RU135003U1

RU135003U1 - COOLING SYSTEM OF THE FUEL INJECTOR OF THE ENGINE WITH DIRECT INJECTION

Info

Publication number: RU135003U1
Application number: RU2012142903/06U
Authority: RU
Inventors: Тед БЕЙЕР; Джон Кристофер РИГГЕР
Original assignee: Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-11-27

Abstract

1. Система охлаждения топливной форсунки двигателя с непосредственным впрыском, содержащая:блок цилиндров, включающий в себя первый и второй каналы для охлаждающей жидкости, каждый из которых имеет отверстия;головку блока цилиндров, включающую в себя первый и второй каналы для охлаждающей жидкости, каждый их которых имеет отверстия, сообщающиеся с отверстиями блока, и имеющую расположенный под углом канал для топливной форсунки;выемку, выполненную в головке блока цилиндров на границе между головкой и блоком, и между указанными каналами охлаждающей жидкости блока, и между указанными каналами охлаждающей жидкости головки, при этом углубление выемки выполнено в направлении канала для форсунки; а такжепрокладку головки, имеющую прорезь, гидравлически связывающую отверстия каналов блока и головки с выемкой.2. Система по п.1, в которой прорезь перекрывает отверстия каналов охлаждающей жидкости в блоке цилиндров, отверстия каналов охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров, а также выемку.3. Система по п.1, в которой прорезь лишь частично перекрывает отверстия каналов охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и отверстия каналов охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров, и полностью перекрывает выемку.4. Система по п.1, в которой выемка отлита в головке блока цилиндров вблизи канала для топливной форсунки цилиндра и вблизи цилиндра, расположенного в указанном блоке цилиндров.5. Система по п.1, в которой диаметр канала для топливной форсунки уменьшается в направлении цилиндра, расположенного в блоке цилиндров.6. Система по п.1, в которой указанные каналы для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров расположены в1. A cooling system for a fuel injector of a direct injection engine, comprising: a cylinder block including first and second channels for coolant, each of which has openings; a cylinder head including first and second channels for coolant, each which has openings in communication with the openings of the block, and having an angled channel for the fuel injector; a recess made in the cylinder head at the boundary between the head and the block, and between these channels hlazhdayuschey block fluid and between said cooling head of fluid channels, wherein the recess recesses formed in the channel direction to the nozzle; as well as a head gasket having a slot, hydraulically connecting the openings of the channels of the block and head with a recess. 2. The system according to claim 1, in which the slot overlaps the openings of the coolant channels in the cylinder block, the openings of the coolant channels in the cylinder head, as well as the recess. The system according to claim 1, in which the slot only partially covers the openings of the coolant channels in the cylinder block and the openings of the coolant channels in the cylinder head, and completely covers the recess. The system according to claim 1, in which the recess is cast in the cylinder head near the channel for the fuel injector of the cylinder and near the cylinder located in the specified cylinder block. The system according to claim 1, in which the diameter of the channel for the fuel injector decreases in the direction of the cylinder located in the cylinder block. The system according to claim 1, wherein said channels for coolant in the cylinder block are located in

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Настоящая заявка относится к системам охлаждения топливных форсунок двигателей внутреннего сгорания с непосредственным впрыском.This application relates to cooling systems for fuel injectors of internal combustion engines with direct injection.

Уровень техникиState of the art

Двигатели внутреннего сгорания могут охлаждаться циркуляцией соответствующей охлаждающей жидкости через различные каналы или полости внутри двигателя.Internal combustion engines can be cooled by circulating the appropriate coolant through various channels or cavities inside the engine.

Для двигателей с непосредственным впрыском известны решения, в которых охлаждающую жидкость направляют выше топливных форсунок для простоты компоновки. При этом многие двигатели с непосредственным впрыском были разработаны без применения охлаждения под топливными форсунками, расположенными вблизи камеры сгорания. Тепло от камеры сгорания значительно повышает температуру на этих участках. Конструктивное исполнение охладителя с традиционной водяной рубашкой может оказаться невозможным.For direct injection engines, solutions are known in which coolant is directed above the fuel nozzles for ease of layout. However, many direct injection engines were developed without the use of cooling under the fuel nozzles located near the combustion chamber. The heat from the combustion chamber significantly increases the temperature in these areas. A cooler with a traditional water jacket may not be possible.

В некоторых решениях возможно использование литейного песчаного стержня под форсункой для создания полостей с охлаждающей жидкостью (см., например, патент США №5,682,850, дата публикации 04.11.1997, который может быть выбран в качестве ближайшего аналога). Однако из-за требований к толщине песчаного стержня и стенки получающийся в результате поток воды может проходить далеко от камеры сгорания, снижая тем самым эффективность процесса охлаждения. Кроме того, такие песчаные стержни могут оказаться довольно громоздкими и сложными в изготовлении. При таких решениях использование дополнительных металлических и песчаных стержней, для обеспечения пропускания охлаждающей жидкости вблизи горячих участков топливной форсунки (например, рядом с камерой сгорания), может привести к увеличению материальных затрат и стоимости конструкции, а также может потребоваться модификация существующих компонентов в блоке двигателя. Такие решения могут привести, например, к повышению затрат, менее эффективному охлаждению и к дополнительному весу.In some solutions, it is possible to use a foundry sand rod under the nozzle to create cavities with coolant (see, for example, US patent No. 5,682,850, publication date 04/11/1997, which can be chosen as the closest analogue). However, due to the requirements for the thickness of the sand rod and the wall, the resulting water flow can pass far from the combustion chamber, thereby reducing the efficiency of the cooling process. In addition, such sand rods can be quite bulky and difficult to manufacture. With such decisions, the use of additional metal and sand rods to ensure the passage of coolant near hot sections of the fuel nozzle (for example, near the combustion chamber) may lead to an increase in material costs and construction costs, and modification of existing components in the engine block may also be required. Such solutions can lead, for example, to higher costs, less efficient cooling and additional weight.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Для того чтобы хотя бы частично решить эти проблемы, в настоящей полезной модели предлагается двигатель с непосредственным впрыском, который включает в себя: первый и второй каналы охлаждающей жидкости, при этом каждый из них проходит от блока цилиндра к головке цилиндра; расположенный под углом канал для топливной форсунки в головке; выемку, расположенную между первым и вторым каналами для охлаждающей жидкости, при этом выемка углубляется в головку в направлении канала форсунки, а прокладка головки имеет прорезь, гидравлически (проточно) соединяющую первый и второй каналы с выемкой.In order to at least partially solve these problems, the present utility model proposes a direct injection engine, which includes: the first and second coolant channels, each of which passes from the cylinder block to the cylinder head; angled channel for the fuel injector in the head; a recess located between the first and second channels for coolant, while the recess deepens into the head in the direction of the nozzle channel, and the head gasket has a slot that hydraulically (flow) connects the first and second channels to the recess.

Таким образом, охлаждающая жидкость может быть направлена ниже форсунки вблизи камеры сгорания. Техническим результатом полезной модели является улучшение охлаждения форсунки с использованием минимального количества дополнительных средств и элементов, например, без дополнительных элементов из металла или литейных песчаных стержней в блоке двигателя (при его изготовлении), что позволяет снизить расходы, связанные с изготовлением и установкой новых компонентов, если это необходимо.Thus, the coolant can be directed below the nozzle near the combustion chamber. The technical result of the utility model is to improve the cooling of the nozzle using a minimum amount of additional tools and elements, for example, without additional elements of metal or foundry sand cores in the engine block (during its manufacture), which allows to reduce the costs associated with the manufacture and installation of new components, if necessary.

Кроме того, при направлении охлаждающей жидкости таким способом под каналом для установки форсунки, можно использовать сравнительно меньшее количество охлаждающей жидкости (например, по сравнению с количеством охладителя, текущего в первом и втором каналах для охлаждающей жидкости) для охлаждения топливной форсунки. Перепад давления между первым и вторым каналами охлаждающей жидкости может привести к тому, что относительно небольшое количество охлаждающей жидкости будет «утекать» в выемку под отверстием форсунки. Относительно небольшое количество охлаждающей жидкости, попадающее под канал для установки форсунки, может быть достаточным для снижения температуры топливной форсунки, установленной в нем.In addition, when directing the coolant in this way under the channel for installing the nozzle, you can use a relatively smaller amount of coolant (for example, compared with the amount of cooler flowing in the first and second channels for the coolant) to cool the fuel nozzle. The pressure differential between the first and second channels of the coolant can cause a relatively small amount of coolant to “leak” into the recess under the nozzle opening. A relatively small amount of coolant falling under the channel for installing the nozzle may be sufficient to lower the temperature of the fuel nozzle installed in it.

Кроме того, степень охлаждения форсунки может регулироваться, например, путем изменения размера и/или формы прорезей в прокладке. Кроме того, вес отливки может быть уменьшен, например, с помощью выемок, формируемых в головке блока цилиндра. Далее, интенсификация охлаждения форсунки может способствовать большей долговечности системы и может привести к снижению степени нагрева топлива, что также может улучшить характеристики двигателя.In addition, the degree of cooling of the nozzle can be adjusted, for example, by changing the size and / or shape of the slots in the gasket. In addition, the weight of the casting can be reduced, for example, by recesses formed in the cylinder head. Further, intensification of the nozzle cooling can contribute to a longer system life and can lead to a decrease in the degree of fuel heating, which can also improve engine performance.

Необходимо понимать, что вышеприведенное краткое описание дается для того, чтобы в упрощенной форме представить концепции, которые далее даются в более подробном описании. Оно не предназначено для выявления ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется единственно формулой полезной модели, которая приводится после подробного описания. Кроме того, заявленный объект не ограничивается случаями реализации, предназначенных для разрешения проблем, отмеченных выше или же в любой части настоящего описания.You must understand that the above brief description is given in order to present in a simplified form the concepts that are further given in a more detailed description. It is not intended to identify key or essential features of the claimed object, the volume of which is determined solely by the utility model formula, which is given after a detailed description. In addition, the claimed object is not limited to cases of implementation intended to resolve the problems noted above or in any part of the present description.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На ФИГ.1 показан пример двигателя с непосредственным впрыском.FIG. 1 shows an example of a direct injection engine.

На ФИГ.2-6 показаны различные виды двигателя с элементами охлаждения топливной форсунки.Figure 2-6 shows various types of engine with cooling elements of the fuel injector.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Нижеследующее описание относится к системам и методам охлаждения топливной форсунки двигателя с непосредственным впрыском топлива, подобного показанному на ФИГ.1.The following description relates to systems and methods for cooling a fuel injector of an engine with direct fuel injection, similar to that shown in FIG. 1.

Для того, чтобы пропустить охлаждающую жидкость непосредственно под топливной форсункой, прилегающей к камере сгорания двигателя с непосредственным впрыском, под форсункой может быть отлита выемка, и может быть установлена прокладка с прорезью для того, чтобы направить охлаждающую жидкость от стержня (проема) существующей водяной рубашки в выемку под форсункой, как показано на ФИГ.2-6.In order to let coolant flow directly under the fuel injector adjacent to the direct injection engine combustion chamber, a recess may be cast under the nozzle and a gasket with a slot may be installed to direct coolant from the core (opening) of the existing water jacket into the recess under the nozzle as shown in FIGS. 2-6.

Проведение таким способом охлаждающей жидкости непосредственно под топливной форсункой может привести к усилению охлаждения форсунки. Кроме того, при таком решении форсунка может быть охлаждена с минимальным количеством дополнительных средств и элементов, например, без использования дополнительных элементов из металла или литейного песчаного стержня в блоке двигателя, что позволяет снизить расходы, связанные с изготовлением и установкой новых компонентов.Conducting coolant in this way directly below the fuel injector can lead to increased cooling of the injector. In addition, with this solution, the nozzle can be cooled with a minimum amount of additional tools and elements, for example, without the use of additional elements of metal or a foundry sand core in the engine block, which reduces the costs associated with the manufacture and installation of new components.

Кроме того, степень охлаждения форсунки может регулироваться, например, путем изменения размера и/или формы прорезей в прокладке. Далее, вес отливки может быть уменьшен, например, с помощью выемок, формируемых в головке блока цилиндров. Кроме того, интенсификация охлаждения форсунки может способствовать большей долговечности системы и привести к снижению степени нагрева топлива, что также может улучшить характеристики двигателя.In addition, the degree of cooling of the nozzle can be adjusted, for example, by changing the size and / or shape of the slots in the gasket. Further, the weight of the casting can be reduced, for example, by recesses formed in the cylinder head. In addition, the intensification of nozzle cooling can contribute to a longer system life and lower fuel heating, which can also improve engine performance.

Рассмотрим ФИГ.1, на которой схематически показан один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в движительный комплекс автомобиля. Двигатель 10 может контролироваться, по крайней мере, частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входным сигналом (воздействием) от оператора 132 автомобиля через устройство ввода 130. В этом примере устройство ввода 130 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала РР, пропорционального положению педали. Камера сгорания (то есть цилиндр) 30 двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания 32 с поршнем 36, расположенным в ней. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40, так что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть связан по крайней мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему передачи. Далее, стартер может быть связан с коленчатым валом 40 через маховик для обеспечения запуска двигателя 10.Consider FIG. 1, which schematically shows one cylinder of a multi-cylinder engine 10, which can be included in the propulsion system of the car. The engine 10 can be controlled, at least in part, by a control system including a controller 12, and an input signal (action) from a car operator 132 through an input device 130. In this example, an input device 130 includes an accelerator pedal and a position sensor 134 pedals to generate a PP signal proportional to the position of the pedal. The combustion chamber (i.e., cylinder) 30 of the engine 10 may include the walls of the combustion chamber 32 with a piston 36 located therein. The piston 36 may be connected to the crankshaft 40, so that the reciprocating motion of the piston is converted into rotational motion of the crankshaft. The crankshaft 40 may be coupled to at least one drive wheel of the vehicle via an intermediate transmission system. Further, the starter can be connected to the crankshaft 40 through the flywheel to ensure that the engine 10 is started.

Камера сгорания 30 может получать воздух на входе от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выбрасывать выхлопные газы сгорания через выпускной патрубок 48. Впускной коллектор 44 и выпускной патрубок 48 могут избирательно сообщаться с камерой сгорания 30 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах выполнения камера сгорания 30 может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.The combustion chamber 30 may receive air at the inlet from the intake manifold 44 through the intake channel 42 and may exhaust exhaust gases through the exhaust pipe 48. The intake manifold 44 and the exhaust pipe 48 may selectively communicate with the combustion chamber 30 through the corresponding intake valve 52 and exhaust valve 54 In some embodiments, the combustion chamber 30 may include two or more inlet valves and / or two or more exhaust valves.

Впускной клапан 52 может управляться контроллером 12 через электрический привод 51 клапана (EVA). Аналогично, выпускной клапан 54 может управляться контроллером 12 через EVA 53. При некоторых условиях контроллер 12 может варьировать сигналы, посылаемые на приводы 51 и 53, для контроля открытия и закрытия соответствующих впускного и выпускного клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может быть определено датчиками положения клапанов 55 и 57, соответственно. В альтернативных вариантах один или несколько впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие одним или более кулачками, а также, чтобы варьировать работу клапанов, могут использоваться одна или несколько коммутаций профилей кулачков (CPS), изменяемые фазы (синхронизация) кулачков (VCT), изменяемые фазы (синхронизация) клапанов (VVT) и/или системы переменной высоты подъема клапанов (VVL). Например, цилиндр 30 может альтернативно иметь впускной клапан, управляемый с помощью электрического привода и выпускной клапан, управляемый путем срабатывания кулачка, включая CPS и/или VCT.The inlet valve 52 may be controlled by the controller 12 through an electric valve actuator 51 (EVA). Similarly, exhaust valve 54 may be controlled by controller 12 through EVA 53. Under certain conditions, controller 12 may vary the signals sent to actuators 51 and 53 to control the opening and closing of respective intake and exhaust valves. The position of the intake valve 52 and exhaust valve 54 can be determined by the position sensors of the valves 55 and 57, respectively. In alternative embodiments, one or more inlet and outlet valves may be actuated by one or more cams, and also, to vary the operation of the valves, one or more cam profile switching (CPS), variable cam phases (synchronization), VCT, variable can be used valve phase (synchronization) (VVT) and / or variable valve lift (VVL) systems. For example, cylinder 30 may alternatively have an inlet valve controlled by an electric actuator and an exhaust valve controlled by a cam, including CPS and / or VCT.

В данном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться срабатыванием кулачка через соответствующие системы приводов 51 и 53 кулачков. Каждая из систем приводов 51 и 53 кулачков может включать в себя один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько коммутаций профиля кулачков (CPS), изменяемые фазы (синхронизацию) кулачков (VCT), изменяемые фазы (синхронизацию) клапанов (VVT) и/или системы переменной высоты подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12, чтобы варьировать работу клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться положением датчиков 55 и 57, соответственно. В альтернативных вариантах впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться электрическим приводом клапана. Например, цилиндр 30 может альтернативно иметь впускной клапан, управляемый электрическим приводом клапана, и выпускной клапан, управляемый с помощью срабатывания кулачкового привода, включая системы CPS и/или VCT.In this example, the inlet valve 52 and the exhaust valve 54 can be controlled by cam operation via respective cam drive systems 51 and 53. Each of the cam drive systems 51 and 53 can include one or more cams and can use one or more cam profile switching (CPS), variable cam phases (synchronization) (VCT), variable valve phases (synchronization) (VVT) and / or variable valve lift (VVL) systems that can be controlled by controller 12 to vary valve performance. The position of the intake valve 52 and exhaust valve 54 may be determined by the position of the sensors 55 and 57, respectively. In alternative embodiments, the intake valve 52 and / or exhaust valve 54 may be controlled by an electric valve actuator. For example, cylinder 30 may alternatively have an inlet valve controlled by an electric valve actuator and an exhaust valve controlled by actuation of a cam drive, including CPS and / or VCT systems.

Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с камерой сгорания 30 для непосредственного введения в нее топлива пропорционально длительности импульса сигнала FPW, полученного от контроллера 12 через электронный привод 68. Таким образом, топливная форсунка 66 предусматривает то, что известно как непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания 30. Топливная форсунка может быть установлена, например, на боковой стороне камеры сгорания либо на верхней части камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 по топливной системе (не показана), включая топливный бак, топливный насос и топливораспределитель. В некоторых вариантах выполнения камера сгорания 30 может альтернативно или дополнительно включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно как впрыск топлива во впускные каналы перед камерой сгорания 30.The fuel injector 66 is shown connected directly to the combustion chamber 30 for directly introducing fuel into it in proportion to the pulse width of the FPW signal received from the controller 12 through the electronic drive 68. Thus, the fuel injector 66 provides what is known as direct injection of fuel into the combustion chamber 30 The fuel nozzle may be mounted, for example, on the side of the combustion chamber or on the upper part of the combustion chamber. Fuel may be supplied to fuel injector 66 via a fuel system (not shown), including a fuel tank, a fuel pump, and a fuel rail. In some embodiments, the combustion chamber 30 may alternatively or additionally include a fuel injector located in the intake manifold 44, in a configuration that provides what is known as injecting fuel into the intake ducts in front of the combustion chamber 30.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может быть изменено контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, совмещенный с дросселем 62, что представляет собой систему, которая обычно называется электронным управлением дроссельной заслонкой (ETC). Таким образом, дроссель 62 может управляться так, чтобы варьировать потребление воздуха, подаваемого в камеру сгорания 30, относительно других цилиндров двигателя. Сигнал ТР состояния дросселя может показывать контроллеру 12 положение дроссельной заслонки 64. Впускной канал 42 может включать в себя датчик расхода воздуха 120 и датчик давления воздуха в коллекторе 122 для подачи соответствующих сигналов MAF и MAP на контроллер 12.The inlet channel 42 may include a throttle valve 62 with a throttle valve 64. In this particular example, the position of the throttle valve 64 can be changed by the controller 12 using a signal supplied to an electric motor or actuator coupled to the throttle valve 62, which is a system that typically called electronic throttle control (ETC). Thus, the throttle 62 can be controlled so as to vary the consumption of air supplied to the combustion chamber 30 relative to other engine cylinders. The throttle state signal TP may indicate to the controller 12 the position of the throttle valve 64. The inlet channel 42 may include an air flow sensor 120 and an air pressure sensor in the manifold 122 for supplying respective MAF and MAP signals to the controller 12.

Система зажигания 88 может обеспечить подачу искры зажигания в камеру сгорания 30 через свечу зажигания 92 в ответ на сигнал опережения зажигания SA от контроллера 12, в соответствии с выбранными режимами работы. Несмотря на то что показаны компоненты зажигания, в некоторых вариантах выполнения камера сгорания 30 или одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме с воспламенением от сжатия, с искрой или без искры зажигания.The ignition system 88 may provide an ignition spark to the combustion chamber 30 through the spark plug 92 in response to the ignition timing signal SA from the controller 12, in accordance with the selected operating modes. Although ignition components are shown, in some embodiments, the combustion chamber 30 or one or more other combustion chambers of the engine 10 can operate in compression ignition mode, with or without a spark.

Датчик выхлопных газов 126 показан связанным с выхлопным патрубком 48 вверх по потоку от устройства контроля выбросов 70. В качестве датчика 126 может использоваться любой подходящий датчик для определения соотношения выхлопные газы/ воздух/топливо, такие как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислород/выхлопные газы), кислородный датчик с двумя состояниями или датчики EGO, HEGO (EGO с подогревом), NOx, НС или СО. Устройство контроля выбросов 70 показано как расположенное вдоль выхлопного патрубка 48 вниз по потоку от датчика выхлопных газов 126. Устройством 70 может быть трехкомпонентный катализатор (TWC), ловушка NOx, различные другие средства контроля выбросов или их комбинации. В некоторых вариантах выполнения во время работы двигателя 10 устройство по контролю выбросов 70 может периодически переустанавливаться на основе работы по крайней мере одного цилиндра двигателя в рамках определенного соотношения воздух/топливо.The exhaust gas sensor 126 is shown connected to the exhaust pipe 48 upstream of the emission control device 70. As a sensor 126, any suitable sensor may be used to determine the exhaust gas / air / fuel ratio, such as a linear oxygen sensor or UEGO (universal or wide-range sensor oxygen / exhaust gas), two-state oxygen sensor, or EGO, HEGO (heated EGO), NOx, HC, or CO sensors. The emission control device 70 is shown as being located along the exhaust pipe 48 downstream of the exhaust gas sensor 126. The device 70 may be a three-way catalyst (TWC), a NOx trap, various other emission control devices, or combinations thereof. In some embodiments, while the engine 10 is operating, the emission control device 70 may periodically be reinstalled based on the operation of at least one engine cylinder within a certain air / fuel ratio.

Контроллер 12, показанный на ФИГ.1 как микрокомпьютер, включает в себя микропроцессорный блок 102, порты ввода/вывода 104, электронный носитель информации для исполняемых программ и калибровочных установок, показанный как чип памяти 106, с атрибутом «только для чтения» в данном конкретном примере, оперативную память с произвольной выборкой 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, в дополнение к тем сигналам, о которых уже говорилось ранее, в том числе сигнал измерения массового расхода всасываемого воздуха (MAF) от датчика массового расхода воздуха 120; сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 112, связанного муфтой охлаждения 114; сигнал считывания характеристик зажигания (PIP) с датчика Холла 118 (или другого типа), связанного с коленчатым валом 40, сигнал положения дроссельной заслонки (ТР) с датчика положения дроссельной заслонки и сигнал абсолютного давления во впускном коллекторе, MAP, от датчика 122. Сигнал скорости вращения коленчатого вала, RPM, может генерироваться контроллером 12 от сигнала PIP. Сигнал давления во впускном коллекторе MAP от датчика давления во впускном коллекторе может быть использован для получения показания вакуума, или давления во впускном коллекторе. Следует обратить внимание на то, что могут использоваться различные комбинации вышеуказанных датчиков, например, датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрического функционирования датчик MAP может выдать показания крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с показаниями частоты оборотов двигателя, может обеспечить оценку расхода (в том числе воздуха) потока, всасываемого в цилиндр. В одном из примеров датчик 118, который также используется в качестве датчика оборотов двигателя, может сгенерировать определенное количество равноотстоящих импульсов при каждом обороте коленчатого вала.The controller 12, shown in FIG. 1 as a microcomputer, includes a microprocessor unit 102, input / output ports 104, an electronic storage medium for executable programs and calibration settings, shown as a memory chip 106, with a read-only attribute in this particular for example, random access memory 108, non-volatile memory 110, and a data bus. The controller 12 may receive various signals from sensors associated with the engine 10, in addition to those signals that have already been mentioned, including a measurement signal of the mass flow rate of intake air (MAF) from the mass flow rate sensor 120; an engine coolant temperature (ECT) signal from a temperature sensor 112 coupled to a cooling sleeve 114; a signal for reading the ignition characteristics (PIP) from the Hall sensor 118 (or another type) associated with the crankshaft 40, a throttle position (TP) signal from the throttle position sensor and an absolute pressure signal in the intake manifold, MAP, from sensor 122. Signal the rotational speed of the crankshaft, RPM, may be generated by the controller 12 from the PIP signal. The pressure signal in the intake manifold MAP from the pressure sensor in the intake manifold can be used to obtain a vacuum or pressure in the intake manifold. It should be noted that various combinations of the above sensors can be used, for example, a MAF sensor without a MAP sensor, or vice versa. During stoichiometric operation, the MAP sensor can provide engine torque readings. In addition, this sensor, along with engine speed readings, can provide an estimate of the flow rate (including air) of the flow drawn into the cylinder. In one example, the sensor 118, which is also used as the engine speed sensor, can generate a certain number of equally spaced pulses for each revolution of the crankshaft.

Как описано выше, на ФИГ.1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, каждый цилиндр может также включать в себя свой набор приемных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечи зажигания и т.д.As described above, FIG. 1 shows only one cylinder of a multi-cylinder engine, each cylinder may also include its own set of intake / exhaust valves, fuel nozzle, spark plugs, etc.

ФИГ.2 схематически показывает трехмерное изображение с пространственным разделением деталей 200 примерного двигателя, например, двигателя 10, включая головку 202 цилиндра, прокладку 204 головки цилиндра и блок цилиндров 206. Различные компоненты и особенности двигателя 10 показаны более подробно и с разных точек наблюдения на ФИГ.3-6 и описаны ниже в настоящем документе.FIG.2 schematically shows a three-dimensional image with a spatial separation of parts 200 of an exemplary engine, for example, engine 10, including the cylinder head 202, the cylinder head gasket 204 and the cylinder block 206. Various components and features of the engine 10 are shown in more detail and from different observation points in FIG. .3-6 and are described below in this document.

Блок цилиндров 206 (или блок двигателя) представляет собой обработанную отливку (или, в некоторых примерах, сборку модулей), содержащую множество цилиндрически просверленных отверстий для поршней, например, поршня 36 поршневого двигателя внутреннего сгорания возвратно-поступательного типа с несколькими цилиндрами. Пример такого двигателя показан на ФИГ.2 и включает в себя четыре цилиндра 208А, 208В, 208С и 208D, расположенных в ряд. Тем не менее, следует понимать, что хотя, например, на ФИГ.2 показан двигатель с четырьмя цилиндрами, расположенными в ряд, может быть использовано любое количество цилиндров и другие конфигурации расположения цилиндров.The cylinder block 206 (or engine block) is a machined casting (or, in some examples, an assembly of modules) containing a plurality of cylindrically drilled holes for pistons, for example, a piston 36 of a reciprocating reciprocating internal combustion engine with several cylinders. An example of such an engine is shown in FIG. 2 and includes four cylinders 208A, 208B, 208C and 208D arranged in a row. However, it should be understood that although, for example, FIG. 2 shows an engine with four cylinders arranged in a row, any number of cylinders and other configurations of cylinder arrangement can be used.

Головка 202 блока цилиндров находится над цилиндрами сверху блока цилиндров 206. Головка 202 включает в себя платформу, содержащую часть каждой камеры сгорания, а также различные другие компоненты двигателя, такие как тарельчатые клапаны и свечи зажигания. Головка 202 блока цилиндров также включает в себя множество каналов для установки форсунок для подачи топлива в цилиндры. Например, как показано на ФИГ.2, головка 202 блока цилиндров включает в себя каналы форсунок 216А, 216В, 216С и 216D для установки топливных форсунок для подачи топлива в цилиндры 208А, 208В, 208С и 208D соответственно. Каждый канал для форсунки может быть расположен вблизи с передней стороны соответствующего цилиндра по центру и выше соответствующего цилиндра.The cylinder head 202 is located above the cylinders on top of the cylinder block 206. The head 202 includes a platform containing a portion of each combustion chamber, as well as various other engine components, such as poppet valves and spark plugs. The cylinder head 202 also includes a plurality of channels for installing nozzles for supplying fuel to the cylinders. For example, as shown in FIG. 2, the cylinder head 202 includes nozzle channels 216A, 216B, 216C and 216D for installing fuel nozzles for supplying fuel to the cylinders 208A, 208B, 208C and 208D, respectively. Each nozzle channel may be located near the front of the corresponding cylinder in the center and above the corresponding cylinder.

Прокладка 204 головки расположена между блоком цилиндров 206 и головкой 202 цилиндра. Прокладка 204 сопрягается с головкой блока цилиндров и предназначена для герметизации цилиндров и уменьшения течи охладителя. Прокладка 204 включает в себя множество цилиндрических вырезов, по одному на каждый цилиндр в двигателе. Каждый цилиндрический вырез в прокладке 204 имеет, по существу, те же размер и форму, что и цилиндр в блоке цилиндров 206. Когда прокладка 204 находится в установленном положении на верхней части блока цилиндров 206, каждый цилиндрический вырез в прокладке 204 совмещается с соответствующим цилиндром в блоке цилиндров 206. Например, как показано на ФИГ.2, прокладка 204 включает в себя цилиндрические вырезы 218А, 218В, 218С и 218D, соответствующие цилиндрам 208А, 208В, 208С и 208D.A head gasket 204 is located between the cylinder block 206 and the cylinder head 202. Gasket 204 mates with the cylinder head and is designed to seal the cylinders and reduce leakage of the cooler. The gasket 204 includes a plurality of cylindrical cutouts, one for each cylinder in the engine. Each cylindrical cutout in the gasket 204 has substantially the same size and shape as the cylinder in the cylinder block 206. When the gasket 204 is in the installed position on the top of the cylinder block 206, each cylindrical cutout in the gasket 204 is aligned with the corresponding cylinder in cylinder block 206. For example, as shown in FIG. 2, the gasket 204 includes cylindrical cutouts 218A, 218B, 218C and 218D corresponding to cylinders 208A, 208B, 208C and 208D.

Двигатель 10 включает в себя множество каналов для охладителя или полостей охлаждающей жидкости в нем. Такие полости охлаждающей жидкости или каналы могут быть, например, получены с использованием литейных песчаных стержней во время процесса литья. В частности, блок цилиндров 206 содержит множество каналов или полостей 210 для подачи охладителя от источника 212 охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость от источника 212 охлаждающей жидкости может циркулировать через полости 210 для охладителя, охлаждая участки двигателя.The engine 10 includes a plurality of channels for a cooler or coolant cavities therein. Such coolant cavities or channels can, for example, be obtained using sand casting rods during the casting process. In particular, the cylinder block 206 comprises a plurality of channels or cavities 210 for supplying a cooler from a source of coolant 212. Coolant from a source of coolant 212 can circulate through cooler cavities 210 to cool engine portions.

На верхней поверхности блока цилиндров 206 может быть расположено большое количество отверстий для охлаждающей жидкости. Множество отверстий для охлаждающей жидкости в верхней поверхности блока цилиндров 206 может помочь в доставке охладителя к другим компонентами двигателя. Например, множество отверстий для охлаждающей жидкости в верхней поверхности блока цилиндров 206 может быть связано с множеством полостей 220 охлаждающей жидкости в головке 202 блока цилиндров через множество отверстий охлаждающей жидкости на нижней стороне головки 202 блока цилиндров.A large number of coolant openings may be located on the upper surface of the cylinder block 206. A plurality of coolant openings in the upper surface of the cylinder block 206 may assist in delivering the cooler to other engine components. For example, a plurality of coolant holes in an upper surface of a cylinder block 206 may be associated with a plurality of coolant cavities 220 in a cylinder head 202 through a plurality of coolant holes on a lower side of a cylinder head 202.

Например, двигатель может иметь несколько пар каналов охлаждающей жидкости (каналы каждой пары далее обозначены как первый и второй), каждый каналов пары проходит от блока цилиндров к головке блока цилиндров. А именно, блок цилиндров может иметь первый и второй каналы для охлаждающей жидкости, каждый из которых имеет отверстия; и головка блока цилиндров может иметь первый и второй каналы для охлаждающей жидкости, каждый из которых имеет отверстия. Кроме того, первый и второй каналы охлаждающей жидкости, проходящие от блока цилиндров к головке блока цилиндров, могут включать в себя отверстия в блоке цилиндров и отверстия в головке блока цилиндров. В некоторых реализациях отверстия в блоке цилиндров могут иметь меньший размер, чем отверстия в головке цилиндров и полностью ими перекрываться.For example, an engine may have several pairs of coolant channels (the channels of each pair are further designated as the first and second), each channel of the pair passes from the cylinder block to the cylinder head. Namely, the cylinder block may have first and second channels for coolant, each of which has openings; and the cylinder head may have first and second channels for coolant, each of which has openings. In addition, the first and second coolant channels extending from the cylinder block to the cylinder head may include openings in the cylinder block and openings in the cylinder head. In some implementations, the openings in the cylinder block may be smaller than the openings in the cylinder head and completely overlap.

Так, например, на ФИГ.2 показана совокупность отверстий охлаждающей жидкости 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 и 244 на верхней поверхности блока цилиндров 206, расположенных вблизи периметров цилиндров. Отверстия охлаждающей жидкости 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 и 244 могут быть проточно связаны с соответствующими отверстиями 222, 230', 232', 234', 236', 238', 240', 242' и 244' в нижней части головки цилиндра 202, так что охлаждающая жидкость может циркулировать по всему двигателю.So, for example, FIG. 2 shows the set of coolant holes 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 and 244 on the upper surface of the cylinder block 206 located near the perimeters of the cylinders. The coolant openings 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 and 244 may be fluidly connected to the corresponding openings 222, 230 ', 232', 234 ', 236', 238 ', 240', 242 'and 244 'at the bottom of the cylinder head 202, so that coolant can circulate throughout the engine.

Отверстия охлаждающей жидкости в верхней части блока цилиндров могут передавать охлаждающую жидкость к каналам охлаждающей жидкости в головке цилиндра через совокупность передающих элементов прокладки 204. Этими передающими элементами могут служить прорези в прокладке, проходящие сквозь нее, позволяющие охлаждающей жидкости протекать через прокладку из каналов охлаждающей жидкости в блоке цилиндров к каналам охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров, или наоборот. Например, как показано на ФИГ.2, прокладка 204 включает в себя элементы перехода 224, которые обеспечивают гидравлическое сообщение отверстий 222 для охлаждающей жидкости в головке 202 цилиндра с отверстиями 214 для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров 206. Следует понимать, что каналы охлаждающей жидкости, отверстия и элементы перехода, показанные на ФИГ.2, приведены исключительно как примеры, и двигатель 10 может включать в себя различные каналы охлаждающей жидкости, отверстия охлаждающей жидкости, и элементы перехода охлаждающей жидкости, не показанные на ФИГ.2.The coolant openings in the upper part of the cylinder block can transfer coolant to the coolant channels in the cylinder head through a combination of transmission gaskets 204. These transmission elements can be cuts in the gasket passing through it, allowing coolant to flow through the gasket from the coolant channels into the cylinder block to the coolant channels in the cylinder head, or vice versa. For example, as shown in FIG. 2, the gasket 204 includes transition elements 224 that provide fluid communication between the coolant holes 222 in the cylinder head 202 and the coolant holes 214 in the cylinder block 206. It will be understood that the coolant channels the holes and transition elements shown in FIG. 2 are provided solely as examples, and the engine 10 may include various coolant channels, coolant holes, and coolant transition elements, not It seemed in FIG 2.

Учитывая, что каналы для форсунок в головке блока цилиндров препятствовали бы проходу охлаждающей жидкости в направлении от блока цилиндров к головке цилиндра, непосредственно под отверстиями 216 топливной форсунки отверстия для охлаждающей жидкости не располагаются. Вместо этого в некоторых реализациях отверстия для охлаждающей жидкости и каналы охлаждающей жидкости могут располагаться сбоку от участков двигателя, вблизи боковых сторон и/или верхних частей отверстий для форсунок.Given that the nozzle channels in the cylinder head would prevent the coolant from flowing in the direction from the cylinder block to the cylinder head, there are no coolant openings directly below the fuel injector openings 216. Instead, in some implementations, coolant openings and coolant channels may be located on the side of engine portions, close to the sides and / or top of the nozzle openings.

Для того чтобы охладить участки двигателя вблизи форсунок и ниже их, например, охладить участки форсунок, прилегающие к камерам сгорания, в нижней части головки цилиндра, под каждым отверстием форсунки отлиты выемки или карманы. Каждая выемка или карман могут проходить вверх от нижней поверхности головки цилиндра к нижней наклонной поверхности отверстия для топливной форсунки, например, выемка может быть выдавлена в направлении к отверстию для форсунки таким образом, чтобы охлаждающая жидкость могла быть направлена ближе к отверстию для форсунки. Кроме того, выемка может быть расположена между первым и вторым каналами охлаждающей жидкости, проходящими от блока цилиндров к головке блока цилиндров. Например, как показано на ФИГ.2, выемки 226А, 226В, 226С и 226D расположены под отверстиями форсунки 216А, 216В, 216С и 216D, соответственно. Сбоку от каждой выемки расположены отверстия для охладителя в головке цилиндров, например на ФИГ.2 показано, что по бокам от выемки 226А расположены отверстия 230' и 232' для охлаждающей жидкости.In order to cool sections of the engine near the nozzles and below them, for example, to cool the sections of the nozzles adjacent to the combustion chambers, in the lower part of the cylinder head, recesses or pockets are cast under each nozzle opening. Each recess or pocket may extend upward from the lower surface of the cylinder head to the lower inclined surface of the fuel nozzle opening, for example, the recess may be extruded towards the nozzle opening so that coolant can be directed closer to the nozzle opening. In addition, a recess may be located between the first and second coolant channels extending from the cylinder block to the cylinder head. For example, as shown in FIG. 2, recesses 226A, 226B, 226C and 226D are located under the nozzle openings 216A, 216B, 216C and 216D, respectively. Cooler holes are located on the side of each recess in the cylinder head, for example, FIG. 2 shows that holes 230 'and 232' for the coolant are located on the sides of the recess 226A.

Непосредственно под каждым каналом для форсунки, в прокладке, прилегающей к передней части каждого цилиндра, имеется несколько элементов перехода или прорезей. Каждая прорезь, расположенная под соответствующим отверстием форсунки, имеет размер и/или форму, позволяющую, по крайней мере частично, охватывать отверстия для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и в головке блока цилиндров, прилегающих к соответствующему отверстию форсунки. В некоторых реализациях такая прорезь может лишь частично охватывать каналы для охлаждающей жидкости и полностью охватывать выемку. Каждая прорезь гидравлически связывает соответствующую пару каналов для охлаждающей жидкости с соответствующей выемкой в головке цилиндра. А именно, прорези в прокладке проходят сквозь всю прокладку и обеспечивают поточную связь с литьевыми стержнями водяной рубашки, а именно, с каналами 210 для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и каналами 220 для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров. Таким образом, охлаждающая жидкость может протекать вверх через прорези прокладки в выемки головки цилиндра и вниз через прорези прокладки.Directly under each channel for the nozzle, in the gasket adjacent to the front of each cylinder, there are several transition elements or slots. Each slot located under the corresponding nozzle opening has a size and / or shape that allows at least partially covering the coolant holes in the cylinder block and in the cylinder head adjacent to the corresponding nozzle hole. In some implementations, such a slot can only partially cover the channels for the coolant and completely cover the recess. Each slot hydraulically couples a corresponding pair of coolant channels to a corresponding recess in the cylinder head. Namely, the slots in the gasket pass through the entire gasket and provide in-line communication with the injection rods of the water jacket, namely, channels 210 for the coolant in the cylinder block and channels 220 for the coolant in the cylinder head. Thus, the coolant can flow up through the gasket slots into the recesses of the cylinder head and down through the gasket slots.

Например, как показано на ФИГ.2, прорези 228А, 228В, 228С и 228D выполнены в прокладке 204 в передней части вблизи цилиндрических отверстий 218А, 218В, 218С и 218D, соответственно. Каждая прорезь в прокладке, по крайней мере частично, охватывает отверстия для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров и отверстия для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров. Например, прорезь 228А, по крайней мере частично, перекрывает отверстия для охлаждающей жидкости 230 и 232 в блоке цилиндров и отверстия охлаждающей жидкости 230' и 232' в головке блока цилиндров, так что охлаждающая жидкость может течь вверх через прорезь 228А прокладки, в выемку 226А в головке цилиндра и вниз через прорезь 228А прокладки, через отверстия для охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и головке.For example, as shown in FIG. 2, slots 228A, 228B, 228C, and 228D are formed in the gasket 204 in the front near the cylindrical holes 218A, 218B, 218C, and 218D, respectively. Each slot in the gasket, at least partially, covers the coolant holes in the cylinder head and the coolant holes in the cylinder block. For example, the slot 228A, at least partially, covers the coolant holes 230 and 232 in the cylinder block and the coolant holes 230 'and 232' in the cylinder head, so that the coolant can flow upward through the gasket slot 228A, into the recess 226A in the cylinder head and down through the gasket slot 228A, through the coolant holes in the cylinder block and head.

На ФИГ.3 показан частичный вид нижней части головки цилиндра. Различные компоненты и конфигурации компонентов представлены на ФИГ.3 в приблизительном масштабе.Figure 3 shows a partial view of the lower part of the cylinder head. Various components and component configurations are shown in FIG. 3 in an approximate scale.

Головка блока цилиндров включает в себя совокупность механических крепежных элементов 302 для соединения различных компонентов двигателя, например, для присоединения головки цилиндра к прокладке и блоку цилиндров, например, с помощью гаек, болтов, сварки и тому подобного.The cylinder head includes a plurality of mechanical fasteners 302 for connecting various engine components, for example, to attach the cylinder head to the gasket and cylinder block, for example, using nuts, bolts, welding, and the like.

Каждый цилиндр в двигателе (например, цилиндры 208А, 208В, 208С и 208D) имеет соответствующую цилиндрическую полость в головке цилиндров. Например, как показано на ФИГ.3, головка блока цилиндров включает в себя полости 306А, 306В, 306С, и 306D для цилиндров, соответствующие цилиндрам 208А, 208В, 208С и 208D. Каждая полость для цилиндров содержит часть соответствующей камеры сгорания и включает в себя различные другие компоненты двигателя, такие как тарельчатые клапаны, свечи зажигания и отверстия для форсунок. Например, полости 306А, 306В, 306С и 306D для цилиндров включают отверстия для форсунок 304А, 304В, 304С и 304D, соответственно, для направления топлива из топливных форсунок в камеры сгорания. Отверстия для форсунок могут быть связаны с соответствующими каналами для форсунки (например, отверстия форсунок 304А, 304В, 304С, 304D могут быть связаны с каналами для форсунок 216А, 216В, 216С и 216D, соответственно), как показано на ФИГ.6 и описано ниже в настоящем документе.Each cylinder in the engine (for example, cylinders 208A, 208B, 208C and 208D) has a corresponding cylindrical cavity in the cylinder head. For example, as shown in FIG. 3, the cylinder head includes cavities 306A, 306B, 306C, and 306D for cylinders corresponding to cylinders 208A, 208B, 208C, and 208D. Each cylinder cavity contains a part of a corresponding combustion chamber and includes various other engine components, such as poppet valves, spark plugs and nozzle openings. For example, cylinder cavities 306A, 306B, 306C, and 306D include holes for nozzles 304A, 304B, 304C, and 304D, respectively, for directing fuel from fuel nozzles to combustion chambers. The nozzle openings may be associated with respective nozzle channels (for example, nozzle openings 304A, 304B, 304C, 304D may be associated with nozzle channels 216A, 216B, 216C and 216D, respectively), as shown in FIG. 6 and described below in this document.

На ФИГ.3 показан пример расположения отверстий 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 и 244 для охлаждающей жидкости на верхней поверхности блока цилиндров, по периметру цилиндров. Отверстия 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 и 244 для охлаждающей жидкости соответствуют отверстиям 222, 230', 232', 234', 236', 238', 240', 242' и 244' в нижней части головки цилиндра, так что охлаждающая жидкость может протекать между каждым отверстием в головке и соответствующим отверстием в блоке цилиндров через соответствующий элемент перехода в прокладке головки.Figure 3 shows an example of the location of the holes 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 and 244 for coolant on the upper surface of the cylinder block, around the perimeter of the cylinders. The holes 214, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242 and 244 for the coolant correspond to the holes 222, 230 ', 232', 234 ', 236', 238 ', 240', 242 'and 244' in the bottom parts of the cylinder head, so that coolant can flow between each hole in the head and the corresponding hole in the cylinder block through a corresponding transition element in the head gasket.

На ФИГ.4 укрупненно показан вид снизу участка 400 головки блока цилиндров. Участок 400, показанный на ФИГ.4, является участком головки цилиндра, прилегающим к отверстию форсунки 304В в полости 306В цилиндра. Участок 400 показан приблизительно на ФИГ.3 в виде пунктирного прямоугольника. Различные компоненты и конфигурации компонентов представлены на ФИГ.4 в приблизительном масштабе.FIG. 4 is an enlarged bottom view of a portion 400 of the cylinder head. The portion 400 shown in FIG. 4 is a portion of a cylinder head adjacent to an opening of a nozzle 304B in a cavity 306B of the cylinder. Section 400 is shown approximately in FIG. 3 as a dashed rectangle. Various components and component configurations are shown in FIG. 4 in an approximate scale.

Например, выемка 226В в головке цилиндра под каналом 216В для форсунки представлена на ФИГ.4 с расположенными по бокам первым отверстием 234' для охлаждающей жидкости в нижней части головки цилиндра и вторым отверстием 236' для охлаждающей жидкости в нижней части головки цилиндра.For example, a recess 226B in the cylinder head below the nozzle channel 216B is shown in FIG. 4 with a first coolant opening 234 ′ located on the sides at the bottom of the cylinder head and a second coolant opening 236 ′ at the bottom of the cylinder head.

На ФИГ.4 также показан пример прорези 228В в прокладке. Прорезь 228В перекрывает, по крайней мере частично, отверстия 234' и 236' для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров и, по крайней мере частично, отверстия 234 и 236 для охлаждающей жидкости на верхней поверхности блока цилиндров. Кроме того, прорезь 228В, по крайней мере частично, перекрывает выемку 226В так, что охлаждающая жидкость может течь вверх через прорезь 228В прокладки в выемку 226В головки блока цилиндров и вниз через прорезь 228В в прокладке.FIG. 4 also shows an example of a slot 228B in the gasket. The slot 228B overlaps, at least partially, the coolant holes 234 'and 236' in the cylinder head and, at least partially, the coolant holes 234 and 236 on the upper surface of the cylinder block. In addition, slot 228B overlaps recess 226B at least partially so that coolant can flow upward through gasket slot 228B into cylinder head recess 226B and downward through slot 228B in the gasket.

Прорезь 228В может иметь различные формы и размеры. В некоторых примерах радиус кривизны прорези может быть, по существу, равным радиусу кривизны камеры сгорания. Кроме того, форма и/или размер прорези могут быть скорректированы, чтобы можно было варьировать количество охлаждающей жидкости, поступающей в выемку 226В. Например, может быть увеличен размер прорези, или может быть изменена форма прорези, чтобы можно было увеличить степень наложения с одним или несколькими отверстиями для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров или в блоке цилиндров, что может привести к увеличению подачи охлаждающей жидкости в выемку под топливной форсункой. Увеличение потока охлаждающей жидкости в выемку может привести к усилению охлаждения топливной форсунки. Аналогично, размер прорези может быть уменьшен или форма прорези может быть изменена для уменьшения степени наложения с одним или несколькими отверстиями для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров или блоке цилиндров, которые могут привести к уменьшению потока охлаждающей жидкости, поступающего в выемку под топливной форсункой. Уменьшение величины потока охлаждающей жидкости, поступающей в эту выемку, может привести к ослаблению охлаждения топливной форсунки. Кроме того, в некоторых реализациях форму и/или размер прорези можно задать заранее на основе желаемого количества охлаждающей жидкости, текущей в выемку, и/или в зависимости от формы или размера этой выемки.Slot 228B may have various shapes and sizes. In some examples, the radius of curvature of the slot may be substantially equal to the radius of curvature of the combustion chamber. In addition, the shape and / or size of the slot can be adjusted so that the amount of coolant entering the recess 226B can be varied. For example, the size of the slot can be increased, or the shape of the slot can be changed so that the degree of overlap with one or more coolant holes in the cylinder head or in the cylinder block can be increased, which can lead to an increase in the flow of coolant into the recess under the fuel nozzle. An increase in coolant flow into the recess may result in increased cooling of the fuel injector. Similarly, the size of the slot can be reduced or the shape of the slot can be changed to reduce the degree of overlap with one or more coolant holes in the cylinder head or cylinder block, which can lead to a decrease in the flow of coolant entering the recess under the fuel nozzle. A decrease in the amount of coolant flow entering this recess can lead to a weakening of the cooling of the fuel injector. In addition, in some implementations, the shape and / or size of the slot can be set in advance based on the desired amount of coolant flowing into the recess, and / or depending on the shape or size of this recess.

На ФИГ.5 схематически показан вид спереди 500 участка двигателя 10 рядом с отверстием 216 для форсунки в головке 202 блока цилиндров. Охлаждающая жидкость может протекать через полости для охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров, в блоке цилиндров и через прокладку различными путями. Один из примеров направления потока охлаждающей жидкости показан на ФИГ.5 стрелками. В этом примере охлаждающая жидкость течет вверх от блока цилиндров 206 через отверстие 234, через прорезь 228В и вверх через отверстие 234' в головке блока цилиндров 202. Количество охлаждающей жидкости (например, определяемое давлением охлаждающей жидкости в полости 210), вытекающей из блока цилиндров 206 через отверстие 236, может быть меньше, чем количество охлаждающей жидкости, протекающее через отверстие 234. В некоторых примерах при определенных условиях количество охлаждающей жидкости, протекающей через отверстие 236, может быть, по существу, равно нулю. В данном примере это различие в количестве охлаждающей жидкости вызвано разницей давлений в каналах охлаждающей жидкости, расположенных по бокам выемки 226В, и оно вынуждает охлаждающую жидкость течь в прорезь 228В от отверстия 234, вверх в выемку 226В и далее через отверстие 236' в головке блока цилиндров 202. Следует понимать, что путь охлаждающей жидкости, показанный на ФИГ.5, является, по сути, примером, и могут быть использованы другие пути потока с различными разностями давлений, вызывающими перенаправление охлаждающей жидкости в выемку 226В. А именно, охлаждающая жидкость может быть доставлена в выемку различными путями движения потока охлаждающей жидкости, включая первый путь потока жидкости в гидравлическом сообщении с прорезью, под одним давлением, и второй путь потока жидкости в гидравлическом сообщении с прорезью, под другим давлением, которое меньше первого давления. Таким образом, поток охлаждающей жидкости, протекающей между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров, характеризуется падением давления в выемке, за счет которого часть охлаждающей жидкости перемещается в выемку под топливной форсункой.FIG. 5 schematically shows a front view 500 of a portion of the engine 10 adjacent to the nozzle opening 216 in the cylinder head 202. Coolant can flow through the coolant cavities in the cylinder head, in the cylinder block, and through the gasket in various ways. One example of a coolant flow direction is shown in FIG. 5 by arrows. In this example, coolant flows upward from the cylinder block 206 through the opening 234, through the slot 228B and upwardly through the hole 234 'in the cylinder head 202. The amount of coolant (for example, determined by the pressure of the coolant in the cavity 210) flowing out of the cylinder block 206 through the hole 236, may be less than the amount of coolant flowing through the hole 234. In some examples, under certain conditions, the amount of coolant flowing through the hole 236 may be substantially equal about zero. In this example, this difference in the amount of coolant is caused by the pressure difference in the coolant channels located on the sides of the recess 226B, and it forces the coolant to flow into the slot 228B from the hole 234, up into the recess 226B and then through the hole 236 'in the cylinder head 202. It should be understood that the coolant path shown in FIG. 5 is essentially an example, and other flow paths with different pressure differences can be used to cause the coolant to be redirected to the recess 226B. Namely, the coolant can be delivered into the recess in various ways of moving the coolant flow, including the first fluid flow path in hydraulic communication with the slot, under one pressure, and the second fluid flow path in hydraulic communication with the slot, under a different pressure, which is less than the first pressure. Thus, the flow of coolant flowing between the cylinder block and the cylinder head is characterized by a pressure drop in the recess, due to which part of the coolant moves into the recess under the fuel nozzle.

На ФИГ.6 показан вид сбоку 600 участка двигателя 200, прилегающего к каналу 216В для форсунки в головке 202 блока цилиндров. Топливная форсунка 602 показана установленной в канале 216В для форсунки. Канал 216В для форсунки имеет уклон вниз, в сторону блока цилиндров 206 так, что концевая часть 604 форсунки 602 направлена вниз и в сторону отверстия 304 В для подачи топлива в камеру сгорания 208В. А именно, центральная ось отверстия форсунки наклонена вниз в направлении к камере сгорания. Кроме того, диаметр 606 канала для топливной форсунки может уменьшаться в направлении камеры сгорания.FIG. 6 shows a side view 600 of a portion of an engine 200 adjacent to a nozzle channel 216B in the cylinder head 202. Fuel injector 602 is shown mounted in a nozzle passage 216B. The nozzle channel 216B has a downward slope toward the cylinder block 206 so that the end portion 604 of the nozzle 602 is directed downward and toward the opening of a 304V fuel supply for the combustion chamber 208B. Namely, the central axis of the nozzle opening is inclined downward towards the combustion chamber. In addition, the diameter of the channel 606 for the fuel nozzle may decrease in the direction of the combustion chamber.

В качестве примера, полости или каналы 220 для охлаждающей жидкости показаны расположенными в головке 202 блока цилиндров выше топливной форсунки 602, и сформированы например, с помощью песчаных литейных стержней. Охлаждающая жидкость может течь через полости 220 охлаждающей жидкости в головке 202 блока цилиндров и через каналы 210 охлаждающей жидкости в блоке цилиндров 206.As an example, cavities or channels 220 for the coolant are shown located in the cylinder head 202 above the fuel injector 602 and are formed, for example, using sand casting rods. Coolant can flow through the coolant cavities 220 in the cylinder head 202 and through the coolant channels 210 in the cylinder block 206.

Прокладка 204 с прорезью 228В обеспечивает гидравлическое сообщение между по крайней мере одним каналом охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и по крайней мере одним каналом охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров, а также выемкой 226В в головке блока цилиндров под форсункой 216. Выемка 226В расположена рядом с концевой частью 604 форсунки 602 для обеспечения охлаждения участков этой форсунки, прилегающих к камере сгорания.A gasket 204 with a slot 228B provides hydraulic communication between at least one coolant channel in the cylinder block and at least one coolant channel in the cylinder head, as well as a recess 226B in the cylinder head under the nozzle 216. A recess 226B is located near the end a portion 604 of the nozzle 602 to provide cooling of portions of the nozzle adjacent to the combustion chamber.

Направление подачи охлаждающей жидкости непосредственно под топливную форсунку, таким образом, может привести к усилению охлаждения этой форсунки. Кроме того, при таком подходе форсунка может быть охлаждена с минимальным количеством дополнительных средств и элементов, например, без использования дополнительных элементов из металла или литейных песчаных стержней в блоке двигателя, что позволяет снизить расходы, связанные с изготовлением и установкой новых компонентов.The direction of coolant supply directly under the fuel injector, thus, can lead to increased cooling of this nozzle. In addition, with this approach, the nozzle can be cooled with a minimum amount of additional tools and elements, for example, without the use of additional elements made of metal or sand casting rods in the engine block, which reduces the costs associated with the manufacture and installation of new components.

Кроме того, интенсивность охлаждения форсунок может регулироваться, например, путем изменения размера и/или формы прорезей в прокладке. Кроме того, вес отливки может быть снижен, например, с помощью выемок, образуемых в головке блока цилиндров. Кроме того, усиление охлаждения форсунок может повышать долговечность системы и может привести к снижению температуры топлива, что также может привести к улучшению характеристик двигателя.In addition, the cooling intensity of the nozzles can be controlled, for example, by changing the size and / or shape of the slots in the gasket. In addition, the weight of the casting can be reduced, for example, by recesses formed in the cylinder head. In addition, increased cooling of the nozzles can increase the durability of the system and can lead to lower fuel temperatures, which can also lead to improved engine performance.

Следует иметь в виду, что конфигурации и процедуры, представленные в настоящем описании, являются примерными, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в ограничительном смысле, так как что возможны многочисленные варианты. Например, вышеописанная технология может быть применена к типам двигателей V-6, I-4, I-6, V-12, двигателю с 4 оппозитными цилиндрами, к бензиновым, работающим на дизельном топливе и к другим типам двигателей и топлива. Предмет настоящей полезной модели включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие возможности, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.It should be borne in mind that the configurations and procedures presented herein are exemplary, and that these specific embodiments should not be construed in a limiting sense, since numerous variations are possible. For example, the above technology can be applied to types of engines V-6, I-4, I-6, V-12, an engine with 4 opposed cylinders, gasoline powered by diesel and other types of engines and fuels. The subject of this utility model includes all new and non-obvious combinations and subcombinations of various systems and configurations, as well as other features, functions and / or properties disclosed in the present description.

Claims

1. The cooling system of the fuel nozzle of the engine with direct injection, containing:

a cylinder block including first and second channels for coolant, each of which has openings;

a cylinder head including first and second channels for coolant, each of which has openings in communication with the openings of the block, and having an angled channel for the fuel injector;

a recess made in the cylinder head at the boundary between the head and the block, and between the specified channels of the coolant of the block, and between the specified channels of the coolant of the head, while the recess of the recess is made in the direction of the channel for the nozzle; as well as

a head gasket having a slot hydraulically connecting the openings of the channels of the block and head with a recess.

2. The system according to claim 1, in which the slot overlaps the openings of the coolant channels in the cylinder block, the openings of the coolant channels in the cylinder head, as well as the recess.

3. The system according to claim 1, in which the slot only partially overlaps the openings of the coolant channels in the cylinder block and the openings of the coolant channels in the cylinder head, and completely covers the recess.

4. The system according to claim 1, in which the recess is cast in the cylinder head near the channel for the fuel injector of the cylinder and near the cylinder located in the specified cylinder block.

5. The system according to claim 1, in which the diameter of the channel for the fuel injector decreases in the direction of the cylinder located in the cylinder block.

6. The system according to claim 1, in which these channels for the coolant in the cylinder block are located near the cylinder located in the cylinder block.

7. The system of claim 1, wherein the slot has a radius of curvature substantially equal to the radius of curvature of the cylinder in the cylinder block.

8. The system according to claim 1, in which the openings in said coolant channels in the cylinder block are smaller than the openings in the respective coolant channels in the cylinder head and are completely overlapped by the openings in the respective coolant channels in the cylinder head.