CN105927373B - 用于发动机组件的歧管 - Google Patents

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CN105927373B CN201610007158.0A CN201610007158A CN105927373B CN 105927373 B CN105927373 B CN 105927373B CN 201610007158 A CN201610007158 A CN 201610007158A CN 105927373 B CN105927373 B CN 105927373B
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Abstract

发动机组件包括涡轮增压器和流体管道。流体管道热耦合到涡轮增压器，使得流过流体管道的冷却剂可以从涡轮增压器吸取热量。发动机组件包括缓冲罐和限定冷却剂通道的发动机缸盖。另外，发动机组件包括与发动机缸盖集成的排气歧管。冷却剂通道热耦合至排气歧管，使得冷却剂可从排气歧管吸取热量。发动机组件还包括与流体管道和冷却剂通道流体连通的冷却剂歧管。冷却剂歧管限定与缓冲罐流体连通的通气孔。此外，冷却剂歧管限定与流体管道流体连通的联合通路。此外，冷却剂歧管限定了将联合通路与冷却剂通道流体地互连的互连通路。

Description

用于发动机组件的歧管
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年2月26曰提交的编号为62/121,226的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于发动机组件的冷却剂歧管，诸如Y型歧管。
背景技术
在车辆中，发动机组件可包括冷却系统以冷却各个车辆部件。例如，涡轮增压器可以采用冷却系统以维持运转期间的最佳温度。类似地，车辆可以包括排气冷却系统。合适的冷却剂可以在这些冷却系统中使用。在冷却过程之后，冷却剂通常是热的。
发明内容
本发明涉及一种发动机组件，包括：
涡轮增压器；
流体管道，其构造为运送第一冷却剂，其中，所述流体管道热耦合到所述涡轮增压器，使得流过所述流体管道的第一冷却剂可以从所述涡轮增压器吸取热量；
缓冲罐；
发动机缸盖，其限定冷却剂通道，其中，所述冷却剂通道被构造为运送第二冷却剂；
排气歧管，其与所述发动机缸盖集成，其中，所述冷却剂通道热耦合至所述排气歧管，使得所述第二冷却剂能够从所述排气歧管吸取热量；
冷却剂歧管，其与所述流体管道和冷却剂通道流体连通，其中，所述冷却剂歧管限定：
通气孔，其与所述缓冲罐流体连通，以便允许蒸气从所述冷却剂歧管排出到所述缓冲罐；
联合通路，其与所述流体管道流体连通，以便允许所述第一冷却剂从所述流体管道流入所述冷却剂歧管；和
互连通路，其将所述联合通路与所述冷却剂通道流体地互连，以便允许所述第一冷却剂从所述联合通路流动到所述冷却剂通道。
在上述发动机组件中，所述联合通路具有比所述通气孔更大的横截面面积，以便将通过所述通气孔到所述缓冲罐的液体流最小化。
在上述发动机组件中，所述互连通路具有比所述通气孔更大的横截面面积，以便将通过所述通气孔到所述缓冲罐的液体流最小化。
在上述发动机组件中，所述冷却剂歧管直接地联接到所述发动机缸盖。
在上述发动机组件中，所述冷却剂通道与所述互连通路直接流体连通。
在上述发动机组件中，还包括延伸通过所述冷却剂歧管和所述发动机缸盖的至少一个紧固件，以便将所述冷却剂歧管联接到所述发动机缸盖。
在上述发动机组件中，所述联合通路相对于所述通气孔倾斜地成角度。
在上述发动机组件中，所述联合通路相对于所述互连通路倾斜地成角度。
在上述发动机组件中，所述互连通路与所述通气孔彼此平行。
在上述发动机组件中，还包括将所述缓冲罐与所述通气孔流体地互连的通气管道。
本发明还涉及一种冷却剂歧管，包括：
歧管主体，其限定：
通气孔，其构造为流体地联接到缓冲罐，以便允许蒸气从所述歧管主体排出到所述缓冲罐；
联合通路，其构造为流体地联接到流体管道，以便允许冷却剂从所述流体管道流入所述歧管主体；和
互连通路，其流体地联接到所述联合通路，其中，所述互连通路构造为流体地联接到冷却剂通道，以便允许所述冷却剂从所述联合通路流动到所述冷却剂通道。
在上述冷却剂歧管中，所述歧管主体限定与所述通气孔流体连通的通气口。
在上述冷却剂歧管中，所述联合通路相对于所述互连通路倾斜地成角度。
在上述冷却剂歧管中，所述互连通路与所述通气孔彼此平行。
本发明还涉及一种方法，包括：
将热的冷却剂移动到冷却剂歧管的联合通路，其中，所述冷却剂歧管限定了与缓冲罐流体连通的通气孔、联合通路、以及将所述通气孔与所述联合通路流体地互连的互连通路；
将所述冷却剂的蒸气通过所述通气孔排出；和
将来自所述冷却剂歧管的冷却剂移动到由发动机缸盖限定的冷却剂通道。
在上述方法中，还包括将所述蒸气输送到缓冲罐。
为了将内燃机预热时的燃料效率最大化，发动机机油(engine oil)应尽可能快地加热到最佳温度。当机油在它的最佳温度下时，稀释在机油中的燃料可以被最小化。此外，在机油中的水分可通过将机油的温度维持在最佳水平而被最小化，从而将发动机机油的寿命最大化。因此，热量可以从涡轮增压器和/或排气歧管中吸取以便预热发动机机油。例如，冷却剂可以从涡轮增压器中吸取热量，然后可以与在冷却剂通道(coolant gallery)中的冷却剂混合。在本公开中，“冷却剂”是指适合于传递热量的任何流体(例如，液体)。作为非限制性示例，冷却剂F可以是乙二醇。所得到的热的冷却剂然后可用于加热发动机机油。诸如Y型歧管的歧管可用于将冷却剂引导到冷却剂通道。在一个实施例中，当前公开的发动机组件包括涡轮增压器和构造为运送冷却剂的流体管道。流体管道热耦合到所述涡轮增压器，使得流过流体管道的冷却剂可以从涡轮增压器吸取热量。发动机组件还包括缓冲罐(surge tank)和限定冷却剂通道的发动机缸盖。冷却剂通道被构造为运送冷却剂。发动机组件还包括与发动机缸盖集成的排气歧管。冷却剂通道热耦合至排气歧管，使得冷却剂能够从排气歧管吸取热量。发动机组件还包括与所述流体管道和冷却剂通道流体连通的冷却剂歧管。冷却剂歧管限定与缓冲罐流体连通的通气孔，以便允许蒸气从冷却剂歧管排出到缓冲罐。此外，冷却剂歧管限定与流体管道流体连通的联合通路(joint passageway)，以允许冷却剂从流体管道流入冷却剂歧管。此外，冷却剂歧管限定了将联合通路与冷却剂通道流体地互连的互连通路，以允许冷却剂从联合通路流动到冷却剂通道。在发动机组件的运转过程中，冷却剂从涡轮增压器吸取热量，然后被运送到冷却剂歧管的联合通路。此外，冷却剂的蒸气通过冷却剂歧管的通气孔排出并进入缓冲罐内。然后，冷却剂被从冷却剂歧管运送到冷却剂通道。
当结合附图时，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面用于实施本教导的最佳模式的详细描述中是显而易见的。
附图说明
图1是发动机组件的示意图，其包括涡轮增压器、歧管、缓冲罐和排气歧管；
图2是图1中示出的发动机组件的示意性透视图，其包括发动机缸盖和联接到发动机缸盖的冷却剂歧管；
图3是沿着图2的剖切线3-3截取的发动机缸盖和冷却剂歧管的示意性截面立体正视图；
图4是沿着图2的剖切线4-4截取的发动机缸盖和冷却剂歧管的示意性截面立体侧视图；
图5是沿着图2的剖切线5-5截取的发动机缸盖和冷却剂歧管的示意性截面立体正视图；和
图6是用于操作图1的发动机组件的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的参考编号对应于贯穿几个附图的相同或类似的部件，并且从图1开始，发动机组件12包括能够将涡轮增压器14(TC)流体地联接到排气歧管16(EM)的冷却剂歧管20，所述发动机组件12可以是诸如汽车、卡车或摩托车的车辆10的一部分。在所描绘的实施例中，发动机组件12包括热耦合到所述涡轮增压器14的流体管道40，诸如导管、管子或任何适当管道。因此，流过流体管道40的冷却剂(即，第一冷却剂F1)可以从涡轮增压器14吸取热量(即，所吸取的涡轮增压器热量H1)，从而预热流过流体管道40的冷却剂。流体管道40流体地联接到冷却剂歧管20。因此，热的冷却剂F1可以从流体管道40流到冷却剂歧管20。如在下面详细地讨论的，冷却剂歧管20可将来自热的冷却剂F1的蒸气V排出并且将蒸气V引导到缓冲罐18(ST)。冷却剂歧管20与运送冷却剂(即，第二冷却剂F2)的冷却剂通道30流体连通。因此，热的冷却剂(即，第一冷却剂F1)可以从冷却剂歧管20流到冷却剂通道30。冷却剂通道30已经包含冷却剂(即，第二冷却剂F2)。因此，来自冷却剂歧管20的冷却剂(即，第一冷却剂F1)加入流过冷却剂通道30的冷却剂(即，第二冷却剂F2)，从而产生混合冷却剂F12。流过冷却剂通道的冷却剂(即，第二冷却剂F2和混合冷却剂F12)可以从排气歧管16吸取热量(即，所吸取的排气热量H1)。
在所描述的实施例中，冷却剂歧管20可以被称作Y型歧管，并且是全部或部分地由刚性材料制成的，诸如刚性金属。冷却剂歧管20包括歧管主体21并且可运送冷却剂(即，第一冷却剂F1)。除了涡轮增压器14和排气歧管16之外，冷却剂歧管20也流体地联接到缓冲罐18(ST)。如本文所使用的，术语“缓冲罐”指的是能够吸收突然上升的压力的储存容器。在所描绘的实施例中，缓冲罐18可以收集由热冷却剂F产生的蒸气V。如下面所讨论的，冷却剂歧管20将最终出现在缓冲罐18中的冷却剂(即，第一冷却剂F1或第二冷却剂F2)的量最小化，因为冷却剂的液化部分不流至缓冲罐18。相反，冷却剂歧管20对冷却剂通气，以便将冷却剂的蒸气V引导到缓冲罐18。
参考图2-5，发动机组件12包括发动机缸盖22和由发动机缸盖22支撑的多个凸轮轴组件24。发动机组件12还包括直接地联接到发动机缸盖22的冷却剂歧管20。在所描绘的实施例中，至少一个紧固件26(诸如螺栓)延伸通过却剂歧管20和发动机缸盖22，以便将冷却剂歧管20联接到发动机缸盖22。排气歧管16可以与发动机缸盖22集成。因此，排气歧管16可以被称为集成排气歧管。
发动机组件12还包括通气管道28，诸如导管、管子或适合于将冷却剂歧管20流体地联接到缓冲罐18的任何管道。通气管道28允许来自冷却剂的蒸气V(图1)从冷却剂歧管20流至缓冲罐18。因此，在冷却剂歧管20中的蒸气V能够通过通气管道28流至缓冲罐18。除了冷却剂歧管20之外，通气管道28也流体地联接到发动机缸盖22的发动机冷却系统34。因此，在发动机冷却系统34中的蒸气V能够通过通气管道28流至缓冲罐18。如图5所示，T型联接件32可以将通气管道28联接至冷却剂歧管20。管道通气口36和管道通气孔38将发动机冷却系统34与通气管道28流体地联接，因此允许蒸气V从发动机冷却系统34通过通气管道28流至缓冲罐18。
发动机缸盖22限定了冷却剂通道30，其构造、成型并且确定尺寸以运送冷却剂(即，第一冷却剂F1和第二冷却剂F2)，并且热耦合到排气歧管16。因此，流过冷却剂通道30的冷却剂能够从排气歧管16吸取热量(即，所吸取的排气热量H2)。在所描绘的实施例中，冷却剂通道30由发动机缸盖22形成，并且可以是通过发动机缸盖22延伸的孔或开口。特别地，冷却剂通道30与冷却剂歧管20直接流体连通，因此，冷却剂可从冷却剂歧管20流到冷却剂通道30。
冷却剂歧管20与流体管道40、通气管道28和冷却剂通道30流体地互连。在所描绘的实施例中，冷却剂歧管20限定通气孔(venting orifice)42和与通气孔42流体连通的联合通气口(joint vent)44。联合通气口44与通气管道28通过T形联接件32流体连通，因此允许蒸气V通过通气管道28流至缓冲罐18。通气孔42也与冷却剂通道30流体连通。由此，蒸气V能够从冷却剂通道30流到缓冲罐18。
冷却剂歧管20还限定了相对于通气孔42倾斜地成角度的联合通路46。在所描绘的实施例中，联合通路46可被称为涡轮增压器返回通路。联合通路46流体地联接到所述流体管道40。因此，热的冷却剂可以通过联合通路46从流体管道40流到冷却剂歧管20。另一通气孔43(即，第二通气孔)可以与联合通气口44和联合通路46直接地流体连通，因此允许蒸气V从联合通路46通过联合通气口44流到缓冲罐18。联合通路46具有比通气孔42和43更大的横截面面积，以便将通过通气孔42和43到缓冲罐18的液体流最小化。
冷却剂歧管20还限定了与联合通路46和通气孔42直接流体连通的互连通路48。互连通路48流体地联接到冷却剂通道30，以便利于液化的冷却剂从冷却剂歧管20到冷却剂通道30的流体流动。此外，互连通路48允许来自冷却剂F的蒸气V通过通气孔42流到缓冲罐18。联合通路46相对于通气孔42和互连通路48倾斜地成角度，以便利于冷却剂朝向形成在发动机缸盖22中的冷却剂通道30的流动。互连通路48和联合通路46各自都具有比通气孔42和43大的横截面面积，以便将通过通气孔42和43到缓冲罐18的液体流最小化。互连通路48与通气孔42彼此平行，以便利于通气。
发动机组件12可以根据方法100操作。在步骤102中，冷却剂(即，第一冷却剂F1)流过流体管道40，同时从涡轮增压器14吸取热量。如上所述，因为流体管道40被热耦合到涡轮增压器14，冷却剂可以在它流动通过流体管道40时从涡轮增压器14吸取热量。方法100随后进行到步骤104。在步骤104中，热的冷却剂从流体管道40流到冷却剂歧管20的联合通路46。来自热的冷却剂(即，第一冷却剂F1)的蒸气V能够流过通气孔43和联合通气口44通过通气管道28进入缓冲罐18。换句话说，来自热的冷却剂的蒸气V通过通气孔43和联合通气口44排出。来自流过冷却剂通道30的冷却剂的蒸气V也可以通过通气孔42和联合通气口44排出。接下来，方法100继续进行步骤106。在步骤106中，液化的冷却剂继续从互连通路48流入由发动机缸盖22形成的冷却剂通道30。一旦在冷却剂通道30中之后，在步骤108中，来自冷却剂歧管20的液化冷却剂(即，第一冷却剂F1)与已经流过冷却剂通道30的冷却剂(即，第二冷却剂F2)混合。如上面所讨论的，冷却剂通道30被热耦合到排气歧管16。因此，在步骤108中，流过冷却剂通道30的冷却剂可以从排气歧管16吸取热量。此时，流过冷却剂通道30的热的冷却剂可以被传输到热控制模块，所述热控制模块例如用于预热发动机机油、并且可以帮助将发动机机油维持在其最佳温度。
尽管用于实施本教导的最佳模式已被详细描述，熟悉本公开所涉及领域的人士到将认识到在权利要求书的范围内用于实施本教导的各种替代设计和实施例。虽然所公开的方法以特定的时间顺序描述，可以设想的是，所公开的方法可以以不同的时间顺序执行。

Claims (10)

1.一种发动机组件，包括：
涡轮增压器；
流体管道，其构造为运送第一冷却剂，其中，所述流体管道热耦合到所述涡轮增压器，使得流过所述流体管道的第一冷却剂可以从所述涡轮增压器吸取热量；
缓冲罐；
发动机缸盖，其限定冷却剂通道，其中，所述冷却剂通道被构造为运送第二冷却剂；
排气歧管，其与所述发动机缸盖集成，其中，所述冷却剂通道热耦合至所述排气歧管，使得所述第二冷却剂能够从所述排气歧管吸取热量；
冷却剂歧管，其与所述流体管道和冷却剂通道流体连通，其中，所述冷却剂歧管限定：
通气孔，其与所述缓冲罐流体连通，以便允许蒸气从所述冷却剂歧管排出到所述缓冲罐；
联合通路，其与所述流体管道流体连通，以便允许所述第一冷却剂从所述流体管道流入所述冷却剂歧管；和
互连通路，其将所述联合通路与所述冷却剂通道流体地互连，以便允许所述第一冷却剂从所述联合通路流动到所述冷却剂通道；
其中冷却剂歧管在流体管道的下游，使得第一冷却剂从流体管道直接流动到冷却剂歧管；且
其中冷却剂通道在流体管道下游，使得在第一冷却剂已经从涡轮增压器吸取热量之后第二冷却剂从排气歧管吸取热量。
2.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，所述联合通路具有比所述通气孔更大的横截面面积，以便将通过所述通气孔到所述缓冲罐的液体流最小化。
3.根据权利要求2所述的发动机组件，其中，所述互连通路具有比所述通气孔更大的横截面面积，以便将通过所述通气孔到所述缓冲罐的液体流最小化。
4.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，所述冷却剂歧管直接地联接到所述发动机缸盖。
5.根据权利要求4所述的发动机组件，其中，所述冷却剂通道与所述互连通路直接流体连通。
6.根据权利要求5所述的发动机组件，还包括延伸通过所述冷却剂歧管和所述发动机缸盖的至少一个紧固件，以便将所述冷却剂歧管联接到所述发动机缸盖。
7.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，所述联合通路相对于所述通气孔倾斜地成角度。
8.根据权利要求7所述的发动机组件，其中，所述联合通路相对于所述互连通路倾斜地成角度。
9.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，所述互连通路与所述通气孔彼此平行。
10.根据权利要求1所述的发动机组件，还包括将所述缓冲罐与所述通气孔流体地互连的通气管道。
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