具有排气再循环的发动机制造技术

本发明专利技术公开一种具有排气再循环的发动机。用于发动机的汽缸盖限定流体连接至在汽缸盖中横向延伸至排气侧面上的排气端口的排气通道的第一排气流道和第二排气流道。汽缸盖限定连接至排气通道并且纵向延伸至排气侧面上EGR端口的排气再循环(EGR)通道。汽缸盖还限定邻近于并且基本上包围EGR通道以在通过EGR冷却器冷却之前冷却EGR气体的冷却套通道。

【技术实现步骤摘要】

多个实施例涉及内燃发动机中的排气再循环。
技术介绍
随着发动机运转，汽缸内的燃烧产生排气。这些排气通常从汽缸和发动机引导至包括排放减小或处理、噪声抑制等的排气系统。排气系统随后将排气排放至环境。在一些发动机中，可以从排气系统转移一部分排气并且在称为排气再循环(EGR)的过程中将其再引导至进气歧管。EGR气体与进气在进气歧管中混合并且在进气过程中提供至汽缸。通过混合EGR气体和进气，发动机可以提供减小的燃料消耗以及增加的燃料经济性和效率。在EGR气体流进进气歧管和进入汽缸之前，可能需要减小EGR气体的温度。通过减小EGR气体和进气混合物的温度，汽缸中提前点火(pre-ignition)的几率减小了。例如，在火花点火的发动机中当燃烧过程开始于点火之前则发生提前点火。排气可能达到1000摄氏度的温度。理想地，在供给进发动机的进气歧管或进气侧之前EGR气体的温度减小至约150摄氏度或以下。具有EGR系统的传统发动机通常使用水冷式热交换器减小EGR气体的温度。基于用于EGR气体的最大流率和最大温度减小来设计这些热交换器的尺寸。
技术实现思路
根据实施例，提供具有限定在汽缸盖中流体连接至少一个排气流道和缸盖的侧面上的排气端口的排气通道的汽缸盖的发动机。排气再循环(EGR)通道设置在汽缸盖内并且将排气通道流体连接至侧面上的EGR端口。缸盖还具有流体通道。EGR通道具有与侧面大体上平行延伸的部分。流体通道邻近于并且包围该部分EGR通道的边界的大部分以至少部分地冷却EGR气体。EGR冷却器与缸盖的EGR通道流体连通并且从其接收EGR气体。进气歧管与EGR冷却器流体连通并且从其接收EGR气体。进气歧管流体连接至缸盖。根据另一个实施例，通过限定流体连接至在缸盖中横向延伸至排气侧面上的排气端口的排气通道的第一排气流道和第二排气流道的汽缸盖提供一种发动机部件。缸盖限定连接至排气通道并且纵向延伸至排气侧面上的EGR端口的排气再循环(EGR)通道。缸盖还限定邻近于并且基本上包围EGR通道以冷却EGR气体的冷却套通道。根据又一个实施例，通过限定流体连接缸盖内的排气通道和缸盖的侧面上的EGR端口的排气再循环(EGR)通道的汽缸盖提供发动机部件。EGR通道的一部分与侧面间隔开并且沿侧面延伸。缸盖限定基本上包裹在该部分EGR通道周围用于冷却流过EGR通道的EGR气体的冷却通道。本公开的各个实施例具有关联的、非限制性的优点。例如，发动机的汽缸盖可以包括在汽缸盖内转移EGR气体并且将EGR气体引导至缸盖上的EGR端口的通道。EGR通道可被成形为使EGR气体在缸盖内传输一定距离。缸盖中的流体通道基本上包围或包裹EGR通道以提供缸盖内EGR气体的冷却。根据示例可以通过缸盖中的冷却套中的冷却通道形成流体通道。EGR通道和/或流体通道可以额外地设置有改善从EGR气体至冷却流体的传热的额外的表面特征。例如，可以在EGR通道和/或流体通道内设置翅片，并且连接EGR系统的多个部件的任何管道可以额外地具有表面特征(诸如用于冷却EGR气体的翅片)。本公开经由EGR冷却器提供的传热路径之外的传热路径提供EGR气体的冷却，从而允许EGR冷却器的尺寸和/或容量减小。附图说明图1示出了能利用本公开的各种实施例的内燃发动机；图2示出了用于图1的发动机的排气系统的示意图；图3示出了根据实施例的汽缸盖的透视图；图4示出了用于图3的汽缸盖内排气通道的芯体；图5示出了用于水套的芯体和用于图3的汽缸盖的图4的芯体；图6示出了根据实施例的图3的汽缸盖的截面图；图7示出了根据实施例的图3的汽缸盖的截面图。具体实施方式根据需要，在此提供本公开的具体实施例；然而，应理解，公开的实施例仅为本专利技术的示例，本专利技术可以以各种和替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可以放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式利用本公开的代表性基础。图1示出了内燃发动机20的示意图。发动机20具有多个汽缸22，并且示出了一个汽缸。发动机20可以具有任意数量的汽缸，并且可以以各种构造来布置汽缸。发动机20具有与每个汽缸22关联的燃烧室24。通过汽缸壁32和活塞34形成汽缸22。活塞34连接至曲轴36。燃烧室24与进气歧管38和排气歧管40流体连通。进气门42控制从进气歧管38进入燃烧室24的流动。排气门44控制从燃烧室24至排气歧管40的流动。可以以本
已知的各种方式操作进气门42和排气门44而控制发动机运转。燃料喷射器46将燃料从燃料系统直接输送进燃烧室24从而发动机是直接喷射式发动机。发动机20可以使用低压或高压燃料喷射系统或者在其它示例中可以使用进气道喷射系统。点火系统包括被控制为以火花的形式提供能量以点燃燃烧室24中的燃料空气混合物的火花塞48。在其它实施例中，可以使用其它燃料输送系统和点火系统或技术，包括压缩点火。发动机20包括控制器和多个传感器，这些传感器被配置为提供信号至控制器用于控制至发动机的空气和燃料输送、点火正时、发动机的功率和扭矩输出、排气系统等。发动机传感器可以包括但不限于排气歧管40中的氧传感器、发动机冷却剂温度传感器、加速器踏板位置传感器、发动机歧管压力(MAP)传感器、用于曲轴位置的发动机位置传感器、进气歧管38中的空气质量传感器、节气门位置传感器、排气歧管40中的排气温度传感器等。在一些实施例中，发动机20用作车辆(比如传统车辆或自动启停车辆(stop-start vehicle))中唯一的原动机。在其它实施例中，可以在混合动力车辆中使用发动机，在混合动力车辆中，额外的原动机(比如电机)可用于提供推进车辆的额外动力。每个汽缸22可以在包括进气冲程、压缩冲程、点火冲程和排气冲程的四冲程循环下运转。在其它实施例中，发动机可以在而冲程循环下运转。在进气冲程期间，进气门42打开并且排气门44关闭，同时活塞34从汽缸22的顶部移动至汽缸22的底部以将空气从进气歧管引导至燃烧室。活塞34在汽缸22顶部的位置通常称为上止点(TDC)。活塞34在汽缸底部的位置通常称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门42和排气门44关闭。活塞34从汽缸22的底部向顶部移动以压缩燃烧室24内的空气。燃料随后引入燃烧室24并且被点燃。在示出的发动机20中，燃料喷射进燃烧室24中并且随后使用火花塞48点燃。在其它示例中，可以使用压缩点火来点燃燃料。在膨胀冲程期间，燃烧室24中点燃的燃料空气混合物膨胀，从而使活塞34从汽缸22的顶部移动至汽缸22的底部。活塞34的移动导致曲轴36对应的移动并且从发动机20提供机械扭矩输出。在排气冲程期间，进气门42保持关闭并且排气门44打开。活塞34从汽缸的底部移动至汽缸22的顶部以通过减小燃烧室24的容积从燃烧室24去除排气和燃烧产物。排气从燃烧汽缸22流至排气歧管40并且至后处理系统(诸如催化转化器)。对于各个发动机冲程，可以改变进气门42和排气门44的位置和正时以及燃料喷射正时和点火正时。发动机20具有彼此协作形成燃烧室24的汽缸体70和汽缸盖72。缸盖密封垫(未显示)可以定位在缸体70和缸盖72之间以密封燃烧室24。汽缸体70具有沿分模线74与汽缸盖72的缸盖平台面(de本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机，包含：汽缸盖，限定汽缸盖中流体连接至少一个排气流道和所述汽缸盖的侧面上的排气端口的排气通道、在所述汽缸盖内并且将所述排气通道流体连接至所述侧面上的EGR端口的排气再循环(EGR)通道以及流体通道，所述EGR通道具有与所述侧面大体上平行延伸的部分，所述流体通道邻近于并且包围所述EGR通道的所述部分的边界的大部分以至少部分地冷却EGR气体；EGR冷却器，与所述汽缸盖的所述EGR通道流体连通并且从所述EGR通道接收EGR气体；以及进气歧管，与所述EGR冷却器流体连通并且从所述EGR冷却器接收EGR气体，所述进气歧管流体连接至所述汽缸盖。

【技术特征摘要】
2015.03.13 US 14/657,6101.一种发动机，包含：汽缸盖，限定汽缸盖中流体连接至少一个排气流道和所述汽缸盖的侧面上的排气端口的排气通道、在所述汽缸盖内并且将所述排气通道流体连接至所述侧面上的EGR端口的排气再循环(EGR)通道以及流体通道，所述EGR通道具有与所述侧面大体上平行延伸的部分，所述流体通道邻近于并且包围所述EGR通道的所述部分的边界的大部分以至少部分地冷却EGR气体；EGR冷却器，与所述汽缸盖的所述EGR通道流体连通并且从所述EGR通道接收EGR气体；以及进气歧管，与所述EGR冷却器流体连通并且从所述EGR冷却器接收EGR气体，所述进气歧管流体连接至所述汽缸盖。2.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述流体通道邻近于并且包围所述EGR通道的所述部分的所述边界的大部分达到所述部分的一定长度，所述长度大于所述通道的所述部分的直径。3.根据权利要求2所述的发动机，其中，所述流体通道是沿所述部分的所述长度的u形。4.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述汽缸盖进一步限定包括所述流体通道的冷却套；并且其中，所述发动机进一步包括与所述流体通道流体连通的冷却系统。5.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述汽缸盖进一步限定包括所述流体通道的润滑套；并且其中，所述发动机进一步包括与所述流体通道流体连通的润滑系统。6.根据权利要求1所述的发动机，进一步包括被构造为将所述EGR冷却器流体连接至所述EGR端口和所述进气歧管中一者的连接管道，所述连接管道包括增加从所述EGR气体至周围环境的传热的一系列外部翅片。7.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述EGR通道和所述流体通道中的至少一者具有一系列传热表面特征。8.一种汽缸盖，包含：主体，限定流体连接至在所述汽缸盖中横向延伸至排气侧面上的排气端口的排气通道的第一排气流道和第二排气流道、连接至所述排气通道并且纵向延伸至所述排气侧面上的EGR端口的排气再循环(EGR)通道以及邻近于并且基本上包围所述EGR通道以冷却EGR气体的冷却套通道。9.根据权利要求8所述的汽缸盖，其中，所述排气通道是第一排气通道，并且所述排气端口是第一排气端口；并且其中，所述主体限定流体连接至在所述汽缸盖中横向延...

【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多·拜尔，查尔斯·约瑟夫·帕塔尼斯，威廉姆·斯彭斯，乔迪·迈克尔·斯莱克，约翰·克里斯托弗·里格，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US