CN101044304A - 发动机冷却方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了发动机冷却方法和设备。所述发动机冷却设备包括气缸体，所述气缸体具有安装在其上的气缸盖。所述气缸体限定出入口通路和与所述入口通路流体连通的气缸体水套。所述气缸盖限定出与所述气缸体水套流体连通的下部气缸盖水套，以及与所述下部气缸盖水套流体连通的上部气缸盖水套。所述下部气缸盖水套包括多个管口，多个管口构造成引导发动机冷却液，从而给所述气缸盖上紧邻多个排气口、多个喷射器口和/或多个进气口的部分提供冷却。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2005年9月13日提交的美国临时申请60/716,667的优先权，通过参考其全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及发动机冷却方法和设备。
背景技术
随着内燃机功率输出的提升，冷却需求相应地增加。传统冷却***使用气缸盖衬垫将冷却剂流从气缸体引导至气缸盖。但是，已经发现，一些高输出发动机在气缸盖的特定区域需要额外的冷却，例如，排气口、喷射器和进气口的附近。还发现，依靠气缸盖衬垫引导冷却剂流的传统冷却***无法引导足够的冷却剂至排气口、喷射器和进气口，以充分地冷却高输出发动机。
发明内容
本发明涉及发动机冷却方法和设备。所述设备包括构造成将冷却液引导至高温区域的多个管口。根据优选实施例，所述管口铸进气缸盖中，并构造成将冷却液引导至靠近排气口、喷射器和进气口的区域。
所述发动机冷却设备包括气缸体，所述气缸体具有安装在其上的气缸盖。所述气缸体限定出入口通路和与所述入口通路流体连通的气缸体水套。所述气缸盖限定出与所述气缸体水套流体连通的下部气缸盖水套，以及与所述下部气缸盖水套流体连通的上部气缸盖水套。所述下部气缸盖水套包括多个管口，多个管口构造成引导发动机冷却液，从而给所述气缸盖上紧邻多个排气口、多个喷射器口和/或多个进气口的部分提供冷却。
本发明的方法包括从由所述气缸体限定的入口通路将压力发动机冷却液输送进由所述体限定的气缸体水套。在通过所述气缸体水套从而冷却了所述气缸体之后，发动机冷却液输送进由所述气缸盖限定的多个管口。压力发动机冷却液通过所述管口引导至所述气缸盖上已知会积聚热量的部分，例如排气口、喷射器口和进气口。其后，压力发动机冷却液输送到所述上部气缸盖水套，然后排出发动机。
结合附图，从下面对实现本发明的最佳模式的详细描述，可容易地理解本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1为根据本发明的发动机的示意性局部剖视立体图；
图2为根据本发明的冷却设备左半部分的示意性立体图；以及
图3为图2的冷却设备的下部气缸盖水套的示意性平面图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记指的是相同的部件，图1示出了发动机8的局部剖视图，包括气缸体10和气缸盖12。气缸体10和气缸盖12限定出冷却设备14(图2中清楚所示)。更具体地，气缸体10限定出冷却设备14的入口通道16和气缸体水套18，气缸盖12限定出冷却设备14的下部气缸盖水套20和上部气缸盖水套22。图1-3中所示的包括入口通道16、气缸体水套18、下部气缸盖水套20和上部气缸盖水套22的冷却设备14的图示是以立体形式表示发动机8中形成的一系列通道或空腔的负像。对于本发明的目的，“水套”为适合便于发动机冷却液传送从而冷却发动机8的空腔或流动通道。根据优选实施例，入口通道16和气缸体水套18整体地铸入气缸体10中，上部和下部气缸盖水套22、20整体地铸入气缸盖12中。
参考图2，示出了可应用于8缸发动机左半部的冷却设备14左半部分。应当理解，冷却设备14包括大致对称的应用于8缸发动机右半部的右半部分(未示出)，冷却设备14还可适用于适应其他发动机构造。冷却设备14的左半部分与右半部分功能相似，因此下文中只描述冷却设备14的左半部分。还应当理解，冷却设备14由在发动机8(图1中所示)中形成的多个通道和空腔组成。出现示意性目的，图2只示出了冷却设备14的通道和空腔，而未示出发动机8的其余部分。
图2中所示的气缸体水套18的左半部分由四个大致为圆柱形腔18A-18D组成，这些腔构造成冷却发动机8的气缸体10，并向下部气缸盖水套20输送压力冷却液。气缸体水套18的右半部(未示出)包括四个大致为圆柱形的腔(未示出)。各圆柱腔18A-18D分别通过管道24A-24D与入口通道16相流体连通。优选地，管道24A-24D为圆柱形，并具有相同直径D。
入口通道16布置成与圆柱腔18A-18D和与冷却液容器26相流体连通。优选地，执行泵28以从冷却液容器26输送冷却液至入口通道16。根据优选实施例，入口通道16的横截面面积，例如，通过截面A-A的横截面面积沿着入口通道16的长度在下游方向上减小。入口通道16优选为锥形几何形状，以保持发动机冷却液输送至各圆柱腔18A-18D的速度基本恒定。
参考图3，更详细地示出了下部气缸盖水套20。下部气缸盖水套20从气缸体水套18通过由气缸盖12(图1中所示)限定的多个管口30A-30D接收压力冷却液。对于本发明来说，术语管口与通道可互换地使用。根据优选实施例，管口30A-30D向下逐渐变细，使得入口直径大于出口直径，从而离开管口的流体的速度相应地升高。但是，应当理解，可预想到可选管口结构，例如等直径管口。优选地，管口30A-30D整体地铸进气缸盖12中，但是，可选择地，管口30A-30D也可用机加工或由安装到气缸盖12的嵌入件组成。气缸盖12还限定出多个排气口32、多个喷射器口34以及多个进气口36。
下部气缸盖水套20包括各自分别与管口30A-30D中的一个流体连通的多个输送通道38A-38D。各输送通道38A-38D连接到气缸盖水套20的空腔40A-40D中的一个。各输送通道38A-38D布置在两个相邻的排气口34之间。各空腔40A-40D部分地围绕喷射器口34及相邻的一对进气口36。各空腔40A-40D分别限定出第一、第二和第三流动路径F1、F2和F3。流动路径F1和F3紧邻一个进气口36并环绕该进气口36流动，流动路径F2在两个相邻的进气口36之间流动。布置有与下部气缸盖水套20和上部气缸盖水套22流体连通的多个输送通路42。
上文中已经描述了冷却设备14的几何形状，现在描述冷却设备14的功能。再次参考图2，泵28从冷却液容器26抽出冷却液，并将其输送至入口通道16。入口通道16将发动机冷却液输送至气缸体水套18的各圆柱腔18A-18D。根据优选实施例，发动机冷却液均匀地分配到各圆柱腔18A-18D，使得各腔接收进入入口通道16的总发动机冷却液流的大致25％。通过调节入口通道16的锥形几何形状和/或通过改变管道24A-24D的直径可保持冷却液流的均匀分配。
发动机冷却液从各管道24A-24D进入圆柱腔18A-18D中的一个。圆柱腔18A-18D布置成环绕着气缸孔(未示出)并与该气缸孔紧邻，使得通过圆柱腔18A-18D输送的发动机冷却液通过吸收燃烧与活塞往复运动期间产生的热量而冷却了发动机8。气缸体水套18的圆柱腔18A-18D中的发动机冷却液输送到下部气缸盖水套20。根据本发明的可选实施例，发动机冷却液可通过管口30A-30D(图3中所示)从入口通道16直接输送至下部气缸盖水套20，使得旁路气缸体水套18。
再次参考图3，将在下文中描述下部气缸盖水套20的功能。已经发现，在一些高输出发动机中，位于排气口32、喷射器口34和/或进气口36附近的气缸盖12(图1中所示)部分会积聚过量的热量，引起发动机8(图1中所示)过热。因此，本发明构造成将冷却液从气缸体10(图1中所示)引导进下部气缸盖12中，使得这些区域接收发动机冷却液。发动机冷却液通过管口30A-30D从气缸体10输送至气缸盖12，其中管口30A-30D分别从相应的腔18A-18D接收发动机冷却液。下文中，针对管口30A描述通过下部气缸盖水套20的冷却液流，但是应当理解，管口30A-30D操作类似。
发动机冷却液从管口30A通过输送通道38A朝着喷射器口34输送，并进入空腔40A。由于输送通道38A布置在一对相邻的排气口32之间并与这对排气口32紧邻，所以流过输送通道38A的发动机冷却液给下部气缸盖12(图1中所示)靠近这对相邻排气口32的部分提供了冷却。由于空腔40A与喷射器口34紧邻并部分地围绕其，所以从输送通道38A流进空腔40A的冷却液以及流过空腔40A的冷却液给气缸盖12靠近喷射器口34的部分提供了冷却。空腔40A的第一、第二和第三流动路径F1、F2和F3适于给气缸盖12靠近一对相邻的进气口36的部分提供冷却。更具体地，如图3中所示，流动路径F1和F3引导发动机冷却液，从而给气缸盖12位于相邻进气口36中一个附近的部分提供冷却。流动路径F2引导发动机冷却液，从而给气缸盖12位于相邻进气口36之间的部分提供了冷却。
发动机冷却液通过输送通路42从下部气缸盖水套20输送到上部气缸盖水套22(图2中所示)。更具体地，流动路径F1、F2和F3引导冷却液从下部气缸盖水套20通过输送通路42进入上部气缸盖水套22。随着冷却液流过上部气缸盖水套22，冷却了气缸盖12(图1中所示)位于上部气缸盖水套22附近的部分。冷却液流从上部气缸盖水套22输送，并从发动机8(图1中所示)排出。根据优选实施例，来自水套22的发动机冷却液从发动机8排出，经过散热器(未示出)以散去吸收的热量，其后输回到冷却液容器26(图1中所示)。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员会认识到落入所附权利要求范围内实现本发明的各种可选设计和实施方式。
Claims (16)
1.一种发动机冷却设备，包括：
气缸体，其限定出入口通路；以及
气缸盖，安装到所述气缸体上，所述气缸盖限定出：
下部气缸盖水套，包括与所述入口通路流体连通的多个管口，所述多个管口构造成引导发动机冷却液，从而给所述气缸盖上已知会积聚热量的部分提供冷却，使得所述气缸盖不会过热；以及
上部气缸盖水套，其与所述下部气缸盖水套流体连通。
2.如权利要求1所述的发动机冷却设备，其中所述气缸体限定出与所述入口通道和所述多个管口流体连通的气缸体水套。
3.如权利要求2所述的发动机冷却设备，其中所述多个管口构造成引导压力发动机冷却液到所述气缸盖上紧邻多个排气口、多个喷射器口和/或多个进气口的部分。
4.如权利要求3所述的发动机冷却设备，还包括由所述气缸体限定的多个管道，所述多个管道布置成与所述入口通道以及所述气缸体的所述气缸体水套流体连通，以便于发动机冷却液在其间的输送。
5.如权利要求4所述的发动机冷却设备，其中所述下部气缸盖水套包括各与所述多个管口中的一个流体连通的多个输送通道，所述多个输送通道中的每个都构造成在一对相邻的排气口之间并与该对排气口紧邻地输送发动机冷却液。
6.如权利要求5所述的发动机冷却设备，其中所述下部气缸盖水套包括各与所述多个输送通道中的一个流体连通的多个空腔，所述多个输送通道构造成绕着所述多个喷射器口和所述多个进气口输送发动机冷却液。
7.如权利要求6所述的发动机冷却设备，还包括由所述气缸盖限定的多个输送通路，所述多个输送通路布置成与所述下部气缸盖水套和所述上部气缸盖水套流体连通，以便于发动机冷却液在其间的输送。
8.一种发动机冷却设备，包括：
气缸体，其限定出入口通路和与所述入口通路流体连通的气缸体水套；以及
气缸盖，安装到所述气缸体上，所述气缸盖限定出：
下部气缸盖水套，包括与所述气缸体水套流体连通的多个管口，所述多个管口构造成引导压力发动机冷却液到所述气缸盖上紧邻多个排气口、多个喷射器口和/或多个进气口的部分，使得所述气缸盖不会过热；以及
上部气缸盖水套，其与所述下部气缸盖水套流体连通，所述上部气缸盖水套构造成便于所述气缸盖上面部分的冷却，并在其后将发动机冷却液排出发动机。
9.如权利要求8所述的发动机冷却设备，还包括由所述气缸体限定的多个管道，所述多个管道布置成与所述入口通道以及所述气缸体的所述气缸体水套流体连通，以便于发动机冷却液在其间的输送。
10.如权利要求9所述的发动机冷却设备，其中所述下部气缸盖水套包括各与所述多个管口中的一个流体连通的多个输送通道，所述多个输送通道中的每个都构造成在一对相邻的排气口之间并与该对排气口紧邻地输送发动机冷却液。
11.如权利要求10所述的发动机冷却设备，其中所述下部气缸盖水套包括各与所述多个输送通道中的一个流体连通的多个空腔，所述多个输送通道构造成绕着所述多个喷射器口和所述多个进气口输送发动机冷却液。
12.如权利要求11所述的发动机冷却设备，还包括由所述气缸盖限定的多个输送通路，所述多个输送通路布置成与所述下部气缸盖水套和所述上部气缸盖水套流体连通，以便于发动机冷却液在其间的输送。
13.一种冷却发动机的方法，包括：
从容器输送发动机冷却液至由气缸体限定的入口通路；
从所述入口通路将发动机冷却液输送进由气缸盖限定的多个管口；以及
将所述多个管口中的冷却液引导到所述气缸盖上与多个排气口、多个喷射器口和/或多个进气口紧邻的部分，使得所述气缸盖不会过热。
14.如权利要求13所述的方法，还包括从从入口通路将发动机冷却液输送进由所述气缸体限定的气缸体水套。
15.如权利要求14所述的方法，还包括从所述多个管口输送发动机冷却液通过由所述气缸盖限定的下部气缸盖水套。
16.如权利要求15所述的方法，还包括从所述下部气缸盖水套输送发动机冷却液至由所述气缸盖限定的上部气缸盖水套。
Applications Claiming Priority (3)
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