專利名稱：發(fā)動機冷卻方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機冷卻方法和設備。
背景技術：
隨著內燃機功率輸出的提升，冷卻需求相應地增加。傳統冷卻系統使用氣缸蓋襯墊將冷卻劑流從氣缸體引導至氣缸蓋。但是，已經發(fā)現，一些高輸出發(fā)動機在氣缸蓋的特定區(qū)域需要額外的冷卻，例如，排氣口、噴射器和進氣口的附近。還發(fā)現，依靠氣缸蓋襯墊引導冷卻劑流的傳統冷卻系統無法引導足夠的冷卻劑至排氣口、噴射器和進氣口，以充分地冷卻高輸出發(fā)動機。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及發(fā)動機冷卻方法和設備。所述設備包括構造成將冷卻液引導至高溫區(qū)域的多個管口。根據優(yōu)選實施例，所述管口鑄進氣缸蓋中，并構造成將冷卻液引導至靠近排氣口、噴射器和進氣口的區(qū)域。
所述發(fā)動機冷卻設備包括氣缸體，所述氣缸體具有安裝在其上的氣缸蓋。所述氣缸體限定出入口通路和與所述入口通路流體連通的氣缸體水套。所述氣缸蓋限定出與所述氣缸體水套流體連通的下部氣缸蓋水套，以及與所述下部氣缸蓋水套流體連通的上部氣缸蓋水套。所述下部氣缸蓋水套包括多個管口，多個管口構造成引導發(fā)動機冷卻液，從而給所述氣缸蓋上緊鄰多個排氣口、多個噴射器口和/或多個進氣口的部分提供冷卻。
本發(fā)明的方法包括從由所述氣缸體限定的入口通路將壓力發(fā)動機冷卻液輸送進由所述體限定的氣缸體水套。在通過所述氣缸體水套從而冷卻了所述氣缸體之后，發(fā)動機冷卻液輸送進由所述氣缸蓋限定的多個管口。壓力發(fā)動機冷卻液通過所述管口引導至所述氣缸蓋上已知會積聚熱量的部分，例如排氣口、噴射器口和進氣口。其后，壓力發(fā)動機冷卻液輸送到所述上部氣缸蓋水套，然后排出發(fā)動機。
結合附圖，從下面對實現本發(fā)明的最佳模式的詳細描述，可容易地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，以及其它特征和優(yōu)點。


圖1為根據本發(fā)明的發(fā)動機的示意性局部剖視立體圖；圖2為根據本發(fā)明的冷卻設備左半部分的示意性立體圖；以及圖3為圖2的冷卻設備的下部氣缸蓋水套的示意性平面圖。
具體實施例方式
參考附圖，其中相同的附圖標記指的是相同的部件，圖1示出了發(fā)動機8的局部剖視圖，包括氣缸體10和氣缸蓋12。氣缸體10和氣缸蓋12限定出冷卻設備14(圖2中清楚所示)。更具體地，氣缸體10限定出冷卻設備14的入口通道16和氣缸體水套18，氣缸蓋12限定出冷卻設備14的下部氣缸蓋水套20和上部氣缸蓋水套22。圖1-3中所示的包括入口通道16、氣缸體水套18、下部氣缸蓋水套20和上部氣缸蓋水套22的冷卻設備14的圖示是以立體形式表示發(fā)動機8中形成的一系列通道或空腔的負像。對于本發(fā)明的目的，“水套”為適合便于發(fā)動機冷卻液傳送從而冷卻發(fā)動機8的空腔或流動通道。根據優(yōu)選實施例，入口通道16和氣缸體水套18整體地鑄入氣缸體10中，上部和下部氣缸蓋水套22、20整體地鑄入氣缸蓋12中。
參考圖2，示出了可應用于8缸發(fā)動機左半部的冷卻設備14左半部分。應當理解，冷卻設備14包括大致對稱的應用于8缸發(fā)動機右半部的右半部分(未示出)，冷卻設備14還可適用于適應其他發(fā)動機構造。冷卻設備14的左半部分與右半部分功能相似，因此下文中只描述冷卻設備14的左半部分。還應當理解，冷卻設備14由在發(fā)動機8(圖1中所示)中形成的多個通道和空腔組成。出現示意性目的，圖2只示出了冷卻設備14的通道和空腔，而未示出發(fā)動機8的其余部分。
圖2中所示的氣缸體水套18的左半部分由四個大致為圓柱形腔18A-18D組成，這些腔構造成冷卻發(fā)動機8的氣缸體10，并向下部氣缸蓋水套20輸送壓力冷卻液。氣缸體水套18的右半部(未示出)包括四個大致為圓柱形的腔(未示出)。各圓柱腔18A-18D分別通過管道24A-24D與入口通道16相流體連通。優(yōu)選地，管道24A-24D為圓柱形，并具有相同直徑D。
入口通道16布置成與圓柱腔18A-18D和與冷卻液容器26相流體連通。優(yōu)選地，執(zhí)行泵28以從冷卻液容器26輸送冷卻液至入口通道16。根據優(yōu)選實施例，入口通道16的橫截面面積，例如，通過截面A-A的橫截面面積沿著入口通道16的長度在下游方向上減小。入口通道16優(yōu)選為錐形幾何形狀，以保持發(fā)動機冷卻液輸送至各圓柱腔18A-18D的速度基本恒定。
參考圖3，更詳細地示出了下部氣缸蓋水套20。下部氣缸蓋水套20從氣缸體水套18通過由氣缸蓋12(圖1中所示)限定的多個管口30A-30D接收壓力冷卻液。對于本發(fā)明來說，術語管口與通道可互換地使用。根據優(yōu)選實施例，管口30A-30D向下逐漸變細，使得入口直徑大于出口直徑，從而離開管口的流體的速度相應地升高。但是，應當理解，可預想到可選管口結構，例如等直徑管口。優(yōu)選地，管口30A-30D整體地鑄進氣缸蓋12中，但是，可選擇地，管口30A-30D也可用機加工或由安裝到氣缸蓋12的嵌入件組成。氣缸蓋12還限定出多個排氣口32、多個噴射器口34以及多個進氣口36。
下部氣缸蓋水套20包括各自分別與管口30A-30D中的一個流體連通的多個輸送通道38A-38D。各輸送通道38A-38D連接到氣缸蓋水套20的空腔40A-40D中的一個。各輸送通道38A-38D布置在兩個相鄰的排氣口34之間。各空腔40A-40D部分地圍繞噴射器口34及相鄰的一對進氣口36。各空腔40A-40D分別限定出第一、第二和第三流動路徑F1、F2和F3。流動路徑F1和F3緊鄰一個進氣口36并環(huán)繞該進氣口36流動，流動路徑F2在兩個相鄰的進氣口36之間流動。布置有與下部氣缸蓋水套20和上部氣缸蓋水套22流體連通的多個輸送通路42。
上文中已經描述了冷卻設備14的幾何形狀，現在描述冷卻設備14的功能。再次參考圖2，泵28從冷卻液容器26抽出冷卻液，并將其輸送至入口通道16。入口通道16將發(fā)動機冷卻液輸送至氣缸體水套18的各圓柱腔18A-18D。根據優(yōu)選實施例，發(fā)動機冷卻液均勻地分配到各圓柱腔18A-18D，使得各腔接收進入入口通道16的總發(fā)動機冷卻液流的大致25％。通過調節(jié)入口通道16的錐形幾何形狀和/或通過改變管道24A-24D的直徑可保持冷卻液流的均勻分配。
發(fā)動機冷卻液從各管道24A-24D進入圓柱腔18A-18D中的一個。圓柱腔18A-18D布置成環(huán)繞著氣缸孔(未示出)并與該氣缸孔緊鄰，使得通過圓柱腔18A-18D輸送的發(fā)動機冷卻液通過吸收燃燒與活塞往復運動期間產生的熱量而冷卻了發(fā)動機8。氣缸體水套18的圓柱腔18A-18D中的發(fā)動機冷卻液輸送到下部氣缸蓋水套20。根據本發(fā)明的可選實施例，發(fā)動機冷卻液可通過管口30A-30D(圖3中所示)從入口通道16直接輸送至下部氣缸蓋水套20，使得旁路氣缸體水套18。
再次參考圖3，將在下文中描述下部氣缸蓋水套20的功能。已經發(fā)現，在一些高輸出發(fā)動機中，位于排氣口32、噴射器口34和/或進氣口36附近的氣缸蓋12(圖1中所示)部分會積聚過量的熱量，引起發(fā)動機8(圖1中所示)過熱。因此，本發(fā)明構造成將冷卻液從氣缸體10(圖1中所示)引導進下部氣缸蓋12中，使得這些區(qū)域接收發(fā)動機冷卻液。發(fā)動機冷卻液通過管口30A-30D從氣缸體10輸送至氣缸蓋12，其中管口30A-30D分別從相應的腔18A-18D接收發(fā)動機冷卻液。下文中，針對管口30A描述通過下部氣缸蓋水套20的冷卻液流，但是應當理解，管口30A-30D操作類似。
發(fā)動機冷卻液從管口30A通過輸送通道38A朝著噴射器口34輸送，并進入空腔40A。由于輸送通道38A布置在一對相鄰的排氣口32之間并與這對排氣口32緊鄰，所以流過輸送通道38A的發(fā)動機冷卻液給下部氣缸蓋12(圖1中所示)靠近這對相鄰排氣口32的部分提供了冷卻。由于空腔40A與噴射器口34緊鄰并部分地圍繞其，所以從輸送通道38A流進空腔40A的冷卻液以及流過空腔40A的冷卻液給氣缸蓋12靠近噴射器口34的部分提供了冷卻?？涨?0A的第一、第二和第三流動路徑F1、F2和F3適于給氣缸蓋12靠近一對相鄰的進氣口36的部分提供冷卻。更具體地，如圖3中所示，流動路徑F1和F3引導發(fā)動機冷卻液，從而給氣缸蓋12位于相鄰進氣口36中一個附近的部分提供冷卻。流動路徑F2引導發(fā)動機冷卻液，從而給氣缸蓋12位于相鄰進氣口36之間的部分提供了冷卻。
發(fā)動機冷卻液通過輸送通路42從下部氣缸蓋水套20輸送到上部氣缸蓋水套22(圖2中所示)。更具體地，流動路徑F1、F2和F3引導冷卻液從下部氣缸蓋水套20通過輸送通路42進入上部氣缸蓋水套22。隨著冷卻液流過上部氣缸蓋水套22，冷卻了氣缸蓋12(圖1中所示)位于上部氣缸蓋水套22附近的部分。冷卻液流從上部氣缸蓋水套22輸送，并從發(fā)動機8(圖1中所示)排出。根據優(yōu)選實施例，來自水套22的發(fā)動機冷卻液從發(fā)動機8排出，經過散熱器(未示出)以散去吸收的熱量，其后輸回到冷卻液容器26(圖1中所示)。
盡管已經詳細描述了實現本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領域的技術人員會認識到落入所附權利要求范圍內實現本發(fā)明的各種可選設計和實施方式。
權利要求
1.一種發(fā)動機冷卻設備，包括氣缸體，其限定出入口通路；以及氣缸蓋，安裝到所述氣缸體上，所述氣缸蓋限定出下部氣缸蓋水套，包括與所述入口通路流體連通的多個管口，所述多個管口構造成引導發(fā)動機冷卻液，從而給所述氣缸蓋上已知會積聚熱量的部分提供冷卻，使得所述氣缸蓋不會過熱；以及上部氣缸蓋水套，其與所述下部氣缸蓋水套流體連通。
2.如權利要求1所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述氣缸體限定出與所述入口通道和所述多個管口流體連通的氣缸體水套。
3.如權利要求2所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述多個管口構造成引導壓力發(fā)動機冷卻液到所述氣缸蓋上緊鄰多個排氣口、多個噴射器口和/或多個進氣口的部分。
4.如權利要求3所述的發(fā)動機冷卻設備，還包括由所述氣缸體限定的多個管道，所述多個管道布置成與所述入口通道以及所述氣缸體的所述氣缸體水套流體連通，以便于發(fā)動機冷卻液在其間的輸送。
5.如權利要求4所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述下部氣缸蓋水套包括各與所述多個管口中的一個流體連通的多個輸送通道，所述多個輸送通道中的每個都構造成在一對相鄰的排氣口之間并與該對排氣口緊鄰地輸送發(fā)動機冷卻液。
6.如權利要求5所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述下部氣缸蓋水套包括各與所述多個輸送通道中的一個流體連通的多個空腔，所述多個輸送通道構造成繞著所述多個噴射器口和所述多個進氣口輸送發(fā)動機冷卻液。
7.如權利要求6所述的發(fā)動機冷卻設備，還包括由所述氣缸蓋限定的多個輸送通路，所述多個輸送通路布置成與所述下部氣缸蓋水套和所述上部氣缸蓋水套流體連通，以便于發(fā)動機冷卻液在其間的輸送。
8.一種發(fā)動機冷卻設備，包括氣缸體，其限定出入口通路和與所述入口通路流體連通的氣缸體水套；以及氣缸蓋，安裝到所述氣缸體上，所述氣缸蓋限定出下部氣缸蓋水套，包括與所述氣缸體水套流體連通的多個管口，所述多個管口構造成引導壓力發(fā)動機冷卻液到所述氣缸蓋上緊鄰多個排氣口、多個噴射器口和/或多個進氣口的部分，使得所述氣缸蓋不會過熱；以及上部氣缸蓋水套，其與所述下部氣缸蓋水套流體連通，所述上部氣缸蓋水套構造成便于所述氣缸蓋上面部分的冷卻，并在其后將發(fā)動機冷卻液排出發(fā)動機。
9.如權利要求8所述的發(fā)動機冷卻設備，還包括由所述氣缸體限定的多個管道，所述多個管道布置成與所述入口通道以及所述氣缸體的所述氣缸體水套流體連通，以便于發(fā)動機冷卻液在其間的輸送。
10.如權利要求9所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述下部氣缸蓋水套包括各與所述多個管口中的一個流體連通的多個輸送通道，所述多個輸送通道中的每個都構造成在一對相鄰的排氣口之間并與該對排氣口緊鄰地輸送發(fā)動機冷卻液。
11.如權利要求10所述的發(fā)動機冷卻設備，其中所述下部氣缸蓋水套包括各與所述多個輸送通道中的一個流體連通的多個空腔，所述多個輸送通道構造成繞著所述多個噴射器口和所述多個進氣口輸送發(fā)動機冷卻液。
12.如權利要求11所述的發(fā)動機冷卻設備，還包括由所述氣缸蓋限定的多個輸送通路，所述多個輸送通路布置成與所述下部氣缸蓋水套和所述上部氣缸蓋水套流體連通，以便于發(fā)動機冷卻液在其間的輸送。
13.一種冷卻發(fā)動機的方法，包括從容器輸送發(fā)動機冷卻液至由氣缸體限定的入口通路；從所述入口通路將發(fā)動機冷卻液輸送進由氣缸蓋限定的多個管口；以及將所述多個管口中的冷卻液引導到所述氣缸蓋上與多個排氣口、多個噴射器口和/或多個進氣口緊鄰的部分，使得所述氣缸蓋不會過熱。
14.如權利要求13所述的方法，還包括從從入口通路將發(fā)動機冷卻液輸送進由所述氣缸體限定的氣缸體水套。
15.如權利要求14所述的方法，還包括從所述多個管口輸送發(fā)動機冷卻液通過由所述氣缸蓋限定的下部氣缸蓋水套。
16.如權利要求15所述的方法，還包括從所述下部氣缸蓋水套輸送發(fā)動機冷卻液至由所述氣缸蓋限定的上部氣缸蓋水套。
全文摘要
本發(fā)明提供了發(fā)動機冷卻方法和設備。所述發(fā)動機冷卻設備包括氣缸體，所述氣缸體具有安裝在其上的氣缸蓋。所述氣缸體限定出入口通路和與所述入口通路流體連通的氣缸體水套。所述氣缸蓋限定出與所述氣缸體水套流體連通的下部氣缸蓋水套，以及與所述下部氣缸蓋水套流體連通的上部氣缸蓋水套。所述下部氣缸蓋水套包括多個管口，多個管口構造成引導發(fā)動機冷卻液，從而給所述氣缸蓋上緊鄰多個排氣口、多個噴射器口和/或多個進氣口的部分提供冷卻。
文檔編號F02B75/00GK101044304SQ200680001044
公開日2007年9月26日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權日2005年9月13日
發(fā)明者J·施勞特曼, R·莫蘭, S·萊弗, A·楚克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司