ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
ENGINE SYSTEM AND VEHICLE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Приоритет данной заявки заявляется по заявке на патент Китайской Народной Республики №201921196240.8, поданной в Китайское национальное управление интеллектуальной собственности 26 июля 2019 года, которая полностью включена в данный документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Данная заявка относится к транспортной отрасли и в частности к двигательной системе и транспортному средству.
ПРЕДПОСЫЛКИ
[0003] В дизельных двигателях после холодного запуска двигателя температура охлаждающей жидкости повышается в медленном темпе, что приводит к медленному повышению температуры масла, ухудшению смазочных характеристик моторного масла, повышению рабочего сопротивления двигателя и увеличению износа между внутренними кинематическими парами дизельного двигателя, с другой стороны, температура теплого воздуха также повышается медленно в условиях очень холодного климата или при низкой температуре окружающей среды. Для решения проблемы медленного повышения температуры охлаждающей жидкости после холодного запуска дизельного двигателя температуру внутри цилиндра двигателя обычно повышают путем увеличения количества впрыскиваемого топлива и повышения скорости рециркуляции отработавших газов для обеспечения возможности быстрого прогревания двигателя.
[0004] Однако увеличение впрыска топлива приведет к повышению расхода топлива, а повышение скорости рециркуляции отработавших газов в системе их рециркуляции дополнительно увеличит интенсивность дымления. В связи с ужесточением нормативных требований, предъявляемых к выбросам, устройство последующей обработки может сократить время регенерации дизельного сажевого фильтра и повысить риск разжижения моторного масла.
СУЩНОСТЬ
[0005] Целью данного изобретения является по меньшей мере частичное решение одной из вышеуказанных технических проблем.
[0006] Для этого согласно данному изобретению предложена двигательная система, в которой моторное масло может быстро нагреваться, а рабочее сопротивление двигателя является небольшим.
[0007] Также согласно данному изобретению предложено транспортное средство, которое имеет длительный срок службы и обеспечивает надлежащий режим запуска.
[0008] Согласно первому аспекту данной заявки двигательная система содержит блок цилиндров, содержащий корпус и головку, при этом корпус блока цилиндров ограничивает воздушную цилиндрическая камеру, а головка блока цилиндров расположена сверху указанного корпуса, и в ней образован масляный канал, причем одна сторона блока цилиндров является стороной впуска воздуха, а другая сторона блока цилиндров является стороной выпуска газа, при этом система содержит водяную рубашку, которая имеет восходящий водяной канал, расположенный на стороне выпуска газа и проходящий в направлении вверх и вниз, и верхний водяной канал, сообщающийся с указанным восходящим каналом и проходящий от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха, при этом система также содержит часть с газовыми каналами, имеющую канал для выпуска газа и канал для рециркуляции отработавшего газа, причем канал для выпуска газа сообщается с отверстием для выпуска газа в указанной цилиндрической камере и по меньшей мере частично встроен в верхний водяной канал, а канал для рециркуляции отработавшего газа сообщается с отверстием для впуска воздуха и с каналом для выпуска газа в цилиндрической камере.
[0009] В двигательной системе согласно вариантам выполнения данного изобретения по меньшей мере часть канала для выпуска газа встроена в верхний водяной канал для ускорения повышения температуры охлаждающей жидкости в водяной рубашке, так что температура моторного масла в масляном канале быстро повышается, что устраняет проблему, связанную с медленным повышением температуры масла в указанном канале в очень холодных условиях или при низкой температуре окружающей среды, и обеспечивает улучшение смазочных характеристик моторного масла и снижение рабочего сопротивления двигателя.
[0010] Кроме того, двигательная система согласно вариантам выполнения данного изобретения также может иметь дополнительные технические характеристики, указанные ниже.
[0011] Согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения между каналом для выпуска газа и внутренней поверхностью стенки водяной рубашки выполнены первые теплоотводящие ребра, которые расположены на стороне выпуска газа.
[0012] Согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения канал для рециркуляции отработавшего газа соединен с головкой блока цилиндров и расположен смежно с масляным каналом, при этом между указанным каналом для рециркуляции и внутренней поверхностью стенки водяной рубашки выполнено второе теплоотводящее ребро.
[0013] В альтернативном варианте выполнения площадь рассеивания тепла второго теплоотводящего ребра постепенно уменьшается от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха.
[0014] В альтернативном варианте выполнения канал для рециркуляции отработавшего газа представляет собой изогнутый газовый канал.
[0015] Согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения канал для рециркуляции отработавшего газа расположен смежно с масляным каналом, при этом верхний водяной канал и масляный канал разделены третьим теплоотводящим ребром, проходящим в горизонтальном направлении.
[0016] В альтернативном варианте выполнения на нижнем конце стороны впуска воздуха корпуса блока цилиндров расположен водяной насос, и водяная рубашка имеет нижний водяной канал, сообщающийся соответственно с выпуском водяного насоса и восходящим водяным каналом, при этом на стороне впуска воздуха также расположен нисходящий водяной канал, который сообщается соответственно с верхним водяным каналом и впуском водяного насоса.
[0017] В альтернативном варианте выполнения в корпусе блока цилиндров образован набор воздушных цилиндрических камер, каждая из которых имеет объединенный канал, проходящий в окружном направлении, при этом каждый из объединенных каналов содержит восходящие водяные каналы, и общая проточная площадь объединенных каналов, расположенных выше по потоку, меньше общей проточной площади объединенных каналов, расположенных ниже по потоку.
[0018] В альтернативном варианте выполнения верхний водяной канал имеет входную часть, среднюю часть и выходную часть, которые сообщаются последовательно от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха, при этом проточная площадь средней части меньше проточной площади входной части и выходной части.
[0019] Согласно второму аспекту данной заявки транспортное средство содержит двигательную систему для транспортного средства, выполненную в соответствии с вышеописанным вариантом выполнения, с учетом того, что двигательная система согласно вариантам выполнения данного изобретения обеспечивает решение проблемы, заключающейся в медленном повышении температуры масла, слишком большом рабочем сопротивлении и медленном повышении температуры в системе теплого воздуха в условиях очень холодного климата или при низкой температуре окружающей среды. Следовательно, транспортное средство согласно вариантам выполнения данного изобретения имеет длительный срок службы и обеспечивает надлежащий режим запуска.
[0020] В нижеприведенном подробном описании изложены дополнительные аспекты и преимущества данного изобретения, которые станут очевидны из приведенного описания или понятны при рассмотрении вариантов выполнения изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0021] Вышеуказанные и/или дополнительные аспекты и преимущества данного изобретения станут очевидными и доступными для понимания при рассмотрении описания вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
[0022] фиг. 1 изображает схематический вид конструкции корпуса блока цилиндров согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения,
[0023] фиг. 2 изображает схематический вид, показывающий направление потока охлаждающей жидкости в водяной рубашке двигательной системы согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения,
[0024] фиг. 3 изображает частичный разрез двигательной системы согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения,
[0025] фиг. 4 изображает другой частичный разрез двигательной системы согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения,
[0026] фиг. 5 изображает еще один частичный разрез двигательной системы согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения, и
[0027] фиг. 6 изображает еще один частичный разрез двигательной системы согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения.
[0028] Номера позиций на фиг. 1-6:
100 - двигательная система,
11 - воздушная цилиндрическая камера,
12 - водяная рубашка,
121 - нижний водяной канал,
122 - восходящий водяной канал,
123 - верхний водяной канал,
1231 - входная часть,
1232 - средняя часть,
124 - нисходящий водяной канал,
13 - масляный канал,
20 - часть с газовыми каналами,
21 - канал для выпуска газа,
22 - канал для рециркуляции отработавшего газа,
30 - головка блока цилиндров,
40 - первое теплоотводящее ребро,
50 - второе теплоотводящее ребро,
60 - водяной насос,
70 - третье теплоотводящее ребро.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
[0029] Ниже приведено подробное описание вариантов выполнения данного изобретения, а примеры вариантов выполнения изображены на чертежах, на которых применительно ко всему описанию одинаковыми или подобными номерами позиций обозначены одинаковые или подобные элементы либо элементы, имеющие одинаковые или аналогичные функции. Варианты выполнения, описанные ниже со ссылкой на чертежи, являются лишь типичными вариантами выполнения, которые используются для пояснения данного изобретения, и не должны считаться ограничивающими данное изобретение.
[0030] Ниже со ссылкой на фиг. 1-6 описана двигательная система 100 согласно варианту выполнения данного изобретения. Система 100 содержит блок цилиндров, водяную рубашку 12 и часть 20 с газовыми каналами. Блок цилиндров содержит корпус 10 и головку 30, при этом корпус 10 блока цилиндров ограничивает воздушную цилиндрическую камеру 11, а сверху указанного корпуса 10 расположена головка 30 блока цилиндров, в которой образован масляный канал 13, при этом одна сторона блока цилиндров является стороной впуска воздуха, а другая его сторона является стороной выпуска газа.
[0031] В частности, как показано на фиг.1 в комбинации с фиг. 2 и 6, воздушная цилиндрическая камера 11, водяная рубашка 12 и масляный канал 13 образованы в корпусе 10 блока цилиндров, при этом водяная рубашка 12 расположена смежно с масляным каналом 13. В процессе работы двигателя в цилиндрической камере 11 выделяется большое количество тепла, и охлаждающая жидкость, находящаяся в рубашке 12, поглощает тепло, выделяющееся при сгорании в камере 11, и передает по меньшей мере часть указанного тепла в масляный канал 13 для обеспечения полного растворения моторного масла, находящегося в канале 13, при его нагревании. Количество цилиндрических камер 11 может составлять две или более. Например, как показано на фиг.1, предусмотрены четыре воздушные цилиндрические камеры.
[0032] Как показано на фиг. 2-6, водяная рубашка 12 имеет восходящий водяной канал 122, расположенный на стороне выпуска газа и проходящий в направлении вверх и вниз, и верхний водяной канал 123, сообщающийся с восходящим каналом 122 и проходящий от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха. То есть охлаждающая жидкость, находящаяся в рубашке 12, проходит снизу вверх, а затем проходит со стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха. Таким образом, охлаждающая жидкость может полностью поглощать тепло выхлопных газов из цилиндрической камеры 11, так что температура охлаждающей жидкости быстро повышается.
[0033] В частности, как показано на фиг.4-5, восходящий водяной канал 122 содержит три верхних канала, расположенных на стороне выпуска газа в блока цилиндров, при этом два из трех восходящих водяных каналов расположены соответственно с двух сторон канала для выпуска газа, а третий из трех восходящих водяных каналов расположен под каналом для выпуска газа, и охлаждающая жидкость может полностью поглощать тепло выхлопных газов из цилиндрической камеры 11, так что температура охлаждающей жидкости быстро повышается.
[0034] Часть 20 с газовыми каналами имеет канал 21 для выпуска газа и канал 22 для рециркуляции отработавшего газа. Канал 21 для выпуска газа сообщается с отверстием для выпуска газа в камере 11 и по меньшей мере частично встроен в верхний водяной канал 123, а канал 22 для рециркуляции отработавшего газа сообщается с отверстием для впуска воздуха и каналом 21 для выпуска газа в камере 11. Другими словами, выхлопной газ, образующийся при сгорании в камере 11, выводится через канал 21, и часть выхлопного газа, находящегося в канале 21, поступает в канал 22 и через него возвращается в камеру 11 для осуществления рециркуляции.
[0035] Поскольку по меньшей мере часть канала 21 для выпуска газа встроена в верхний водяной канал 123, то есть верхний канал 123 охватывает канал 21 для выпуска газа, и охлаждающая жидкость проходит между внутренней стенкой верхнего канала 123 и наружной стенкой канала 21 для выпуска газа, то тепло, образованное в канале 21, может поглощаться охлаждающей жидкостью внутри канала 123, что может усилить повышение температуры охлаждающей жидкости в верхнем канале 123, и тепло передается от охлаждающей жидкости к моторному маслу, находящемуся в масляном канале 13, в результате чего повышается рост температуры моторного масла в указанном канале 13.
[0036] В двигательной системе 100 согласно варианту выполнения данного изобретения благодаря встраиванию по меньшей мере части канала 21 для выпуска газа в верхний водяной канал 123 ускорено повышение температуры охлаждающей жидкости в верхнем канале 123, в результате чего происходит быстрое повышение температуры моторного масла в масляном канале 13 с обеспечением решения проблемы медленного роста температуры масла в масляном канале в условиях очень холодного климата или при низкой температуре окружающей среды, таким образом, улучшаются смазочные характеристики моторного масла и снижается рабочее сопротивление двигателя.
[0037] Как показано на фиг. 3 в комбинации с фиг. 4, в некоторых вариантах выполнения данного изобретения между каналом 21 для выпуска газа и внутренней поверхностью стенки водяной рубашки 12 выполнены первые теплоотводящие ребра 40, которые расположены на стороне выпуска газа. Таким образом, тепло газа, находящегося внутри канала 21, может быстро передаваться в водяную рубашку 12 при помощи первых теплоотводящих ребер 40 и далее в масляный канал 13 через стенку рубашки 12, так что температура моторного масла в масляном канале 13 может быстро повышаться. Количество первых теплоотводящих ребер 40 может составлять два или более. Например, как показано на фиг. 3, на наружной поверхности стенки канала 21 для выпуска газа расположены четыре первых теплоотводящих ребра 40, при этом два из указанных четырех ребер 40 расположены на верхней стороне канала 21, а два других ребра расположены на нижней стороне канала 21.
[0038] В некоторых других вариантах выполнения данного изобретения канал 22 для рециркуляции отработавшего газа соединен с головкой 30 блока цилиндров и расположен смежно с масляным каналом 13, при этом между каналом 22 для рециркуляции отработавшего газа и внутренней поверхностью стенки водяной рубашки выполнено второе теплоотводящее ребро 50. Таким образом, выхлопной газ, находящийся в канале 22, также может обмениваться теплом с рубашкой 12 и масляным каналом 13, что дополнительно увеличивает скорость повышения температуры моторного масла в масляном канале 13. Количество вторых теплоотводящих ребер 50 может составлять два или более. Например, как показано на фиг.2 в комбинации с фиг.6, на нижней стороне канала 22 для рециркуляции отработавшего газа расположено три вторых теплоотводящих ребра.
[0039] В альтернативном варианте выполнения площади рассеивания тепла вторых теплоотводящих ребер 50 постепенно уменьшаются от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха. Понятно, что температура на стороне выпуска газа выше, чем температура на стороне впуска воздуха, и площадь вторых теплоотводящих ребер 50 приведена в соответствие с изменениями температуры на стороне выпуска газа и стороне впуска воздуха для предотвращения поглощения тепла от вторых теплоотводящих ребер 50 газом на стороне впуска воздуха, что обеспечивает эффективную передачу тепла в масляный канал 13 и дополнительное повышение эффективности подъема температуры моторного масла в канале 13.
[0040] Кроме того, как вариант, как показано на фиг.6, канал 22 для рециркуляции отработавшего газа представляет собой изогнутый газовый канал. Таким образом, дополнительно увеличена площадь рассеивания тепла канала 22 для рециркуляции отработавшего газа, и повышена эффективность теплообмена между указанным каналом 22 и масляным каналом 13.
[0041] В других вариантах выполнения данного изобретения канал 22 для рециркуляции отработавшего газа расположен смежно с масляным каналом 13, при этом верхний водяной канал 123 и масляный канал 13 разделены третьим теплоотводящим ребром 70, проходящим в горизонтальном направлении. Третье теплоотводящее ребро 70 присоединено в горизонтальном направлении для повышения степени теплообмена между выхлопным газом из системы рециркуляции отработавших газов, охлаждающей жидкостью и моторным маслом.
[0042] В других вариантах выполнения данного изобретения, как показано на фиг.2, на нижнем конце стороны впуска воздуха корпуса 10 блока цилиндров расположен водяной насос 60, и водяная рубашка 12 имеет нижний водяной канал 121, сообщающийся соответственно с выпуском водяного насоса 60 и восходящим водяным каналом 122, при этом на стороне впуска воздуха также расположен нисходящий водяной канал 124, который сообщается соответственно с верхним водяным каналом 123 и впуском водяного насоса 60.
[0043] Другими словами, поток охлаждающей жидкости проходит примерно в следующем направлении. В нижней части корпуса 10 блока цилиндров охлаждающая жидкость, находящаяся в нижнем водяном канале 121, проходит от стороны впуска воздуха к стороне выпуска газа, при этом она проходит от нижнего конца к верхнему концу стороны выпуска газа, в верхней части головки 30 блока цилиндров охлаждающая жидкость проходит от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха, при этом она проходит сверху вниз, с обеспечением полного поглощения тепла, выделяемого корпусом 10, головкой 30 и каналом 21 для выпуска газа, при помощи водяной рубашки 12, что обеспечивает охлаждение двигательной системы с одновременной передачей достаточного количества тепла моторному маслу, находящемуся в масляном канале 13, для улучшения смазывающей способности моторного масла.
[0044] В верхней части головки 30 блока цилиндров охлаждающая жидкость проходит от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха, что противоположно направлению потока выхлопного газа. Канал 21 для выпуска газа полностью окружен водяной рубашкой 12. Таким образом, охлаждающая жидкость и выхлопной газ создают конвекцию, которая может дополнительно повысить эффективность теплообмена между водяной рубашкой 12 и каналом 21 для выпуска газа.
[0045] Кроме того, как вариант, как показано на фиг. 1-3, в корпусе 10 блока цилиндров образовано несколько воздушных цилиндрических камер 11 (например четыре цилиндрические камеры 11, изображенные на фиг. 1), каждая из которых имеет объединенный канал, проходящий в окружном направлении, при этом каждый из объединенных каналов содержит несколько восходящих водяных каналов 122, и общая проточная площадь объединенных каналов, расположенных выше по потоку, меньше общей проточной площади объединенных каналов, расположенных ниже по потоку. Благодаря увеличению общей проточной площади объединенного канала, расположенного ниже по потоку, можно избежать проблем, связанных с уменьшением перепада давления и снижением расхода потока, с обеспечением тем самым эффективного поглощения охлаждающей жидкостью тепла от каждой из цилиндрических камер 11.
[0046] Предпочтительно, как показано на фиг. 5, верхний водяной канал 123 имеет входную часть 1231, среднюю часть 1232 и выходную часть (не показана), которые сообщаются последовательно от стороны выпуска газа к стороне впуска воздуха, при этом проточная площадь средней части 1232 меньше проточной площади входной части 1231 и выходной части. Таким образом, может быть увеличена скорость потока охлаждающей жидкости и может быть увеличена скорость теплопередачи между охлаждающей жидкостью и выхлопным газом.
[0047] В двигательной системе согласно вариантам выполнения данного изобретения благодаря оптимизации конструкции канала 21 для выпуска газа, водяной рубашки 12 и канала 22 для рециркуляции отработавшего газа скорость повышения температуры охлаждающей жидкости в целом увеличена с увеличением тем самым скорости повышения температуры моторного масла в масляном канале 13. Результаты испытаний показывают, что время подъема температуры охлаждающей жидкости от 0°С до 70°С при нагрузке на холостом ходу сокращается с 37 минут до 33 минут, а время подъема температуры охлаждающей жидкости от -25°С до 60°С при нагрузке на холостом ходу сокращается с 53 минут до 40 минут, так что обеспечено эффективное решение проблемы влияния на работу двигателя медленного повышения температуры моторного масла в транспортном средстве в условиях очень холодного климата или при низкой температуре окружающей среды.
[0048] Кроме того, что касается управления схемой рециркуляции отработавших газов, температура закрытия перепускного клапана повышается до 276°С. Хотя выбросы достигают нормативных показателей после выполнения холодного запуска и на этапе прогрева, температура выхлопного газа в системе рециркуляции отработавших газов дополнительно повышается, и увеличивается скорость подъема температуры в цилиндрической камере.
[0049] Согласно второму аспекту данного изобретения транспортное средство содержит двигательную систему 100 для транспортного средства, выполненную в соответствии с вышеописанным вариантом выполнения, с учетом того, что двигательная система 100 согласно вариантам выполнения данного изобретения обеспечивает решение проблемы, заключающейся в медленном повышении температуры масла, слишком большом рабочем сопротивлении и медленном повышении температуры в системе теплого воздуха в условиях очень холодного климата или при низкой температуре окружающей среды. Следовательно, транспортное средство согласно вариантам выполнения данного изобретения имеет длительный срок службы и обеспечивает надлежащий режим запуска.
[0050] В данной заявке, если отсутствуют указания и ограничения, расположение первого элемента «на» втором элементе или «под» вторым элементом может предполагать, что имеется непосредственный контакт между первым и вторым элементами, а также что первый и второй элементы не находятся в непосредственном контакте, а контактируют посредством другого элемента, расположенного между ними. Кроме того, расположение первого элемента «выше» второго элемента, «над» ним и «на» нем предполагает, что первый элемент находится непосредственно над вторым элементом и по диагонали над вторым элементом или просто указывает на то, что первый элемент расположен на более высоком уровне по горизонтали, чем второй элемент. Расположение первого элемента «снизу» второго элемента, «под» ним и «ниже» него предполагает, что первый элемент находится непосредственно снизу второго элемента и по диагонали снизу второго элемента или просто означает, что первый элемент расположен на более низком уровне по горизонтали, чем второй элемент.
[0051] Любая ссылка в данном описании на «вариант выполнения», «некоторый вариант выполнения», «пример», «конкретный вариант выполнения» и «некоторый пример» и т.д. означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные применительно к варианту выполнения, присущи по меньшей мере одному варианту выполнения изобретения. В данном описании схематические фразы с использованием вышеуказанных выражений не обязательно относятся к одним и тем же вариантам выполнения или примерам. Кроме того, описанные конкретные признаки, конструкции, материалы или характеристики могут быть соответствующим образом скомбинированы в любом одном или более вариантах выполнения или примерах.
[0052] Несмотря на то что выше были представлены и описаны варианты выполнения данного изобретения, следует понимать, что вышеописанные варианты выполнения приведены исключительно в качестве примера и не должны считаться ограничивающими данное изобретение, при этом специалистами в данной области техники могут быть выполнены изменения, модификации, замены и видоизменения в вышеописанных вариантах выполнения в рамках объема данного изобретения.