油盤和包括該油盤的發動機組件的制作方法

油盤和包括該油盤的發動機組件的制作方法
【專利摘要】一種發動機組件包括具有油盤主體的油盤。油盤主體包括限定構造為收集油的空腔的內盤表面和與內盤表面相對的外盤表面。發動機組件還包括布置在空腔內的熱交換器。所述熱交換器浸沒于收集在油盤空腔中的油里，并且能夠接收傳熱流體，以便促進在所述空腔中的油與流過所述熱交換器的傳熱流體之間的熱傳遞。
【專利說明】
油盤和包括該油盤的發動機組件
技術領域
[0001 ]本公開涉及一種油盤和包括該油盤的發動機組件。
【背景技術】
[0002]油盤可以收集用于潤滑內燃發動機的油。在內燃發動機的操作過程中，油可在內燃發動機內循環以潤滑該內燃發動機的運動部件，消散熱能并防止所述內燃發動機的磨損。在潤滑發動機的運動部件之后，所述油通過油盤收集。

【發明內容】

[0003]為了最大限度地提高內燃發動機預熱時的燃料效率，在油盤的油應被盡可能快地加熱到最佳溫度。當油處于它的最佳溫度時，在油中的燃料稀釋可以被最小化。此外，在油中的水分可通過將油的溫度維持在其最佳水平而被最小化，從而最大化發動機油的壽命。因此，目前公開的發動機組件包括能夠將內燃發動機預熱時加熱油所花費的時間最小化的油盤。在一個實施例中，發動機組件包括具有油盤主體的油盤。油盤主體包括限定構造為收集油的空腔的內盤表面和與內盤表面相對的外盤表面。發動機組件還包括布置在空腔內的熱交換器。熱交換器浸沒于收集在油盤的空腔中的油里，并且可以接收傳熱流體，以便促進在空腔中的油與流過熱交換器的傳熱流體之間的熱傳遞。可以設想的是，所述熱交換器可放置在油盤空腔內部的油栗的栗吸入口之下，從而獨立于油栗流速而促進所述油的冷卻或加熱。替換地地，栗拾取管入口可以位于熱交換器之下以最大化通過熱交換器的油流。因為熱交換器被布置在空腔的內部，油盤主體可以是全部或部分地用輕質材料制成，諸如聚合物、復合材料或任何合適的聚合材料。本公開還涉及一種包括上述發動機組件的車輛。
[0004]發動機組件中，入口和出口中的每一個延伸穿過頂壁部分。
[0005]發動機組件還可包括至少部分地布置在空腔內的油栗，并且熱交換器至少部分地布置在油栗與油盤主體的底壁之間。
[0006]發動機組件中，油盤主體至少部分地由聚合材料制成。
[0007]—種油盤，包括:
[0008]限定構造為收集油的空腔的油盤主體，其中，所述油盤主體包括:
[0009]側壁；
[0010]聯接到所述側壁的底壁;和
[0011]由所述油盤主體形成并且延伸穿過所述側壁的壁開口；
[0012]至少部分地布置在所述空腔內的熱交換器，其中，所述熱交換器至少部分地延伸穿過所述壁開口；并且
[0013]其中，所述熱交換器構造為接收傳熱流體，以便促進在所述空腔中的油與流過所述熱交換器的傳熱流體之間的熱傳遞
[0014]油盤還包括圍繞所述壁開口布置的不透液的密封件。
[0015]油盤中，熱交換器包括布置在空腔之外的外交換器部分。
[0016]油盤還包括延伸穿過外交換器部分和油盤主體的多個緊固件，以便將熱交換器聯接到油盤主體。
[0017]油盤中，油盤主體至少部分地由聚合材料制成。
[0018]一種車輛，包括:
[0019]包括油盤主體的油盤，其中，所述油盤主體包括:
[0020]限定構造為收集油的空腔的內盤表面；
[0021]與所述內盤表面相對的外盤表面；
[0022]布置在所述空腔內的熱交換器，其中，所述熱交換器構造為浸沒于收集在所述油盤的空腔中的油里;并且
[0023]其中，所述熱交換器構造為接收傳熱流體，以便促進在所述空腔中的油與流過所述熱交換器的傳熱流體之間的熱傳遞
[0024]車輛中，油盤主體限定延伸穿過其中的壁開口，并且壁開口部分地接收熱交換器，使得熱交換器被部分地布置在空腔之外。
[0025]當結合附圖時，本公開的以上特征和優點以及其他特征和優點從對用于實施本公開的最佳模式的以下詳細描述中是顯而易見的。
【附圖說明】
[0026]圖1是一種包括根據本公開的實施例的發動機組件的車輛的示意圖，其中，所述發動機組件包括油盤；
[0027]圖2是圖1所示的油盤的示意性透視圖，其中，所述油盤包括熱交換器；
[0028]圖3是圖2的油盤的示意性頂視圖；
[0029]圖4是沒有熱交換器的油盤的示意性透視圖；和
[0030]圖5是圖2中所示的油盤沿圖3的剖切線5-5截取的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]參考附圖，其中遍及幾個附圖的相同參考編號對應相同或相似的部件，參考圖1-5，諸如汽車的車輛10包括發動機組件12。發動機組件12包括構造為推進車輛10的內燃發動機14。除其他用途外，內燃發動機14采用油O用于潤滑。發動機組件12還包括聯接到內燃發動機14的油盤16。因此，油O能夠在內燃發動機14與油盤16之間流動。具體地，用來潤滑內燃發動機14的油O可以流至油盤16。油盤16然后收集油O。發動機組件12還包括連接到油盤16的油栗18。因此，油栗18可以將油O從油盤16移回到內燃發動機14以及其他車輛部件。油栗18包括被構造為接收空腔44中的油O的栗吸入口 19，諸如通道、管或導管。栗吸入口 19與空腔44(具體是第一隔室54)流體連通，以便允許油O從空腔44(具體是第一隔室54)流入到油栗18內。油栗18被至少部分地布置在空腔44內。
[0032]為了最大化內燃發動機14預熱時的燃料效率，油盤16中的油O應盡可能快地被加熱到最佳溫度。當油O處于其最佳溫度時，在油中的燃料稀釋可以被最小化。此外，在油O中的水分可通過將油的溫度維持在其最佳水平而被最小化，從而最大化發動機油的壽命。發動機組件12的油盤16能夠將內燃發動機14預熱時加熱油O所花費的時間最小化。
[0033]油盤16被構造為容納油0，并且包括具有多個壁38的油盤主體36。例如，在所描繪的實施例中，油盤主體36包括限定油盤16的周界的至少一個側壁38a和聯接到側壁38a的至少一個底壁38b ο側壁38包括頂壁部分38c ο油盤主體36限定內盤表面40和與內盤表面40相對的外盤表面42。內盤表面40限定開放空腔44，其構造、成型并確定尺寸以收集并容納油O。油盤主體36可全部或部分地由聚合材料制成，諸如聚合復合材料，以便最大限度地降低成本。可選地，油盤主體36可全部或部分地由金屬材料制成，諸如鑄造金屬(例如鑄鐵)，以便增強油盤16的結構整體性。
[0034]油盤16包括聯接到至少一個壁38的分隔壁53。例如，分隔壁53可聯接到側壁38a和/或底壁38b。無論如何，分隔壁53將空腔44分隔為第一隔室54和第二隔室56。第二個隔室56大于第一隔室54。換句話說，第一隔室54具有的體積(S卩，第一體積)小于第二隔室56的體積(即，第二體積)，以便最大限度地減少加熱油盤16中的油O所需要的時間，因為如下面詳細討論的，油O首先在第一隔室54中加熱或冷卻。作為一個非限制性的例子，第一隔室54的體積范圍可以在空腔44總體積的1/4至1/5內，而第二隔室56的體積范圍可以在空腔44總體積的3/4至4/5內。這些體積范圍確保了在第一隔室54中的油O被盡可能快地加熱(或冷卻)，因為第一隔室54(其是較小的隔室)被用來加熱油O。首先在第一隔室54中加熱油O有助于減少在內燃發動機14中的摩擦。因此，油O應首先被引導到第一隔室54。
[0035]油盤16還包括滴盤60，以引導源于諸如內燃發動機14的其他車輛部件的油O進入第一隔室54。滴盤60被聯接到側壁38a，并且至少部分地布置在空腔44內。此外，所述滴盤60相對于側壁38a傾斜地成角度，并且沿第二隔室56的整個長度延伸，以便朝向第一隔室54引導油O。滴盤60的至少一部分布置在分隔壁53之上。然而，滴盤60是從分隔壁53隔開的，從而在其間限定間隙G。代替滴盤60(或除了滴盤60之外)，油盤16可以包括分流器以朝向第一隔室54引導油O。在油O的量在第一隔室54或第二隔室56中達到一定的水平時，間隙G允許油O流過分隔壁53。側壁38a的高度(S卩，第一高度Hl)大于所述分隔壁53的高度(S卩，所述第二高度H2)，以便即使在油O通過間隙G流過分隔壁53時允許油盤16容納油O。
[0036]油盤16具有隔室開口 58，諸如延伸穿過分隔壁53的通孔，并且發動機組件12包括聯接到分隔壁53的閥62，以便打開或關閉隔室開口58。由此，閥62至少部分地布置在隔室開口58內，并且可以是擋板閥或適于阻擋第一隔室54與第二隔室56之間經由隔室開口58的流體流動(例如，油流動)的任何種類的閥。因此，閥62可在打開位置與閉合位置之間移動。當閥62處于打開位置時，第一隔室54與第二隔室56經由隔室開口 58處于流體連通，因此，油O可在第一隔室54與第二隔室56之間經由隔室開口58流動。在關閉位置中，閥62阻止第一隔室54與第二隔室56之間的流體流動。
[0037]發動機組件12包括布置在第一隔室54內的熱交換器32。熱交換器32直接地放置在油栗18的栗吸入口 19之下，以便減少到大氣中的熱損失。可選地，拾取管可延伸通過熱交換器，使得所述拾取管入口低于所述熱交換器，以確保被吸入到拾取管的所有油都已經通過熱交換器。通過在油盤組裝到發動機時與熱交換器集成并且密封到所述栗的拾取管，這可以是便利的。當第一隔室54充滿油O時，熱交換器32可浸沒在油O中。因為熱交換器32布置在空腔44內，油盤主體36可以全部或部分地由輕質材料制成，諸如聚合物、復合材料或任何合適的聚合材料。對油盤16使用輕質材料提高了車輛10的燃料經濟性。相比頂壁部38c，熱交換器32布置得更靠近油盤主體36的底壁38b，以便促進在空腔44中的油O與流過熱交換器32的傳熱流體F之間的熱傳遞。另外，熱交換器32可包括延伸穿過第一隔室54的多個管64。每個管64被構造為傳輸傳熱流體F。因此，傳熱流體F能夠流過熱交換器32的管64，以便促進在第一隔室54中的油O與流過熱交換器32的傳熱流體F之間的熱傳遞。熱交換器32還包括使管64相互連接的桿76。緊固件72延伸穿過桿76，并且進入油盤主體36的空腔44的內部，以便將熱交換器32 (和管64)聯接到油盤主體36。
[0038]熱交換器32可以被至少部分地布置在油栗18與底壁38b之間，以便促進傳熱流體F與油O之間的熱傳遞。具體地，熱交換器32可以被直接放置在栗吸入口 19之下，以便獨立于油栗的流速而促進流過熱交換器32的傳熱流體F與空腔44中的油O之間的熱傳遞。
[0039]油盤16限定了延伸穿過油盤主體36的壁開口66(圖4)。在所描繪的實施例中，壁開口 66延伸穿過壁38中的一個。例如，壁開口 66可延伸穿過油盤主體36的側壁38a中的一個。壁開口 66通向空腔44(例如，第一隔室54)，并且被構造、成形并確定尺寸為適于部分地容納熱交換器32。因此，熱交換器32部分地穿過壁開口 66并且在油盤主體36的空腔44之外布置。換句話說，熱交換器32的一部分延伸穿過壁開口 66 ο油盤16還包括聯接到油盤主體36并且圍繞所述壁開口 66布置的不透液的密封件68，以便抑制流過熱交換器32的傳熱流體F與布置在油盤16的空腔44中的油O的混合。具體地，不透液的密封件68至少部分地圍繞熱交換器32(特別是熱交換器32的延伸穿過壁開口66的部分)，以便防止傳熱流體F泄漏到空腔44內。熱交換器32的布置在空腔44之外的部分被稱為外交換器部分70(圖2)。不透液的密封件68可以由任何合適的不透液材料制成，諸如橡膠。外交換器部分70延伸超出壁開口 66的邊界，以便防止傳熱流體F泄漏到油盤16的空腔44內。多個緊固件72(諸如螺釘或螺栓)可以延伸穿過外交換器部分70和油盤主體36，以便將熱交換器32聯接到油盤主體36。油盤主體36包括多個孔74(圖4)，其被構造、成形并確定尺寸以容納緊固件72。孔74圍繞壁開口 66布置，并且各自延伸穿過外盤表面42和內盤表面40。
[0040]緊固件72可以延伸穿過入口46和外交換器部分70，以便將入口 46聯接到外交換器部分70。此外，緊固件72可延伸穿過出口48和外交換器部分70，以便將出口48聯接到外交換器部分70。入口 46與管道64流體連通。出口 48也與管道64流體連通。入口 46的至少一部分延伸穿過油盤主體36的頂壁部分38c，以便相對于油盤主體36固定入口46。出口48的至少一部分延伸穿過油盤主體36的頂壁部分38c，以便相對于油盤主體36固定出口48。
[0041 ]發動機組件12還包括傳熱流體源22，其能夠容納所述傳熱流體F。傳熱流體F可以是適于傳遞熱量的任何流體(例如，液體)。作為非限制性的例子，傳熱流體F可以是冷卻劑，諸如乙二醇。流體源22與輸入通路24(例如，導管、管道、管等)流體連通。輸入通路24在油盤16之外，并且流體地聯接在油盤16與流體源22之間。因此，傳熱流體F可以從流體源22流動到油盤16。流體輸送栗26也聯接到輸入通路24，以便將傳熱流體F從流體源22通過輸入通路24移動至油盤16。
[0042]輸入通路24與熱源28熱連通。其結果是，熱源28可以加熱流經輸入通路24的傳熱流體F。作為非限制性例子，熱源28可以是排氣歧管、廢氣再循環系統、渦輪增壓器、發動機缸體、發動機缸蓋或它們的組合。無論使用的是那種熱源28，熱量H可以在流經輸入通路24的傳熱流體F與熱源28之間傳遞。
[0043]輸入通路24與冷卻源30熱連通。其結果是，所述冷卻源30可以冷卻流經輸入通路24的傳熱流體F。在非限制性的例子中，冷卻源30可以是車輛10的冷卻系統。無論使用的是那種冷卻源30，熱量H可以在流經輸入通路24的傳熱流體F與冷卻源30之間傳遞。
[0044]熱交換器32的入口46可以是管、管道或任何合適的導管，并且與所述流體源22通過輸入通路24流體連通。因此，傳熱流體F可以在流體源22與熱交換器32之間流動。另外，熱交換器32的出口 48可以是管、管道或任何合適的導管，并且與輸出通路34流體連通。因此，在熱量已經在油盤16的第一隔室54中的油O與流經熱交換器32的傳熱流體F之間傳遞之后，傳熱流體F可以從熱交換器32流到輸出通路34。由于在油盤16油O可以通過從傳熱流體F交換熱量而被冷卻，發動機組件12不需要油冷卻器。這樣，發動機組件12(以及因此的車輛10)不具有用于冷卻油盤I6中的油O的油冷卻器。然而，第二隔室56也可以包括用于冷卻或加熱油O的熱交換器。
[0045]熱交換器32與輸入通路24流體連通。因此，傳熱流體F可以在輸入通路24與熱交換器32之間流動。當流過熱交換器32時，熱量可以在在第一隔室54的油O與流經熱交換器32的傳熱流體F之間傳遞。發動機組件12還包括在油盤16之外的輸出通路34(例如，導管、管道、管等)。輸出通路34與熱交換器32流體連通。因此，一旦熱量已經在流經熱交換器32的傳熱流體F與布置在油盤16中的油O之間傳遞之后，傳熱流體F可以在熱交換器32與輸出通路34之間流動。可以預期的是，油盤16可以包括一個或多個熱交換器32。不管數量多少，流經熱交換器32的傳熱流體F的流速可通過改變流體輸送栗26的輸出功率(S卩，栗送功率)而調節。
[0046]發動機組件12還包括與流體輸送栗26通信(例如，電子通信)的控制器50。因此，控制器50可選地被稱為熱控制模塊，并可以指令流體輸送栗26調整其輸出功率(S卩，栗送功率)。控制器50可以包括硬件元件，諸如處理器(P)、存儲器(M)、電路，所述電路包括但不限于定時器、振蕩器、模擬轉數字(A/D)電路、數字轉模擬(D/A)電路、數字信號處理器以及任何必要的輸入/輸出(I/O)設備和其他信號調節和/或緩沖電路。所述存儲器(M)可以包括有形的非短暫性的存儲器，諸如只讀存儲器(R0M)，例如，磁性存儲器、固態/閃存存儲器和/或光學存儲器，以及足夠數量的隨機存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)和類似物。控制器50可以發送信號(S卩，功率指令信號Pc)到流體輸送栗26以增加或減少它的栗送功率。換句話說，控制器50被編程為調節該流體輸送栗26的栗送功率，以便調節流經熱交換器32的傳熱流體F的流速。
[0047]發動機組件12還包括與控制器50通信(例如，電子通信)的溫度傳感器52。溫度傳感器52可以是熱電偶或適于測量所述油O的溫度的任何其他傳感器。在所描繪的實施例中，溫度傳感器52被布置在第一隔室54內，因此，可以測量在第一隔室54中的油O的溫度。控制器50被編程為從溫度傳感器52接收信號(S卩，溫度信號T)，其表示在第一隔室54中的油O的溫度。
[0048]控制器50也與閥62通信(例如，電子通信)。因此，控制器50可以指令閥62在打開與關閉位置之間移動。具體地，控制器50被編程為發送信號(S卩，閥信號V)到閥62，從而使閥62移動至打開位置或關閉位置。例如，在第一隔室54中的油O的溫度大于規定溫度(S卩，第一預定溫度)時，控制器50可以被編程為指令閥62從關閉位置移動到打開位置。此外，在第一隔室54中的油O的溫度大于另一預定溫度(S卩，第二預定溫度)時，控制器50可以被編程為指令該流體輸送栗26以調節(例如，增加)其栗送功率，以便調整(例如，增加)傳熱流體F的流速。所述第二預定溫度可大于所述第一預定溫度。
[0049]在啟動內燃發動機14之前，油位可以在分隔壁53的高度(S卩，第二高度H2)以上。因此，當內燃發動機14關閉時，油O可以于分隔壁53之上在第一隔室54與第二隔室56之間流動。然而，在這一時刻，閥62處于關閉位置。因此，油O不能在第一隔室54與第二隔室56之間通過隔室開口 58流動。在內燃發動機14啟動之后，油栗18將一些油O移出油盤16，因此，油位下降。此時，油位未到達分隔壁53的高度(S卩，第二高度H2)。因為在此時閥62仍處于關閉位置，油O不會在第一隔室54與第二室56之間流動(或者在分隔壁53裝飾或者通過隔室開口58)。
[0050]當內燃發動機14持續運行時，傳熱流體F在被引入到熱交換器32之前被加熱或冷卻。如上所述，為了加熱傳熱流體F，熱量可在傳熱流體F流經輸入通路24時從熱源28 (例如，排氣歧管)傳遞至傳熱流體F。為了冷卻傳熱流體F，熱量可在傳熱流體F流經輸入通路24時從傳熱流體F傳遞到冷卻源30。被加熱或被冷卻的傳熱流體F隨后被引入熱交換器32，同時油O處于油盤16的第一隔室54。在這一時刻，傳熱流體F從入口46通過熱交換器32流到出口48。在傳熱流體F流經熱交換器32時，熱量在布置于油盤16的第一隔室54中的油O與流經熱交換器32的傳熱流體F之間傳遞，以便冷卻或加熱油O。由于熱傳遞被熱交換器32促進，在第一隔室54中油O的溫度最終達到它的最佳溫度(S卩，第一預定溫度)。一旦溫度傳感器52檢測到第一隔室54中油O達到最佳溫度(S卩，第一預定溫度)，控制器50接收來自溫度傳感器52的信號(即，溫度信號T)。在接收到該溫度信號T時，控制器50指令閥62從關閉位置移動到打開位置。作為響應，閥62從關閉位置移動到打開位置，從而允許油O在第一隔室54與第二隔室56之間通過隔室開口 58流動。如果油O的溫度超過最佳溫度的范圍，則傳熱流體F的流速可以增大以冷卻油盤16中的油O。例如，如果油O通過溫度傳感器52測量的溫度超過最大閾值溫度(即，第二預定溫度)，則控制器50可以指令流體輸送栗26增加其栗送功率，以增加流過熱交換器32的熱傳遞流體F的流速。熱傳遞流體F的增大的流速可以幫助冷卻油盤16中的油0，直到油O的溫度低于最大閾值溫度(S卩，第二預定溫度)。
[0051]雖然已經詳細描述了用于執行本公開的最佳模式，那些熟悉本公開所涉及領域的人員將認識到落入所附權利要求范圍內的各種替代設計和實施例。
[0052]相關申請的交叉引用
[0053]本申請要求2015年2月12日提交的美國臨時申請編號62/115，358的優先權，其通過引用以其整體并入本文。
【主權項】
1.一種發動機組件，包括: 包括油盤主體的油盤，其中，所述油盤主體包括: 限定構造為收集油的空腔的內盤表面； 與所述內盤表面相對的外盤表面； 布置在所述空腔內的熱交換器，其中，所述熱交換器構造為浸沒于收集在所述油盤的空腔中的油里;并且 其中，所述熱交換器構造為接收傳熱流體，以便促進在所述空腔中的油與流過所述熱交換器的傳熱流體之間的熱傳遞。2.根據權利要求1所述的發動機組件，其中，所述油盤主體限定延伸穿過其中的壁開口，所述壁開口部分地接收所述熱交換器，使得所述熱交換器被部分地布置在所述空腔之外。3.根據權利要求2所述的發動機組件，其中，所述油盤主體包括側壁，并且所述壁開口延伸穿過所述側壁。4.根據權利要求3所述的發動機組件，還包括聯接到所述油盤主體的不透液的密封件，其中，所述不透液的密封件圍繞所述壁開口布置。5.根據權利要求4所述的發動機組件，其中，所述熱交換器部分地延伸穿過所述壁開口，并且所述不透液的密封件至少部分地圍繞所述熱交換器。6.根據權利要求5所述的發動機組件，其中，所述熱交換器包括布置在所述空腔之外的外交換器部分，并且所述發動機組件還包括延伸穿過所述外交換器部分和所述油盤主體的多個緊固件，以便將所述熱交換器聯接到所述油盤主體。7.根據權利要求1所述的發動機組件，其中，所述熱交換器包括構造為接收所述傳熱流體的多個管道，以及互連所述多個管道的桿。8.根據權利要求7所述的發動機組件，還包括延伸穿過所述桿并進入油盤主體到所述空腔內部的多個緊固件，以便將所述熱交換器聯接到所述油盤主體。9.根據權利要求7所述的發動機組件，還包括與所述多個管道流體連通的入口以及與所述多個管道流體連通的出口。10.根據權利要求9所述的發動機組件，其中，所述油盤主體包括底壁，所述側壁包括與所述底壁相對的頂壁部分，并且所述熱交換器相比頂壁部分更靠近所述底壁。
【文檔編號】F01M5/00GK105888767SQ201610035156
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月19日
【發明人】A.R.扎德, A.R.瓦德瓦, R.A.巴克曼, C.普尤
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司