CN104131919A - 用于通道块的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
各种方法和系统提供用于使流体流过通道块。在一个实施例中,通道块包括第一通路和第二通路,第一通路和第二通路中的各个包括至通道块的入口和出口,入口和出口都不与彼此同心;但在通道块内,对于至少一部分,第三通路同心地包绕第二通路。
Description
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及例如发动机、发动机构件及发动机系统。
背景技术
发动机可使用从发动机排气系统到发动机进气系统的排出气体再循环(称为排出气体再循环(EGR)的过程)来减少受管制的排放物。此外,发动机可使用一个或多个涡轮增压器来增大由发动机提供的功率。涡轮增压器通过经由排出气体流操作的涡轮来在压缩机中压缩进入空气来起作用。在一个实例中,各种流动通路可连接EGR系统、高压涡轮增压器和低压涡轮增压器。就此而言,在此类发动机系统中可需要大量构件和接头。大量构件可增加发动机系统成本,伴随着排气泄漏潜在可能的增大。
发明内容
在一个实施例中,一种通道块包括第一通路和第二通路。第一通路和第二通路中的各个包括至通道块的入口和出口。入口和出口都不与彼此同心,但在通道块内,对于至少一部分,第三通路至少部分同心地包绕第二通路。
在一个实例中,通道块可安装在发动机系统中,其中排出气体和发动机冷却流体穿过通道块的通路从一个发动机系统构件到另一个。就此而言,发动机系统内的多个排气流通路可组合到通道块中。以该方式,通道块可减少发动机系统构件的数量,并且随后减少排气泄漏。
一种通道块,包括:第一通路和第二通路,第一通路和第二通路中的各个包括至通道块的相应的入口和出口,入口和出口都不与彼此同心;并且在通道块内,对于至少一部分,第三通路至少部分同心地包绕第二通路。
优选地,通道块还包括第一组相对面,第一组相对面包括前面和后面、第二组相对面,第二组相对面包括顶面和底面,以及第三组相对面,第三组相对面包括第一侧面和第二侧面。
优选地,第一通路的中心轴线定位成比第二通路的中心轴线更接近通道块的外部,第一通路横跨通道块的顶面的宽度延伸。
优选地,第一通路在第一开口与第二开口之间延伸,第一开口具有第一直径,并且第二开口具有第二直径,第一直径和第二直径大致相等。
优选地,第一通路还包括与彼此间隔开一距离且沿第一开口与第二开口之间的第一通路的长度定位的第三开口和第四开口。
优选地,第三开口和第四开口平行于彼此,并且定位在第一通路的彼此相对侧。
优选地,第二通路在第五开口与第六开口之间延伸,第五开口定位在后面中并且在通道块的第一侧面近侧,并且第六开口定位在后面中并且在通道块的第二侧面近侧。
优选地,凸缘围绕第六开口的圆周延伸,凸缘具有多个孔。
优选地,第五开口具有第五直径,并且第六开口具有第六直径,第六直径大于第五直径。
优选地,第二通路包括在第六开口近侧的扩张区段,其中第二通路的通路直径从第五直径延伸至第六直径。
优选地,第四通路沿通道块内的中心部分至少部分同心地包绕第三通路。
优选地,第三通路和第四通路的截面从至第三通路和第四通路的入口和出口处的圆形经由过渡区段过渡至中心部分处的环形。
优选地,第三通路在定位于前面中的第七开口与定位于第一侧面中的第八开口之间延伸。
优选地,第四通道在定位于第二侧面中的第九开口与定位于顶面中的第十开口之间延伸。
一种用于发动机的系统,包括:具有第一涡轮的第一涡轮增压器;具有定位在第一涡轮增压器的第一涡轮下游的第二涡轮的第二涡轮增压器;第一缸排;第二缸排;包括定位在第二缸排下游的排出气体再循环通路的排出气体再循环系统,排出气体再循环系统还包括排出气体再循环冷却器;构造成将发动机冷却剂发送穿过发动机的发动机冷却系统,发动机冷却系统包括发动机冷却剂散热器;以及通道块,其包括用于将排出气体从第一缸排发送至第一涡轮的第一流动通路、用于将排出气体从第一涡轮发送至第二涡轮的第二流动通路、用于将排出气体从第二缸排发送至排出气体再循环冷却器上游的排出气体再循环通路的第三流动通路,以及用于将发动机冷却剂从发动机发送至发动机冷却剂散热器的第四流动通路。
优选地,第四流动通路至少部分地包绕第三流动通路,并且第三流动通路至少部分地包绕第二流动通路。
优选地,系统构造成在发动机操作期间用于排出气体沿第一方向流过第二流动通路,排出气体沿第二方向流过第三流动通路,以及发动机冷却剂沿第二方向流过第四流动通路,第二方向与第一方向相反。
一种发动机方法,包括:使排出气体的非再循环涡轮前的部分流过通道块的第一通路;使排出气体的非再循环涡轮后的部分流过通道块的第二通路;使排出气体的再循环部分流过通道块的第三通路;以及使发动机冷却剂流过通道块的第四通路。
优选地,排出气体的非再循环涡轮后的部分沿第一方向流过第二通路,并且排出气体的再循环部分沿第二方向流过第三通路,第二方向与第一方向相反。
优选地,发动机冷却剂沿第二方向流过第四通路。
应当理解,以上简要描述提供成以简化方式介绍在详细描述中进一步描述的构想的选择。其并不意味着识别要求权利的主题的关键或基本特征,该主题的范围只由详细描述之后的权利要求限定。此外,要求权利的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。
附图说明
本发明将通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述来较好理解,其中,在下面:
图1示出了根据本发明的实施例的具有发动机的轨道车辆的简图。
图2示出了根据本发明的实施例的安装在发动机中的通道块的简图。
图3-8示出了根据本发明的实施例的通道块的简图。
图9示出了根据本发明的实施例的用于使发动机流体流过通道块的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述涉及通道块的各种实施例。通道块包括具有至通道块的入口和出口的多个通路。在一个实例中,通道块包括四个通路,其可为流动通路,其中各个通路具有至通道块的唯一入口和出口。第一通路具有比第二通路的中心轴线定位成更接近通道块的外部的中心轴线。四个通路中的三个为至少部分同心的通路。例如,通路可完全同心(以360度),部分同心(以小于360度),或一些通路可完全同心,而其它部分同心。就此而言,对于通道块内的至少一部分,第四通路包绕第三通路,并且第三通路包绕第二通路。
在一个实施例中,通道块可安装在发动机系统中。就此而言,各种排气流通路或路径联接于通道块。例如,从发动机的排气歧管到高压涡轮的排出气体可流过第一通路。从高压涡轮流至低压涡轮的排出气体可流过第二通路。从排出气体再循环(EGR)通路流至EGR冷却器的排出气体可流过第三通路。最后,从发动机流至发动机冷却剂散热器的发动机冷却剂(例如,冷却水、防冻剂、它们的组合等)可流过第四通路。由于第二通路、第三通路和第四通路与彼此同心,故传热可在流过这些通路的流体之间发生。在一些情况下,这可提高发动机的涡轮增压和冷却的效率。此外,通道块可允许减少发动机系统构件的数量和排气泄漏。
本文所述的途径可在具有多个流动输入和输出的多种系统中使用。作为一个实例,装置或通道块可在多种发动机类型和多种发动机驱动的系统中使用。这些系统中的一些可为静止的,而其它的可为半机动的或机动的平台。半机动平台可在操作周期之间重新定位,诸如,安装在平板拖车上。机动平台包括自动推进的车辆。此类车辆可包括公路运输车辆,以及采矿设备、海洋船舶、轨道车辆和其它越野车辆(OHV)。为了图示清楚,动力轨道车辆(例如,火车头)提供为支承并入本发明的实施例的系统的机动平台的实例。
在进一步论述通道块之前,公开了平台的实例,其中发动机系统内的通道块可安装在车辆中,诸如,轨道车辆。例如,图1示出了车辆系统100的实施例的框图,文中绘制为轨道车辆106(例如,火车头),其构造成经由多个轮110在轨道102上运行。如所示,轨道车辆106包括发动机104。在其它非限制性实施例中,发动机104可为静止发动机,诸如,在发电厂应用中,或如上文提到的海洋船舶或其它越野车辆推进系统中的发动机。
发动机104从进气口诸如进气口歧管115接收用于燃烧的进入空气。进气口可为气体流过其而进入发动机的任何适合的导管或多个导管。例如,进气口可包括进气歧管115、进气通路114等。进气通路114从空气过滤器(未示出)接收环境空气,该空气过滤器过滤来自发动机104可定位于其中的车辆外侧的空气。由发动机104中的燃烧引起的排出气体供应至排气口,诸如,排气流动路径164。排气口或排气流动路径164可为气体从发动机流过其的任何适合的导管。例如,排气口可包括排气歧管117、排气通路116、级间通路118等。排出气体流过排气通路116、穿过级间通路118并且离开轨道车辆106的排气器。在一个实例中,发动机104为柴油发动机,其通过压缩点火来燃烧空气和柴油燃料。在其它非限制性实施例中,发动机104可通过压缩点火(和/或火花点火)燃烧包括汽油、煤油、生物柴油或类似密度的其它石油馏分的燃料。
在一个实施例中,轨道车辆106为柴油电动车辆。如图1中所示,发动机104联接于发电系统,该发电系统包括交流发电机/发电机140和电动牵引马达112。例如,发动机104为柴油发动机,其生成转矩输出,该转矩输出传输至机械地联接于发动机104的交流发电机/发电机140。交流发电机/发电机140产生电功率,其可储存和应用于随后传播至多种下游的电气构件。作为实例,交流发电机/发电机140可电性联接于多个牵引马达112,并且交流发电机/发电机140可将电功率提供至多个牵引马达112。如所示,多个牵引马达112均连接于多个轮110中的一个,以提供牵引功率来推进轨道车辆106。一个示例性构造包括每个轮一个牵引马达。如本文所示,六对牵引马达对应于轨道车辆的六对轮中的各个。在另一个实例中,交流发电机/发电机140可联接于一个或多个电阻电网142。电阻电网142可构造成通过电网由交流发电机/发电机140生成的电力产生热来消散过多的发动机转矩。
在图1中所示的实施例中,发动机104为具有十二个缸的V-12发动机。在其它实施例中,发动机可为V-6、V-8、V-10、V-16、I-4、I-6、I-8、对置4或另一发动机类型。如所示,发动机104包括非供缸105的子集,其包括只将排出气体供应至非供缸排气歧管117的六个缸,以及供缸107的子集,其包括只将排出气体供应至供缸排气歧管119的六个缸。非供缸105为第一缸排109的一部分,而供缸107为发动机104的第二缸排111的一部分。在其它实施例中,发动机可包括至少一个供缸和至少一个非供缸。例如,发动机可具有四个供缸和八个非供缸,或三个供缸和九个非供缸。应当理解的是,发动机可具有任何期望数量的供缸和非供缸,其中供缸的数量典型地小于非供缸的数量。
如图1所示,非供缸105联接于排气流路径164,以将排出气体从发动机发送至大气(在其穿过排出气体处理系统130和第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124之后)。具体而言,非供缸105联接于排气通路116,以将排出气体从发动机发送至第二涡轮增压器124。提供发动机排出气体再循环(EGR)的供缸107只联接于EGR系统160的EGR通路162,其将排出气体从供缸107发送至EGR冷却器166。接着,排出气体从EGR冷却器166流至发动机104的进气通路114,而非至大气。通过将冷却的排出气体引入至发动机104,可用于燃烧的氧量减少,从而降低了燃烧火焰的温度并且减少了氮氧化物(例如,NOx)的形成。
从供缸107流至进气通路114的排出气体穿过热交换器诸如EGR冷却器166,以在排出气体回到进入通路之前降低排出气体的温度(例如,冷却)。EGR冷却器166例如可为空气到液体的热交换器。在此类实例中,设置在进入通路114中(例如,在再循环的排出气体进入的位置的上游)的一个或多个增压空气冷却器132和134可被调整来进一步增大增压空气的冷却,使得增压空气与排出气体的混合物温度保持在期望温度处。在其它实例中,EGR系统160可包括EGR冷却器旁通路。作为备选,EGR系统可包括EGR冷却器控制元件。EGR冷却器控制元件可被促动,使得减少了穿过EGR冷却器的排出气体流;然而,在此类构造中,不流过EGR冷却器的排出气体被引导至排气通路116而非进气通路114。
此外,EGR系统160包括EGR旁通通路161,其构造成将来自供缸的排气转移回排气通路116。EGR旁通通路161可通过EGR旁通通路阀163来控制。EGR旁通阀163可构造有多个限制点,使得可变量的排气发送至排气口,以便将可变量的EGR提供至进气口。
EGR系统还包括EGR阀165,其控制流过EGR通路162的EGR流。因此,EGR系统160可选择性地将排气经由EGR阀165发送至进气口,或经由EGR旁通阀163发送至排气通路。例如,当EGR阀165开启时,排气可在发送至进气通路114之前从供缸发送至EGR冷却器166和/或附加元件。同样,当EGR旁通阀163开启时,排气可从供缸发送至排气通路116。
例如,EGR阀165和EGR旁通阀163可为由控制单元180控制(用于调节EGR流的开或关)的开/关阀,或它们可控制可变的EGR量。就此而言,阀可调整至完全开启和完全闭合之间的多个位置。在一些实例中,EGR旁通阀163可被促动,使得EGR量减小(排出气体经由EGR旁通通路161流至排气通路116)。例如,EGR旁通阀163的开启可增大,从而增大从供缸到排气通路116的排气流。在其它实例中,EGR旁通阀163可被促动,使得EGR量增大(例如,排出气体从供缸排气歧管191流至EGR通路162)。例如,EGR旁通阀163的开启可减小,从而减少至排气通路116的流动。
在此类构造中,EGR旁通阀163可操作成将排气从供缸发送至发动机104的排气通路116,并且EGR阀165可操作成将排气从供缸发送至发动机104的进气通路114。在图1中所示的实施例中,EGR旁通阀163和EGR阀165可为发动机油或液压地促动的阀,例如,具有调节发动机油的梭阀(未示出)。在一些实例中,阀可被促动,使得EGR旁通阀163和EGR阀165中的一个为常开的,而另一个为常闭的。在其它实例中,EGR旁通阀163和EGR阀165可为气动阀、电动阀或另一适合的阀。
如图1中所示,车辆系统100还包括EGR混合器172,其使再循环排出气体与增压空气混合,使得排出气体可均匀地分布在增压空气和排出气体混合物内。在图1中所示的实施例中,EGR系统160为高压EGR系统,其将排出气体从排气流动路径164中的涡轮增压器120和124上游的位置发送至进气通路114中的涡轮增压器120和124下游的位置。在其它实施例中,车辆系统100此外或作为备选可包括低压EGR系统,其将排出气体从排气流动路径164中的涡轮增压器120和124下游发送至进气通路114中的涡轮增压器120和124上游的位置。
如图1中所示,车辆系统100还包括具有串联布置的第一涡轮增压器124和第二涡轮增压器120的两级涡轮增压器,涡轮增压器124和120中的各个布置在进气通路114与排气流路径164之间。两级涡轮增压器增加吸入进气通路114中的环境空气的充气,以便在燃烧期间提供更大的增压密度,以增大功率输出和/或发动机操作效率。第二涡轮增压器120以相对较低的压力操作,并且包括驱动第二压缩机122的第二涡轮121。第二涡轮121和第二压缩机122经由第二轴123机械地联接。第二涡轮增压器120可称为涡轮增压器的"低压级"。本文中,第二涡轮增压器120可称为低压涡轮增压器(例如,LPTC),并且第二涡轮121可称为低压涡轮。第一涡轮增压器124以相对较高压力操作,并且包括驱动第一压缩机126的第一涡轮125。第一涡轮增压器124可称为涡轮增压器的"高压级"。本文中,第一涡轮125可称为高压涡轮,并且第一涡轮增压器124可称为高压涡轮增压器(例如,HPTC)。第一涡轮125和第一压缩机126经由第一轴127机械地联接。
如上文所述,用语"高压"和"低压"是相对的,意指"高"压为高于"低"压的压力。相反,"低"压为低于"高"压的压力。
如本文使用的,"二级涡轮增压器"可大体上表示包括两个或更多个涡轮增压器的多级涡轮增压器构造。例如,两级涡轮增压器可包括以串联布置的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器,以串联布置的三个涡轮增压器,两个低压涡轮增压器给送高压涡轮增压器,一个低压涡轮增压器给送两个高压涡轮增压器,等。在一个实施例中,三个涡轮增压器串联使用。在另一个实例中,仅串联使用两个涡轮增压器。
在图1中所示的实施例中,第一涡轮增压器124设有涡轮旁通阀128,其允许排出气体经由涡轮旁通通路170绕过第一涡轮增压器124。涡轮旁通通路170联接在排气通路116与级间通路118之间。就此而言,涡轮旁通阀128可开启,例如,以将排出气体流转移远离第一涡轮125。以该方式,第一压缩机126的转速和因此由涡轮增压器120,124提供至发动机104的升压可在稳态条件期间调节。此外,第二涡轮增压器120还可设有涡轮旁通阀。此外,例如,第一涡轮增压器可设有压缩机旁通阀129,其允许气体绕过第一压缩机126以避免压缩机喘振。在一些实施例中,第二涡轮增压器120还可设有压缩机旁通阀,而在其它实施例中,仅第二涡轮增压器120可设有压缩机旁通阀。
车辆系统100还包括联接在排气流路径164中的排气处理系统130,以便减少受管制的排放物。如图1中所示,排出气体处理系统130设置在第二(低压)涡轮增压器120的第二涡轮121下游。在其它实施例中,排出气体处理系统此外或作为备选可设置在第二涡轮增压器120上游。排出气体处理系统130可包括一个或多个构件。例如,排出气体处理系统130可包括柴油颗粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化剂、NOx捕集器和/或各种其它排放控制装置或它们的组合中的一个或多个。
如图1中所示,车辆系统100还包括发动机冷却系统150。发动机冷却系统150使水或其它冷却剂循环穿过发动机104来吸收发动机废热,并将加热的冷却剂分送至热交换器,诸如,散热器152。由散热器152冷却的冷却剂进入发动机104来吸收热,并且随后冷却发动机。加热的冷却剂接着从发动机经由冷却剂通路168回到散热器152。就此而言,冷却剂通路168将冷却剂从发动机104输送至散热器152。
车辆系统100还包括控制单元180,其提供和构造成控制与车辆系统100相关的各种构件。本文中,控制单元180还可称为控制器。在一个实例中,控制单元180包括计算机控制系统。控制单元180还包括非暂时性的计算机可读的储存介质(未示出),其包括用于实现发动机操作的机载监测和控制的代码。控制单元180在监督车辆系统100的控制和管理的同时,可构造成从多种发动机传感器接收信号,如本文进一步详述的,以便确定操作参数和操作条件,并对应地调整各种发动机促动器来控制车辆系统100的操作。例如,控制单元180可从各种发动机传感器接收信号,包括布置在高压涡轮的入口中的传感器181、布置在低压涡轮的入口中的传感器182、布置在低压压缩机的入口中的传感器183,以及布置在高压压缩机的入口中的传感器184。布置在涡轮增压器的入口中的传感器可检测空气的温度和/或压力。附加传感器可包括但不限于发动机速度、发动机负载、升压、环境压力、排气温度、排气压力、涡轮速度等。对应地,控制单元180可通过发送命令至各种构件(诸如,牵引马达、交流发电机、缸阀、油门、热交换器、废物闸或其它阀或流动控制元件等)来控制车辆系统100。
如上所示,在图1中,一定数量的流动通路连接EGR系统、高压涡轮增压器、低压涡轮增压器和发动机冷却系统。就此而言,在此类发动机系统中可需要大量构件和接头。大量构件可增加发动机系统成本,伴随着排气泄漏潜在可能的增大。
在一个实例中,上文所述的流动路径和/或通路中的若干个可集成到一个流体通路系统中,从而减少发动机系统中的接头和波纹管的数量。就此而言,流动通路系统可包括多个流体通路,并且可并入发动机系统中来连接各种发动机系统构件。流体通路系统的一个实例可为下文进一步描述的通道块。通道块可包括所有或部分各种发动机系统流体通路,诸如,EGR旁通通路161、EGR通路162、排气通路116、级间通路118、涡轮旁通通路170,以及冷却剂通路168。在一些实例中,这些通路可联接于通道块,并且/或者穿过通道块。
图2示出了安装在发动机系统中的通道块210的图表200,诸如图1的发动机系统100。通道块210还可称为整体块。图表200包括具有垂直轴线204、水平轴线206和侧向轴线208的坐标系202。如图2中所示,通道块210具有大体上矩形棱柱类形状,具有多个壁或外面。在备选实施例中,通道块210可不是矩形的。例如,通道块210可为立方形、椭圆形、圆形等。就此而言,在一些实例中,通道块的侧部或外面可不是平的。在一个实例中,侧部可为圆形。在另一个实例中,通道块210可具有没有限定的壁的连续表面。此外,通道块210可为以一件的形式形成的整块。如下文进一步所述,附加的通路、旁路和/或导管可联接于整块或通道块210。
在一个实例中,如图2中所示,通道块210的外表面由第一壁211、第二壁212(图2中隐藏)、第三壁216(图2中隐藏)、第四壁214、第五壁218和第六壁220(图2中隐藏)限定。在一个实例中,如图2中所示,第一壁211定位成相对于垂直轴线204和车辆所处的表面与第二壁212相对并且在其垂直上方。就此而言,第一壁211和第二壁212平行于彼此。此外,第一壁211可称为顶表面和/或顶面,而第二壁212可称为底表面和/或底面。类似地,第四壁214和第三壁216可为平行于彼此且彼此相对的侧壁。第四壁214可称为第二侧面,并且第三壁216可称为第一侧面。最后,第五壁218和第六壁220可为平行于彼此且彼此相对的侧壁。第五壁218可称为前面,并且第六壁220可称为后面。以该方式,通道块210包括三组相对的壁或面。第一组相对的面包括前面(例如,第五壁218)和后面(例如,第六壁220)。第二组相对的面包括顶面(例如,第一壁211)和底面(例如,第二壁212)。最后,第三组相对的面包括第一侧面(例如,第三壁216)和第二侧面(例如,第四壁214)。
在一个实施例中,如图2中所示,通道块210位于集成的前端(IFE)222的表面上。在另一个实施例中,通道块210可位于发动机块上。如图2中所示,通道块210在第二壁212处接触IFE222的表面。此外,通道块210通过多个螺栓224联接于IFE222。
通道块210的第五壁218或面定位成邻近发动机的一个或多个排气歧管,诸如,图1中所示的供缸排气歧管119和非供缸排气歧管117。如上文参照图1所述,第二缸排111的供缸107将排气供应至供缸排气歧管119,并且第一缸排109的非供缸105将排气供应至非供缸排气歧管117。此外,第一排气导管226将非供缸排气歧管连接于通道块210。在一个实例中,第一排气导管226形成排气通路的一部分,诸如图1中所示的排气通路116。就此而言,排出气体228从非供缸排气歧管流过第一排气导管226,并且进入通道块的第一流动通路233(与图3-8处呈现的第一通路相同)。此外,第二排气导管230将供缸排气歧管连接于通道块210。在一个实例中,第二排气导管形成EGR通路的一部分,诸如图1中所示的EGR通路162。就此而言,排出气体232从非供缸排气歧管流过第二排气导管230,并且进入通道块的第三流动通路(与图3-8处呈现的第三通路相同)。
EGR旁通通路234联接在通道块210的第一流动通路233(下文所述和图4和图6中所示的第一通路318的第四开口316处)与通道块210的第三流动通路之间。EGR旁通通路234可与图1中所示的EGR旁通通路161相同。就此而言,EGR旁通通路234可允许排出气体232从供缸排气歧管和第二排气导管230流至第一流动通路233,以连结来自非供缸排气歧管的排出气体228的流动。EGR旁通阀236定位在EGR旁通通路234内,以控制从第三流动通路至第一流动通路233的排出气体流。EGR旁通阀236可以以与如上文参照图1所述的EGR旁通阀163相同的方式受控。在备选实例中,EGR旁通通路234可联接在第二排气导管230与第一流动通路233之间。具体而言,EGR旁通通路234经由第一流动通路233(下文参照图3-8进一步描述)中的开口(例如,第四开口316)联接于第一流动通路233。
第三排气导管238在第三壁216处联接于通道块210。从第二排气导管230流动且穿过第三流动通路的EGR经由第三排气导管238离开通道块210。EGR排气流接着向下游流至EGR冷却器(诸如图1中所示的EGR冷却器166)。
通道块210的第六壁220定位成邻近低压涡轮增压器240(诸如图1中所示的低压涡轮增压器120)和高压涡轮增压器242(诸如图1中所示的高压涡轮增压器124)。如图2中所示,低压涡轮增压器240的轴线244(例如,低压涡轮增压器轴线)平行于高压涡轮增压器242的轴线246(例如,高压涡轮增压器轴线),两个轴线都沿侧向轴线208。此外,低压涡轮增压器240的轴线244和高压涡轮增压器242的轴线246垂直于通道块210的第六壁220。
第四排气导管248将第一流动通路233连接于高压涡轮增压器242。具体而言,第四排气导管248联接于高压涡轮增压器242的高压涡轮(诸如图1中所示的高压涡轮125)的入口。第四排气导管248的流动路径垂直于高压涡轮增压器242的轴线246。此外,排出气体228流过第一流动通路233、穿过第四排气导管248,并且进入高压涡轮增压器242的高压涡轮的入口。
排出气体流过高压涡轮增压器242的高压涡轮,并且接着离开而进入通道块210内的第二流动通路(图2中未示出)。在一个实例中,附加的排气导管可将高压涡轮的出口联接于通道块210的第二流动通路的第一端。第二流动通路的第二端250联接于低压涡轮增压器240的低压涡轮(诸如图1中所示的低压涡轮121)的入口252。第二流动通路的第二端250处的流动路径平行于低压涡轮增压器240的轴线244。此外,排出气体从高压涡轮流过第二流动通路,并且进入低压涡轮的入口252。最后,在行进穿过低压涡轮之后,排出气体可离开低压涡轮而继续沿排气通路并离开发动机。
涡轮旁通通路270联接在第一流动通路233(在图3中所示的下文所述的第一通路318的第三开口314处)与通道块210的第二流动通路之间。涡轮旁通通路270可与图1中所示的涡轮旁通通路170相同。就此而言,涡轮旁通通路270可允许第一流动通路233内的排出气体228从第一流动通路233流至第二流动通路,以连结从高压涡轮行进至低压涡轮的排出气体流动。在一个实例中,涡轮旁通通路270可联接于高压涡轮的出口处的附加排气导管,附加排气导管将高压涡轮的出口联接于第二流动通路的第一端。涡轮旁通阀272定位在涡轮旁通通路270内,以控制从第一流动通路233至第二流动通路的排气流,因此将排出气体流转移远离高压涡轮增压器242的高压涡轮。涡轮旁通阀272可以以与上文参照图1所述的涡轮旁通阀128相同的方式受控。
此外,通道块210包括冷却剂入口导管256。来自发动机冷却系统(诸如图1中所示的发动机冷却系统150)的水或其它冷却剂离开发动机,并且在冷却剂入口导管256处进入通道块210内的第四流动通路(图2中未示出)。接着,冷却剂流过通道块210的内侧,穿过第四流动通路,并且在冷却剂出口开口258处离开通道块210。在一个实施例中,冷却剂出口导管可联接于冷却剂出口开口258。冷却剂出口导管接着可联接于发动机冷却系统的发动机冷却剂散热器(诸如图1中所示的散热器152)。
如图2中所示,通道块210具有宽度260(沿侧向轴线208)、高度262(沿垂直轴线204)和长度264(沿水平轴线206)。宽度260限定成使得通道块210配合在低压涡轮增压器240和高压涡轮增压器242与IFE222的边缘之间。在备选实施例中,宽度260可比涡轮增压器与IFE222的边缘之间的宽度更短或更长。高度262小于高压涡轮增压器242和低压涡轮增压器240的高度。在备选实施例中,高度262可大于涡轮增压器的高度。最后,长度264大约为高压涡轮增压器242和低压涡轮增压器240的组合长度。在备选实施例中,长度264可大于或小于高压涡轮增压器242与低压涡轮增压器240的组合长度。以该方式,通道块210的尺寸和形状可限定为使得通道块210配合在联接于通道块的发动机构件(例如,涡轮增压器和发动机)之间的发动机系统内。
图1至图2的系统可提供发动机系统,其包括具有第一涡轮的第一涡轮增压器;定位在第一涡轮增压器的第一涡轮下游的具有第二涡轮的第二涡轮增压器;第一缸排;第二缸排;包括定位在第二缸排下游的排出气体再循环通路的排出气体再循环系统,排出气体再循环系统还包括排出气体再循环冷却器;构造成将发动机冷却剂发送穿过发动机的发动机冷却系统,发动机冷却系统包括发动机冷却剂散热器;以及通道块,其包括用于将排出气体从第一缸排发送至第一涡轮的第一流动通路、用于将排出气体从第一涡轮发送至第二涡轮的第二流动通路、用于将排出气体从第二缸排发送至排出气体再循环冷却器上游的排出气体再循环通路的第三流动通路,以及用于将发动机冷却剂从发动机发送至发动机冷却剂散热器的第四流动通路。第四流动通路至少部分地包绕第三流动通路,并且第三流动通路至少部分地包绕第二流动通路。此外,在发动机操作期间,系统构造用于排出气体沿第一方向流过第二流动通路、排出气体沿第二方向流过第三流动通路,以及发动机冷却剂沿第二方向流过第四流动通路,第二方向与第一方向相反。
图2示出了用于在发动机系统中使用的通道块210的一个实施例。在备选实施例中,通道块210可不在发动机系统中使用。就此而言,通道块210的各种通路和开口可联接于不同构件。就此而言,不同类型的流体可沿不同方向流过通路(例如,流动通路)。下文呈现的图3-8更详细地示出了通道块。在一个实例中,图3-8中呈现的通道块可包括在如图2中所示的发动机系统中。在另一个实例中,图3-8中呈现的通道块可包括在各种其它系统中。就此而言,如上文在图2中所示的通道块的类似构件可包括在下文所述的图3-8中。
现在转到图3-8,示出了通道块210的两个等距视图(图3-4)和四个截面视图(图5-8)。图3-8包括坐标系302,其包括垂直轴线304、水平轴线306和侧向轴线308。图3包括第一等距视图300,而图4示出了第二等距视图400。第二等距视图400围绕垂直轴线304从第一等距视图300旋转大约180度。图5包括第一端截面视图500,图6包括第二端截面视图600,图7包括截面视图700,并且图8包括通道块210的顶部底部截面视图800。
如上文所述,在发动机系统的实施例中,通道块210具有大体上矩形的形状,其具有多个外面或壁。此外,多个外面或壁构成三组相对的面。例如,第一壁330(例如,顶面)和第二壁332(例如,底面)在由水平轴线306和侧向轴线308限定的平面中与彼此相对。第三壁334(例如,第一侧面)和第四壁336(例如,第二侧面)在由垂直轴线304和侧向轴线308限定的平面中与彼此相对。最后,第五壁338(例如,后面)和第六壁340(例如,前面)在垂直轴线304和水平轴线306限定的平面中与彼此相对。图3-8中呈现的壁可对应于图2中呈现的壁。
在备选实施例中,通道块210可不是矩形的。例如,如上文参照图2所述,通道块210可为立方形、椭圆形、圆形等。就此而言,在一些实例中,通道块210的侧部或外面可不是平的。在一个实例中,侧部可为圆形。在另一个实例中,通道块210可具有没有限定壁的连续表面。
如图3-8中所示,通道块210的壁在各种边缘处连结。这些边缘中的一些倒角和/或倒圆角。在备选实施例中,没有边缘可倒角或倒圆角。此外,壁中的一些由一个或多个表面构成,并且/或者包括切口区段。这些切口区段和/或表面可定形成使得通道块210配合在指定系统内,诸如图1-2中的发动机系统100。例如,如图4中所示,第四壁336包括第一表面342和第二表面344。第一表面342和第二表面344在倒角边缘处连结。在另一个实例中,第一表面342和第二表面344可在圆角边缘处连结。此外,第四壁336的第一表面342和第二表面344在两个圆角边缘处连结第一壁330,并且在另外两个圆角边缘处连结第二壁332。第一壁330的第二表面344在附加的圆角边缘处连结第六壁340。第六壁340也在又一个圆角边缘处连结于第一壁330。如图3中所示,第一壁330和第五壁338在倒角边缘处连结在第三壁334附近,并且在非倒角的90度角边缘处连结在第四壁336附近。此外,区段346在倒角边缘与非倒角边缘之间从第一壁330和第五壁338除去。区段346包括一个平边缘和三个弯曲边缘。
在备选实施例中,上文所述的边缘可或可不倒角。此外,所述的壁可具有比上文所述的更多或更少的表面。例如,在备选实施例中,第四壁336可包括仅一个表面(例如,第一表面342和第二表面344可为连续的或一个表面)。在又一个实施例中,通道块210可取决于应用包括更多或更少的切口区段(诸如区段346),以及提供用于将通道块210安装在指定系统中的空间。
回到图3-8,通道块210还包括多个开口和通路。在一个实例中,通路可为流体通路。具体而言,通道块210包括第一开口310、第二开口312、第三开口314和第四开口316。通道块210还包括第一通路318(其可对应于图2中所示的第一流动通路233)。第一通路318在第一开口310与第二开口312之间延伸。就此而言,第一通路318为具有第一内表面320和第一外表面322的中空圆柱。此外,第一通路318在第一壁330处联接于通道块210。具体而言,第一通路318的第一外表面322经由两个圆角边缘或嵌条集成到第一壁330中,一个嵌条在外表面322的各侧上。以该方式,第一通路318的凸形外表面322经由嵌条沿通道块210的宽度366相对于第一壁330的侧向轴线308连接于第一壁330。在备选实施例中,第一通路318可不通过嵌条连接于第一壁330。例如,第一通路318可在第一通路318的外表面322处联接于第一壁330。
更进一步,第一通路318从第一开口310完全延伸,横跨第一壁330的宽度366,并且至第二开口312而没有中断。就此而言,第一开口310与第二开口312之间沿第一通路318的距离限定第一通路318的长度。第一通路318包括多个弯头或弯曲部,使得缸或通路不是直的。第一开口310平行于第六壁340,而第二开口312平行于第三壁334并且垂直于第五壁338。就此而言,第一开口310垂直于第二开口312。在备选实施例中,第一通路318可不包括弯头或弯曲部,使得缸或通路为直的。在该实施例中,第二开口312还可平行于第六壁340。在又一个实施例中,第一通路318可包括第二开口312附近的一个弯曲部,使得第二开口312垂直于第一开口310,而第一通路318的其余部分为直的。
第三开口314和第四开口316沿第一开口310与第二开口312之间的第一通路318的长度定位。就此而言,第三开口314和第四开口316可分别为第一分支开口和第二分支开口。例如,附加的分支、通路和/或旁通导管可经由第三开口314和/或第四开口316流体地联接于第一通路318。第三开口314更接近第二开口312,而第四开口316更接近第一开口310。就此而言,第三开口314和第四开口316沿第一通路318的长度间隔开一距离。此外,第三开口314和第四开口316面对相反方向,并且与彼此相对平行。就此而言,第三开口314从第一通路318朝第三壁334相对向外延伸,而第四开口316从第一通路318朝第四壁336相对向外延伸。
第一开口310具有第一直径,并且第二开口312具有第二直径,第一直径和第二直径大致相等。类似地,第三开口314具有第三直径,并且第四开口316具有第四直径,第三直径和第四直径大致相等。此外,第三直径和第四直径小于第一直径和第二直径。
在一个实例中,第一通路318可为第一流动通路,其中流体流入第一开口310中,穿过第一通路318并且离开第二开口312。就此而言,第一开口310可为第一通路318的入口,而第二开口312可为第一通路318的出口。在一些情况下,流体可从第一通路318流出第三开口314。在其它实例中,流体还可经由第四开口316流入第一通路318中。如上文参照图2所述,在一个实例中,流过第一通路318的流体可为从发动机的排气歧管行进至高压涡轮增压器的涡轮的排出气体,诸如图2中所示的高压涡轮增压器242。在该实例中,来自EGR旁通通路(诸如图2中所示的EGR旁通通路234)的排出气体可经由第四开口316流入第一通路318中。此外,第一通路318内的排出气体可流出第三开口314并且流入涡轮旁通通路(诸如图2中所示的涡轮旁通通路270)。
第一通路318可为通道块210的外部通路。如图3-8中所示,通道块210还包括定位在通道块210内的多个内部同心通路。多个同心通路包括定位在通道块210内且由第三通路380和第四通路382包绕的第二通路348,第四通路382包绕第三通路380。就此而言,第一通路318的中心轴线定位成比第二通路348的中心轴线388更接近通道块210的外部。
第二通路348在第五开口350与第六开口352之间完全延伸而没有中断,第五开口350和第六开口352定位在通道块210中的一个的相对端部附近。第五开口350定位在通道块210的第一端368处,并且第六开口352定位在通道块210的第二端370处。具体而言,第五开口350定位在后面(例如,第五壁338)中,并且在第一侧面(例如,第三壁334)近侧。第六开口352定位在后面中,并且在第二侧面(例如,第四壁336)近侧。此外,第五开口350和第六开口352两者平行于第五壁338。
如图8中最佳所见,第五开口350具有第五直径360,并且第六开口352具有第六直径364。第六直径364大于第五直径360。第六开口352的第六直径364大于通道块210中的所有其它开口的直径。在备选实施例中,第六开口352可不是通道块210中的最大开口。
如图5-8中所示,第二通路348为穿过通道块210内侧的主开孔。就此而言,第三通路348为定心通路,其中附加内部通路包绕第二通路348(下文进一步论述的附加通路)。具体而言,第二通路348的中心轴线388定位在通道块210的中心近侧。此外,第二通路348的中心轴线388与第三通路380的中心轴线和第四通路382的中心轴线大致相同。就此而言,中心轴线388可为第二通路348、第三通路380和第四通路382的公共轴线。
第二通路348具有大致等于第五直径360的第二通路直径374。第二通路348包括第六开口352近侧的延伸区段362,其中通路的直径从第五直径360(或第二通路直径374)增大至第六直径364。换言之,第二通路直径374从第五直径扩张至第六直径。
第五开口350在第二通路348的第一端处定位在第五壁338中,而第六开口352定位在第二通路348的第二端处。在第二通路348的第二端近侧,第二通路348从第五壁338向外延伸距离376至第六开口352。
如图3中所示,第六开口352包括唇部或突出部354。此外,凸缘356围绕第六开口352的圆周延伸。凸缘356具有从由第六开口352限定的内缘延伸至外缘的宽度372。凸缘由厚度378(图8中示出)进一步限定。此外,凸缘356包括在外缘附近围绕凸缘356的圆周的多个孔358。可包括孔358用于将凸缘356紧固或固定于另一个部分。在一个实例中,如图2中所示,凸缘356可固定于低压涡轮的入口252。
在一个实例中,第二通路348可为第二流动通路,其中流体流入第五开口350中,穿过第二通路348,并且离开第六开口352。就此而言,第五开口350可为第二通路348的入口,而第六开口352可为第二通路348的出口。如上文参照图2所述,在一个实例中,流过第二通路348的流体可为从高压涡轮增压器的涡轮行进至低压涡轮增压器的涡轮的排出气体,诸如图2中所示的高压涡轮增压器242和低压涡轮增压器240。
通道块210的第三通路380在第七开口384与第八开口386之间完全延伸而没有中断。第七开口384和第八开口386定位在通道块210的邻接的侧部或壁中。具体而言,第七开口384定位在第六壁340(例如,前面)中,并且第八开口386定位在第三壁334(例如,第一侧面)中。就此而言,第七开口384垂直于第八开口386。如图3-7中所示,相比第二壁332,第七开口384和第八开口386定位成垂直地更接近第一壁330。此外,第七开口384具有第七直径,并且第八开口386具有第八直径,第七直径和第八直径大致相等。在备选实施例中,第七直径和第八直径可不是大致相等的。
如上文介绍的,第二通路348、第三通路380和第四通路382为至少部分同心的通路。例如,通路可完全同心(以360度),部分同心(以小于360度),或者一些通路可完全同心而其它部分同心。此外,通路对于通道块210的至少一部分同心。然而,没有至通道块210的通路的入口和出口与彼此同心。例如,沿通道块210内的中心部分390,第三通路380同心地包绕第二通路348。此外,中心部分390与通道块210的边缘或第一侧壁和第二侧壁间隔开。就此而言,沿中心部分390,第三通路380具有第一内径和第一外径。
在一个实例中,第三通路380可为第三流动通路,其中流体流入第七开口384中,穿过第三通路380,并且离开第八开口386。就此而言,第七开口384可为第三通路380的入口,并且第八开口386可为第三通路380的出口。如上文参照图2所述,在一个实例中,流过第三通路380的流体可为从发动机的供缸排气歧管行进至EGR冷却器的再循环排出气体。
第三通路380的截面从第三通路380的入口处的圆形经由第一过渡区段过渡至中心部分390处的环形。类似地,第三通路380的截面从中心部分390处的环形经由第二过渡区段过渡至第三通路380的出口处的圆形。
通道块210的第四通路382在第九开口392与第十开口394之间完全延伸而没有中断。第九开口392定位在第二侧面(例如,第四壁336)中,并且垂直地更接近(相对于垂直轴线304)通道块210的底面。第十开口394定位在顶面(例如,第一壁330)中,并且水平地更接近(相对于水平轴线306)第一侧面(例如,第三壁334)。就此而言,第九开口392垂直于第十开口394。此外,第九开口392具有第九直径,并且第十开口394具有第十直径,第九直径小于第十直径。
第四通路382沿通道块210内的中心部分390同心地包绕第三通路380。就此而言,沿中心部分390,第四通路382具有第二内径和第二外径。第三通路380的第一内径大于第二通路348的第二通路直径374,并且第四通路382的第二内径大于第三通路380的第一外径。以该方式,第四通路382同心地包绕第三通路380,并且第三通路380沿通道块210内的中心部分390同心地包绕第二通路348。
在一个实例中,第四通路382可为第四流动通路,其中流体流入第九开口392中,穿过第四通路382并且离开第十开口394。就此而言,第九开口392可为第四通路382的入口,并且第十开口394可为第四通路382的出口。此外,第四通路382的入口可包括入口导管396,其从第三壁334向外延伸至第九开口392。如上文参照图2所述,在一个实例中,流过第四通路382的流体可为从发动机行进至发动机冷却剂散热器的发动机冷却剂。
第四通路382的截面从第四通路382的入口处的圆形经由第三过渡区段过渡至中心部分390处的环形。类似地,第四通路382的截面从中心部分390处的环形经由第四过渡区段过渡至第四通路382的出口处的圆形。
以该方式,通道块可包括第一通路和第二通路,第一通路和第二通路中的各个包括至通道块的相应的入口和出口,入口和出口都不与彼此同心;但是,在通道块内,对于至少一部分,第三通路至少部分地同心地包绕第二通路。通道块还包括第一组相对面,第一组相对面包括前面和后面,第二组相对面,第二组相对面包括顶面和底面,以及第三组相对面,第三组相对面包括第一侧面和第二侧面。第一通路的中心轴线定位成比第二通路的中心轴线更接近通道块的外部,第一通路横跨通道块的顶面的宽度延伸。
通道块的第一通路在第一开口与第二开口之间延伸,第一开口具有第一直径并且第二开口具有第二直径,第一直径和第二直径大致相等。第一通路还包括与彼此间隔开一距离且沿第一通路的长度定位在第一开口与第二开口之间的第三开口和第四开口。第三开口和第四开口平行于彼此,并且定位在第一通路的彼此相对侧。
通道块的第二通道在第五开口与第六开口之间延伸,第五开口定位在后面中并且在通道块的第一侧面近侧,并且第六开口定位在后面中并且在通道块的第二侧面近侧。此外,凸缘围绕第六开口的圆周延伸,凸缘具有多个孔。第五开口具有第五直径,并且第六开口具有第六直径,第六直径大于第五直径。第二通路还包括第六开口近侧的扩张区段,其中第二通路的通路直径从第五直径扩张至第六直径。
通道块的第四通路沿通道块内的中心部分至少部分地同心地包绕第三通路。第三通路和第四通路的截面从至第三通路和第四通路的入口和出口处的圆形经由过渡区段过渡至中心部分处的环形。此外,第三通路在定位在前面中的第七开口与定位在第一侧面中的第八开口之间延伸。第四通路在定位在第二侧面中的第九开口与定位在顶面中的第十开口之间延伸。
如上文参照图3-8所述,各个通路具有至通道块210的入口和出口。各个入口和出口对于各个通道(例如,都不同心)是唯一的。在备选实施例中,上文所述的入口和出口可为相反的(例如,入口是出口)。此外,通道的开口的直径大小可大小确定为配合选择的导管。
关于图1-2参照图3-8,在一个实施例中,上文所述的通道块可安装在发动机系统中,诸如图1-2中所示的发动机系统。在该实施例中,当发动机操作时,排出气体的非再循环的涡轮前部分流过通道块210的第一通路318。穿过第一通路318的排气流由箭头317和箭头319示出。具体而言,来自发动机的第一缸排(诸如图1中所示的第一缸排109)的排出气体在箭头317处流入第一通路318中,穿过第一通路318,在箭头319处离开第一通路318,并且至第一涡轮增压器的第一涡轮(诸如图1中所示的第一涡轮增压器124的第一涡轮125和图2中所示的高压涡轮增压器242)。
排出气体的非再循环的涡轮后部分流过通道块210的第二通路348。穿过第二通路348的排气流由箭头321、箭头323和箭头325示出。具体而言,来自第一涡轮增压器的第一涡轮的排出气体在箭头321处流入第二通路348中,穿过第二通路348(以箭头323示出),在箭头325处离开第二通路348,并且至第二涡轮增压器的第二涡轮(诸如图1中所示的第二涡轮增压器120的第二涡轮121和图2中所示的低压涡轮增压器240)。
排出气体的再循环部分流过通道块210的第三通路380。穿过第三通路380的排气流由箭头327、箭头329和箭头331示出。具体而言,来自包括供缸的第二缸排(诸如图1中所示的第二缸排111)的排出气体在箭头327处流入第三通路380中,穿过第三通路380(以箭头329示出),在箭头331处离开第三通路380,并且至排出气体再循环冷却器(诸如图1中所示的EGR冷却器166)上游的排出气体再循环通路(诸如图1中所示的排出气体再循环通路162)。
最后,来自发动机冷却系统(诸如图1中所示的发动机冷却系统150)的发动机冷却剂流过通道块210的第四通路382。穿过第四通路382的冷却剂流由箭头333、箭头335和箭头337示出。具体而言,来自发动机(诸如图1中所示的发动机104)的发动机冷却剂在箭头333处流入第四通路382中,穿过第四通路382(以箭头335示出),在箭头337处离开第四通路382,并且至发动机冷却系统中的发动机冷却剂散热器(诸如图1中所示的发动机冷却剂散热器152)。
图9示出了用于使发动机流体流过通道块的方法900(例如,用于操作发动机的方法)。如上文所述,图2-8中所示的通道块可安装在发动机系统中。如图2中所示,排出气体可流过通道块的通路从一个发动机构件到另一个。此外,发动机冷却剂也可穿过通道块的通路。就此而言,方法900用于使这些各种发动机流体流过通道块的各种通路。
在902处,该方法包括使排出气体的非再循环涡轮前的部分流过通道块(诸如图2-8中所示的通道块210)的第一通路(诸如图3-8中所示的第一通路318)。
在904处,该方法包括使排出气体的非再循环涡轮后的部分沿第一方向流过通道块的第二通路(诸如图3-8中所示的第二通路348)。图7-8中由箭头323绘出了排出气体的非再循环涡轮后的部分沿第一方向的流动。
在906处,该方法包括使排出气体的再循环部分沿第二方向流过通道块的第三通路(诸如图3-8中所示的第三通路380)。图7-8中由箭头329绘出了排出气体的再循环部分沿第二方向的流动。如图7-8中所示,第二方向与第一方向相反。
在908处,该方法包括使发动机冷却剂沿第二方向流过通道块的第四通路(诸如第四通路382)。图7-8中由箭头327绘出了沿第二方向的发动机冷却剂的流动。
传热可发生在流过通道块的流动通路的流体之间。上文所述的相反流动方向(例如,第一方向和第二方向)可增大通路中的流体之间的传热。例如,从供排气歧管经由第三通路行进至EGR冷却器的排出气体的再循环部分可处于高于从高压涡轮经由第二通路行进至低压涡轮的排出气体的非再循环涡轮后的部分的温度。因此,热可从第三通路中的排出气体的再循环部分穿过包绕第二通路且在第二通路与第三通路之间的壁传递至第二通路中的排出气体的非再循环涡轮后的部分。就此而言,排出气体的再循环部分的温度可从通道块的入口到出口减小,而排出气体的非再循环涡轮后的部分的温度可从通道块的入口到出口增大。进入低压涡轮的排气的温度增大可提高低压涡轮的效率。此外,行进至EGR冷却器的再循环排出气体的温度下降可减小EGR冷却器上的排热负载。排热负载的减小继而又可允许EGR冷却器的大小减小。
此外,从发动机经由第四通路行进至发动机冷却剂散热器的发动机冷却剂可处于低于行进穿过第三通路的排出气体的再循环部分的温度。因此,热可从第三通路中的排出气体的再循环部分穿过包绕第三通路且在第三通路与第四通路之间的壁传递至第四通路中的发动机冷却剂。就此而言,排出气体的再循环部分的温度可在行进穿过通道块的第三通路时进一步降低。如上文所述,接着EGR冷却器可需要较少冷却。
除增大流体之间的传热和提高涡轮增压效率之外,通道块还可减小涡轮增压器的反作用力。当排出气体从高压涡轮增压器经过至低压涡轮增压器时,排出气体的力可包含在通道块内。
以上描述呈现了通道块的一个可能的实施例。在备选实施例中,穿过通道块的通路的流动方向可不同于上文所述的。例如,上文所述的流动方向可为相反的。就此而言,上文所述的入口可变为出口,并且上文所述的出口可变为入口。
以该方式,通道块可包括四个通路,其可为流动通路,其中各个通路具有至通道块的唯一入口和出口。第一通路具有比第二通路的中心轴线定位成更接近通道块的外部的中心轴线。第二、第三和第四通路对于通道块的至少一部分可与彼此至少部分地同心。在一个实施例中,通道块可安装在发动机系统中。就此而言,各种排气流和发动机冷却剂流可穿过通道块的通路。由于第二通路、第三通路和第四通路与彼此同心,故传热可在流过这些通路的流体之间发生。在一些情况下,这可提高发动机的涡轮增压和冷却的效率。除增大流体之间的传热和提高涡轮增压效率之外,通道块还可减小涡轮增压器的反作用力。最后,通道块可允许减少发动机系统构件的数量和排气泄漏。
另一个实施例涉及通道块,其包括块体,以及由块体限定且延伸穿过块体的第一通路、第二通路和第三通路。第一通路和第二通路限定至块体的相应的入口和出口。(入口和出口都不与彼此同心。)在块体内,对于其长度的至少一部分,第三通路至少部分同心地包绕第二通路。
在另一个实施例中,块体为整体的(由单件材料形成),其中通路模制、加工或以其它方式形成在块体中。
在另一个实施例中,通道块为包括通道块和发动机系统的系统的一部分。发动机系统包含发动机,其具有第一缸排和第二缸排、具有相应的第一涡轮和第二涡轮的第一涡轮增压器和第二涡轮增压器,以及EGR通路。通道块构造成使得当块体连同发动机系统安装时,第一通路连接第一缸排和第一涡轮,第二通路连接第一涡轮与第二涡轮,并且第三通路将第二缸排连接于EGR通路。在该实施例中,通道块的块体可为整体的。作为备选,块体可不是整体的。
在另一个实施例中,通道块还包括由块体限定且延伸穿过块体的四个流动通路。通道块构造成使得当其连同发动机系统安装时,第四通路使发动机冷却剂散热器与发动机互连,用于将冷却剂从发动机发送至发动机冷却剂散热器。第四通路可至少部分同心地包绕第三通路。
根据具有限定第一通路、第二通路、第三通路和第四通路(如上文所述)的块体的通道块的另一个方面,第一通路、第二通路、第三通路和第四通路可非流体地连接在块体内,意味着流过这些通路中的任一个的流体将不流至块体内的这些通路中的其它通路中的任一个。(这并未排除通路流体地连接于块体的外侧,使得穿过一个通路的流体流将离开块体并且再进入块体用于流过通路中的不同的一个。另外,这并未排除第一通路、第二通路、第三通路和/或第四通路中的任一个流体地连接在块体内至除第一通路、第二通路、第三通路和第四通路外的通路,但在实施例中,第一通路、第二通路、第三通路和第四通路都没有在块体内流体地连接于任何其它通路。)如上文所述,在此类实施例中,块体可为整体的。
如本文使用的,以单数形式叙述且冠有词语"一"或"一个"的元件或步骤应被理解为并未排除多个所述元件或步骤,除非明确陈述此类排除。此外,提到本发明的"一个实施例"并非旨在理解为排除也并入叙述的特征的附加实施例的存在。此外,除非明确相反指出,实施例"包括"、"包含"或"具有"带特定性质的元件或多个元件可包括没有该性质的附加此类元件。用语"包含"和"其中(in which)"用作相应用语"包括"和"其中(wherein)"的普通等同语言。此外,用语"第一"、"第二"和"第三"等仅用作标签,并且并非旨在对其对象施加数字要求或特定位置顺序。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
Claims (10)
1. 一种通道块,包括:
第一通路和第二通路,所述第一通路和所述第二通路中的各个包括至所述通道块的相应的入口和出口,所述入口和出口都不与彼此同心;并且
在所述通道块内,对于至少一部分,第三通路至少部分同心地包绕所述第二通路。
2. 根据权利要求1所述的通道块,其特征在于,还包括第一组相对面,所述第一组相对面包括前面和后面、第二组相对面,所述第二组相对面包括顶面和底面,以及第三组相对面,所述第三组相对面包括第一侧面和第二侧面。
3. 根据权利要求2所述的通道块,其特征在于,所述第一通路的中心轴线定位成比所述第二通路的中心轴线更接近所述通道块的外部,所述第一通路横跨所述通道块的顶面的宽度延伸。
4. 根据权利要求3所述的通道块,其特征在于,所述第一通路在第一开口与第二开口之间延伸,所述第一开口具有第一直径,并且所述第二开口具有第二直径,所述第一直径和所述第二直径大致相等。
5. 根据权利要求4所述的通道块,其特征在于,所述第一通路还包括与彼此间隔开一距离且沿所述第一开口与所述第二开口之间的所述第一通路的长度定位的第三开口和第四开口。
6. 根据权利要求5所述的通道块,其特征在于,所述第三开口和所述第四开口平行于彼此,并且定位在所述第一通路的彼此相对侧。
7. 根据权利要求2所述的通道块,其特征在于,所述第二通路在第五开口与第六开口之间延伸,所述第五开口定位在所述后面中并且在所述通道块的第一侧面近侧,并且所述第六开口定位在所述后面中并且在所述通道块的第二侧面近侧。
8. 根据权利要求7所述的通道块,其特征在于,凸缘围绕所述第六开口的圆周延伸,所述凸缘具有多个孔。
9. 根据权利要求7所述的通道块,其特征在于,所述第五开口具有第五直径,并且所述第六开口具有第六直径,所述第六直径大于所述第五直径。
10. 根据权利要求9所述的通道块,其特征在于,所述第二通路包括在所述第六开口近侧的扩张区段,其中所述第二通路的通路直径从所述第五直径延伸至所述第六直径。
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