用于發(fā)動機(jī)組件的歧管的制作方法
【專利摘要】發(fā)動機(jī)組件包括渦輪增壓器和流體管道。流體管道熱耦合到渦輪增壓器，使得流過流體管道的冷卻劑可以從渦輪增壓器吸取熱量。發(fā)動機(jī)組件包括緩沖罐和限定冷卻劑通道的發(fā)動機(jī)缸蓋。另外，發(fā)動機(jī)組件包括與發(fā)動機(jī)缸蓋集成的排氣歧管。冷卻劑通道熱耦合至排氣歧管，使得冷卻劑可從排氣歧管吸取熱量。發(fā)動機(jī)組件還包括與流體管道和冷卻劑通道流體連通的冷卻劑歧管。冷卻劑歧管限定與緩沖罐流體連通的通氣孔。此外，冷卻劑歧管限定與流體管道流體連通的聯(lián)合通路。此外，冷卻劑歧管限定了將聯(lián)合通路與冷卻劑通道流體地互連的互連通路。
【專利說明】用于發(fā)動機(jī)組件的歧管
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年2月26曰提交的編號為62/121,226的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及一種用于發(fā)動機(jī)組件的冷卻劑歧管，諸如Y型歧管。
【背景技術(shù)】
[0004]在車輛中，發(fā)動機(jī)組件可包括冷卻系統(tǒng)以冷卻各個車輛部件。例如，渦輪增壓器可以采用冷卻系統(tǒng)以維持運(yùn)轉(zhuǎn)期間的最佳溫度。類似地，車輛可以包括排氣冷卻系統(tǒng)。合適的冷卻劑可以在這些冷卻系統(tǒng)中使用。在冷卻過程之后，冷卻劑通常是熱的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)組件，包括:
[0006]渦輪增壓器；
[0007]流體管道，其構(gòu)造為運(yùn)送第一冷卻劑，其中，所述流體管道熱耦合到所述渦輪增壓器，使得流過所述流體管道的第一冷卻劑可以從所述渦輪增壓器吸取熱量；
[0008]緩沖罐；
[0009]發(fā)動機(jī)缸蓋，其限定冷卻劑通道，其中，所述冷卻劑通道被構(gòu)造為運(yùn)送第二冷卻劑；
[0010]排氣歧管，其與所述發(fā)動機(jī)缸蓋集成，其中，所述冷卻劑通道熱耦合至所述排氣歧管，使得所述第二冷卻劑能夠從所述排氣歧管吸取熱量；
[0011]冷卻劑歧管，其與所述流體管道和冷卻劑通道流體連通，其中，所述冷卻劑歧管限定:
[0012]通氣孔，其與所述緩沖罐流體連通，以便允許蒸氣從所述冷卻劑歧管排出到所述緩沖罐；
[0013]聯(lián)合通路，其與所述流體管道流體連通，以便允許所述第一冷卻劑從所述流體管道流入所述冷卻劑歧管;和
[0014]互連通路，其將所述聯(lián)合通路與所述冷卻劑通道流體地互連，以便允許所述第一冷卻劑從所述聯(lián)合通路流動到所述冷卻劑通道。
[0015]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述聯(lián)合通路具有比所述通氣孔更大的橫截面面積，以便將通過所述通氣孔到所述緩沖罐的液體流最小化。
[0016]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述互連通路具有比所述通氣孔更大的橫截面面積，以便將通過所述通氣孔到所述緩沖罐的液體流最小化。
[0017]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述冷卻劑歧管直接地聯(lián)接到所述發(fā)動機(jī)缸蓋。
[0018]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述冷卻劑通道與所述互連通路直接流體連通。
[0019]在上述發(fā)動機(jī)組件中，還包括延伸通過所述冷卻劑歧管和所述發(fā)動機(jī)缸蓋的至少一個緊固件，以便將所述冷卻劑歧管聯(lián)接到所述發(fā)動機(jī)缸蓋。
[0020]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述聯(lián)合通路相對于所述通氣孔傾斜地成角度。
[0021 ]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述聯(lián)合通路相對于所述互連通路傾斜地成角度。
[0022]在上述發(fā)動機(jī)組件中，所述互連通路與所述通氣孔彼此平行。
[0023]在上述發(fā)動機(jī)組件中，還包括將所述緩沖罐與所述通氣孔流體地互連的通氣管道。
[0024]本發(fā)明還涉及一種冷卻劑歧管，包括:
[0025]歧管主體，其限定:
[0026]通氣孔，其構(gòu)造為流體地聯(lián)接到緩沖罐，以便允許蒸氣從所述歧管主體排出到所述緩沖罐；
[0027]聯(lián)合通路，其構(gòu)造為流體地聯(lián)接到流體管道，以便允許冷卻劑從所述流體管道流入所述歧管主體;和
[0028]互連通路，其流體地聯(lián)接到所述聯(lián)合通路，其中，所述互連通路構(gòu)造為流體地聯(lián)接到冷卻劑通道，以便允許所述冷卻劑從所述聯(lián)合通路流動到所述冷卻劑通道。
[0029]在上述冷卻劑歧管中，所述歧管主體限定與所述通氣孔流體連通的通氣口。
[0030]在上述冷卻劑歧管中，所述聯(lián)合通路相對于所述互連通路傾斜地成角度。
[0031 ]在上述冷卻劑歧管中，所述互連通路與所述通氣孔彼此平行。
[0032]本發(fā)明還涉及一種方法，包括:
[0033]將熱的冷卻劑移動到冷卻劑歧管的聯(lián)合通路，其中，所述冷卻劑歧管限定了與緩沖罐流體連通的通氣孔、聯(lián)合通路、以及將所述通氣孔與所述聯(lián)合通路流體地互連的互連通路；
[0034]將所述冷卻劑的蒸氣通過所述通氣孔排出；和
[0035]將來自所述冷卻劑歧管的冷卻劑移動到由發(fā)動機(jī)缸蓋限定的冷卻劑通道。
[0036]在上述方法中，還包括將所述蒸氣輸送到緩沖罐。
[0037]為了將內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱時的燃料效率最大化，發(fā)動機(jī)機(jī)油(engineoil)應(yīng)盡可能快地加熱到最佳溫度。當(dāng)機(jī)油在它的最佳溫度下時，稀釋在機(jī)油中的燃料可以被最小化。此外，在機(jī)油中的水分可通過將機(jī)油的溫度維持在最佳水平而被最小化，從而將發(fā)動機(jī)機(jī)油的壽命最大化。因此，熱量可以從渦輪增壓器和/或排氣歧管中吸取以便預(yù)熱發(fā)動機(jī)機(jī)油。例如，冷卻劑可以從渦輪增壓器中吸取熱量，然后可以與在冷卻劑通道(coolant gallery)中的冷卻劑混合。在本公開中，“冷卻劑”是指適合于傳遞熱量的任何流體(例如，液體)。作為非限制性示例，冷卻劑F可以是乙二醇。所得到的熱的冷卻劑然后可用于加熱發(fā)動機(jī)機(jī)油。諸如Y型歧管的歧管可用于將冷卻劑引導(dǎo)到冷卻劑通道。在一個實(shí)施例中，當(dāng)前公開的發(fā)動機(jī)組件包括渦輪增壓器和構(gòu)造為運(yùn)送冷卻劑的流體管道。流體管道熱耦合到所述渦輪增壓器，使得流過流體管道的冷卻劑可以從渦輪增壓器吸取熱量。發(fā)動機(jī)組件還包括緩沖罐(surge tank)和限定冷卻劑通道的發(fā)動機(jī)缸蓋。冷卻劑通道被構(gòu)造為運(yùn)送冷卻劑。發(fā)動機(jī)組件還包括與發(fā)動機(jī)缸蓋集成的排氣歧管。冷卻劑通道熱耦合至排氣歧管，使得冷卻劑能夠從排氣歧管吸取熱量。發(fā)動機(jī)組件還包括與所述流體管道和冷卻劑通道流體連通的冷卻劑歧管。冷卻劑歧管限定與緩沖罐流體連通的通氣孔，以便允許蒸氣從冷卻劑歧管排出到緩沖罐。此外，冷卻劑歧管限定與流體管道流體連通的聯(lián)合通路(joint passageway)，以允許冷卻劑從流體管道流入冷卻劑歧管。此外，冷卻劑歧管限定了將聯(lián)合通路與冷卻劑通道流體地互連的互連通路，以允許冷卻劑從聯(lián)合通路流動到冷卻劑通道。在發(fā)動機(jī)組件的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，冷卻劑從渦輪增壓器吸取熱量，然后被運(yùn)送到冷卻劑歧管的聯(lián)合通路。此外，冷卻劑的蒸氣通過冷卻劑歧管的通氣孔排出并進(jìn)入緩沖罐內(nèi)。然后，冷卻劑被從冷卻劑歧管運(yùn)送到冷卻劑通道。
[0038]當(dāng)結(jié)合附圖時，本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)從下面用于實(shí)施本教導(dǎo)的最佳模式的詳細(xì)描述中是顯而易見的。
【附圖說明】
[0039]圖1是發(fā)動機(jī)組件的示意圖，其包括渦輪增壓器、歧管、緩沖罐和排氣歧管；
[0040]圖2是圖1中示出的發(fā)動機(jī)組件的示意性透視圖，其包括發(fā)動機(jī)缸蓋和聯(lián)接到發(fā)動機(jī)缸蓋的冷卻劑歧管；
[0041]圖3是沿著圖2的剖切線3-3截取的發(fā)動機(jī)缸蓋和冷卻劑歧管的示意性截面立體正視圖；
[0042]圖4是沿著圖2的剖切線4-4截取的發(fā)動機(jī)缸蓋和冷卻劑歧管的示意性截面立體側(cè)視圖；
[0043]圖5是沿著圖2的剖切線5-5截取的發(fā)動機(jī)缸蓋和冷卻劑歧管的示意性截面立體正視圖；和
[0044]圖6是用于操作圖1的發(fā)動機(jī)組件的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]參考附圖，其中相同的參考編號對應(yīng)于貫穿幾個附圖的相同或類似的部件，并且從圖1開始，發(fā)動機(jī)組件12包括能夠?qū)u輪增壓器14(TC)流體地聯(lián)接到排氣歧管16(EM)的冷卻劑歧管20，所述發(fā)動機(jī)組件12可以是諸如汽車、卡車或摩托車的車輛10的一部分。在所描繪的實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)組件12包括熱耦合到所述渦輪增壓器14的流體管道40，諸如導(dǎo)管、管子或任何適當(dāng)管道。因此，流過流體管道40的冷卻劑(S卩，第一冷卻劑Fl)可以從渦輪增壓器14吸取熱量(S卩，所吸取的渦輪增壓器熱量Hl)，從而預(yù)熱流過流體管道40的冷卻劑。流體管道40流體地聯(lián)接到冷卻劑歧管20。因此，熱的冷卻劑Fl可以從流體管道40流到冷卻劑歧管20。如在下面詳細(xì)地討論的，冷卻劑歧管20可將來自熱的冷卻劑Fl的蒸氣V排出并且將蒸氣V引導(dǎo)到緩沖罐18(ST)。冷卻劑歧管20與運(yùn)送冷卻劑(S卩，第二冷卻劑F2)的冷卻劑通道30流體連通。因此，熱的冷卻劑(即，第一冷卻劑Fl)可以從冷卻劑歧管20流到冷卻劑通道30。冷卻劑通道30已經(jīng)包含冷卻劑(即，第二冷卻劑F2)。因此，來自冷卻劑歧管20的冷卻劑(即，第一冷卻劑Fl)加入流過冷卻劑通道30的冷卻劑(S卩，第二冷卻劑F2)，從而產(chǎn)生混合冷卻劑Fl2。流過冷卻劑通道的冷卻劑(即，第二冷卻劑F2和混合冷卻劑Fl2)可以從排氣歧管16吸取熱量(即，所吸取的排氣熱量Hl)。
[0046]在所描述的實(shí)施例中，冷卻劑歧管20可以被稱作Y型歧管，并且是全部或部分地由剛性材料制成的，諸如剛性金屬。冷卻劑歧管20包括歧管主體21并且可運(yùn)送冷卻劑(S卩，第一冷卻劑F1)。除了渦輪增壓器14和排氣歧管16之外，冷卻劑歧管20也流體地聯(lián)接到緩沖罐18(ST)。如本文所使用的，術(shù)語“緩沖罐”指的是能夠吸收突然上升的壓力的儲存容器。在所描繪的實(shí)施例中，緩沖罐18可以收集由熱冷卻劑F產(chǎn)生的蒸氣V。如下面所討論的，冷卻劑歧管20將最終出現(xiàn)在緩沖罐18中的冷卻劑(S卩，第一冷卻劑Fl或第二冷卻劑F2)的量最小化，因?yàn)槔鋮s劑的液化部分不流至緩沖罐18。相反，冷卻劑歧管20對冷卻劑通氣，以便將冷卻劑的蒸氣V引導(dǎo)到緩沖罐18。
[0047]參考圖2-5，發(fā)動機(jī)組件12包括發(fā)動機(jī)缸蓋22和由發(fā)動機(jī)缸蓋22支撐的多個凸輪軸組件24。發(fā)動機(jī)組件12還包括直接地聯(lián)接到發(fā)動機(jī)缸蓋22的冷卻劑歧管20。在所描繪的實(shí)施例中，至少一個緊固件26(諸如螺栓)延伸通過卻劑歧管20和發(fā)動機(jī)缸蓋22，以便將冷卻劑歧管20聯(lián)接到發(fā)動機(jī)缸蓋22。排氣歧管16可以與發(fā)動機(jī)缸蓋22集成。因此，排氣歧管16可以被稱為集成排氣歧管。
[0048]發(fā)動機(jī)組件12還包括通氣管道28，諸如導(dǎo)管、管子或適合于將冷卻劑歧管20流體地聯(lián)接到緩沖罐18的任何管道。通氣管道28允許來自冷卻劑的蒸氣V(圖1)從冷卻劑歧管20流至緩沖罐18。因此，在冷卻劑歧管20中的蒸氣V能夠通過通氣管道28流至緩沖罐18。除了冷卻劑歧管20之外，通氣管道28也流體地聯(lián)接到發(fā)動機(jī)缸蓋22的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)34。因此，在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)34中的蒸氣V能夠通過通氣管道28流至緩沖罐18。如圖5所示，T型聯(lián)接件32可以將通氣管道28聯(lián)接至冷卻劑歧管20。管道通氣口 36和管道通氣孔38將發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)34與通氣管道28流體地聯(lián)接，因此允許蒸氣V從發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)34通過通氣管道28流至緩沖罐18。
[0049]發(fā)動機(jī)缸蓋22限定了冷卻劑通道30，其構(gòu)造、成型并且確定尺寸以運(yùn)送冷卻劑(即，第一冷卻劑Fl和第二冷卻劑F2)，并且熱耦合到排氣歧管16。因此，流過冷卻劑通道30的冷卻劑能夠從排氣歧管16吸取熱量(S卩，所吸取的排氣熱量H2)。在所描繪的實(shí)施例中，冷卻劑通道30由發(fā)動機(jī)缸蓋22形成，并且可以是通過發(fā)動機(jī)缸蓋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，因此，冷卻劑可從冷卻劑歧管20流到冷卻劑通道30。
[0050]冷卻劑歧管20與流體管道40、通氣管道28和冷卻劑通道30流體地互連。在所描繪的實(shí)施例中，冷卻劑歧管20限定通氣孔(venting or if ice )42和與通氣孔42流體連通的聯(lián)合通氣口(joint vent)44。聯(lián)合通氣口 44與通氣管道28通過T形聯(lián)接件32流體連通，因此允許蒸氣V通過通氣管道28流至緩沖罐18。通氣孔42也與冷卻劑通道30流體連通。由此，蒸氣V能夠從冷卻劑通道30流到緩沖罐18。
[0051]冷卻劑歧管20還限定了相對于通氣孔42傾斜地成角度的聯(lián)合通路46。在所描繪的實(shí)施例中，聯(lián)合通路46可被稱為渦輪增壓器返回通路。聯(lián)合通路46流體地聯(lián)接到所述流體管道40。因此，熱的冷卻劑可以通過聯(lián)合通路46從流體管道40流到冷卻劑歧管20。另一通氣孔43 (即，第二通氣孔)可以與聯(lián)合通氣口 44和聯(lián)合通路46直接地流體連通，因此允許蒸氣V從聯(lián)合通路46通過聯(lián)合通氣口 44流到緩沖罐18。聯(lián)合通路46具有比通氣孔42和43更大的橫截面面積，以便將通過通氣孔42和43到緩沖罐18的液體流最小化。
[0052]冷卻劑歧管20還限定了與聯(lián)合通路46和通氣孔42直接流體連通的互連通路48?；ミB通路48流體地聯(lián)接到冷卻劑通道30，以便利于液化的冷卻劑從冷卻劑歧管20到冷卻劑通道30的流體流動。此外，互連通路48允許來自冷卻劑F的蒸氣V通過通氣孔42流到緩沖罐18。聯(lián)合通路46相對于通氣孔42和互連通路48傾斜地成角度，以便利于冷卻劑朝向形成在發(fā)動機(jī)缸蓋22中的冷卻劑通道30的流動?；ミB通路48和聯(lián)合通路46各自都具有比通氣孔42和43大的橫截面面積，以便將通過通氣孔42和43到緩沖罐18的液體流最小化?；ミB通路48與通氣孔42彼此平行，以便利于通氣。
[0053]發(fā)動機(jī)組件12可以根據(jù)方法100操作。在步驟102中，冷卻劑(即，第一冷卻劑FI)流過流體管道40，同時從渦輪增壓器14吸取熱量。如上所述，因?yàn)榱黧w管道40被熱耦合到渦輪增壓器14，冷卻劑可以在它流動通過流體管道40時從渦輪增壓器14吸取熱量。方法100隨后進(jìn)行到步驟104。在步驟104中，熱的冷卻劑從流體管道40流到冷卻劑歧管20的聯(lián)合通路46。來自熱的冷卻劑(即，第一冷卻劑Fl)的蒸氣V能夠流過通氣孔43和聯(lián)合通氣口 44通過通氣管道28進(jìn)入緩沖罐18。換句話說，來自熱的冷卻劑的蒸氣V通過通氣孔43和聯(lián)合通氣口 44排出。來自流過冷卻劑通道30的冷卻劑的蒸氣V也可以通過通氣孔42和聯(lián)合通氣口44排出。接下來，方法100繼續(xù)進(jìn)行步驟106。在步驟106中，液化的冷卻劑繼續(xù)從互連通路48流入由發(fā)動機(jī)缸蓋22形成的冷卻劑通道30。一旦在冷卻劑通道30中之后，在步驟108中，來自冷卻劑歧管20的液化冷卻劑(S卩，第一冷卻劑Fl)與已經(jīng)流過冷卻劑通道30的冷卻劑(S卩，第二冷卻劑F2)混合。如上面所討論的，冷卻劑通道30被熱耦合到排氣歧管16。因此，在步驟108中，流過冷卻劑通道30的冷卻劑可以從排氣歧管16吸取熱量。此時，流過冷卻劑通道30的熱的冷卻劑可以被傳輸?shù)綗峥刂颇K，所述熱控制模塊例如用于預(yù)熱發(fā)動機(jī)機(jī)油、并且可以幫助將發(fā)動機(jī)機(jī)油維持在其最佳溫度。
[0054]盡管用于實(shí)施本教導(dǎo)的最佳模式已被詳細(xì)描述，熟悉本公開所涉及領(lǐng)域的人士到將認(rèn)識到在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)用于實(shí)施本教導(dǎo)的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。雖然所公開的方法以特定的時間順序描述，可以設(shè)想的是，所公開的方法可以以不同的時間順序執(zhí)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動機(jī)組件，包括: 渦輪增壓器； 流體管道，其構(gòu)造為運(yùn)送第一冷卻劑，其中，所述流體管道熱耦合到所述渦輪增壓器，使得流過所述流體管道的第一冷卻劑可以從所述渦輪增壓器吸取熱量； 緩沖罐； 發(fā)動機(jī)缸蓋，其限定冷卻劑通道，其中，所述冷卻劑通道被構(gòu)造為運(yùn)送第二冷卻劑； 排氣歧管，其與所述發(fā)動機(jī)缸蓋集成，其中，所述冷卻劑通道熱耦合至所述排氣歧管，使得所述第二冷卻劑能夠從所述排氣歧管吸取熱量； 冷卻劑歧管，其與所述流體管道和冷卻劑通道流體連通，其中，所述冷卻劑歧管限定: 通氣孔，其與所述緩沖罐流體連通，以便允許蒸氣從所述冷卻劑歧管排出到所述緩沖觸; 聯(lián)合通路，其與所述流體管道流體連通，以便允許所述第一冷卻劑從所述流體管道流入所述冷卻劑歧管;和 互連通路，其將所述聯(lián)合通路與所述冷卻劑通道流體地互連，以便允許所述第一冷卻劑從所述聯(lián)合通路流動到所述冷卻劑通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述聯(lián)合通路具有比所述通氣孔更大的橫截面面積，以便將通過所述通氣孔到所述緩沖罐的液體流最小化。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述互連通路具有比所述通氣孔更大的橫截面面積，以便將通過所述通氣孔到所述緩沖罐的液體流最小化。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述冷卻劑歧管直接地聯(lián)接到所述發(fā)動機(jī)缸蓋。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述冷卻劑通道與所述互連通路直接流體連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機(jī)組件，還包括延伸通過所述冷卻劑歧管和所述發(fā)動機(jī)缸蓋的至少一個緊固件，以便將所述冷卻劑歧管聯(lián)接到所述發(fā)動機(jī)缸蓋。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述聯(lián)合通路相對于所述通氣孔傾斜地成角度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述聯(lián)合通路相對于所述互連通路傾斜地成角度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，其中，所述互連通路與所述通氣孔彼此平行。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)組件，還包括將所述緩沖罐與所述通氣孔流體地互連的通氣管道。
【文檔編號】F01M5/02GK105927373SQ201610007158
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月6日
【發(fā)明人】A.R.扎德, S.M.約克姆
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司