包括冷卻劑通道的發動機組件的制作方法
【專利摘要】發動機組件包括渦輪增壓器和流體導管，所述流體導管熱聯接到渦輪增壓器，使得流經流體導管的冷卻劑可從渦輪增壓器吸收熱量。發動機組件進一步包括排氣再循環(EGR)系統和第二流體導管，所述第二流體導管熱聯接到EGR系統，使得流經第二流體導管的冷卻劑可從EGR系統吸收熱量。發動機組件還包括發動機蓋，所述發動機蓋限定穿過其延伸的冷卻劑通道。冷卻劑通道與第一流體導管和第二流體導管流體連通。進一步地，發動機組件包括與發動機蓋一體的排氣歧管。冷卻劑通道熱聯接到排氣歧管，使得流經冷卻劑通道的冷卻劑可從排氣歧管吸收熱量。
【專利說明】
包括冷卻劑通道的發動機組件
技術領域
[0001 ]本發明涉及包括冷卻劑通道的發動機組件。
【背景技術】
[0002]車輛中，發動機組件可包括冷卻系統以冷卻各種車輛部件。例如，渦輪增壓器可采用冷卻系統以保持運行中的優化溫度。相似地，車輛可包括排氣冷卻系統。這些冷卻系統中可使用合適的冷卻劑。在冷卻過程之后，冷卻劑通常是熱的。
【發明內容】
[0003]當內燃發動機加熱時，為了最大化燃料效率，發動機油應該盡快被加熱到優化的溫度。當油處于其優化溫度時，油中的燃料稀釋可被最小化。此外，油中水分可通過保持油溫處于其優化水平而最小化，由此最大化發動機油壽命。相應地，可從渦輪增壓器、排氣歧管和/或排氣再循環(EGR)系統吸熱，以使得發動機油升溫。例如，冷卻劑可從渦輪增壓器和EGR系統吸熱，且冷卻劑可隨后被引入冷卻劑通道。在本發明中，術語“冷卻劑”指適合用于傳遞熱量的任何流體(即液體)。作為非限制性示例，冷卻劑可以是乙二醇。產生的熱冷卻劑可隨后被用于加熱發動機油。在實施例中，本公開的發動機組件包括渦輪增壓器和配置為運送冷卻劑的第一流體導管。流體導管熱聯接到渦輪增壓器使得流經第一流體導管的冷卻劑可從渦輪增壓器吸收熱量。發動機組件進一步包括排氣再循環(EGR)系統和配置為運送冷卻劑的第二流體導管。第二流體導管熱聯接到EGR系統使得流經第二流體導管的冷卻劑可從EGR系統吸收熱量。發動機組件也包括發動機蓋，所述發動機蓋限定穿過其延伸的冷卻劑通道。冷卻劑通道與第一流體導管和第二流體導管流體連通用以允許冷卻劑從第一流體導管和第二流體導管流至冷卻劑通道。進一步地，發動機組件包括與發動機蓋一體的排氣歧管。冷卻劑通道熱聯接到排氣歧管使得流經冷卻劑通道的冷卻劑可從排氣歧管吸收熱量。
[0004]本發明提出一種發動機組件，包括:
[0005]渦輪增壓器；
[0006]第一流體導管，配置為運送冷卻劑，其中第一流體導管熱聯接到渦輪增壓器，使得流經第一流體導管的冷卻劑能從渦輪增壓器吸收熱量；
[0007]排氣再循環(EGR)系統；
[0008]第二流體導管，配置為運送冷卻劑，其中第二流體導管熱聯接到排氣再循環系統，使得流經第二流體導管的冷卻劑能從排氣再循環系統吸收熱量;和
[0009]發動機蓋，限定穿過其延伸的冷卻劑通道，其中冷卻劑通道與第一流體導管和第二流體導管流體連通，以允許冷卻劑從第一流體導管和第二流體導管流至冷卻劑通道;和
[0010]排氣歧管，其與發動機蓋一體，其中冷卻劑通道熱聯接到排氣歧管，使得流經冷卻劑通道的冷卻劑能從排氣歧管吸收熱量。
[0011]優選地，排氣再循環系統包括排氣再循環冷卻器，且冷卻劑通道包括與排氣再循環冷卻器流體連通的第一入口，以允許冷卻劑從排氣再循環冷卻器至冷卻劑通道的流體流動。
[0012]優選地，冷卻劑通道限定與第一流體導管流體連通的第二入口，以允許冷卻劑從第一流體導管至冷卻劑通道的流動。
[0013]優選地，冷卻劑通道限定與第一入口和第二入口流體連通的出口，以允許冷卻劑朝向出口流動。
[0014]優選地，發動機組件進一步包括流體地互連第一流體導管和第二入口的冷卻劑歧管。
[0015]優選地，發動機組件進一步包括與冷卻劑歧管流體連通的穩壓容器，其中冷卻劑歧管允許蒸汽通風進入穩壓容器。
[0016]優選地，發動機組件進一步包括流體地互連穩壓容器和冷卻劑歧管的通風導管。
[0017]優選地，發動機蓋包括蓋體，且冷卻劑通道是通過蓋體延伸的孔。
[0018]優選地，孔從第一入口延伸至出口。
[0019]優選地，第二入口位于第一入口和出口之間。
[0020]優選地，發動機蓋包括從蓋體突出的第一法蘭，且第一入口由第一法蘭形成。
[0021]優選地，蓋包括從蓋體突出的第二法蘭，且第二入口由第二法蘭形成。
[0022]優選地，冷卻劑歧管直接聯接到第二法蘭。
[0023]優選地，第二流體導管直接聯接到第二法蘭，以將第二流體導管流體地聯接到第一Ap ο
[0024]本發明還提出一種發動機蓋，包括:
[0025]蓋體，限定穿過其延伸的冷卻劑通道，其中冷卻劑通道限定:
[0026]第一入口，配置為流體地聯接到排氣再循環(EGR)冷卻器；
[0027]第二入口，配置為流體地聯接到第一流體導管，其中第一流體導管熱聯接到渦輪增壓器;和
[0028]出口，與第一入口和第二入口流體連通，其中第二入口位于第一入口和出口之間。
[0029]優選地，冷卻劑通道是通過蓋體延伸的孔。
[0030]優選地，孔從第一入口延伸至出口。
[0031 ]優選地，發動機蓋進一步包括從蓋體突出的第一法蘭，且第一入口由第一法蘭形成。
[0032]優選地，發動機蓋進一步包括從蓋體突出的第二法蘭，且第二入口由第二法蘭形成。
[0033]從下文中對實現本發明的最佳模式的有附圖的詳細描述可知，本發明的上述特征和優勢以及其他特征和優勢是很明顯的。
【附圖說明】
[0034]圖1是發動機組件的示意圖，所述發動機組件包括渦輪增壓器、歧管、穩壓容器和排氣歧管；
[0035]圖2是圖1中示意性示出的發動機組件的示意性透視圖，發動機組件包括發動機蓋和聯接到發動機蓋的冷卻劑歧管；
[0036]圖3是沿圖2的剖面3-3截取的發動機蓋和冷卻劑歧管的示意性局部前視透視圖；
[0037]圖4是沿圖2的剖面4-4截取的發動機蓋和冷卻劑歧管的示意性局部側視透視圖；
[0038]圖5是沿圖2的剖面5-5截取的發動機蓋和冷卻劑歧管的示意性局部前視透視圖；
[0039]圖6是圖1發動機組件的示意性局部透視圖；且
[0040]圖7是沿圖6的剖面7-7截取的發動機組件的示意性局部透視圖。
【具體實施方式】
[0041]參考附圖，其中相同的附圖標記在若干幅視圖中代表相同或相似的部件，從圖1開始，發動機組件12可以是車輛10的部分，車輛例如轎車、卡車或摩托車，發動機組件包括冷卻劑歧管20、渦輪增壓器14(TC)和排氣歧管16(EM)。在所示實施例中，發動機組件12包括第一流體導管40，所述第一流體導管例如管道、管或其他合適的導管，熱聯接到渦輪增壓器
14。相應地，流經第一流體導管40的冷卻劑C可從渦輪增壓器14吸熱(即吸收的渦輪增壓器的熱量Hl)，由此加熱流經第一流體導管40的冷卻劑C。第一流體導管40被流體地聯接到冷卻劑歧管20。因此，熱冷卻劑C可從第一流體導管40流至冷卻劑歧管20。如下文詳細討論的，冷卻劑歧管20可使蒸汽V從熱冷卻劑C通風并引導蒸汽V至穩壓容器18(ST)。冷卻劑歧管20與運送冷卻劑C的冷卻劑通道30流體連通。由此，熱冷卻劑C可從冷卻劑歧管20流至冷卻劑通道30。冷卻劑通道30可已經含有冷卻劑C。由此，從冷卻劑歧管20來的冷卻劑C摻入到流經冷卻劑通道30的冷卻劑C。流經冷卻劑通道的冷卻劑C可從排氣歧管16吸熱(即吸收的排出熱量H2)。
[0042]發動機組件12進一步包含排氣再循環(EGR)系統13，排氣再循環系統包含EGR冷卻器15。冷卻劑C可流經EGR冷卻器15并進入第二流體導管17。第二流體導管17被熱聯接到EGR系統13。因此，流經第二流體導管17的冷卻劑C可從EGR系統13吸熱(即EGR吸收的熱量H3)。
[0043]在所示實施例中，冷卻劑歧管20可稱為Y型歧管且全部或部分地由剛性材料制成，例如剛性金屬。冷卻劑歧管20包括歧管體21且可運送冷卻劑(即第一冷卻劑Fl)。冷卻劑歧管20流體地聯接到穩壓容器IS(ST)。如這里使用的，術語“穩壓容器(surge tank)”是指能夠吸收壓力的突然上升的存儲器。在所示實施例中，穩壓容器18可收集熱冷卻劑C產生的蒸汽V。如下文所討論的，冷卻劑歧管20使最終進入穩壓容器18的冷卻劑C的量最小化，因為冷卻劑C的液化部分不會流至穩壓容器18。而是，冷卻劑歧管20使冷卻劑C通風用以引導冷卻劑C的蒸汽V到穩壓容器18。
[0044]參考圖2-7，發動機組件12包括發動機蓋22、由發動機蓋22支撐的多個凸輪軸組件24、和聯接到發動機蓋22的發動機缸體23。發動機組件12進一步包括直接聯接到發動機蓋22的冷卻劑歧管20。在所示實施例中，至少一個緊固件26，例如螺栓，通過冷卻劑歧管20和發動機蓋22延伸，以聯接冷卻劑歧管到發動機蓋22。排氣歧管16可與發動機蓋22—體。因此，排氣歧管16可稱為一體化排氣歧管。
[0045]發動機組件12進一步包括通風導管28，例如管道、管或其他合適的導管，以流體地聯接冷卻劑歧管20到穩壓容器18。通風導管28允許從冷卻劑C來的蒸汽V(圖1)從冷卻劑歧管20流至穩壓容器18。因此，冷卻劑歧管20中的蒸汽V可通過通風導管28流至穩壓容器18。除了冷卻劑歧管20，通風導管28被流體地聯接到發動機蓋22的發動機冷卻系統34。相應地，發動機冷卻系統34中的蒸汽V可通過通風導管28流至穩壓容器18。如圖5所示，T型聯接件32可聯接通風導管28到冷卻劑歧管20 ο導管通風36和導管通風孔口 38流體地聯接發動機冷卻系統34和通風導管28，由此允許蒸汽V從發動機冷卻系統34通過通風導管28流至穩壓容器18。
[0046]發動機蓋22限定冷卻劑通道30，該冷卻劑通道配置為、成形且定尺寸為運送C且熱聯接到排氣歧管16。相應地，流經冷卻劑通道30的冷卻劑C可從排氣歧管16吸熱(即吸收的排出熱量H2)。在所示實施例中，冷卻劑通道30由發動機蓋22形成。發動機蓋22包括蓋體25，且冷卻劑通道30可以是通過發動機蓋22延伸的孔或開口。特別地，冷卻劑通道30與冷卻劑歧管20直接流體連通，且因此，冷卻劑C可從冷卻劑歧管20流至冷卻劑通道30。
[0047]冷卻劑歧管20流體地互連第一流體導管40、通風導管28和冷卻劑通道30。在所示實施例中，冷卻劑歧管20限定通風孔口 42和與通風孔口 42流體連通的聯合通風部(jointvent)44。聯合通風部44通過T型聯接件32與通風導管28流體連通，并因此允許蒸汽V通過通風導管28流至穩壓容器18。通風孔口 42也與冷卻劑通道30流體連通。由此，蒸汽V可從冷卻劑通道30流至穩壓容器18。
[0048]冷卻劑歧管20也限定相對于通風孔口42傾斜成角度的聯合通路46。在所示實施例中，聯合通路46可稱為渦輪增壓器返回通路。聯合通路46被流體地聯接到第一流體導管40。因此，熱冷卻劑C可從第一流體導管40通過聯合通路46流至冷卻劑歧管20。另一個通風孔口43(即第二通風孔口)可與聯合通風部44和聯合通路46直接流體連通，由此允許蒸汽V從聯合通路46通過聯合通風部44流至穩壓容器18。聯合通路46比通風孔口 42和43具有更大的剖面面積，用以最小化通過通風孔口 42和43至穩壓容器18的液體的流動。
[0049]冷卻劑歧管20進一步限定與聯合通路46和通風孔口 42直接流體連通的互連通路48。互連通路48流體地聯接到冷卻劑通道30用以促使液化冷卻劑C的液體流從冷卻劑歧管20流至冷卻劑通道30。此外，互連通路48允許來自冷卻劑C的蒸汽V通過通風孔口 42流至穩壓容器18。聯合通路46相對于通風孔口42和互連通路48傾斜成角度，以促使冷卻劑C流向在發動機蓋22中形成的冷卻劑通道30。互連通路48和聯合通路46每一個具有比通風孔口 42和43更大的剖面面積，用以最小化通過通風孔口 42和43流至穩壓容器18的液體流。互連通路48和通風孔口 42互相平行用以促使通風。
[0050]參考圖1、圖6和圖7，發動機組件12也包括EGR系統13，EGR系統具有EGR冷卻器15。EGR冷卻器15與第二流體導管17流體連通。流經第二流體導管17的冷卻劑C可從EGR系統13吸熱。第二流體導管17與冷卻劑通道30流體連通，由此允許冷卻劑C從第二流體導管17流至冷卻劑通道30。冷卻劑通道30限定第一入口 50，所述第一入口通過從蓋體25突出的第一法蘭52形成。第一入口50與第二流體導管17和EGR冷卻器15流體連通。此外，冷卻劑C可通過第二流體導管17從EGR冷卻器15流至冷卻劑通道30的第一入口 50。如上述所討論的，流經第二流體導管17的冷卻劑C可從EGR系統13吸收熱量且可隨后通過第一入口 50流至冷卻劑通道
30ο
[0051 ] 冷卻劑通道30限定第二入口 54，所述第二入口通過從蓋體25突出的第二法蘭56形成。第二法蘭56支撐冷卻劑歧管20。冷卻劑歧管20可被直接聯接到第二法蘭56并與第一流體導管40和冷卻劑通道30的第二入口54流體地互連。如上述所討論的，流經第一流體導管40的冷卻劑C可從渦輪增壓器14吸收熱量且可隨后通過冷卻劑歧管20和第二入口 54流進冷卻劑通道30。
[0052]冷卻劑通道30進一步限定出口 58，使得冷卻劑C可從第一入口 50流至出口 58。冷卻劑C的出口 58可被流體地聯接到熱管理模塊，所述模塊能夠管理冷卻劑C至其他車輛部件的流動。第二入口 54設置在第一入口 50和出口 58之間。相應地，出口 58與第一入口 50和第二入口 54流體連通，由此允許冷卻劑C流向出口 58。如上述所討論的，冷卻劑通道30可被配置為通過蓋體25從第一入口 50延伸至出口 58的孔。
[0053]在發動機組件12運行過程中，冷卻劑C流過EGR冷卻器15并可從EGR系統13吸收熱量。隨后，冷卻劑C通過第二流體導管17流至冷卻劑通道30。此外，當熱量被從渦輪增壓器14吸收時，冷卻劑C可流過第一流體導管40。如上述所討論的，由于第一流體導管40熱聯接到渦輪增壓器14，冷卻劑C可從渦輪增壓器14吸收熱量，并隨后通過第一流體導管40和冷卻劑歧管20流至冷卻劑通道30。特別地，冷卻劑C從第一流體導管40流至冷卻劑歧管20的聯合通路46 ο來自冷卻劑C的蒸汽V可流過通風孔口 43和聯合通風部44，通過通風導管28流進穩壓容器18。換句話說，來自熱冷卻劑的蒸汽V通過通風孔口43和聯合通風部44被通風。來自流過冷卻劑通道30的冷卻劑C的蒸汽V也可通過通風孔口 42和聯合通風部44被通風。液化的冷卻劑C繼續從互連通路48流進通過發動機蓋22形成的冷卻劑通道30。流經冷卻劑通道30的冷卻劑C可從排氣歧管16吸熱。流經冷卻劑通道30的冷卻劑C可通過出口 58被輸送到熱控制模塊，且可被用于，例如，使發動機油升溫，并可幫助維持發動機油處于其優化溫度。
[0054]盡管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的范圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。盡管所披露的方法以特定的時間順序描述，可以設想的是，本發明的方法可用不同的時間順序被執行。
[0055]相關申請的交叉引用
[0056]本申請要求專利號為62/121,737、申請日為2015年2月27日的美國臨時專利申請的優先權，其全部內容被合并在此作為弓I用。
【主權項】
1.一種發動機組件，包括: 渦輪增壓器； 第一流體導管，配置為運送冷卻劑，其中第一流體導管熱聯接到渦輪增壓器，使得流經第一流體導管的冷卻劑能從渦輪增壓器吸收熱量； 排氣再循環系統； 第二流體導管，配置為運送冷卻劑，其中第二流體導管熱聯接到排氣再循環系統，使得流經第二流體導管的冷卻劑能從排氣再循環系統吸收熱量;和 發動機蓋，限定穿過其延伸的冷卻劑通道，其中冷卻劑通道與第一流體導管和第二流體導管流體連通，以允許冷卻劑從第一流體導管和第二流體導管流至冷卻劑通道;和 排氣歧管，其與發動機蓋一體，其中冷卻劑通道熱聯接到排氣歧管，使得流經冷卻劑通道的冷卻劑能從排氣歧管吸收熱量。2.如權利要求1所述發動機組件，其中排氣再循環系統包括排氣再循環冷卻器，且冷卻劑通道包括與排氣再循環冷卻器流體連通的第一入口，以允許冷卻劑從排氣再循環冷卻器至冷卻劑通道的流體流動。3.如權利要求2所述發動機組件，其中冷卻劑通道限定與第一流體導管流體連通的第二入口，以允許冷卻劑從第一流體導管至冷卻劑通道的流動。4.如權利要求3所述發動機組件，其中冷卻劑通道限定與第一入口和第二入口流體連通的出口，以允許冷卻劑朝向出口流動。5.如權利要求4所述發動機組件，進一步包括流體地互連第一流體導管和第二入口的冷卻劑歧管。6.如權利要求5所述發動機組件，進一步包括與冷卻劑歧管流體連通的穩壓容器，其中冷卻劑歧管允許蒸汽通風進入穩壓容器。7.如權利要求6所述發動機組件，進一步包括流體地互連穩壓容器和冷卻劑歧管的通風導管。8.如權利要求7所述發動機組件，其中發動機蓋包括蓋體，且冷卻劑通道是通過蓋體延伸的孔。9.如權利要求8所述發動機組件，其中孔從第一入口延伸至出口。10.如權利要求9所述發動機組件，其中第二入口位于第一入口和出口之間。
【文檔編號】F01P3/20GK105927411SQ201610108452
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發明人】A.R.扎德
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司