CN106917663A - 用于内燃发动机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于内燃发动机(110)的冷却系统(500)，发动机(110)具有汽缸体(120)和汽缸盖(130)，冷却系统(500)包括汽缸盖冷却回路(530)和汽缸体冷却回路(520)，汽缸体冷却回路(520)包括在其上部部分上的汽缸体型芯座通道(550)，其中汽缸盖冷却回路(530)包括连接到冷却系统(500)的出口(590)的沟槽(510)，至少一个汽缸体型芯座通道(550)设置有将汽缸体冷却回路(520)与沟槽(510)连接的至少一个通路(600)。

Description

用于内燃发动机的冷却系统
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的冷却系统。
背景技术
内燃发动机配备有冷却系统是已知的。
冷却系统通常用于冷却内燃发动机，以及其他发动机流体，例如EGR冷却器中的排气和/或油冷却器中的润滑油。
冷却系统示意性地包括冷却剂泵，其将冷却剂流体(通常是水和防冻剂的混合物)从冷却剂箱输送到多个冷却通道。
在一些应用中，冷却系统被分流到两个流体分开的冷却回路，一个冷却回路用于发动机的汽缸体，而一个冷却回路用于发动机的汽缸盖，例如用于优化发动机升温和改善燃料排放物。
由于在汽缸体的冷却回路(其相对于用于汽缸盖的冷却回路在靠下的位置)中、在发动机的运行期间会发生的沸腾现象中可以形成蒸汽泡，因此会产生问题。通常，空气泡可存在于汽缸体冷却回路且因此可保持捕获在汽缸体的冷却回路中，尤其是在其上部部分和这种具体设计的情况下。
所公开的实施例的目的是提供一种用于内燃发动机的冷却系统，其有助于避免发动机缸体的冷却回路的上部部分中空气/蒸汽泡的聚集。
通过用于内燃发动机的冷却系统可实现该目的和其他目标，该冷却系统具有独立权利要求限定的特征。
从属权利要求限定了优选和/或尤其有利的方面。
发明内容
本发明的实施例提供用于内燃发动机的冷却系统，发动机具有汽缸体和汽缸盖，冷却系统包括汽缸盖冷却回路和汽缸体冷却回路，汽缸体冷却回路包括在其上部部分上的汽缸体型芯座(core print)通道，其中汽缸盖冷却回路包括连接到冷却系统的出口的沟槽、且至少一个汽缸体型芯座通道设置有将汽缸体冷却回路与沟槽连接的至少一个通路。
该实施例的一个优势是，其允许收集例如在发动机的运行期间通过沸腾现象形成的空气/蒸汽泡沫，且将它们朝向冷却系统的出口排放。
同时，该实施例允许维持用于发动机汽缸体的冷却回路和用于发动机汽缸盖的冷却回路的分开控制。
最后，上述实施例不必使用额外部件，有利于成本控制。
根据本发明的实施例，垫圈被设置，以便密封用于汽缸盖的冷却回路和用于汽缸体的冷却回路之间的接口，且用于将汽缸体冷却回路与沟槽连接的至少一个通路设置在垫圈内。
该实施例的优势是其允许提供空气/蒸汽泡的流体连续性，以便从用于汽缸体的冷却回路排放，且具体是从汽缸体型芯座通道排放到沟槽，同时维持主汽缸体冷却回路和汽缸盖冷却回路之间的分离，所述主汽缸体冷却回路和汽缸盖冷却回路可被分别控制。
更具体地，根据本发明的一方面，将汽缸体冷却回路与沟槽连接的通路的数量和尺寸被选择/设计为允许空气/蒸发泡从汽缸体冷却回路有效排出到沟槽，同时允许汽缸体冷却回路和汽缸盖冷却回路的分开控制。
根据本发明的另一实施例，所述通路流体连接到汽缸体型芯座通道的上部部分。
该实施例的优势是通路设置在用于发动机汽缸体的冷却回路的最高部分，允许这种回路的容易排气。
根据本发明的另一实施例，汽缸盖冷却回路包括汽缸盖型芯座通道，其将汽缸盖冷却回路与沟槽连接。
根据本发明的另一实施例，沟槽设置在汽缸盖的板面(deckface)上。
该实施例的优势是其允许利用用于沟槽的便利空间。
根据本发明的另一实施例，沟槽被机加工在汽缸盖的板面上。
根据本发明的另一实施例，沟槽被铸造在汽缸盖的板面上。
这两个实施例的优势是通过利用板面的形状允许实现沟槽的替换方式。
根据本发明的另一实施例，沟槽连接到汽缸体冷却回路的出口，由此有利地通过沟槽将空气/蒸汽泡排放进入冷却回路，所述冷却回路又设置有已知的通气器件。
根据本发明的另一实施例，沟槽与汽缸盖冷却回路的其他部分分离且独立。
本发明的该实施例的效果是允许汽缸盖和汽缸体之间两种不同和独立冷却策略的可能性，按照需要优化发动机的总体热控制。
附图说明
现在将参考附随附图通过例子描述各种实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中：
图1显示了汽车系统；
图2是属于图1的汽车系统的内燃发动机的横截面；
图3是用于图1-2的发动机的冷却系统的轴测图。
图4是用于图1-2的发动机汽缸盖的冷却回路的轴测图。
图5是从图1-2的发动机汽缸盖下方观察的视图，显示了板面；和
图6是图3的冷却系统的近距视图。
具体实施方式
参考附图描述示例性实施例，而不是要限制应用和使用。
一些实施例可以包括汽车系统100，如图1和2所示，其包括内燃发动机(ICE)110，所述内燃发动机具有汽缸体120，所述汽缸体限定至少一个汽缸125，所述至少一个汽缸具有联接为让曲轴145旋转的活塞140。汽缸盖130与活塞140协作以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)设置在燃烧室150中且被点燃，形成的热膨胀排气造成活塞140的往复运动。通过至少一个燃料喷射器160提供燃料，且通过至少一个进入端口210提供空气。从与高压燃料泵180流体连通的燃料轨170以高压力向燃料喷射器160提供燃料，所述高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料压力。汽缸125每一个具有至少两个阀215，所述阀通过凸轮轴135促动，所述凸轮轴与曲轴145适时地旋转。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150且交替地允许排气通过端口220离开。在一些例子中，凸轮相位器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。
空气可以通过进气歧管200分配到空气进气端口(一个或多个)210。空气进气管道205可以从周围环境将空气提供到进气歧管200。
在其他实施例中，可以提供节流阀本体330，以调节进入歧管200中的空气流。
在其他实施例中，可以提供例如涡轮增压器230(具有压缩机240，其旋转地联接到涡轮机250)这样的强制空气系统。压缩机240的旋转增加管道205和歧管200中空气的压力和温度。设置在管道205中的内部冷却器260可以降低空气的温度。通过从排气歧管225接收排气，涡轮机250旋转，所述排气歧管从排气端口220引导排气且在通过涡轮机250膨胀之前经过一系列叶片。排气离开涡轮机250且被引导到排气系统270中。该例子显示了可变几何涡轮机(VGT)，VGT促动器290布置为让叶片运动，以改变经过涡轮机250的排气的流动。在其他实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何结构的和/或包括废气门。
发动机的排气被引导到排气系统270。
排气系统270可以包括排气管275，所述排气管具有一个或多个排气后处理装置280。排气后处理装置可以是配置为改变排气成分的任何装置。排气后处理装置280的一些例子包括但不限于催化转换器(两向和三向(two and three way))、氧化催化器、贫NOx捕获器、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(SCR)系统和颗粒过滤器。其他实施例可以包括联接在排气歧管225和进气歧管200之间的排气再循环(EGR)系统300。EGR系统300可以包括EGR冷却器310，以降低EGR系统300中的排气温度。EGR阀320调节EGR系统300中的排气流动。
汽车系统100可以进一步包括与相关于ICE110的一个或多个传感器450和/或装置通信且与存储器系统或数据承载器以及接口总线通信的电子控制单元(ECU)450。ECU 450可以从各种传感器接收输入信号，所述传感器配置为产生与相关于ICE 110的各种物理参数成比例的信号。传感器包括但不限于空气流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温液位传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲柄位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440和加速踏板位置传感器445。进而，ECU 450可以产生到各种控制装置的输出信号，所述控制装置布置为控制ICE 110的运行，包括但不限于燃料喷射器160、节流阀本体330、EGR阀320、可变几何涡轮机(VGT)促动器290、和凸轮相位器155。应注意，虚线用于表示ECU 450和各种传感器和装置之间的通信，但是为了清楚，其中的一些被省略。
图3是用于图1-2发动机110的冷却系统500的轴测图。
冷却系统500包括用于发动机100的汽缸盖130的冷却回路530(也显示在图4中)和用于发动机110的汽缸体120的冷却回路520。
这些冷却回路520,530每一个允许冷却剂流体(例如水和防冻剂的混合物)循环流动到分别限定在汽缸体120和汽缸盖130中的多个冷却通道，形成相应的水套(waterjacket)。
具体说，根据本发明的实施例，用于汽缸盖130的冷却回路530包括连接到冷却系统500的出口的沟槽510。
例如，沟槽510可以连接到汽缸体120的冷却回路520的出口590。
用于汽缸体120的冷却回路520包括在其上部部分上的多个汽缸体型芯座通道550。
如已知的，在铸造过程中，型芯座用于支撑型芯元件，其用于在汽缸体中提供空间，例如用作冷却回路(水套)。在铸造过程结束时，型芯座被移走且形成汽缸体型芯座通道550。
具体说，汽缸体型芯座通道550以能形成汽缸体冷却回路的上部部分560的方式成形。相对于沟槽510(图6)位于近端位置的上部部分560与下部部分570相距一距离。
进而，根据本发明的一实施例，多个通路600设置为用于将汽缸体型芯座通道550的上部部分560与沟槽510流体连接。
多个通路600每一个将用于发动机110的汽缸体120的冷却回路520与沟槽510连接。
具体说，多个通路600每一个将汽缸体型芯座通道550的上部部分560与沟槽510连接。
型芯座通道550的上部部分560每一个可以具有一个或多个通路600。
通路600的直径可以经适当校准(使用汽缸盖垫圈580中的特定孔)，以允许在发动机110运行期间在用于汽缸体120的冷却回路520中可形成的蒸汽泡通过。
通路600的直径对于每一个孔600来说是相等的，或在替换例中，可以取决于相应孔600的位置改变。
而且，汽缸盖130的冷却回路530还包括汽缸盖130型芯座通道610，其将汽缸盖130的冷却回路530与沟槽510连接(图6)。
现在参见图5，给出了从发动机110的汽缸盖130下方观察的视图，显示了板面540。
根据本发明的实施例，沟槽510设置在汽缸盖130的板面540上。
更具体地，沟槽510被机加工在汽缸盖130的板面540上。
根据另一实施例，沟槽510铸造在汽缸盖130的板面540上。
根据另一实施例，沟槽510可以与汽缸盖冷却回路530的其他部分分离且独立。
进而，根据另一实施例，垫圈580被设置，以密封用于汽缸盖130的冷却回路530和用于汽缸体120的冷却回路520之间的接口。
垫圈580设置有孔，以允许用于通路600的空间，所述通路600将汽缸体120的冷却回路520与沟槽510连接。
在发动机的运行期间，空气/蒸汽泡会形成在用于汽缸体120的冷却回路520中。
这种空气/蒸汽泡随后被收集在汽缸体型芯座通道550的上部部分560且随后从经校准的通路600离开。
因此，空气/蒸汽泡流动通过用于汽缸盖130的冷却回路530和用于汽缸体120的冷却回路520之间的密封接口，且随后收集到沟槽510中。
最后，空气/蒸汽泡遵循图5中箭头F所示的路径且朝向冷却回路500的出口离开，例如朝向用于汽缸体120的冷却回路520的出口590。
尽管至少一个示例性实施例已经在前述发明内容和具体实施方式中进行了描述，但是应理解存在许多变化例。还应理解，一个或多个示例性实施例仅是例子，且目的不是以任何方式限制范围、适用性或构造。相反，前面的摘要和详细描述为本领域技术人员提供了实施至少一个示例性实施例的便捷方式，应理解，可以对示例性实施例中所述的元件的功能和布置做出各种改变，而不脱离权利要求及其等效方式限定的范围。
附图标记
100 汽车系统
110 内燃发动机(ICE)
120 汽缸体
125 汽缸
130 汽缸盖
135 凸轮轴
140 活塞
145 曲轴
150 燃烧室
155 凸轮相位器
160 燃料喷射器
170 燃料轨
180 燃料泵
190 燃料源
200 进气歧管
205 空气进气管道
210 进入空气端口
215 汽缸的阀
220 排气端口
225 排气歧管
230 高压涡轮增压器
240 高压压缩机
250 高压涡轮机
260 内部冷却器
270 排气系统
275 排气管
280 排气后处理装置
290 VGT促动器
300 EGR系统
310 EGR冷却器
320 EGR阀
330 节流阀本体
340 空气流量和温度传感器
350 歧管压力和温度传感器
360 燃烧压力传感器
380 冷却剂和油温液位传感器
400 燃料轨压力传感器
410 凸轮位置传感器
420 曲柄位置传感器
430 排气压力和温度传感器
445 加速器踏板位置传感器
450 电子控制单元(ECU)
500 冷却系统
510 沟槽
520 用于汽缸体的冷却回路
530 用于汽缸盖的冷却回路
540 板面
550 汽缸体型芯座通道
560 汽缸体型芯座通道的上部部分
570 汽缸体型芯座通道的下部部分
580 垫圈
590 用于汽缸盖的冷却回路的出口
600 通道
610 汽缸盖型芯座通道

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机(110)的冷却系统(500)，发动机(110)具有汽缸体(120)和汽缸盖(130)，冷却系统(500)包括汽缸盖冷却回路(530)和汽缸体冷却回路(520)，汽缸体冷却回路(520)包括在其上部部分上的汽缸体型芯座通道(550)，其中汽缸盖冷却回路(530)包括连接到冷却系统(500)的出口(590)的沟槽(510)，至少一个汽缸体型芯座通道(550)设置有将汽缸体冷却回路(520)与沟槽(510)连接的至少一个通路(600)。
2.如权利要求1所述的冷却系统(500)，其中垫圈(580)被设置，以密封汽缸盖冷却回路(530)和汽缸体冷却回路(520)之间的接口，所述至少一个通路(600)被设置在垫圈(580)内。
3.如权利要求1所述的冷却系统(500)，其中沟槽(510)连接到汽缸体(120)冷却回路(520)的出口(590)。
4.如权利要求1所述的冷却系统(500)，其中通路(600)流体连接到汽缸体(120)型芯座通道(550)的上部部分(560)。
5.如权利要求1所述的冷却系统(500)，其中汽缸盖(130)冷却回路(530)包括汽缸盖(130)型芯座通道(610)，其将汽缸盖冷却回路(530)与沟槽(510)连接。
6.如权利要求1所述的冷却系统(500)，其中沟槽(510)设置在汽缸盖(130)的板面(540)上。
7.如权利要求6所述的冷却系统(500)，其中沟槽(510)被机加工在汽缸盖(130)的板面(540)上。
8.如权利要求6所述的冷却系统(500)，其中沟槽(510)被铸造在汽缸盖(130)的板面(540)上。
9.如前述任一项权利要求所述的冷却系统(500)，其中沟槽(510)与汽缸盖冷却回路(530)的其他部分分离和独立。
10.一种内燃发动机(110)，包括根据权利要求1-9中任一项所述的冷却系统(500)。
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