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发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置及方法

文献发布时间:2023-06-19 19:07:35


发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域,具体涉及一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置及方法。

背景技术

当前,汽车用发动机缸盖冷却基本都采用水冷的方式,并且随着发动机升功率的提高,发动机缸盖水套结构一般也都采用上、下两层水套的形式。但是,现阶段发动机缸盖上下水套结构固定,无论发动机在任何工况下运行均无法改变和调整不同部分水套的流量分配比例,导致其水套的水流流量分配固定,无法按不同工况使用要求进行适应性调节。

发明内容

为解决以上问题,本发明提供一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置及方法,能够实现按发动机工况要求调节上下水套之间的流量分配。

本发明采用的技术方案是:一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,其特征在于:设置在发动机缸盖上下水套连接部上,包括弹簧座和壳体,所述弹簧座镶嵌在缸盖上,所述弹簧座上设有弹簧,所述弹簧与调节活塞固定连接,所述调节活塞外套设有壳体,所述壳体与调节活塞之间设有高压气室,所述壳体上设有与高压气室连通的进气口。

作为优选,所述弹簧座以冷插件的方式预埋在缸盖铸造的砂芯内,浇注后与缸盖内部结构融合,形成整体。

作为优选,所述壳体通过螺纹形式安装在缸盖上。

作为优选,所述壳体内壁与调节活塞外壁之间通过O形圈密封。

作为优选,所述进气口与车辆上的高压气瓶连通。

一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1:ECU通过接受的进气量、燃料喷射量、进气温度、排气温度及发动机转速变量的数值判断发动机处于何种运行工况;

S2:ECU通过S1步骤中已判断的发动机运行工况,结合接受的缸盖水套温度和环境温度变量的数值判断发动机需要的水泵总流量;

S3:ECU结合发动机运行工况、水泵总流量、缸盖水套温度和环境温度判断出缸盖上下水套流量分配比例;

S4:ECU发出指令:控制可变流量水泵达到流量需求,控制水套流量分配调节装置开度满足上下水套流量分配比例要求。

作为优选,所述运行工况包括暖机工况、额定工况、怠速工况、高寒工况、部分负荷工况和不同排温工况。

作为优选,所述暖机工况下可变流量分配控制装置的开度为0,所述额定工况下可变流量分配控制装置的开度为100%,所述怠速工况下可变流量分配控制装置的开度为0,所述高寒工况下可变流量分配控制装置的开度为0,所述部分负荷工况下可变流量分配控制装置的开度为0~80%,所述不同排温工况下可变流量分配控制装置的开度为0~90%。

本发明取得的有益效果是:壳体与调节活塞直接形成的高压气室在外部高压气体压力调节控制系统的作用下,按工况需要提供不同的驱动压力,以调节活塞的行程和位置;不同的调节活塞位置,使得上下水套的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

附图说明

图1为发动机缸盖上下水套结构示意图;

图2为本发明的控制装置的控制原理图;

图3为本发明的控制装置在缸盖上的安装示意图;

图4为本发明的控制装置的结构示意图;

图5为某发动机缸盖上下水套连接尺寸示意图;

图6为上水孔流量分配统计数据图;

其中:1、发动机缸盖;11、上水套;12、下水套;13、上下水套连接部;2、可变流量分配控制装置;21、弹簧座;22、弹簧;23、调节活塞;24、壳体;25、;O形圈;26、高压气室;27、进气口;3、高压气瓶;4、ECU;5、;可变流量水泵;6、压力调节阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示,本发明的一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,设置在发动机缸盖上下水套连接部13上,包括弹簧座21和壳体24,弹簧座21镶嵌在缸盖1上,弹簧座21上设有弹簧22,弹簧22与调节活塞23固定连接,调节活塞23外套设有壳体24,壳体24与调节活塞23之间设有高压气室26,壳体24上设有与高压气室连通的进气口26。通过进气口26控制高压气室26内的气压,从而使调节活塞23处于不同的位置,进而使得上水套11和下水套13的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

实施例一:一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,设置在发动机缸盖上下水套连接部13上,包括弹簧座21和壳体24,弹簧座21镶嵌在缸盖1上,弹簧座21上设有弹簧22,弹簧22与调节活塞23固定连接,调节活塞23外套设有壳体24,壳体24与调节活塞23之间设有高压气室26,壳体24上设有与高压气室连通的进气口26。通过进气口26控制高压气室26内的气压,从而使调节活塞23处于不同的位置,进而使得上水套11和下水套13的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

本实施例中,镶嵌在缸盖1上的弹簧座21可以是不影响水套内部水流的任意结构形式,其以冷插件的方式预埋在缸盖1铸造的砂芯内,浇注后与缸盖1内部结构融合,形成一个整体,其具体位置在缸盖的水套结构内。

实施例二:一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,设置在发动机缸盖上下水套连接部13上,包括弹簧座21和壳体24,弹簧座21镶嵌在缸盖1上,弹簧座21上设有弹簧22,弹簧22与调节活塞23固定连接,调节活塞23外套设有壳体24,壳体24与调节活塞23之间设有高压气室26,壳体24上设有与高压气室连通的进气口26。通过进气口26控制高压气室26内的气压,从而使调节活塞23处于不同的位置,进而使得上水套11和下水套13的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

本实施例中,镶嵌在缸盖1上的弹簧座21可以是不影响水套内部水流的任意结构形式,其以冷插件的方式预埋在缸盖1铸造的砂芯内,浇注后与缸盖1内部结构融合,形成一个整体,其具体位置在缸盖的水套结构内。

本实施例中,壳体24通过螺纹或底座的形式安装在缸盖1上。

实施例三:一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,设置在发动机缸盖上下水套连接部13上,包括弹簧座21和壳体24,弹簧座21镶嵌在缸盖1上,弹簧座21上设有弹簧22,弹簧22与调节活塞23固定连接,调节活塞23外套设有壳体24,壳体24与调节活塞23之间设有高压气室26,壳体24上设有与高压气室连通的进气口26。通过进气口26控制高压气室26内的气压,从而使调节活塞23处于不同的位置,进而使得上水套11和下水套13的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

本实施例中,镶嵌在缸盖1上的弹簧座21可以是不影响水套内部水流的任意结构形式,其以冷插件的方式预埋在缸盖1铸造的砂芯内,浇注后与缸盖1内部结构融合,形成一个整体,其具体位置在缸盖的水套结构内。

本实施例中,壳体24通过螺纹或底座的形式安装在缸盖1上。壳体24内壁与调节活塞23外壁之间通过O形圈25密封。

实施例四:一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制装置,设置在发动机缸盖上下水套连接部13上,包括弹簧座21和壳体24,弹簧座21镶嵌在缸盖1上,弹簧座21上设有弹簧22,弹簧22与调节活塞23固定连接,调节活塞23外套设有壳体24,壳体24与调节活塞23之间设有高压气室26,壳体24上设有与高压气室连通的进气口26。通过进气口26控制高压气室26内的气压,从而使调节活塞23处于不同的位置,进而使得上水套11和下水套13的连通截面积发生改变,从而调节上下水套水流量的分配。

本实施例中,镶嵌在缸盖1上的弹簧座21可以是不影响水套内部水流的任意结构形式,其以冷插件的方式预埋在缸盖1铸造的砂芯内,浇注后与缸盖1内部结构融合,形成一个整体,其具体位置在缸盖的水套结构内。

本实施例中,壳体24通过螺纹或底座的形式安装在缸盖1上。壳体24内壁与调节活塞23外壁之间通过O形圈25密封。进气口27与车辆上的高压气瓶3连通。一般的车辆上安装有高压气瓶3,为降低本发明实施方案的成本及提高装置的可靠性,本方案利用车辆上的高压气瓶3内的高压气体,通过压力调节阀6调节空气压力,从而调节和控制在缸盖上安装的可变流量分配调节装置2,达到调节上下水套流量分配的目的。

本发明的一种发动机气缸盖水套可变流量分配控制方法,包括以下步骤:

S1:ECU通过接受的进气量、燃料喷射量、进气温度、排气温度及发动机转速变量的数值判断发动机处于何种运行工况(暖机工况、额定工况、怠速工况、高寒工况、部分负荷工况、不同排温工况)。;

S2:ECU通过S1步骤中已判断的发动机运行工况,结合接受的缸盖水套温度和环境温度变量的数值判断发动机需要的水泵总流量;

S3:ECU结合发动机运行工况、水泵总流量、缸盖水套温度和环境温度判断出缸盖上下水套流量分配比例;

S4:ECU发出指令:控制可变流量水泵达到流量需求,控制水套流量分配调节装置开度满足上下水套流量分配比例要求。

具体的控制策略如下表:

【注:以上策略和计算按照缸盖水下水套流量相同的设计方案考虑】

图5中7和8的水流量占缸盖总水流量约20%,水流直接进入排气侧水套,向前端和上水套流动,不参与关键区域冷却,只需要在发动机全速全负荷工况下才需要连通工作,在其余工况条件下,该连接孔可以关闭,就能节省20%的水泵附件功。通过CFD分析,7和8连通与不连通对缸盖鼻梁区流速分布的影响非常小,说明发动机缸盖上下水套流量的调节和变化对发动机的节油是非常有意义的。具体的数据和结果见图6。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

最后,应当指出,以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然,本发明不限于上述实施例,还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应认为属于本发明的保护范围。

技术分类

06120115799771