用于控制發動機溫度的墊片和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于發動機的墊片并且涉及包括用于控制發動機的溫度的墊片的系統。更具體地但非排他性地，本發明涉及具有控制間隙的墊片，該控制間隙構造并且設置成限制性地允許冷卻劑在氣缸體與氣缸蓋之間流動并且允許氣體在氣缸體與氣缸蓋之間自由流動。另外具體地但非排他性地，本發明涉及包括這種墊片的分流式冷卻系統，該分流式冷卻系統通過限制或以其他方式控制在用于發動機的一個或多個部件(比如但并不局限于，潤滑劑、一個或多個氣缸和/或氣缸蓋和/或氣缸體)的預熱階段期間由系統實施的冷卻量來提供這種預熱階段。
[0002]本發明的各方面涉及車輛、方法、墊片和程序。
【背景技術】
[0003]在內燃發動機中，在氣缸體(也稱作發動機機體)與氣缸蓋之間設置有墊片(也稱作缸蓋墊片)。墊片設置為圍繞缸、油通道開口和冷卻劑通道開口密封。圍繞水套流動的冷卻劑用于冷卻發動機機體和其他部件，該其他部件包括缸、活塞、活塞環和用于活塞的潤滑劑。墊片被制成來適應特定的發動機設計并且具有用于氣缸的密封開口、(多個)油通道開口和(多個)水通道開口以及例如使得墊片能夠被固定至氣缸體(例如使用螺栓)的其他孔口或開口。
[0004]氣缸體和氣缸蓋通常是鑄造部件并且可包括在鑄造過程期間形成的附加的多余的鑄造腿部或腔孔。這些多余的腿部形成為腔孔或孔，并且設置為臨近氣缸蓋與氣缸體之間的接合部。然而，這些多余的腿部可能被填充、堵住或以其他方式被密封，這樣將招致附加的制造成本。如果未被堵住，那么氣體和/或冷卻劑液體會聚集在這些多余的鑄造腿部中。鑄造腿部在氣缸體和氣缸蓋的表面處的開口為離開和進入多余鑄造腿部的冷卻劑液體和/或氣體提供了離開或進入的點。隨著發動機的溫度增加，在這些多余的鑄造腔孔或腿部中的冷卻劑和氣體的壓力會增加至可能出現不受控的泄漏的水平。這種泄漏會對發動機的運行和使用壽命而言具有有害的影響。
[0005]在制造期間，在氣缸體和氣缸蓋中的多余的鑄造腿部(腔孔)和其表面開口的尺寸、形狀和位置受公差影響。多余的鑄造腿部的表面開口的確切的尺寸、形狀和位置不是已知的直至制造之后才知道。由于這些制造公差，氣缸蓋中鑄造腿部的開口可能與氣缸體中鑄造腿部的相應的開口不對準或在氣缸體中鑄造腿部的相應的開口上方未準確地疊置。實際上，氣缸蓋中的開口和氣缸體中的開口可能彼此偏移并且可能僅部分地交疊或實際上完全不交疊。
[0006]通常，用于內燃發動機的已知冷卻系統包括由發動機驅動的栗。由于冷卻系統是由發動機驅動的，因此當發動機一運行時冷卻系統就運行。然而，為了優化燃料效率并且使發動機的部件的磨損最小化，對于發動機而言最好是當其預熱之后運行。當發動機一起動時冷卻系統就運行，這延長了發動機預熱并且達到最優運行溫度所花費的時間。因此，該操作降低了發動機的燃料效率，并且縮短了發動機的使用壽命。特別重要的是活塞和活塞環周圍的潤滑劑的溫度。發動機在潤滑劑低于最優溫度時運行可對發動機產生有害影響。
[0007]本發明尋求提供解決或至少緩解與已知的墊片相關聯的問題的改進的墊片。本發明還提供改進的用于發動機的冷卻系統，該冷卻系統利用了與可控的栗組合的墊片。本發明可具有除用于機動車輛發動機的應用以外的有益的應用，例如但不局限于用于發電機的發動機中的應用。
[0008]如本文中使用的，術語冷卻劑被用于指代任何適合的溫度管理液體，比如但不局限于，7K、冷卻劑(例如乙二醇)以及水與冷卻劑的混合物。在閱讀下列描述時，應認識到術語“冷卻劑”和“水”用于指代再循環以使發動機冷卻的液體和/或流體。另外，在本公開內容的有益方面中，冷卻劑被保持在零或非常低的流率以使發動機能夠進行加溫。就此而言，術語“冷卻劑”無意于局限在使溫度降低的物質或液體，反而并且在適當的情況下，其意在另外地指代使得或允許溫度增加或保持溫度的液體或物質。
【發明內容】
[0009]本發明的各方面提供了如所附權利要求中請求保護的墊片、方法、程序和車輛。
[0010]根據本發明尋求保護的一方面，提供了包括發動機的車輛，該發動機具有氣缸體、氣缸蓋和設置在氣缸體與氣缸蓋之間的墊片，所述氣缸體和氣缸蓋各自包括分別通向氣缸體內的腔孔和氣缸蓋內的腔孔的至少一個腔孔開口，墊片包括墊片開口，墊片開口定尺寸成并且設置成在氣缸體中的腔孔開口與氣缸蓋中的腔孔開口之間提供流體路徑，并且墊片包括用于選擇性地限制所述流體路徑的裝置，使得氣體可自由地通過氣缸體的腔孔開口并進入氣缸蓋中的腔孔開口中，而冷卻劑僅可以限制性地通過氣缸體的腔孔開口并進入氣缸蓋中的腔孔開口中。
[0011 ] 可選地，所述裝置為控制間隙。
[0012]可選地，墊片開口中的控制間隙包括上壁、下壁和側壁，控制間隙的高度是由上壁與下壁之間的距離限定的，并且其中，控制間隙的高度定尺寸成使得在某些運行溫度期間冷卻劑在上壁與下壁之間通過的粘性阻力大到足以防止冷卻劑流出墊片開口并流入氣缸蓋中的開口或至少使冷卻劑流出墊片開口并流入氣缸蓋中的開口減至最少。其中，上壁與下壁之間的距離是不均勻的，該高度可以限定為最大高度、最小高度或平均高度。
[0013]可選地，控制間隙的高度小于或等于約0.7mm。
[0014]可選地，控制間隙的高度介于約0.2mm與約0.7mm之間，或為約0.3mm。
[0015]可選地，控制間隙的上壁是由墊片的上層或氣缸蓋提供的，并且控制間隙的下壁是由墊片的下層或氣缸體提供的。
[0016]可選地，墊片至少在該墊片開口附近包括三層或更多層，其中，第一層設置在中間層上方并且中間層設置在第二層上方，其中，控制間隙的上壁是由氣缸蓋提供的；控制間隙的側壁是由第一層提供的；并且控制間隙的下壁是由中間層的材料提供的。
[0017]可選地，墊片至少在該墊片開口附近包括三層或更多層，其中，第一層設置在中間層上方，并且中間層設置在第二層上方，并且其中，控制間隙的上壁是由中間層的材料提供的；控制間隙的側壁是由第二層的材料提供的；并且控制間隙的下壁是由氣缸體提供的。
[0018]可選地，墊片開口包括兩個區域，所述兩個區域中的任一者或兩者根據氣缸蓋中的腔孔開口與氣缸體中的腔孔開口的相對定位能夠操作為控制間隙。其中，第一控制間隙包括:由氣缸蓋提供的上壁；由第一層提供的側壁；以及由中間層的材料提供的下壁，并且其中，第二控制間隙包括:由中間層的材料提供的上壁；由第二層的材料提供的側壁；以及由氣缸體提供的下壁。
[0019]可選地，墊片包括單層的材料，并且控制間隙的上壁是由氣缸蓋提供的，并且控制間隙的下壁是由墊片的單層的凹部提供的。控制間隙的側壁是由單層的材料提供的。
[0020]可選地，墊片包括單層的材料，并且控制間隙的上壁是由墊片的單層的凹部提供的，并且控制間隙的下壁是由氣缸體提供的。
[0021]可選地，墊片包括第一層的材料和第二層的材料，其中，第一層設置在第二層的頂部上并且控制間隙的上壁是由氣缸蓋提供的；控制間隙的側壁是由第一層的材料提供的；并且控制間隙的下壁是由第二層的材料的上表面提供的。
[0022]可選地，墊片包括第一層的材料和第二層的材料，其中，第一層設置在第二層的頂部上，并且，控制間隙的上壁是由第一層的材料的下表面提供的；控制間隙的側壁是由第二層的材料提供的；并且控制間隙的下壁是由氣缸體提供的。
[0023]可選地，墊片開口具有上部和下部，并且其中，墊片開口在上部和下部中的一者或兩者處的形狀是大致長形的，以使氣缸體中的至少一個腔孔開口與氣缸蓋中的至少一個腔孔開口連接。以此方式，不論缸體開口和缸蓋開口的確切位置如何，墊片都定形狀成、設置并且構造成在兩個開口之間提供流體連接(雖然缸蓋開口和缸體開口需要形成在預期的制造公差內)。
[0024]可選地，墊片開口的僅上部或下部的形狀是長形的，并且其中，墊片開口的下部或上部中的另一者設置為用于連接至所述氣缸體中的腔孔開口或者所述氣缸蓋中的腔孔開口，并且該另一者的寬度明顯地小于控制間隙的寬度并且/或者該另一者的截面為大致圓形。
[0025]可選地，控制間隙具有為至少大致橢圓形的截面形狀。
[0026]可選地，控制間隙具有包括兩個平行的直的側部以及兩個相對的半圓形端部的截面形狀。
[0027]可選地，控制間隙的寬度是控制間隙的高度的至少兩倍。
[0028]可選地，控制間隙的寬度是控制間隙的高度的約十倍。
[0029]可選地，控制間隙的寬度介于約3mm與約5mm之間。
[0030]可選地，控制間隙的寬度為約4mm。
[0031]作為另一可選的特征，車輛可包括用于管理發動機溫度的系統，所述系統包括:
[0032](i)栗，該栗聯接至氣缸蓋和氣缸體用于栗送冷卻劑，其中，栗能夠控制成使得系統內的冷卻劑的流率是可調的；以及
[0033](ii)閥，該閥構造成限制及允許冷卻劑通過氣缸體并且/或者通過氣缸蓋流動；
[0034]其中，栗能夠控制成在第一運行狀態期間以第一流率運行，并且在第一運行狀態期間該閥限制冷卻劑流動通過氣缸體，并且墊片的控制間隙限制冷卻劑經由腔孔開口流出氣缸體，并且因此該系統構造成使得發動機能夠達到第一運行溫度。
[0035]可選地，栗具有最大流率輸出，并且其中，第一流率低于最大流率。
[0036]可選地，第一運行溫度介于約70°C與約90°C之間。
[0037]可選地，系統包括:
[0038](i)第一流體路徑，該第一流體路徑從栗經由第一入口進入氣缸體、進入包括在氣缸體中的一個或多個水套和腔孔中、并且在處于關閉狀態的閥處終止；
[0039](ii)第二流體路徑，該第二流體路徑從栗經由第二入口進入氣缸蓋、經由第二出口離開氣缸蓋并且返回至栗；以及
[0040](iii)第三流體路徑，該第三流體路徑從栗經由第一入口進入氣缸體、通過包括在氣缸體中的一個或多個冷卻劑通路(水套)、并且通過打開的閥離開氣缸體的第一出口并返回至栗以及/或者經由墊片離開氣缸體并且經由第二流體路徑的至少一部分返回至栗；
[0041]其中，在第一運行狀態期間，閥被關閉，并且僅第一流體路徑和第二流體路徑是可進入的，使得冷卻劑被限制流出氣缸體；
[0042]其中，栗能夠控制成在第二運行狀態期間以第二流率運行，在第二運行狀態期間，閥被打開并且第二流體路徑和第三流體路徑是可進入的，使得冷卻劑能夠流入及流出氣缸體；并且
[0043]其中，第一流率低于第二流率。
[0044]可選地，在較低流率下，冷卻劑在上壁與下壁之間通過的粘性阻力大到足以防止冷卻劑流出墊片開口并流入氣缸蓋中的腔孔開口中。
[0045]可