CN106812624B - 与排气歧管和egr冷却器成整体的汽缸盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其可以包括排气歧管、水套以及EGR冷却器，排气歧管包括分别连接至多个排气口的多个连接部分以及连接至多个连接部分的延伸部分，水套设置在毗邻排气歧管的位置，EGR冷却器设置在所述水套的侧部并构造成围绕排气歧管的延伸部分的外部。

Description

与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖
技术领域
本发明大体上涉及一种汽缸盖，其与车辆发动机中的排气歧管和排气再循环(EGR)冷却器成整体，其中排气歧管和EGR冷却器插置到汽缸盖内并与汽缸盖成整体。
背景技术
一般来说，将排气歧管改进成与汽缸盖分离的附加部件并安装至汽缸盖，由此时常会引起对车辆的热损伤并影响发动机的性能和耐久性。因而，排气歧管已经成为车辆套件中的重要问题。
排气歧管需要发动机室之内的足够空间以用于其自身的放置，并额外地需要其自身与相邻部件之间的足够间隙以用于防止对相邻部件的热损伤。
此外，设置在排气歧管后部的催化剂需要设置得足够靠近发动机，从而被迅速地激活。因此，排气歧管和发动机需要设置得较为紧凑。
换句话说，在排气歧管(是附加结构)安装至汽缸盖的情况下，需要用于接收排气歧管的额外空间。此外，应该设置用于防止热损伤的隔热层。因而，排气歧管应当被接收在受限的空间内，从而拉近与催化剂的距离。
因此，应当对排气歧管的形状进行显著地改变，从而将排气歧管放置在受限的空间内。对排气歧管的形状显著改型使得其以与催化剂的距离增加而设置，导致性能损失、耐热性降低等等。在显著改变排气歧管的形状的曲率的情况下，由于热疲劳在应力集中区域内可能出现破裂。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种与排气歧管和EGR(排气再循环)冷却器成整体的汽缸盖，其通过将排气歧管和EGR冷却器都插入到发动机汽缸盖而构造成整体，从而实现简单的布置并降低其制造成本。
根据本发明的各个方面，与排气歧管和排气再循环(EGR)冷却器成整体的汽缸盖可以包括排气歧管、水套和EGR冷却器，排气歧管包括分别连接至多个排气口的多个连接部分以及连接至多个连接部分的延伸部分，水套设置在毗邻排气歧管的位置，EGR冷却器设置在所述水套的侧部并构造成围绕排气歧管的延伸部分的外部。
排气歧管的数量可以是多个，多个排气口可以布置成使得多个排气口沿着横向方向同时以预定间隔隔开设置。
水套可以设置在排气口的上部和下部的每一者处。
EGR冷却器可以具有在其下部开口的倒U形。
排气歧管的延伸部分可以设置为在竖直方向上彼此重叠，EGR冷却器可以构造成围绕延伸部分的外部，从而排气歧管和EGR冷却器可以与汽缸盖成整体。
汽缸盖还可以包括设置在EGR冷却器外部以用于容纳EGR冷却器的壳体。
壳体还可以设置有EGR气体入口和EGR气体出口以允许EGR气体流入EGR冷却器和流出EGR冷却器，设置有EGR气体入口和EGR气体出口的附加罩可以连接至壳体。
多个排气歧管的延伸部分可以设置为在竖直方向上彼此重叠，EGR冷却器可以构造成围绕延伸部分的外部，从而排气歧管和EGR冷却器可以与汽缸盖成整体。
排气歧管可以包括多个排气歧管，多个排气歧管的延伸部分可以设置为在竖直方向上彼此重叠，EGR冷却器可以构造成围绕延伸部分的外部，从而排气歧管和EGR冷却器可以与汽缸盖成整体。
根据如上所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，汽缸盖通过使排气歧管和EGR冷却器插入到汽缸盖中而与排气歧管和EGR冷却器汽缸盖成整体。不像传统的EGR冷却器(其问题在于通过不锈钢(SUS)之外的黄铜制造冷却鳍片，从而制造花费高)，本发明的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖的优势在于，能够由与汽缸盖相同的材料形成EGR冷却器的壳体，从而能够实现简单的布置并降低其成本。
另外，本发明与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖的有利之处在于，可以通过使用与汽缸盖相同的材料而去除用于形成汽缸盖的安装排气歧管的安装表面并用于形成EGR冷却器的连接区域的管道或者缩短其长度。因而，可以减少其组装时间，从而能够降低制造成本。
在车辆行驶过程中，当在发动机冷启动开始时操作EGR阀门的时候，冷却剂使EGR气体冷却，从而冷却剂的温度升高。因而，排气气体的温度损失相对减少，从而在催化剂之前流动的排气气体的温度相对较高，从而能够使催化剂激活温度升高到相对较高的点。另外，可以在冷启动开始时在汽缸盖中由EGR冷却器操作的部分中设置电磁阀，从而能够在冷启动开始时通过关闭电磁阀而控制冷却剂不流动。从而，能够使由冷却剂的循环导致的排气气体的温度损失最小化。因此，能够使在催化剂之前流动的排气气体的温度的降低最小化，从而减少用于升高催化剂激活温度的时间并实现改善排放物。可选地，代替电磁阀，可以设置可变流量调节阀以用于防止冷却剂在冷启动开始时流动。
另外，可以去除用于EGR路径的管道或者可以缩短其长度，从而经由缩短连接通路的长度而使压力差最小化。因而可以在低速/低负载范围应用EGR，从而可以通过提高吸入效率而提高发动机的效率。因此，可以提高汽油行驶里程。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大型客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1为显示了根据本发明的与EGR冷却器和排气歧管成整体的示例性汽缸盖的视图。
图2为详细地显示了图1的示例性排气歧管和EGR冷却器的视图。
图3为显示了EGR气体和冷却剂流动的示意性视图。
应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为显示根据本发明的各种实施方案的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖的视图。图2为详细地显示图1的排气歧管100和EGR冷却器700的视图。图3为显示EGR气体和冷却剂流动的示意性视图。
公开的是直列四缸发动机(four-cylinder in-line engine)的汽缸盖，但是发动机并不限于直列四缸发动机。另外，由于已经知道排气歧管整体地插入到汽缸盖内，因而将省略其详细描述。因而，将详细地参考EGR冷却器与汽缸盖所成的整体。
根据本发明的各个实施方案的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖包括排气歧管100、水套300和EGR冷却器700；排气歧管100包括与多个排气口110连接的连接部分130以及与多个连接部分130连接的延伸部分150；水套300设置在毗邻排气歧管100的位置处；EGR冷却器700设置在水套300的侧部并构造成围绕排气歧管100的延伸部分150的外部。
两个排气口110设置在一个汽缸内。相应地，发动机具有四个汽缸，故而一共设置有八个排气口110。每个汽缸的两个排气口110彼此成一对，并在连接部分130处彼此连接。两个连接部分130形成一个延伸部分150。特别地，如在图2中所示，设置在第二汽缸和第三汽缸内的排气口110可以形成一个排气歧管100，设置在第一汽缸和第四汽缸内的排气口110可以形成另一个排气歧管100。此外，排气歧管100构造成使得排气口110沿着横向方向设置，同时彼此以预定间隔设置。此外，从与第二汽缸和第三汽缸连接的排气歧管100延伸的延伸部分150，以及从与第一汽缸和第四汽缸连接的排气歧管100延伸的延伸部分150可以设置得在竖直方向彼此重叠，从而有利于设计、制造和空间的利用等等。
排气歧管100需要冷却，因为在发动机的燃烧室燃烧的高温排气气体穿过该排气歧管100。从而，水套300设置在毗邻排气歧管100的位置处。水套300像排气歧管100一样插置到汽缸盖1000中，其中水套300可以设置在排气口110的上部和下部中的每一者处，从而快速地冷却排气歧管100。
一般地，排气歧管100的延伸部分150朝向车辆的前侧突出。因而，EGR冷却器的形状为在其下部开口的倒U形。EGR冷却器700为在其下部开口的倒U形形状且设置在水套300的侧部，EGR冷却器700构造成围绕排气歧管的延伸部分150的外部，从而EGR冷却器700与汽缸盖1000成整体。
换句话说，传统的设置在第二汽缸和第三汽缸的排气歧管100之间的水套，以及设置在第一汽缸和第四汽缸的排气歧管100之间的水套被去除。取而代之地是，设置在排气口110的下部的水套300的容量和区域增加，从而能够保持冷却效果并允许EGR冷却器700插入到汽缸盖1000中。
更为具体地，汽缸盖1000在排气歧管100的延伸部分150的外部设置有壳体900，其中EGR冷却器700插入到壳体900中，从而EGR冷却器700与汽缸盖1000成整体。另外，壳体900设置有EGR气体入口710和EGR气体出口730以允许EGR气体流入EGR冷却器700和流出EGR冷却器700，其中设置有EGR气体入口710和EGR气体出口730的附加罩可以连接至壳体900。因而，如在图3中所示，从水套300的冷却剂入口310流动同时经过EGR冷却器700的冷却剂的温度升高，然后冷却剂穿过冷却剂出口330流出。
可以通过使用与汽缸盖1000相同的材料，或者通过使用管道形成连接区域而连接用于EGR气体的路径。可以对由与汽缸盖1000相同的材料所形成的区域使用密封盖，从而减少冷却剂的泄露。
因而，传统的EGR冷却器700的问题在于，通过用不锈钢(SUS)之外的黄铜制造EGR冷却器700的冷却鳍片，从而制造成本相对较高。然而，与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖有利之处在于，EGR冷却器700的壳体900能够用与汽缸盖1000相同的材料制成，从而能够实现简单的布置并降低其制造成本。
另外，与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖的有利之处在于，可以通过使用与汽缸盖1000相同的材料，去除管道或者缩短其长度，该管道用于形成汽缸盖1000的安装排气歧管100的安装表面并用于形成EGR冷却器700的连接区域。因而，可以减少其组装时间，从而能够降低制造成本。
当在发动机冷启动开始时操作EGR阀门的时候，冷却剂使EGR气体冷却，从而冷却剂的温度升高。因而，排气气体的温度损失减少，从而在催化剂之前流动的排气气体的温度相对较高，因此能够使催化剂激活温度升高到相对较高的点。另外，可以在冷启动开始时在汽缸盖1000中由EGR冷却器700操作的部分中设置电磁阀，从而能够在冷启动开始时通过关闭电磁阀而控制冷却剂不流动。从而，能够使由冷却剂的循环导致的排气气体的温度损失最小化。因此，能够使在催化剂之前流动的排气气体的温度的降低最小化，从而减少用于升高催化剂激活温度的时间并改善排放物。可选地，代替电磁阀，可以设置可变流量调节阀以用于防止冷却剂在冷启动开始时流动。
另外，可以去除用于EGR路径的管道或者可以缩短其长度，从而经由缩短连接通路的长度而使压力差最小化。因而可以在低速/低负载范围应用EGR，从而可以通过提高吸入效率而提高发动机的效率。因此，可以提高汽油行驶里程。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或者“下”，“内”或者“外”等等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (8)

1.一种与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，所述汽缸盖包括：
排气歧管，其包括分别连接至多个排气口的多个连接部分以及连接至多个连接部分的延伸部分；
水套，其设置在毗邻排气歧管的位置处；以及
EGR冷却器，其设置在所述水套的侧部并构造成围绕排气歧管的延伸部分的外部，
其中所述EGR冷却器从所述延伸部分的下侧延伸至其上侧，然后绕过延伸部分至下侧，由此形成为倒U形。
2.根据权利要求1所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中：
所述排气歧管的数量为多个，所述多个排气口构造成使得所述多个排气口沿着横向方向设置同时以预定间隔隔开。
3.根据权利要求1所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中所述水套设置在排气口的上部和下部中的每一者处。
4.根据权利要求1所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中所述排气歧管的延伸部分设置成在竖直方向上彼此重叠，所述EGR冷却器构造成围绕延伸部分的外部，从而排气歧管和EGR冷却器与汽缸盖成整体。
5.根据权利要求1所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，进一步包括设置在EGR冷却器外部以用于容纳EGR冷却器的壳体。
6.根据权利要求5所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中：
所述壳体设置有EGR气体入口和EGR气体出口以用于使EGR气体流进EGR冷却器或者流出EGR冷却器；
附加罩设置有EGR气体入口和EGR气体出口，所述附加罩连接至所述壳体。
7.根据权利要求2所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中多个排气歧管的延伸部分设置为在竖直方向上彼此重叠，所述EGR冷却器构造成围绕延伸部分的外部，从而排气歧管和EGR冷却器与汽缸盖成整体。
8.根据权利要求2所述的与排气歧管和EGR冷却器成整体的汽缸盖，其中：
所述排气歧管包括多个排气歧管；
所述多个排气歧管的延伸部分设置成在竖直方向彼此重叠；
EGR冷却器构造成围绕所述延伸部分的外部，从而所述排气歧管和所述EGR冷却器与所述汽缸盖成整体。
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