CN204755100U - 车辆发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种车辆发动机系统,包括:具有水冷却通道的气缸盖;以及油冷却气缸体,油冷却气缸体连接至气缸盖并且具有不连接至气缸盖的油通道,水冷却通道横穿定位在第一气缸与第二气缸之间的孔桥接部并穿入油冷却气缸体中且然后回到所述气缸盖中。本实用新型还提供了另一种车辆发动机系统。本实用新型提供了能够控制气缸体中较高的局部温度同时保持发动机快速暖机的车辆发动机系统。
Description
技术领域
本申请总的涉及气缸体、附接的气缸盖、以及用于向气缸体和气缸盖的所有部分提供有效冷却的冷却通道。
背景技术
发动机系统通常包括具有附接的气缸盖的气缸体,气缸体包括具有用于附接各种部件的包围材料的一系列气缸。气缸体和气缸盖还包括冷却系统,冷却系统包括围绕气缸的多个冷却通道。诸如水、油、乙二醇等的冷却剂可以被泵送或者通过其他方式被输送通过冷却通道,以通过热交换从气缸、气缸体和气缸盖移除热量。冷却通道可以包括入口和出口,以使得处于较低温度的冷却剂被引导至气缸体和气缸盖中,而处于较高温度的冷却剂从气缸体排出至热交换器或其他的装置。由此,气缸体和气缸盖的温度可以在发动机运行期间保持在期望的范围内。在一些系统中,在气缸盖的冷却通道与气缸体的冷却通道之间可以具有流体连通。存在用于向气缸体的不同区域提供不同量的冷却的各种冷却系统。
由Lenz等人于US8555825中示出的一种提供用来冷却发动机的气缸的冷却系统的方案中,冷却通道设置在气缸盖中,用于接收来自气缸体的冷却剂。在一个实施方式中,冷却剂经由气缸盖的冷却通道沿着两个气缸之间的桥接部从气缸体水套中离开,并进入气缸盖的另一个冷却通道中以向邻近气缸的进气门和排气门的部分提供冷却。换句话说,冷却剂从气缸体被泵送至气缸盖,然后沿着冷却槽中的桥接部回到气缸体中,并且最后回到气缸盖中。冷却槽提供了中间连接以允许冷却剂从气缸体流入气缸盖中。气缸盖与气缸体之间的流体连通允许位于气缸体中的冷却剂流入邻近气缸和进气门/排气门的气缸盖中。
然而,发明人这里已经认识到US8555825的方案的潜在问题。首先,尽管由Lenz等人提出的冷却通道允许气缸体与气缸盖之间流体连通,但仅一种冷却剂可以通过冷却通道。该系统不允许不同的冷却剂在气缸体/气缸盖组件的特定区域中提供不同程度的冷却。例如,如果期望气缸的一部分被保持在某一温度范围内而期望气缸的另一部分保持在不同的温度范围内,则两种冷却剂可以被引导穿过组件。另外,来自围绕气缸的冷却剂护套的冷却剂可以在进入桥接部中的冷却槽以及邻近进气门/排气门的区域之前具有较高的温度,从而降低了散热的效率。由于经过气缸盖的冷却剂可以首先被气缸加热,所以会从桥接部和气缸盖移除比期望量低的热量。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷,本实用新型的目的在于提供能够控制气缸体中较高的局部温度同时保持发动机快速暖机的车辆发动机系统。
因此,在一个示例中,上述问题可以至少部分地通过如下的方法来解决,该方法包括:通过第一冷却剂冷却气缸盖;通过第二冷却剂冷却气缸体,第二冷却剂是不同于第一冷却剂的液体;以及通过第一冷却剂冷却多个孔桥接部同时保持含有第一冷却剂的通道和含有第二冷却剂的通道之间的分离,多个孔桥接部位于气缸体的相邻的气缸之间。通过这种方式,气缸盖和气缸体通过被分开地保持的冷却系统冷却,并且气缸盖的第一冷却剂(例如水)的一部分可以有助于冷却气缸体的某些部分,特别是孔桥接部。
根据本实用新型,第一冷却剂是水并且第二冷却剂是油。
根据本实用新型,冷却多个孔桥接部包括使第一冷却剂循环通过包含在每个孔桥接部中的通道。
根据本实用新型,冷却气缸盖和气缸体包括使第一冷却剂和第二冷却剂分别循环通过气缸盖和气缸体。
根据本实用新型,在第一冷却剂和第二冷却剂循环通过气缸盖和气缸体时第一冷却剂和第二冷却剂循环不混合。
根据本实用新型,第一冷却剂和第二冷却剂的温度在定位于气缸盖和气缸体外的一个或多个热交换器中降低。
根据本实用新型的另一方面,提供了一种车辆发动机系统,包括:具有水冷却通道的气缸盖;以及油冷却气缸体,油冷却气缸体连接至气缸盖并且具有不连接至气缸盖的油通道,水冷却通道横穿定位在第一气缸与第二气缸之间的孔桥接部并穿入油冷却气缸体中且然后回到气缸盖中。
根据本实用新型,油冷却气缸体还包括另外的气缸,在另外的气缸之间定位有孔桥接部,并且水冷却通道还横穿每个孔桥接部。
根据本实用新型,横穿孔桥接部的水冷却通道以大于0的第一角度伸入油冷却气缸体中并且以大于0的第二角度从油冷却气缸体离开。
根据本实用新型,横穿孔桥接部的水冷却通道包括线性的入口通道和线性的出口通道,并且入口通道和出口通道在气缸体内于顶点处连接。
根据本实用新型,横穿孔桥接部的水冷却通道从水冷却通道进入油冷却气缸体的位置到水冷却通道离开油冷却气缸体的位置是弯曲的。
根据本实用新型,油冷却气缸体还包括另外的油冷却通道,另外的油冷却通道与水冷却通道流体地分离并且不连接至气缸盖。
根据本实用新型的又一方面,提供了一种车辆发动机系统,包括:气缸盖,气缸盖具有含有第一冷却剂的第一冷却通道;气缸体,气缸体具有多个气缸以及含有第二冷却剂的第二冷却通道,第一冷却通道和第二冷却通道不流体地连接,气缸体可移除地附接至气缸盖;多个孔桥接部,其中每个孔桥接部连接相邻的气缸;以及多个横向钻孔通道,其中每个横向钻孔通道位于每个孔桥接部中并且包括入口和出口,入口和出口仅容纳第一冷却剂。
根据本实用新型,每个横向钻孔通道还包括连接至入口的入口通道和连接至出口的出口通道,并且入口通道和出口通道在顶点处流体地接合。
根据本实用新型,入口通道和出口通道以相同的角度与气缸体的顶面相交。
根据本实用新型,入口通道和出口通道以不同的角度与气缸体的顶面相交。
根据本实用新型,在气缸盖附接至气缸体时第一冷却通道与横向钻孔通道的入口和出口流体地连接。
根据本实用新型,每个孔桥接部包括形成气缸体的气缸之间的气缸壁的材料。
根据本实用新型,气缸体为敞板式设计。
根据本实用新型,气缸体为闭板式设计。
本实用新型的目的在于提供能够控制气缸体中较高的局部温度同时保持发动机快速暖机的车辆发动机系统。
当车辆初始起动时,快速地升高发动机的温度以提高燃料经济性可能是期望的。尽管水冷气缸体可以最有效地从发动机移除热量,但可能移除掉多于期望量的热量。可替代地,油冷气缸体可以不如水冷气缸体那么快地移除热量,但是可能存在不利地影响发动机性能的局部高温区域。这些区域可以包括称为孔桥接部的位于气缸之间的部分。在一些示例中,具有水冷孔桥接部的油冷气缸体可以允许发动机快速地暖机同时通过来自气缸盖的水经由水通道向孔桥接部提供足够的冷却。
应当理解的是,提供上面的简要描述是为了以简化的形式引入将在详细的说明书中进一步描述的一系列概念。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征,其中,要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外,要求保护的主题不限于解决在前文中或者在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了车辆系统的简化示意图。
图2示出了油冷气缸体和水冷气缸体的剖面图。
图3示出了具有横向钻孔通道的气缸体的孔桥接部的俯视立体图。
图4示出了图3的孔桥接部的横截面图。
图5示出了具有闭板式设计的气缸体的俯视图。
图6示出了图5的气缸体的侧视图。
图7示出了具有敞板式设计的气缸体的俯视图。
图8示出了图7的气缸体的侧视图。
具体实施方式
下面的详细描述提供了关于具有水冷气缸盖及其相关部件的油冷气缸体的信息。在图1中示出了车辆系统的简化示意图。图2示出了具有相应的温度梯度的油冷气缸体和水冷气缸体,温度梯度示出了在发动机运行时的温度。图3和图4示出了具有横向钻孔通道的气缸体的孔桥接部。图5和图6示出了横向钻孔通道的另一个实施方式,其中气缸体具有闭板式设计(closeddeckdesign)。最后,图7和图8示出了横向钻孔通道的又一个实施方式,其中气缸体具有敞板式设计(opendeckdesign)。
图1示出了具有涡轮增压器的车辆系统6的示意图。车辆系统6包括连接至排气后处理系统22的发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个气缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括通过进气通道42流体连接至发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气装置25包括最终通向排气通道35的排气歧管48,排气通道35将排气导向大气。节气门62可以位于诸如涡轮增压器50或机械增压器的增压装置下游的进气通道42中。
涡轮增压器50可以包括布置在进气通道42与进气歧管44之间的压缩机52。压缩机52可以至少部分地由排气涡轮机54驱动,排气涡轮机54布置在排气歧管48与排气通道35之间。压缩机52可以通过轴56连接至排气涡轮机54。压缩机52也可以至少部分地由电动马达58驱动。在所描述的示例中,电动马达58示出为连接至轴56。然而,电动马达的其他合适的构型也是可能的。在一个示例中,电动马达58可以在电池电量状态高于充电阈值时由来自系统电池(未示出)的存储电能操作。通过例如在发动机起动时使用电动马达58来使涡轮增压器50运行,可以向进气提供电动增压。通过这种方式,电动马达可以提供马达助力以使增压装置运行。由此,一旦发动机已经运行了足够量的时间(例如,阈值时间),在排气歧管中产生的排气便可以开始驱动排气涡轮机54。因此,电动马达的马达助力可以减小。也就是说,在涡轮增压器运行期间,由电动马达58提供的马达助力可以响应于排气涡轮机的运行被调节。
发动机排气装置25可以沿着排气通道35连接至排气后处理系统22。排气后处理系统22可以包括一个或多个排放控制装置70,其可以安装在排气通道35中的封闭连接位置中。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOX过滤器、SCR催化剂等。催化剂可以使得在排气中产生的有毒的燃烧副产物(例如NOX族、未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳等)在排出至大气中之前被催化转化成毒性较弱的产物。然而,催化剂的催化效率可能较大程度地受到排气温度的影响。例如,NOX族的还原可能需要比一氧化碳的氧化更高的温度。在较低温度下还可能发生不希望的副反应,例如产生氨和N2O族,这可能不利地影响排气处理的效率并且使排气排放的质量劣化。因此,排气的催化处理可能被延迟至催化剂已经达到了起燃温度。另外,为了提高排气后处理的效率,加快催化剂起燃温度的达到可能是期望的。发动机控制器可以构造成在发动机冷起动期间通过气缸将吹送气流注入至排气后处理系统中,从而减少起燃时间。在正进气门至排气门重叠时期期间实施的气流可以使得新鲜吹送空气能够与燃烧的排气混合并且在排气歧管中产生排气混合物。吹送气流可以为催化剂的氧化反应提供额外的氧气。另外,气流可以对来自冷的发动机的非常富集的排气进行预清洁,并且有助于使催化转化器快速地升高至工作温度。
排气后处理系统22还可以包括碳氢化合物保持装置、颗粒物质保持装置、以及其他适当的排气后处理装置(未示出)。将理解的是,在发动机中可以包括诸如多种类型的阀和传感器的其他部件。
车辆系统6还可以包括控制系统14。控制系统14示出为接收来自多个传感器16(本文描述了这些传感器的多种示例)的信息并且向多个致动器81(本文描述了这些致动器的多种示例)发送控制信号。作为一个示例,传感器16可以包括排气传感器126(位于排气歧管48中)、温度传感器128、以及压力传感器129(位于排放控制装置70的下游)。诸如压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和组分传感器的其他传感器可以连接至车辆系统6中的多种位置,如本文更详细地论述的。作为另一个示例,致动器可以包括燃料喷射器45(稍后描述)、多种阀、电动马达58和节气门62。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据、对输入数据进行处理、并且基于在控制器中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码而响应于处理过的输入数据触发致动器。特别地,控制器12可以是微型计算机,其包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校正值的电存储介质(例如,只读存储器芯片、随机存取存储器、保活存储器)、以及数据总线。存储介质只读存储器能够被编程为具有计算机可读数据,这些计算机可读数据表示能够由处理器执行的、用于执行针对图1的不同部件的控制方法的指令。
在一些实施方式中,发动机10的每个气缸可以构造成具有用于向气缸提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性的示例,气缸30示出为包括直接连接至气缸30的燃料喷射器45。燃料喷射器45可以与经由电子驱动器从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接注射到气缸中。通过这种方式,燃料喷射器45向燃烧气缸30中提供了所谓的燃料直喷(下文中称为“DI”)。尽管图1示出了喷射器45为侧部喷射器,但喷射器45也可以位于气缸的上方或者位于气缸30中的其他位置。可替代地,喷射器45可以位于进气门(未示出)的上方及附近。燃料可以从高压燃料系统72输送至燃料喷射器45,高压燃料系统72包括多种部件,例如燃料箱、燃料泵和燃料轨。可替代地,燃料可以通过单级燃料泵以较低的压力输送。另外,尽管未示出,但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力转换器。
将理解的是,在替代性实施方式中,喷射器45可以是向进气装置23中的位于气缸30的上游的一系列进气端口提供燃料的端口喷射器。还将理解的是,气缸30可以接收来自多个喷射器的燃料,这些喷射器例如为多个端口喷射器、多个直喷喷射器或者它们的组合。
包含气缸30和其他部件的发动机10可以由多个较大的部段形成。例如,包含凸轮轴、进气/排气端口以及燃料喷射部件的发动机10的顶部可以包括在附接至单独的发动机缸体的气缸盖中。发动机缸体可以包含限定气缸30的形状以及用于冷却系统的多种通道的几何形状,这些通道用于在发动机运行期间从气缸30中移除热量。
对于当代的车辆,存在提高燃料经济性的持续需要,这可以通过对车辆的各种系统进行改动来实现。一种提高燃料经济性的方式是在关闭一段后且在车辆起动之后快速升高发动机的温度。换句话说,通过减小使发动机暖机的时间,可以提高燃料经济性。发动机快速暖机可以有助于减小摩擦和排放,与完全暖机的发动机相比,在发动机起动时摩擦和排放通常较高。在这种背景下,发动机暖机可以包括升高发动机及相关部件的温度,这些部件包括但不限于气缸体、气缸盖、活塞、气缸和进气/排气门。
一种减小发动机的暖机时间的方式是在气缸体的冷却通道/护套中使用油作为冷却剂。由于油的属性,油冷气缸体可以比水冷气缸体更高的速度升高温度。换句话说,油比诸如水或乙二醇的其他冷却剂以更低的速度传热。尽管发动机可以通过油冷却剂更快地热起来,但在相邻的气缸之间的区域中可能出现较高的局部温度。较高的局部温度可以足够高而不利地影响发动机性能和/或增加气缸体、气缸盖和其他部件损坏的风险。因此,需要具有重新设计的油冷气缸以冷却相邻的气缸之间的区域。相邻的气缸之间的区域也可称为孔桥接部,或者称为孔(气缸)的顶部,公共的壁于此处在气缸之间共用。
图2示出了水冷气缸体190和油冷气缸体200的剖面部分。气缸体190和200可以在形状上相同,唯一的差别在于用来从气缸中移除热量的冷却剂不同。示出了温标250,其具有摄氏度的温度单位。温标250在大约100摄氏度至大约247摄氏度之间,具有7度的增量,其中每7度的增量示出为水平线。温度示出在温标250的右侧,如箭头260所示。温标的左侧示出了数字标号,如箭头270所示。从230到240的数字标号270还示出在了气缸体190和200上的多个区域中。这些区域被虚线隔开,其中虚线表示温度变化。通过这种方式,气缸体190和200被叠加有温度梯度曲线,其中各个区域大约呈现出由数字标号表示的温度。例如,气缸体190上的区域231可以呈现从大约114摄氏度到大约121摄氏度的温度,如能够使用温标250看到的。
气缸体190和200两者分别包括孔桥接部204和205,孔桥接部204和205由位于相邻的气缸之间的材料的上部限定。换句话说,孔桥接部204和205分别包括形成气缸体190和200的气缸之间的气缸壁的材料。在图2中能够看到,孔桥接部205的温度显著地高于孔桥接部204的温度。如前面所解释的,由于油的属性,油以比水或乙二醇更慢的速度移除热量。因此,形成了围绕孔桥接部205的局部热点。利用温标250,能够看到孔桥接部204的温度在大约170℃至大约191℃之间,其中最高温度为196℃(未示出)。另外,孔桥接部205的温度在大约219℃至大约240℃之间,其中最高温度为245℃(未示出)。
尽管气缸体200的其他区域与气缸体190的等同区域类似地保持在较低的温度,但是气缸体200的温度在围绕孔桥接部205的区域中以及在孔桥接部205自身中快速地升高。因此,孔桥接部205可以呈现在200℃范围内的温度,而孔桥接部204呈现低于200℃的温度。孔桥接部205的升高的温度可能导致异常的气缸劣化并且不利地影响发动机性能。尽管与气缸体190相比,具有油冷却剂的气缸体200可以在发动机暖机期间更快地热起来,但孔桥接部205可以呈现出在对于最优发动机性能和安全性的期望温度范围外的温度。在没有对孔桥接部205的充分的冷却的情况下,水冷气缸体190可能比油冷气缸体200更期望。
发明人在此已经认识到,在向孔桥接部提供充分的冷却时油冷气缸体是可行的。通过将水冷气缸盖连接至油冷气缸体,能够在孔桥接部中钻出横向钻孔以允许水从气缸盖流动经过气缸盖的桥接部,同时保持气缸盖的冷却通道与气缸体的冷却通道之间的分离。通过这种构型,油冷气缸体的快速暖机性能可以在利用来自气缸盖的水将桥接部的温度控制在期望的范围内的同时实现。可以在向气缸体提供油冷和水冷的同时对下文描述的油冷气缸体、水冷气缸盖、孔桥接部和冷却通道的实施方式进行修改,其中油和水不混合。
图3示出了位于油冷气缸体200中的两个相邻的气缸的顶部的立体图。第一气缸310示出为与第二气缸311相邻,二者被孔桥接部205分开。气缸体200的顶面370(或板)限定出大致平坦的表面,其可以在气缸体200与气缸盖附接时接触气缸盖的底面。气缸盖没有在图3中示出。能够看到包括大致圆形形状的紧固件孔333和334。紧固件孔333和334可以具有螺纹或者其他方式以在气缸体200与气缸盖附接时允许紧固件插入在孔中。在图3中能够看到多个油冷却通道321和322的入口,油冷却通道321和322可以是气缸体200的冷却剂(油)通道系统的一部分。油可以被泵送通过通道321和322以及其他部分(在图3中不可见)以向气缸体200的气缸(例如气缸310和311)提供冷却。通道321和322可以流体连接于气缸体200内的其他通道,作为更大的冷却系统。
孔桥接部205包含具有入口315和出口316的横向钻孔通道(不可见),入口315和出口316均关于截面线4-4对称。不同于气缸体200的油冷却剂的水或其他冷却剂(例如乙二醇)可以通常流入开口315中、通过横向钻孔通道并且从出口316离开。通过这种方式,油通道321和322不连接至气缸盖并且气缸盖的水冷却通道经由横向钻孔通道横穿孔桥接部205。在图4中更详细地说明了横向钻孔通道的形状,其中横向钻孔通道能够被清楚地看到。如图3所示,入口315和出口316完全位于与顶面370相同的平面内。应当理解的是,入口315和出口316的其他位置也是可能的,这仍在本公开的范围内。例如,入口315也可以位于孔桥接部205上的不同区域中同时仍保持在顶面370上。在另一个示例中,入口315和出口316可以歪斜成使得截面线4-4的线不穿过入口和出口的中心。另外,入口和出口可以具有相同的尺寸或不同的尺寸,并且包括相同的形状或不同的形状。
图4示出了沿着图3的截面线4-4截取的图3的气缸体200的截面图。图4的视图与图3的俯视立体图大致相同,其中能够看到第一气缸310,而第二气缸311由于沿着线4-4的截面而被移除。如图4所示,横向钻孔通道380包括入口通道381和出口通道382,入口通道381和出口通道382在孔桥接部205内的顶点383处流体接合。入口通道381和出口通道382从顶面370以一定的角度伸入至孔桥接部205中。顶点383是入口通道381和出口通道382汇合处的几何点。如下文中更详细地论述的,通道从顶面伸入至孔桥接部205内的角度可以变化。通过图4的截面图,能够看到攻丝紧固件孔333和334延伸到气缸体200的内部中。此外,油冷却通道321和322延伸至气缸体200的内部中。来自气缸盖(未示出)的水或其他冷却剂可以被提供至横向钻孔通道380同时保持与气缸体200的油或其他冷却剂分开。通过这种方式,横向钻孔通道380可以与气缸体200的油冷却通道(例如通道321和322)流体地分开。气缸盖的水冷却通道可以经由横向钻孔通道380穿入气缸体200中,并且在不与通道(例如通道321和322)的油混合的情况下回到气缸盖中。
注意,尽管在图3和图4中仅示出了两个气缸310和311,但应当理解的是,与通道380类似的横向钻孔通道可以位于同一个气缸体中的另外的气缸的桥接部中。特别地,油冷气缸体200还可以包括具有定位在另外的气缸之间的孔桥接部的另外的气缸,并且其中气缸盖的水冷通道也横穿每个孔桥接部。通过这种方式,横向钻孔通道和通过来自水冷气缸盖的水冷却油冷气缸体的孔桥接部可以应用于多种发动机构型。多个孔桥接部和横向钻孔通道可以散布在可移除地附接至单个气缸盖的单个气缸体的多个气缸之间。在同样的意义上,油冷气缸体200还可以包括与水冷却通道流体地分开并且不连接至气缸盖的另外的油冷却通道。
气缸体的几何形状通常可以落入以下两种类型中的一种:敞板式设计和闭板式设计。敞板式气缸体保持在气缸的外周的大部分上的气缸孔的材料与气缸体的外壁之间的间隙。在敞板式设计中,可以存在遍布气缸体的多个间隙或间隔,其中这些间隔可以用作帮助移除在燃烧过程期间产生的热量的冷却通道或冷却护套。在很多敞板式设计中,连接相邻的气缸与气缸体的外壁的唯一的材料位于孔桥接部中,例如位于图3和图4的桥接部205中。闭板式气缸体比敞板式设计包含更多的材料以提供气缸与气缸体的外壁之间的连接。尽管在闭板式设计中仍存在间隙或间隔,但这些间隙可以更小并且比敞板式设计的间隙更加远地隔开。另外,气缸板的敞开程度通常是在制造商之间变化的定性测量。例如,一些气缸体可以被分类为在板没有完全打开或完全封闭时具有半闭板式(semi-closeddeck)。在本公开的背景下的敞板式气缸与闭板式气缸的差异能够在下面说明的图5至图8中更清楚地看到。
图5示出了包含横向钻孔通道580(在图5中不能完全地看到)的闭板式气缸体500的俯视图。特别地,横向钻孔通道580位于孔桥接部505中,接合气缸510和511的材料与气缸壁相邻地设置。与图4所示的各项相似,横向钻孔通道580包括用于使冷却剂流动通过通道580的入口515和出口516。气缸体500的闭板式部分通过顶面570的普遍分布示出,其为实心材料。没有将气缸510和511与气缸体500的其余部分分开的大的连续敞开空间。另外,能够看到位于相邻的气缸510与511之间的多个油通道521和522。紧固件孔533和534可以被攻丝或以其他方式设置螺纹,以容纳将气缸体500保持于其相应的气缸盖(未示出)的螺栓或其他紧固件。包括入口515、出口516、紧固件孔533和534、以及油通道521和522的特征沿着由气缸体500的顶面570限定的大致平坦的表面设置。顶面570也可以称为气缸体的板。如图5中所示,顶面570的大部分是围绕气缸510和511的实心材料,从而形成如上所述的闭板式气缸体。入口515与通道521之间以及出口516与通道522之间的分离能够在图5中清楚地看到。因此,水或第一冷却剂可以与油或第二冷却剂被分开地保持。
图6示出了图5的闭板式气缸体500的侧视截面图。如图所示,横向钻孔通道580包括从入口515通向顶点583(交汇点)的入口通道581。另外,通道580包括从顶点583通向顶面570处的出口516的出口通道582。当第一冷却剂被泵送或者通过其他方式推动通过入口515和出口516时,来自孔桥接部505的热量可以经由热交换传递至第一冷却剂,第一冷却剂再次向下游传递热量并且传递至气缸体500和气缸盖(未示出)之外。通过这种方式,当第二冷却剂被循环通过通道521和522以允许气缸在发动机暖机期间更快地热起来时,穿过横向钻孔通道580的第一冷却剂能够以比第二冷却剂更快的速度从孔桥接部505中移除热量。尽管热量可以更快地从孔桥接部505移除,但例如在位于油冷却通道521和522之间的气缸壁590中的热量可以较低的速度远离横向钻孔通道580被移除。气缸壁590提供了将气缸510与511分开的材料。
顶点583具有不同于图3的顶点383的形状,这作为横向钻孔通道可以如何根据设计因素(例如气缸间隔、孔桥接部尺寸以及入口/出口定位)在形状和尺寸方面变化的示例。在一个示例中,横穿孔桥接部505的水冷却通道(即,横向钻孔通道580)包括大致线性的入口通道581和大致线性的出口通道582,并且其中入口通道和出口通道在气缸体内于顶点583处连接。在另一个示例中,横穿孔桥接部505的水冷却通道从通道进入油冷却气缸体500的位置到通道离开油冷却气缸体的位置是大致弯曲的。其他形状也是可能的,属于本公开的范围内。
另外,从图6的侧视图能够看到,入口通道581和出口通道582具有基本相同的长度。因此,入口通道581伸入孔桥接部505中的角度与出口通道582伸入孔桥接部中的角度相同。例如,该角度可以是从顶面570到由通道581和582的长度限定的轴线测量的45度。换句话说,一般地,气缸盖的经由横向钻孔通道580横穿孔桥接部505的水冷却通道以大于0的第一角度伸入油冷却气缸体500中,并且以大于0的第二角度离开油冷却气缸体。应当理解的是,入口通道581和出口通道582的长度、角度和形状可以不同。例如,入口通道581和出口通道582可以不同的角度与顶面570相交。
图7示出了包含横向钻孔通道780(在图7中不能完全看到)的敞板式气缸体700的俯视图。通道780包括用于使第一冷却剂循环通过孔桥接部705的入口715和出口716。气缸体700包括多个气缸710和711以及多个油通道741和742。尽管在图7中仅示出了两个气缸,但应当理解的是,在气缸体700中可以包括更多的气缸。将图5和图7的油通道相比,油通道741和742通常沿着气缸710和711的周边设置并且围绕气缸710和711的周边延伸。气缸体700还包括与气缸710和711相邻的第一顶面770,而第二顶面771围绕第一顶面。如图7所示,第一顶面和第二顶面被油通道741和742分开。围绕气缸710和711的通道741和742的大的连续形状限定了气缸体700的敞板式部分。尽管没有在图7中示出,但可以存在连接顶面770和771的部分;但是与闭板式设计相比,敞板式设计的顶面在气缸体700的大部分中保持分开。紧固件孔733和734设置在第二顶面771中并且孔桥接部705位于第一顶面770中。注意,当气缸盖(未示出)附接至气缸体700时,气缸盖的水冷却通道(或第一冷却通道)与入口715和出口716流体连接。
图8示出了图7的敞板式气缸体700的侧视截面图。如图所示,横向钻孔通道780包括与在前面的图中描述的入口/出口通道类似的入口通道781和出口通道782。例如,通道781和782包含具有不同直径的多个部分,而通道581和582共有大致相同的直径。油通道741和742通常沿着气缸710和711的由顶面770限定的外周设置。紧固件孔733和734也能够与气缸壁790一起被看到。气缸壁790可以限定使气缸710与711分开的材料的一部分,其顶部称为孔桥接部705。另外,与图5和图6的气缸体500相比,气缸壁790可以包含比气缸壁590更少的材料,这是因为气缸体700是敞板式设计,而气缸体500是闭板式设计。
一种用于冷却图2至图8所示的系统的方法可以包括:通过第一冷却剂冷却气缸盖;通过第二冷却剂冷却气缸体,第二冷却剂是不同于第一冷却剂的液体;以及通过第一冷却剂冷却多个孔桥接部同时保持含有第一冷却剂和第二冷却剂的通道之间的分离,多个孔桥接部位于气缸体的相邻的气缸之间。在一些示例中,第一冷却剂是水而第二冷却剂是以低于第一冷却剂的速度移除热量的油或适当的冷却剂。冷却多个孔桥接部可以包括使第一冷却剂循环通过包含在每个孔桥接部中的通道。另外,冷却气缸盖和气缸体可以包括使第一冷却剂和第二冷却剂分别循环通过气缸盖和气缸体。应当理解的是,在第一冷却剂和第二冷却剂循环通过气缸盖和气缸体时,第一冷却剂和第二冷却剂并不混合。为了提供有效的冷却,第一冷却剂和第二冷却剂的温度在定位于气缸盖和气缸体外的一个或多个热交换器中降低。
通过这种方式,通过在敞板式气缸体或闭板式气缸体的孔桥接部中设置横向钻孔通道,位于相邻的气缸之间的孔桥接部的温度范围(即,局部温度)可以得到控制,同时允许气缸的其余部分在发动机暖机期间快速地变热。另外,增设横向钻孔通道可以不需要重新调节孔的间距,即,各个气缸之间的孔桥接部的厚度。因此,可以不需要对已有的气缸体进行大的重新设计,因而减小了与上述横向钻孔通道有关的成本。通过与水冷气缸体相比允许发动机更快速地暖机,所提出的油冷气缸体可以减小摩擦和排放从而提高了燃料经济性和发动机效率。另外,通过单独冷却的气缸盖和气缸体,与第一冷却剂和第二冷却剂有关的冷却系统可以被独立地控制或者彼此关联地控制。
注意,本文包括的示例性控制和估计程序可用于各种发动机和/或车辆系统结构。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中。本文所述的特定程序可代表任意数量的处理策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样,示出的各种行为、操作和/或功能可以在所示顺序执行、并行执行或者在一些情况下省略。类似地,处理顺序不一定需要实现本文所述示例性实施例的功能和优势,而是为了便于说明和描述而提供。所述行为、操作和/或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略而重复执行。此外,所述行为、操作和/或功能可以图形地表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬时存储器中的代码。
应当理解,本文公开的结构和布置在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解,因为众多变型是可能的。例如,上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同,这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。
Claims (10)
1.一种车辆发动机系统,其特征在于,包括:
具有水冷却通道的气缸盖;以及
油冷却气缸体,所述油冷却气缸体连接至所述气缸盖并且具有不连接至所述气缸盖的油通道,所述水冷却通道横穿定位在第一气缸与第二气缸之间的孔桥接部并穿入所述油冷却气缸体中且然后回到所述气缸盖中。
2.根据权利要求1所述的车辆发动机系统,其特征在于,所述油冷却气缸体还包括另外的气缸,在所述另外的气缸之间定位有孔桥接部,并且所述水冷却通道还横穿每个孔桥接部。
3.根据权利要求1所述的车辆发动机系统,其特征在于,横穿所述孔桥接部的所述水冷却通道以大于0的第一角度伸入所述油冷却气缸体中并且以大于0的第二角度从所述油冷却气缸体离开。
4.根据权利要求3所述的车辆发动机系统,其特征在于,横穿所述孔桥接部的所述水冷却通道包括线性的入口通道和线性的出口通道,并且所述入口通道和所述出口通道在所述气缸体内于顶点处连接。
5.根据权利要求3所述的车辆发动机系统,其特征在于,横穿所述孔桥接部的所述水冷却通道从所述水冷却通道进入所述油冷却气缸体的位置到所述水冷却通道离开所述油冷却气缸体的位置是弯曲的。
6.根据权利要求1所述的车辆发动机系统,其特征在于,所述油冷却气缸体还包括另外的油冷却通道,所述另外的油冷却通道与所述水冷却通道流体地分离并且不连接至所述气缸盖。
7.一种车辆发动机系统,其特征在于,包括:
气缸盖,所述气缸盖具有含有第一冷却剂的第一冷却通道;
气缸体,所述气缸体具有多个气缸以及含有第二冷却剂的第二冷却通道,所述第一冷却通道和所述第二冷却通道不流体地连接,所述气缸体可移除地附接至所述气缸盖;
多个孔桥接部,其中每个孔桥接部连接相邻的气缸;以及
多个横向钻孔通道,其中每个横向钻孔通道位于每个所述孔桥接部中并且包括入口和出口,所述入口和所述出口仅容纳所述第一冷却剂。
8.根据权利要求7所述的车辆发动机系统,其特征在于,每个所述横向钻孔通道还包括连接至所述入口的入口通道和连接至所述出口的出口通道,并且所述入口通道和所述出口通道在顶点处流体地接合。
9.根据权利要求8所述的车辆发动机系统,其特征在于,所述入口通道和所述出口通道以相同的角度与所述气缸体的顶面相交。
10.根据权利要求8所述的车辆发动机系统,其特征在于,所述入口通道和所述出口通道以不同的角度与所述气缸体的顶面相交。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |