CN101493054B

CN101493054B - 带散热片的发动机罩

Info

Publication number: CN101493054B
Application number: CN2009100029916A
Authority: CN
Inventors: 小鲍勃·鲍威尔; 阿尼尔·萨克德夫; 奥拉·罗兰森; 里卡德·彼得森; 苏珊·彼得森; 珀尼拉·威格霍尔姆
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: US20090188451A1; RU2009102233A; EP2090499A1; CN101493054A

Abstract

本发明涉及一种改进的汽车发动机罩，其至少部分覆盖汽车发动机舱内的汽车发动机。所述发动机罩包括由金属或陶瓷材料制成的散热片。因此，提供一种与已知汽车发动机罩相比具有改善的冷却效果的汽车发动机罩。所述改善的冷却效果延长了汽车发动机罩的使用寿命。所述改善的冷却效果也有助于增加发动机舱内其他部件的使用寿命，否则这些部件可能会由于来自发动机内的产热部件的热传递而退化、变形或甚至熔化。而这为可产生比现今更多热量的发动机的设计铺平了道路。

Description

带散热片的发动机罩

技术领域

本发明涉及一种例如盖或外壳之类的汽车发动机罩，其至少部分覆盖机动车内的发动机舱内的汽车发动机。

背景技术

已知汽车发动机罩由于各种原因被用于汽车发动机舱内，例如为保护发动机舱内的部件不暴露于灰尘中，为减少由于发动机内漏油造成的部件上的损伤，以及为降低来自发动机的例如可能打扰车厢内乘客的噪声。此外，在意识到特定的发动机罩设计可赋予发动机和发动机舱美观外表之处，可出于美观原因而使用发动机罩。

当汽车发动机运转时，例如当一辆客车或另一辆机动车正在路上行驶，发动机内的各种产热部件产生热量。当热量增加时它会被传递至发动机舱的其他部件。换言之，当热量从产热部件被传递时，发动机舱内的非产热部件，例如发动机罩，也暴露在热量中。

当这些部件直接或通过来自汽车发动机热区的热传递而间接暴露在热量中时，汽车发动机在不显著减少发动机舱内多个部件的使用寿命的情况下能产生多少热量是有限度的。

如果超过该热限，这可能导致发动机舱内的非产热部件，例如发动机罩，可能退化、变形或甚至熔化。

迄今，许多用于汽车发动机舱内的发动机罩由各种聚合材料制成。这些聚合材料对热敏感并且如果暴露在过多的热量中可能退化、变形或熔化。

通过使用由某些耐热材料制成的发动机罩，例如特定的聚合材料或金属材料，这个问题在一定程度上得到解决。

例如，KR20040023904公开了一种用于汽车发动机罩的耐热聚酰胺纳米复合树脂成分。

US6299834公开了耐热镁合金在发动机罩中的使用。

总体上这些文献与汽车发动机罩中的用于处理汽车发动机产生的热量的耐热材料有关。

而且，现今汽车发动机的研究和开发正日益重要，很大程度是由于环境原因。例如，这样的环境改善可能涉及到更清洁废气的生产。这可通过提高催化转化器中的温度而获得，而这又引起发动机部件和发动机舱内的部件暴露于其中的温度的增高。

因此，当开发和设计汽车发动机时，为获得理想的技术进步或环境改善，可能需要处理增高的甚至高于现今温度的发动机温度。

由于发动机罩和发动机舱内其他非产热部件的使用寿命将会随发动机温度的增高而显著减少，因而在设计可能产生比现今更多热量的发动机时，已知的汽车发动机罩不允许足够的自由。

因此应该意识到需要一种新型的具有改进的冷却特性和更长的使用寿命的汽车发动机罩。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新型的具有改进的冷却特性的汽车发动机罩。

本发明的另一个目的是提供一种新型的具有增加的使用寿命的汽车发动机罩。

而这有助于为可产生比现今更多热量的发动机的设计铺平道路。

这些和其他目的通过根据独立权利要求1的发动机罩来实现。本发明的优选实施例在从属权利中阐述。

根据本发明的一个方面，提供一种具有一个至少部分覆盖汽车发动机的本体结构的改进的汽车发动机罩。作为一个特性，所述根据本发明的汽车发动机罩包括散热片。

如本文所用，散热片指鳍片、肋片或其他相似构件，这提供和限定了发动机罩的扩大的冷却区域。

汽车发动机通常被设计为具有向发动机和发动机舱内的产热部件提供冷却作用的散热器。此外，在行驶期间，特别设置的进气口和风扇***提供了一种向发动机和发动机舱内的产热部件提供进一步冷却作用的气流。

通过汽车发动机罩包括金属散热片，提供了扩大的冷却区域。通过将所述扩大的冷却区域暴露在周围空气中而获得改善的冷却效果。有利的是，所述扩大的冷却区域暴露在由所述进气口或所述风扇***引起的气流中。

为了实现更好的冷却效果，所述扩大的冷却区域暴露在湍气流中。因此，在一个优选实施例中，所述构成扩大的冷却区域的鳍片被设置为使散热片周围产生湍气流。

根据本发明的汽车发动机罩的一个实施例，所述散热片包括金属材料。

包括鳍片的所述扩大的冷却区域优选由被归类为良好导热材料的材料组成，如金属材料，以便为发动机罩提供真正有效的冷却。在这种情况下金属材料的概念也包括合金。

根据本发明的汽车发动机罩的一个实施例，所述散热片包括轻质金属材料。

轻质金属材料的概念也包括轻质合金。

根据本发明的汽车发动机罩的一个实施例，所述散热片包括镁基材料和铝基材料中的至少一种。

优选地，所述散热片由轻质金属材料或合金制成，例如镁基材料和/或铝基材料。这些材料既是良好的导热体又具有低重量。由于减轻的车辆重量可具有环境优势，低重量材料是理想的。例如，废气量可通过由于较低的车辆重量可降低燃油消耗而减少。在这个意义上，由于比铝更轻，镁或镁基材料为优选。如果使用镁基合金，包括至少90％镁的合金为优选。

根据本发明的汽车发动机的一个实施例，所述散热片至少部分包括一种陶瓷材料。

如上文提到的，包括鳍片的扩大的冷却区域优选由被归类为良好导热材料的材料组成。某些陶瓷材料表现出良好的导热特性并且因此可为所述发动机罩提供有效的冷却。

根据本发明的一个实施例，所述本体结构至少部分由金属材料制成。

在这种情况下金属材料的概念也包括合金。

根据本发明的一个实施例，所述本体结构至少部分由轻质金属材料制成。

轻质金属材料的概念也包括合金。

金属材料是良好的导热材料，并且因此整个发动机罩与鳍片一起提供了有效的冷却效果。在这个意义上，所述扩大的冷却区域甚至更大。

根据本发明的一个实施例，所述本体结构至少部分由一种聚合材料制成。

一种这样的聚合材料可以是PPA，聚邻苯二甲酰胺。聚合材料通常是绝热材料，但与由金属或陶瓷材料制成的散热片结合，具有足够热阻的聚合材料可被使用。所述由一种金属材料或陶瓷材料制成的散热片有助于延长整个汽车发动机罩的使用寿命。

根据本发明的一个实施例，所述散热片具有平直形状。

根据本发明的一个实施例，所述散热片具有弯曲形状和弧形形状中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述本体结构和散热片被整体制造为一个单个部件。

根据本发明的一个实施例，所述本体结构和所述散热片被制造为独立部件，然后通过用连接装置将所述散热片固定在所述本体结构上而组装在一起。

根据本发明的发动机罩的改善的冷却效果不仅降低了发动机罩本身的平均和峰值温度，而且向设置在发动机舱内发动机罩附近的其他发动机部件提供了冷却效果。

因此，根据本发明的发动机罩的冷却效果也有助于增加发动机舱内其他部件的使用寿命，否则这些部件可能会由于从发动机内的产热部件传递的热而退化、变形或甚至熔化。特别地，由各种聚合材料制成的部件的使用寿命可以由于根据本发明的发动机罩的冷却效果而增加。这些部件可以是，例如，供电部件(如电缆)、管子或管道(如排气管)、所谓漏气管(blow-by pipes)和SAI(二次进气口)管。

因此，根据本发明的发动机罩的冷却效果考虑了如下的发动机的设计，所述发动机可产生更多热量而不会显著减少发动机部件和发动机舱内暴露在热量中的部件的使用寿命。

附图说明

现在将参考随附示意图详细描述本发明，通过实例说明本发明的当前优选的实施例。

图1a-图1d公开了根据本发明的发动机罩的一个实施例，包括平直散热片。

图2公开了根据本发明的发动机罩的第二个实施例，包括弯曲散热片。

图3公开了根据本发明的发动机罩的第三个实施例，包括弧形散热片。

图4公开了发动机罩在不同行驶阶段的温度水平的示意图。

具体实施方式

图1-图3中，公开了不同几何形状的散热片12的不同实施例，例如平直(图1a-图1d)、弯曲(图2)或弧形鳍片。

图1a中公开了包括一个本体结构11的发动机罩10。图1中公开的发动机罩的***形状只是根据本发明的发动机罩的形状的一个实例。根据本发明的发动机罩在不同情形下可具有不同形状，每个发动机罩被最佳地成形为适合汽车发动机内的不同位置。

本体结构11包括至少一个带有分布在发动机罩外表面上的散热片12的部分，这提供了一个冷却区域13(图1b所示)。本体结构11和散热片12由任何合适的材料制成，优选金属材料，优选镁和/或铝基金属材料。

只要根据本发明获得一个扩大的冷却区域13，那么就可以以不同的方式选择散热片12的尺寸和几何形状。此外，散热片12的数量和位置可以变化以在不同情形下获得最佳的冷却效果。

冷却区域13中的散热片12可被设置为使散热片12的表面从任何角度都暴露在由进气口或风扇***引起的气流中。

例如，散热片可被设置为使散热片的表面与气流一致，由箭头AF1(见图1c)指示。在另一个实施例中，散热片可被设置为使散热片的表面垂直于气流，由箭头AF2指示(见图1d)。

在其他实施例中，散热片12可以相对于气流成其他角度设置(未示出)。散热片的最佳设置和尺寸取决于汽车发动机和机动车的不同实施例。

图2公开了根据本发明的发动机罩的第二个实施例，该发动机罩包括弯曲散热片。

图3公开了根据本发明的发动机罩的第三个实施例，该发动机罩包括弧形散热片。

如上文提到的，为了实现更好的冷却效果，扩大的冷却区域13可暴露在湍气流中。因此，构成扩大的冷却区域13的散热片12可被构成和设置为使散热片12周围产生湍气流。图2和图3中公开了非平直鳍片的一些实例，例如弯曲(图2)或弧形(图3)鳍片。弯曲或弧形形状有助于在散热片12周围创造更多湍气流，因而提供更好的冷却效果。图3中带有弧形形状的散热片12被布置得更加分散。这种分散布置有助于产生更加紊乱的气流。

在不背离本发明的范围的情况下，散热片12也可能有其他布置。

图4公开了发动机罩在不同行驶阶段的温度水平的示意图。

图4中示意地说明，与根据已知技术的发动机罩以对应方式被用于其中的对应汽车中的发动机罩和其他非产热部件的平均温度和峰值温度相比，根据本发明的发动机罩的改善的冷却效果降低了发动机罩和设置在发动机舱内发动机罩附近的其他非产热部件的平均温度和峰值温度。

在行驶的全部阶段均可获得由于使用根据本发明的发动机罩而带来的改善的冷却效果：紧接着起动发动机后(a)；在汽车行驶期间(b)；在不熄灭发动机停车期间(c)；紧接着熄灭发动机后(d)；以及随后的冷却时间(e)。

本发明人发现，当风扇***停止独自运转时(e)，在行驶之后和熄灭发动机之后的期间存在降低发动机罩温度的特定需求。曾经发现普通发动机罩在那个阶段温度可达275℃。另外，已经发现普通发动机罩实际上可在这个期间表现出比在行驶期间更高的温度。这是由风扇***关闭后遗留在发动机内而被传递到发动机罩的热量引起的。有时这个期间被称为暖机期间(soak period)。

本发明有效地降低了这个阶段(e)的温度。散热片在有气流存在期间(a-d)提供有效的冷却，即在行驶和当风扇***独自运转期间(e)。换言之，在气流期间之后的某个时间，散热片提供了一个明显降低的温度，这也赋予后一阶段(e)改善的冷却效果。

图4中，由Tpk示意指出的温度水平代表根据已知技术的发动机罩的峰值温度。图4中，由Tpi示意指出的温度水平代表根据本发明的发动机罩的峰值温度。图4中，由Tak示意指出的温度水平代表根据已知技术的发动机罩的平均温度。图4中，由Tai示意指出的温度水平代表根据本发明的发动机罩的平均温度。图4中，由Ts示意指出的温度水平代表在发动机起动之前或起动之时发动机罩的温度。

因此，提供了一种与根据现有技术的汽车发动机罩相比冷却效果改善的汽车发动机罩。

该冷却效果不仅延长了发动机罩的使用寿命，而且也导致了发动机舱内的其他部件的冷却、寿命延长效果。此外，由于本发明允许更多的热量产生而不会明显提高发动机部件上的平均温度，这便提供了用于增加发动机效率的新设计可能性。

尽管结合特定实施例描述了本发明，应该明白的是，在不偏离所要求保护的范围的情形，各种修改、变造和改装可由本领域技术人员完成。

例如，发动机罩本体结构11可包括一个或多个孔和/或内散热片(未示出)以向汽车发动机罩内部提供附加的冷却效果，因为由进气口或风扇***引起的气流可穿过孔朝向内散热片。发动机罩和汽车发动机之间的距离可变化以向汽车发动机罩内部提供最佳的气流和有效的冷却。

为抵抗过度的力，发动机罩10可由任何适当的构造和材料加强，例如由坚固的加强材料制成的加强格栅。

本体结构11和散热片12可由同样的或不同的材料制成，提供良好的耐热性的一种多种材料，以及也是良好的导热体的材料。此外，本体结构11和散热片12可在不同的制造工艺中或被整体制造为一个单个部件，或被制成分开的若干部件然后将这些部件组装在一起。在一个实施例中，散热片阵列被制成一个可组装至本体11上的部件、或“模块”。

散热片12或“模块”可包括至少一个用于将散热片12或“模块”固定在本体结构11上的连接装置。

此外，发动机罩可包括至少一个装配和/或拆卸装置，例如螺钉、插锁或有刃的连接装置，用于将发动机罩固定在发动机舱内。此外，本体结构11可包括一个或多个标志和可能的其他附加信息或说明。

Claims

1.一种汽车发动机罩(10)，所述汽车发动机罩和一个汽车发动机设置在汽车的发动机舱中，所述汽车发动机罩具有至少部分覆盖所述汽车发动机的本体结构(11)，其特征在于，所述汽车发动机罩(10)仅在其外表面上包括散热片(12)。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机罩，其中，所述散热片(12)包括金属材料。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机罩，其中，所述金属材料为轻质金属材料。

4.根据权利要求3所述的汽车发动机罩，其中，所述轻质金属材料为镁基材料和铝基材料中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的汽车发动机罩，其中，所述散热片(12)至少部分包括陶瓷材料。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述本体结构(11)至少部分由金属材料制成。

7.根据权利要求6所述的汽车发动机罩，其中，所述本体结构(11)至少部分由轻质金属材料制成。

8.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述本体结构(11)至少部分由聚合材料制成。

9.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述散热片(12)具有平直形状。

10.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述散热片(12)具有弯曲形状和弧形形状中的至少一种。

11.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述本体结构(11)和所述散热片(12)被整体制造为一个单个部件。

12.根据权利要求1至5的任一项所述的汽车发动机罩，其中，所述本体结构(11)和所述散热片(12)被制造为分开的若干部件，然后通过使用用于将所述散热片(12)固定在所述本体结构(11)上的连接装置而组装在一起。