專利名稱：內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣裝置和 增壓空氣冷卻器單元。
背景技術(shù)：
在WO2005/116415A1中描述了這種單元。進(jìn)氣裝置的特征在于 容納進(jìn)氣流入室(intake plenum chamber )的進(jìn)氣殼體，進(jìn)氣端口從 該進(jìn)氣流入室分叉到內(nèi)燃機(jī)的汽缸入口。位于進(jìn)氣流入室前面的是增 壓空氣冷卻器，在該增壓空氣冷卻器中，在增壓空氣冷卻器的上游的 廢氣渦輪增壓器中被壓縮的壓縮后的燃燒空氣被冷卻下來。帶有連接 到進(jìn)氣裝置的殼體的凸緣的增壓空氣冷卻器由兩部分構(gòu)成并包括彼此 平行布置的兩部分，其中所供給的燃燒空氣分叉為被供給到每個(gè)增壓 空氣冷卻器部分的兩部分氣流。然后，冷卻下來的空氣從兩個(gè)增壓空 氣冷卻器部分供給到進(jìn)氣流入室，從該進(jìn)氣流入室開始，分叉到內(nèi)燃
機(jī)的每個(gè)汽缸。進(jìn)氣裝置的進(jìn)氣流入室被設(shè)計(jì)為橫向空氣管，進(jìn)氣端 口從該空氣管分叉到內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)汽缸。通向汽缸入口的進(jìn)氣端口被 彎曲并具有90。的角度，使得進(jìn)氣端口的開口位于與增壓空氣冷卻器 的平面垂直的平面上。這允許進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元相對于 內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋的側(cè)向偏移定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明面臨采用容易的構(gòu)建方案來制造緊湊并且高性能的進(jìn)氣裝 置和增壓空氣冷卻器單元的任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明，采用權(quán)利要求1的特征來解決該問題。從屬權(quán)利要 求限定了合適的進(jìn)一步的方案。根據(jù)本發(fā)明的單元由進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器構(gòu)成，其特征在 于，燃燒空氣可以經(jīng)由進(jìn)氣裝置的進(jìn)氣殼體被供給到內(nèi)燃機(jī)的汽缸中， 其中，整個(gè)單元必須經(jīng)由進(jìn)氣殼體被固定在內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋處。在進(jìn) 氣殼體中設(shè)有開口 ，該開口與汽缸蓋中的相應(yīng)汽缸入口連通。
增壓空氣冷卻器集成到進(jìn)氣殼體中，使得增壓空氣冷卻器中的增 壓空氣的流動(dòng)方向位于與容納開口的進(jìn)氣殼體的部件垂直的平面上。 該結(jié)構(gòu)確保包括進(jìn)氣裝置的增壓空氣冷卻器可以被直接定位在汽缸蓋 上方，使得該流動(dòng)方向只在一個(gè)平面上基本上是連續(xù)的。這避免了要 被引入的燃燒空氣的幾種偏轉(zhuǎn)(這屬于現(xiàn)有技術(shù))，所述偏轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致 壓力降低。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例因此需要燃燒空氣的更少偏轉(zhuǎn)，使得 在燃燒空氣到達(dá)汽缸入口前的壓力降低也更小。
另外，可以實(shí)現(xiàn)緊湊組裝，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的單元正好布置在汽 缸蓋處，除了安裝汽缸蓋或者內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的空間，不需要附加的安裝 空間。
通過以下方式使增壓空氣冷卻器集成到進(jìn)氣裝置中使進(jìn)氣裝置 的殼體借助于固定螺釘固定在汽缸蓋處，固定螺釘布置有彼此足夠大 的距離，使得在螺釘之間的區(qū)域被保留為空閑，以接納增壓空氣冷卻 器。
有利地，固定凸緣被設(shè)置在進(jìn)氣殼體處，該固定凸緣可以被設(shè)計(jì) 為與進(jìn)氣殼體形成一體件或者被設(shè)計(jì)為分立的部件，但是，該分立的 部件與進(jìn)氣殼體連接并且進(jìn)氣裝置經(jīng)由該分立部件被固定在內(nèi)燃機(jī)的 汽缸蓋處。關(guān)于其幾何尺寸，固定凸緣適用于汽缸蓋上表面并且其特 征在于用于燃燒空氣的開口與汽缸蓋的汽缸入口相對應(yīng)。固定凸緣有 利地被擰到汽缸蓋上。在遠(yuǎn)離汽缸蓋的凸緣側(cè)上，增壓空氣冷卻器被 直接或間接布置在固定凸緣處。由于其中包括增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣 殼體定位在汽缸蓋的上方，不需要空氣從進(jìn)氣裝置中的中央進(jìn)氣流入 室經(jīng)由其被分配到各個(gè)汽缸中的彎曲進(jìn)氣端口。事實(shí)上，完全可以使 進(jìn)氣流入室直接經(jīng)由開口與汽缸入口連接。
增壓空氣冷卻器可以采用不同方式被固定在進(jìn)氣殼體中。例如，
5一種可能是通過將該增壓空氣冷卻器夾緊在殼體中而剛性(positive) 固定或非剛性固定。另外，增壓空氣冷卻器也可以借助于固定器件而 被常規(guī)固定，尤其是被擰緊。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)置用于進(jìn)氣裝置和增壓空氣 冷卻器單元的旁路，該旁路橋接增壓空氣冷卻器，使得通過使增壓空 氣冷卻器旁路來使引入的燃燒空氣流經(jīng)由開口選擇性地直接被傳送到 汽缸入口。在內(nèi)燃機(jī)的冷啟動(dòng)后尤其要使用該操作方法，以使通過壓 縮被預(yù)熱的燃燒空氣直接傳送到內(nèi)燃機(jī)(而不需要冷卻)，這樣，實(shí) 現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)以及下游的廢氣凈化裝置的更快速變熱。有利地，該旁路 配置有控制閥，該控制閥根據(jù)周圍狀況將空氣流傳送到增壓空氣冷卻 器或者該旁路中。
另外，在內(nèi)燃機(jī)裝配有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的情況下，可以將廢氣冷 卻器設(shè)置在進(jìn)氣殼體中或進(jìn)氣殼體處。在內(nèi)燃機(jī)的一些操作階段，尤 其是在部分負(fù)荷范圍中，廢氣的部分質(zhì)量流經(jīng)由該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)從 廢氣系統(tǒng)經(jīng)由再循環(huán)管路被傳送到進(jìn)氣系統(tǒng)中，在該進(jìn)氣系統(tǒng)中，該 部分廢氣被添加到所供給的燃燒空氣中。再循環(huán)廢氣在廢氣冷卻器中 被冷卻下來。通過將廢氣冷卻器集成到進(jìn)氣殼體中或進(jìn)氣殼體處，可 以實(shí)現(xiàn)包括增壓空氣冷卻器和廢氣冷卻器的進(jìn)氣裝置的另一種簡化的 結(jié)構(gòu)并且尤其緊密的設(shè)計(jì)。在這種情況下，相對于增壓空氣的流動(dòng)方 向設(shè)置廢氣冷卻器以及增壓空氣冷卻器是適當(dāng)?shù)摹?br>

從以下權(quán)利要求
以及附圖可以了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn) 和適當(dāng)?shù)膶?shí)施例，其中
圖1示出了進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的透視圖，具有借助 于設(shè)置到進(jìn)氣裝置上的固定凸緣，該單元借助于該固定凸緣被緊固到 內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋處，
圖2示出了用于增壓空氣冷卻器單元的進(jìn)氣裝置的側(cè)視圖，
圖3示出了具有進(jìn)氣裝置的進(jìn)氣殼體的單元的透視圖，增壓空氣冷卻器被安裝在該進(jìn)氣殼體中，
圖4示出了進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的實(shí)施例的另一示 例，其另一特征在于廢氣冷卻器。
附圖中相同的附圖標(biāo)記表示同一部件。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元1包括進(jìn)氣裝置 2,燃燒空氣經(jīng)由該進(jìn)氣裝置2被傳送到內(nèi)燃機(jī)，例如柴油機(jī)或四沖程 (Otto)發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，單元1包括被集成到進(jìn)氣裝置2的進(jìn)氣殼體 中的增壓空氣冷卻器3。增壓空氣冷卻器3用于使在上游的壓縮機(jī)中 被壓縮的壓縮后的燃燒空氣冷卻下來，該上游的壓縮機(jī)可以或者是廢 氣渦流增壓器的一部分或者被設(shè)計(jì)為獨(dú)立的電動(dòng)壓縮機(jī)。
進(jìn)氣裝置2的一部分是固定凸緣4，該固定凸緣4有利地是進(jìn)氣 裝置2的進(jìn)氣殼體的一部分。借助于固定凸緣4將整個(gè)單元1裝配在 內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋處。固定凸緣4與進(jìn)氣殼體尤其被設(shè)計(jì)為一體件；然 而，被設(shè)計(jì)為牢固地固定到進(jìn)氣殼體的分立部件的實(shí)施例也是可能的。
在固定凸緣4中設(shè)置了多個(gè)開口 5，當(dāng)單元l被裝配時(shí)，多個(gè)開 口 5在汽缸蓋處直接抵靠在汽缸入口上并與汽缸入口相對應(yīng)。燃燒空 氣經(jīng)由開口 5被傳送到內(nèi)燃機(jī)的汽缸。
增壓空氣冷卻器3位于固定凸緣4的遠(yuǎn)離開口 5的那側(cè)。增壓空 氣冷卻器3被設(shè)置到進(jìn)氣殼體(在圖1中未示出)中并被固定到固定 凸緣4或者進(jìn)氣殼體的任何其它部件上。經(jīng)由通向控制閥7的流入端 口 6來確保供給到進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元1的空氣供給，根 據(jù)控制閥7的位置，進(jìn)入的燃燒空氣從控制閥經(jīng)由管部8被選擇性地 傳送到增壓空氣冷卻器3的入口側(cè)，或者經(jīng)由旁路9通過繞過增壓空 氣冷卻器3而直接被傳送到空氣管10中，該空氣管IO形成直接設(shè)置 在固定凸緣4處的進(jìn)氣流入室，該空氣管10與固定凸緣4中的開口 5 連通。尤其在冷啟動(dòng)后執(zhí)行具有打開的旁路9和繞過增壓空氣冷卻器 3的該操作方法，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)以及位于內(nèi)燃機(jī)的下游的廢氣凈化系統(tǒng)的快速變熱。然而，在常規(guī)操作中，借助于控制閥9的相應(yīng)轉(zhuǎn)換位 置來使旁路9關(guān)閉，并且進(jìn)入的燃燒空氣經(jīng)由管部8被供給到增壓空 氣冷卻器3中，在增壓空氣冷卻器3中，壓縮后的燃燒空氣被冷卻下 來。然后，冷卻下來的燃燒空氣在固定凸緣4處被供給到空氣管10 中，并經(jīng)由開口從這里被供給到內(nèi)燃機(jī)的汽缸入口中。為了轉(zhuǎn)換控制 閥7，設(shè)置用于該控制閥的致動(dòng)器，借助于由內(nèi)燃機(jī)的調(diào)整和控制單 元發(fā)出的致動(dòng)信號來致動(dòng)該控制閥。固定凸緣4具有鏜孔11，螺釘可 以被插入通過該鏜孔ll，借助于此，整個(gè)單元1被固定在內(nèi)燃機(jī)的汽 缸蓋處。增壓空氣冷卻器3被集成到單元1中，使得以附圖標(biāo)記12 表示的流過方向相對于固定凸緣4和被容納在其中的開口 5的平面被 垂直定向。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是由被引入到單元1并流動(dòng)通過單元1的 燃燒空氣帶來的偏轉(zhuǎn)數(shù)減少。具體地， 一旦燃燒空氣已經(jīng)進(jìn)入增壓空 氣冷卻器，就不需要任何偏轉(zhuǎn)；燃燒空氣當(dāng)然可以直接向前流動(dòng)通過 增壓空氣冷卻器3并可以被排出單元1。
在根據(jù)圖2的實(shí)施例的示例中，可以看到進(jìn)氣殼體13，增壓空氣 冷卻器3被集成到該進(jìn)氣殼體13中。圖2還示出了空氣管10,該空 氣管10平行于固定凸緣4并橫向于通過增壓空氣冷卻器的流過方向延 伸并直接抵靠在固定凸緣上。被容納在固定凸緣4中的開口 5從空氣 管10分叉。
在圖2中示出了改進(jìn)版本的通向單元1的空氣進(jìn)氣部。兩個(gè)分立 的控制閥7a和7b中每一個(gè)被設(shè)計(jì)為節(jié)流閥并且在關(guān)閉位置和打開位 置之間轉(zhuǎn)換。第一節(jié)流閥7a位于管部8中，管部8從流入端口 6分叉 并通向增壓空氣冷卻器的入口。第二節(jié)流閥7b位于旁路9中，通過繞 過增壓空氣冷卻器3來使流入端口 6與空氣管10連接。管部8通到流 入管14中，該流入管14集成在進(jìn)氣殼體13中并被直接設(shè)置在增壓 空氣冷卻器3的上游。
從圖3中可以看出，增壓空氣冷卻器3具有封閉在底板15和蓋板 16之間的薄板結(jié)構(gòu)，底板15和蓋板16形成增壓空氣冷卻器的殼體。 底板15和蓋板16被檸在一起。增壓空氣冷卻器3可以被檸到進(jìn)氣裝
8置2的進(jìn)氣殼體13上；為了實(shí)現(xiàn)該目的，焊接螺母17被設(shè)置在金屬 板15和16處。在另一實(shí)施例(未示出)中，增壓空氣冷卻器可以由 銅焊在一起的板的芯部形成，所述芯部被固定到進(jìn)氣殼體上。如在前 述實(shí)施例中， 一些翅片被設(shè)置在板之間，以增強(qiáng)熱交換能力。
在根據(jù)圖4的實(shí)施例的示例中，除了進(jìn)氣裝置2和增壓空氣冷卻 器外，單元1還包括廢氣冷卻器18，該廢氣冷卻器被集成到進(jìn)氣裝置 2的殼體中或被附接到進(jìn)氣殼體的外部，使得廢氣冷卻器18在構(gòu)造意 義上也是單元1的一部分。在功能上，廢氣冷卻器18屬于廢氣再循環(huán) 系統(tǒng)，廢氣經(jīng)由該廢氣再循環(huán)系統(tǒng)從廢氣系統(tǒng)經(jīng)由再循環(huán)管路被傳送 到進(jìn)氣系統(tǒng)中，在進(jìn)氣系統(tǒng)中，廢氣被添加到燃燒空氣。在該示例中， 這一點(diǎn)可以經(jīng)由通向空氣管10的管路19來實(shí)現(xiàn)，空氣管IO經(jīng)由固定 凸緣4中的開口與汽缸入口連通。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，該進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元具有進(jìn)氣裝置(2)的進(jìn)氣殼體(13)以及增壓空氣冷卻器(3)，燃燒空氣經(jīng)由所述進(jìn)氣殼體(13)能夠被供給到所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸中，其中，所述進(jìn)氣殼體(13)被附接到所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋上，并且所述燃燒空氣經(jīng)由開口(5)被傳送到所述汽缸蓋中的汽缸入口中，其特征在于，所述增壓空氣冷卻器(3)被集成到所述進(jìn)氣殼體(13)中，使得所述增壓空氣冷卻器(3)中的增壓空氣的流動(dòng)方向(12)位于與容納所述開口(5)的固定凸緣(4)垂直的平面中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，其特 征在于所述固定凸緣(4)位于所述進(jìn)氣殼體(13)中，借助于所述固 定凸緣(4)，所述進(jìn)氣裝置(2)被附接到所述內(nèi)燃機(jī)的所述汽缸蓋 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，其特 征在于所述固定凸緣(4 )具有使所述進(jìn)氣殼體固定到所述內(nèi)燃機(jī)的上 固定部件和下固定部件，其中，所述上固定部件和所述下固定部件分 別位于所述開口 (5)上方和所述開口 (5)下方，并且其中所述固定 凸緣(4 )由此限定在所述上固定部件和所述下固定部件之間的高度h， 并且其中，所述增壓空氣冷卻器單元的高度h'小于所述高度h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，其特 征在于在所述固定凸緣(4)中設(shè)置空氣入口管(10)的開口 (5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元， 其特征在于所述增壓空氣冷卻器(3)直接定位于所述固定凸緣(4) 的上游。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷 卻器單元，其特征在于所述增壓空氣冷卻器(3 )被裝配在進(jìn)氣殼體(13 ) 中并被附接在所述進(jìn)氣殼體(13)中，尤其是以剛性裝配或摩擦接合裝配進(jìn)行裝配和附接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷 卻器單元，其特征在于在所述進(jìn)氣殼體(13)中設(shè)置一控制閥(7)， 進(jìn)入的空氣流經(jīng)由所述控制閥(7)能夠被傳送到所述增壓空氣冷卻器(3)中或者被傳送到繞過所述增壓空氣冷卻器(3)的旁路(9)中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷 卻器單元，其特征在于還包括設(shè)置在所述進(jìn)氣殼體(13)處的廢氣冷 卻器(18)，經(jīng)由一廢氣再循環(huán)裝置的進(jìn)氣系統(tǒng)被再循環(huán)的廢氣經(jīng)由 所述廢氣冷卻器(18)被冷卻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，其特 征在于所述廢氣冷卻器(18)相對于所述增壓空氣的流動(dòng)方向布置在 所述增壓空氣冷卻器(3)旁邊。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣裝置(2)和增壓空氣冷卻器單元包括進(jìn)氣裝置(2)和增壓空氣冷卻器(3)，其中，所述增壓空氣冷卻器被集成到所述進(jìn)氣殼體(13)中，使得所述增壓空氣冷卻器中的增壓空氣的流動(dòng)方向位于與容納開口(5)的部件垂直的平面中，燃燒空氣經(jīng)由該開口(5)被傳送到汽缸蓋中的汽缸入口中。
文檔編號F02B29/04GK101605973SQ200780042945
公開日2009年12月16日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者H·彼得羅夫斯基, L·阿爾貝特, S·布戈?duì)柕? U·菲舍爾 申請人:法雷奧電機(jī)控制系統(tǒng)公司