内燃机由发动机缸体、气缸盖、进气歧管、排气歧管和曲轴箱组成，其中发动机缸体提供用于使活塞和曲轴往复运动的结构，气缸盖管理流向活塞的进气和排气。发动机缸体还提供用于将齿轮系连接到曲轴的一端以传递所产生的机械动力的结构。
技术实现要素：
本文描述了用于压燃式内燃机的发动机缸体，其包括铸铝发动机缸体，铸铝发动机缸体具有相对于纵向轴线的第一端和第二端，以及相对于横向轴线的第一侧和第二侧。发动机缸体包括多个套筒式的气缸筒，其限定了多个沿纵向轴线以直列布置而设置的气缸，并且最后一个气缸被限定为气缸筒中的靠近第二端设置的气缸。发动机缸体包括顶部和底部，顶部包括顶板，底部包括多个主轴承，这些主轴承被设置为支撑曲轴的轴颈，其中顶部和底部是相对于仰角轴线而言的。发动机缸体包括设置在第二端的变速箱凸缘。集成的流道形成在发动机缸体的位于第二端和最后一个气缸之间的部分内，并且靠近顶板。集成的流道是与横向轴线对齐的连续通道，并且设置为从第一侧起穿过发动机缸体位于第二端和最后一个气缸之间的部分到达第二侧，并且靠近顶板。冷却剂通道设置在发动机缸体内，位于集成的流道和最后一个气缸之间，并且定向成平行于仰角轴线。
本公开的一个方面包括经由精密砂型铸造工艺形成的铸铝发动机缸体。
本公开的另一方面包括设置为容纳气缸盖的顶板。
本公开的另一方面包括插入到每个气缸筒中的，由铁构成的滑动配合的气缸衬套。
本公开的另一方面包括设置为接收活塞的气缸筒。
本公开的另一方面包括形成在发动机缸体中的，环绕最后一个气缸的多个绝热气囊。
本公开的另一方面包括具有圆角矩形横截面形状的集成的流道。
本公开的另一方面包括具有不规则凹多边形横截面形状的集成的流道。
本公开的另一方面包括集成的流道的内表面区域的部分，该部分与形成被最小化的最后一个气缸的气缸体的部分相邻。
本公开的另一方面包括第一凸缘安装件和第二凸缘安装件，其中第一凸缘安装件在集成的流道的第一端处被设置在发动机缸体的第一侧上，第二凸缘安装件在集成的流道的第二端处被设置在发动机缸体的第二侧上。
本公开的另一方面包括一种内燃机，该内燃机包括流体连接到进气歧管和排气歧管的气缸盖以及设置成调节从排气歧管到进气歧管的排气的流动的排气再循环阀，其中气缸盖布置在发动机缸体上。发动机缸体是铸铝发动机缸体，其具有相对于纵向轴线的第一端和第二端，以及相对于横向轴线的第一侧和第二侧。发动机缸体包括多个套筒式的气缸筒，其限定了多个沿纵向轴线以直列布置而设置的气缸，其中最后一个气缸被限定为气缸筒中的靠近第二端设置的气缸。发动机缸体还具有顶部和底部，顶部包括顶板，底部包括多个主轴承，这些主轴承被设置为支撑曲轴的轴颈，其中顶部和底部是相对于仰角轴线而言的，并且气缸盖设置在顶板上。发动机缸体包括设置在第二端的变速箱凸缘。集成的流道形成在发动机缸体的位于第二端和最后一个缸体之间的部分内并且靠近顶板，其中，集成的流道是与横向轴线对齐的连续通道，并且设置为从第一侧起穿过发动机缸体位于第二端和最后一个气缸之间的部分到达第二侧，并且靠近顶板。冷却剂通道在集成的流道和最后一个气缸之间插入发动机缸体内。集成的流道流体连接在排气歧管和排气再循环阀之间。
结合附图，从下文对用于执行如在所附权利要求中所定义的本教导的一些最佳模式和其他实施例的具体实施方式中，本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图以举例的方式描述一个或多个实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本公开的发动机缸体的三维等距视图；
图2示意性地示出了根据本公开的发动机缸体的一部分的俯视透视图；
图3示意性地示出了根据本公开的参照图2示出的发动机缸体的一部分的第一侧视剖面透视图；
图4示意性地示出了根据本公开的参照图2示出的发动机缸体的一部分的第二侧视剖面透视图；以及
图5示意性地示出了根据本公开的包括排气再循环系统的内燃机。
应该理解的是，附图不一定按比例绘制，并且呈现的是如本文所公开的本公开的各种优选特征的某种程度的简化表示，包括例如具体尺寸、定向、位置和形状。与这些特征相关的细节将部分地由特定的预期应用和使用环境决定。
具体实施方式
如本文所描述和图示的，所公开的实施例的部件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，下面的详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而仅仅是其可能的实施例的代表。另外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文公开的实施例的透彻理解，但是可以在没有一些或全部这些细节的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，相关技术中已知的某些技术材料未被详细描述以避免造成对本公开的不必要的模糊。此外，附图是简化形式，并且没有按精确的比例。仅为了方便和清楚的目的，可以相对于附图使用方向术语，例如顶部、底部、左侧、右侧、上方，上面，以上，下方，下面，后方和前方。这些和类似的方向性术语不应被解释为限制本公开的范围。此外，如本文所说明和描述的，本公开可以在没有在本文未具体公开的元件的情况下实施。如本文所使用的，术语“上游”和相关术语是指朝向相对于指示位置的流动流的起源的元素，并且术语“下游”和相关术语是指相对于指示位置的流动流远离起源的元素。
参照附图，其中在所有多个附图中，相同的附图标记对应于相同或相似的部件，与本文公开的实施例一致，图1-4示意性地示出了作为内燃机的一部分的发动机缸体10的各种透视图。为了实现本公开的目的，内燃机可以设置在车辆中，车辆可以包括但不限于商用车辆、工业车辆、农用车辆、客车、飞机、船只、火车，全地形车辆、个人移动设备、机器人等形式的移动平台。
内燃机包括进气系统，排气系统和排气再循环(egr)系统(未示出)。egr系统由导管和可控egr阀组成，导管和可控egr阀布置成可控制地将发动机排气的一部分引导到进气系统中，再循环排气在其中与进气混合。将再循环排气引入进气中的预期性能优势可包括燃烧温度的降低，这可导致废气排放的改善。如在本文中详细阐述的，egr系统的导管之一可以有利地配置为形成在发动机缸体10的缸体铸件的一部分内的集成的流道40。集成的流道40优选集成到egr系统中，该egr系统与其他导管和egr阀一起用于控制再循环排气流入发动机的进气系统。参考图5描述并示意性地描绘了具有egr系统的内燃机的一个实施例。
现在参照图1，用于内燃机的发动机缸体10优选地配置为用于压缩点火操作，例如柴油机。发动机缸体10还配置为适合于横向安装布置或纵向安装布置。发动机缸体10还配置为适用于被设计为提供高性能的内燃机，并且也适用于被设计为提供高效率的内燃机。在包括纵向轴线13、横向轴线15和仰角轴线17的三维坐标系统的背景下提供发动机缸体10的描述。在一个实施例中，发动机缸体10优选地由铝合金制成，通过精密砂型铸造工艺或其他合适的铝铸造技术形成，例如高压铸造工艺、低压铸造工艺或重力铸造工艺。
发动机缸体10包括相对于纵向轴线13限定的第一端12和第二端14，相对于横向轴线15限定的第一侧16和第二侧18，以及相对于仰角轴线17限定的顶部32和底部36。如本文所述，第一端12与内燃机的前部相关联，并且第二端14与内燃机的后部相关联。虽然本文没有示出，但是第一端12可以被设计为安装或者以其他方式容纳空调压缩机、冷却风扇、交流发电机以及可以由连接到发动机曲轴的一个或多个滑轮驱动的其他部件。第二端14可以被设计为包括变速箱凸缘30。如本文所述，第一侧16与发动机排气相关联，并且第二侧18与进气相关联。如本文所述，顶部32包括提供用于气缸盖49的安装结构的顶板34，并且底部36包括底板38，底板38提供包括多个主轴承的安装结构，主轴承设置为支撑用于发动机曲轴(未示出)的轴颈。
发动机缸体10包括沿纵向轴线13以直列配置布置的多个气缸20。如图所示，发动机缸体10布置成包括沿纵向轴线13从第一端12到第二端14布置的四个气缸20，包括第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23和第四气缸24。气缸20的数量是说明性的，并且在本公开的范围内可以采用其他数量的气缸20。每个气缸20包括作为发动机缸体10的组成部分的由铝形成的气缸筒，并且套筒衬套26插入其中。在一个实施例中，套筒衬套26是插入并热装配在其中的滑配式衬套。在一个实施例中，套筒衬套26由铁制成。套筒衬套26的其他合适的实施例可以包括机械加工的od(外径)衬套，铸造od衬套或混合衬套。气缸20中的一个被标识为最后一个气缸25，该最后一个气缸25被定义为气缸20中的设置为在变速箱凸缘30附近的靠近第二端14的一个。在该实施例中，第四个气缸24被定义为最后一个气缸25。
发动机缸体10包括集成的流道40，该集成的流道40是缸体铸造的一部分，并形成在发动机缸体10的位于第二端14和最后一个缸体25之间的部分内，并且靠近顶板34。集成的流道40是连续通道，其与横向轴线15对齐，并且在一个实施例中具有圆角矩形横截面形状。或者，集成的流道40可以具有合适的横截面形状，包括例如圆形、椭圆形或不规则形状，例如不规则凹多边形横截面形状，其中其至少一个内角大于180度。不规则凹多边形横截面形状的一个示例是l形。在一个实施例中，集成的流道40具有规定的横截面面积，以适应再循环排气的预期流量。集成的流道40形成在发动机缸体10中，以在安装在发动机缸体10的外部壳体内时，使得其靠近最后一个气缸25的内表面区域的部分最小化。在一个实施例中，集成的流道40被设计为适应在500℃的排气温度和2bar的压力下的已知最大流速的排气流速。集成的流道40被设置为从第一侧16起穿过发动机缸体10位于第二端14和最后一个气缸25之间的部分到达第二侧18，并且靠近顶板34。集成的流道40包括位于发动机缸体10的第一，排气侧16上的第一端41和位于发动机缸体10的第二，进气侧18上的第二端43。排气凸缘安装部42在集成的流道40的第一端41处形成在发动机缸体10的外侧。egr(“排气再循环”)阀附接部44在集成的流道40的第二端43处形成在发动机缸体10的外侧。
图2示意性地示出了参照图1描述的发动机缸体10的一部分的俯视图透视图，包括第二端14和最后一个气缸25的一部分，包括顶顶板34。元件包括集成的流道40、包括冷却剂通道46的冷却剂夹套45、气囊48和头对缸体定向/安装孔47。图3和图4示意性地示出了发动机缸体10和相关联的气缸盖49的部分的侧视剖面透视图。这包括图3和图4，图3是如图2中所示的在3-3处示出的发动机缸体10的一部分的侧视剖面透视图，图4是在4-4处示出的发动机缸体10的一部分的侧视剖面透视图。
冷却剂夹套45是发动机冷却系统(未示出)的一部分，该发动机冷却系统优选包括发动机冷却剂泵、散热器、加热器芯、恒温器以及布置在闭合连续回路中的相关管道、配件和连接件。发动机冷却回路的设计和运行是为了管理内燃机中的传热，其中大部分热量是由燃烧产生的。
对集成的流道40、冷却剂通道46和气囊48相对于最后一个气缸25的位置和定向有利地加以选择以实现传热。冷却剂通道46被设置为与仰角轴线17平行，并且布置成允许冷却剂在气缸盖49与发动机缸体10的冷却剂夹套45之间流动。可以理解的是，在发动机冷却系统中存在其他冷却剂通道，其布置成允许冷却剂在气缸盖49与发动机缸体10的冷却剂夹套45之间流动。在一个非限制性实施例中，其他的未示出的冷却剂通道布置成允许冷却剂流入气缸盖49，并且冷却剂通道46布置成作为从气缸盖49到冷却剂夹套45的返回管路。
如从参考图2所示出的俯视透视图的角度来看，冷却剂通道46介于集成的流道40和最后一个气缸25之间。在一个实施例中，当沿纵向轴线13测量时，集成的流道40和最后一个气缸25的套筒衬套26之间的最小纵向距离为30mm，其中插入的冷却剂通道46具有15mm的横截面距离。这样，集成的流道40和套筒衬套26之间的纵向距离的至少50％由在冷却剂通道46中流动的冷却剂组成。此外，气囊48插入套筒衬套26和集成的流道40之间。因此，插入的冷却剂通道46和气囊48使最后一个气缸25的套筒衬套26与集成的流道40热分离，从而中断了它们之间的大部分导热性热传递。
这种配置的热贡献者包括以下元素。燃烧过程在最后一个气缸25中产生热量，该热量可以通过套筒衬套26和发动机缸体10传播。循环的冷却剂可以通过包括冷却剂夹套45和冷却剂通道46的发动机冷却系统传递热量。排气包括热量，该热量包括通过集成的流道40流向egr阀和进气系统的再循环排气中的热量。气囊48还有助于通过导热性热传递至周围空气的热传递。在冷启动事件之后的发动机运行期间，来自集成的流道40中的排气的热量可传递到冷却剂通道46中的冷却剂，因此减少了实现发动机预热的时间。其他发动机运行条件可以包括例如高负荷条件、高环境温度、稳态负荷/速度条件等。
图3和图4示意性地示出了发动机缸体10和气缸盖49的部分的侧视剖面透视图。在一个实施例中，并且如图所示，集成的流道40具有圆角矩形横截面形状，其中其矩形横截面形状的主轴线与仰角轴线17平行。
图5示意性地示出了包括排气再循环系统的内燃机100，该排气再循环系统配置成与参照图1-4描述的集成的流道40相结合。内燃机100包括具有集成的流道40的发动机缸体10、气缸盖49、进气歧管70、排气歧管74和egr阀72。进气歧管70在气缸21,22,23,24中的每一个处流体地连接到气缸盖49的进气侧，并且排气歧管74在气缸21,22,23,24中的每一个处流体地连接到气缸盖49的排气侧。集成的流道40被设置在发动机缸体10的第二端14处。排气歧管74经由排气管76流体地连接到排气后处理系统。集成的流道40经由排气侧管道73流体地连接至排气歧管74，并经由进气侧管道71流体地连接至egr阀72的入口侧。egr阀72的出口侧流体地连接到进气歧管70。egr阀72与控制器80通信，控制器80响应于发动机和其他操作条件来控制egr阀的操作。排气由箭头77表示，进气由箭头75表示。
术语“控制器”和相关的术语，例如控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(asic)、电子电路、中央处理器单元，微处理器和例如以存储器和存储设备(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的相关联的非暂时性存储器部件中的一种或各种组合。非暂时性存储器部件是能够存储以一个或多个软件或固件程序或例程形式的机器可读指令的部件、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、信号调节和缓冲电路以及可以被一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其他部件。输入/输出电路和设备包括模拟/数字转换器和相关设备，用于监测来自传感器的输入，并以预设的采样频率或响应触发事件监视这些输入。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语表示控制器可执行的指令集，包括校准和查询表。每个控制器执行控制例程以提供期望的功能。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或其他合适的通信链路来实现，并且由线82表示。通信包括以合适的形式交换数据信号，包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入、致动器命令以及控制器之间的通信的离散的，模拟或数字化模拟信号。术语“信号”是指传达信息的物理上可辨别的指示符，并且可以是合适的波形(例如，电的、光的、磁的、机械或电磁的)，例如能够通过介质传播的dc、ac、正弦波、三角波、方波，振动等。
具体实施方式和附图或图示是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。