборе. Результатом является снижение стоимости блока 202 цилиндров в сборе. Помимо всего прочего, наличие одного центрально расположенного монтажного гнезда может обеспечить повышенную прочность конструкции блока 202 цилиндров в сборе по сравнению с блоком цилиндров, у которого монтажные гнезда расположены у боковых краев крышек подшипников. Также, наличие одного центрально расположенного монтажного гнезда может обеспечить снижение уровней NVH внутри двигателя.
Как показано, линии 1909, являющиеся касательными к боковым краям (1902 и 1904), перпендикулярны поперечной оси 1910, пересекающей нижние поверхности 308 вдоль. Поперечные оси 1910 пересекают вдоль каждую крышку 304 подшипника. В иллюстрируемом примере касательные линии 1909 параллельны продольной оси 339. Касательные линии 1909 также перпендикулярны поперечным осям 1910. Однако в других примерах крышки 304 подшипников могут быть выполнены по-иному.
В некоторых примерах вблизи боковых краев нижних поверхностей 308 крышек 304 подшипников могут располагаться дополнительные монтажные гнезда крепления к подрамнику. Как указывалось выше, блок 204 цилиндров имеет первую и вторую поверхности (326 и 328) крепления к подрамнику, на которых имеются монтажные отверстия 334, выполненные с возможностью установки в них крепежа для прикрепления блока 204 цилиндров к подрамнику 206, показанному на Фиг. 3.
Таким образом, блок 202 цилиндров и двигатель 10, иллюстрируемые на Фиг. 2-19, предлагаются как блок цилиндров в сборе, содержащий блок цилиндров, по меньшей мере, с одним цилиндром с опорой коленчатого вала снизу блока цилиндров, причем опора коленчатого вала имеет нижнюю поверхность с монтажным гнездом крепления к подрамнику, частично заглубленным в опору коленчатого вала и расположенным существенно посередине между первым и вторым боковыми краями нижней поверхности.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, имеющий поверхность крепления к подрамнику, расположенную выше продольной оси опоры коленчатого вала, а также опору коленчатого вала, имеющую опорную поверхность коленчатого вала. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что линии, касательные к боковым краям, параллельны продольной оси.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что каждое монтажное гнездо крепления к подрамнику заглубляется вертикально в опору коленчатого вала, оставаясь перпендикулярным продольной оси. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что каждое монтажное гнездо крепления к подрамнику заглубляется вертикально в опору коленчатого вала.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что блок цилиндров изготавливается как цельный блок цилиндров двигателя, в котором крышка подшипника является частью опоры коленчатого вала, причем крышка подшипника впоследствии отделяется от блока цилиндров после изготовления последнего, и при этом крышка подшипника имеет единственное монтажное гнездо крепления к подрамнику, расположенное по центру.
В одном примере осуществления блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что блок цилиндров содержит группу опор коленчатого вала, состоящую из опор коленчатого вала, причем первая опора группы опор коленчатого вала расположена на передней наружной стенке блока цилиндров, а вторая опора группы опор коленчатого вала расположена на задней наружной стенке блока цилиндров.
В некоторых примерах осуществления блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, также имеющий посадочную поверхность головки блока цилиндров, расположенную сверху блока цилиндров, а также первую и вторую наружные боковые стенки блока цилиндров, причем первая наружная боковая стенка блока цилиндров проходит от посадочной поверхности головки блока цилиндров до первой поверхности крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси опор коленчатого вала, а вторая наружная боковая стенка блока цилиндров проходит от посадочной поверхности головки блока цилиндров до второй поверхности крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси опор коленчатого вала. Это позволяет повысить прочность блока при уменьшении его веса.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что посадочная поверхность головки блока цилиндров и монтажное гнездо крепления к подрамнику расположены на противоположных сторонах блока цилиндров.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что блок цилиндров изготавливается в виде цельного блока цилиндров двигателя, причем крышка подшипника, имеющая монтажное гнездо крепления к подрамнику, отделяется от блока цилиндров после его изготовления. Это позволяет повысить прочность блока цилиндров.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, кроме всего прочего, содержащий подрамник, скрепленный с блоком цилиндров, причем подрамник имеет опоры, проходящие от первой наружной боковой стенки подрамника до второй наружной боковой стенки подрамника, причем каждая опора имеет монтажное отверстие и группу крепежных элементов, причем каждый элемент крепежа проходит через монтажное отверстие и входит в соответствующее ему монтажное гнездо. Таким образом подрамник повышает прочность блока цилиндров.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что подрамник выполнен из алюминия. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что подрамник имеет первую и вторую поверхности соединения с боковыми стенками блока цилиндров, выступающие выше продольной оси опоры коленчатого вала. Это позволяет в конструкции подрамника и блока цилиндров применять разные материалы.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, содержащий два или несколько цилиндров, по меньшей мере, две опоры коленчатого вала снизу блока цилиндров, причем каждая опора коленчатого вала имеет нижнюю поверхность только с одним узлом крепления к подрамнику, расположенным посередине между первым и вторым боковыми краями нижней поверхности, а также содержащий подрамник, соединенный с блоком цилиндров посредством только одного узла крепления к подрамнику на каждой опоре коленчатого вала. Таким образом, наличие центрально расположенного монтажного гнезда позволяет повысить прочность блока цилиндров за счет связывания сторон блока.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что блок цилиндров изготовлен из чугуна с вермикулярным графитом. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19 также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что каждая опора коленчатого вала имеет только один узел крепления, являющийся гнездом. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, что имеет посадочную поверхность колоколообразного картера трансмиссии.
Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, содержащий блок цилиндров, содержащий два или несколько цилиндров, расположенных под непрямым углом, две опоры коленчатого вала снизу блока цилиндров, причем каждая опора коленчатого вала имеет нижнюю поверхность с монтажным гнездом крепления к подрамнику, частично заглубленное в опору коленчатого вала и расположенное посередине между первым и вторым боковыми краями нижней поверхности, посадочную поверхность головки блока цилиндров сверху блока цилиндров, первую и вторую наружные стенки блока цилиндров, причем первая наружная стенка блока цилиндров проходит от посадочной поверхности головки блока цилиндров до первой поверхности крепления к подрамнику, расположенной выше продольной оси двух опор коленчатого вала, а также содержащий подрамник с поперечными опорами, проходящими от первой наружной боковой стенки подрамника до второй наружной боковой стенки подрамника, причем каждая поперечная опора содержит монтажное отверстие, а каждая наружная боковая стенка подрамника имеет поверхность соединения с наружной боковой стенкой блока цилиндров, расположенную выше указанной поперечной оси и соединенную с первой или второй наружными боковыми стенками блока цилиндров.
В другом примере блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19, также предлагается как блок цилиндров в сборе, кроме всего прочего, содержащий некоторое число крепежных элементов, причем каждый крепежный элемент проходит через монтажное отверстие подрамника и заходит в соответствующее монтажное гнездо крепления к подрамнику. Блок 202 цилиндров в сборе, иллюстрируемый на Фиг. 2-19 также предлагается как блок цилиндров в сборе, отличающийся тем, чтоб блок цилиндров изготовлен из материала, обладающего большей удельной прочностью на единицу объема, чем материал подрамника.
Следует понимать, что описанные конфигурации и/или подходы имеют сугубо иллюстративный характер, и что приведенные примеры общего плана и конкретные примеры не должны считаться ограничивающими ввиду возможности существования многочисленных вариантов. Объект настоящей полезной модели включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации признаков, функций, действий и/или свойств, равно как их любых и всех их эквивалентов.
На этом описательная часть завершена. Ее прочтение специалистами в данной области техники стимулирует внесение многих изменений и модификаций, не выходящих за рамки замысла и охвата настоящего описания. Например, настоящее описание может быть с пользой применено на одноцилиндровых двигателях, а также на двигателях конфигураций I2, I3, I4, I5, V6, V8, V10, V12 и V16, работающих на природном газе, бензине, дизельном или альтернативном топливе.