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      用于內(nèi)燃機的空氣進口的制作方法

      文檔序號:10550016閱讀:570來源:國知局
      用于內(nèi)燃機的空氣進口的制作方法
      【專利摘要】內(nèi)燃發(fā)動機包括限定氣缸的氣缸缸體和安裝到氣缸缸體的氣缸蓋。發(fā)動機還包括氣體壓縮機,其構(gòu)造為將從環(huán)境接收的空氣選擇性地加壓,用于傳送至氣缸。發(fā)動機還包括進氣閥,其操作地連接至氣缸蓋,并控制被選擇性地加壓的空氣傳送至氣缸用于在其中燃燒。此外,發(fā)動機包括空氣進口組件,其設置在進氣閥和壓縮機之間??諝膺M氣組件構(gòu)造為將加壓空氣供應至氣缸,且包括構(gòu)造為從加壓空氣收集冷凝物的至少一個通道。還公開了一種具有這樣的發(fā)動機的車輛。
      【專利說明】
      用于內(nèi)燃機的空氣進口
      技術(shù)領域
      [0001]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的空氣進口組件。
      【背景技術(shù)】
      [0002]內(nèi)燃機(ICE)通常被要求基于可依賴基準在延長的時間段中產(chǎn)生可觀水平的功率。許多這樣的發(fā)動機經(jīng)由氣體壓縮機利用壓力感應以使空氣進入ICE的進氣歧管之前將環(huán)境空氣流加壓,以便增加發(fā)動機功率和效率,所述氣體壓縮機諸如渦輪增壓機或增壓機。
      [0003]增壓式發(fā)動機通常利用增壓空氣冷卻器或熱交換器,以通過增加進氣空氣密度(通過幾乎等壓、即恒定壓力的冷卻)進一步增加發(fā)動機的容積效率。典型地,這樣的增壓空氣冷卻器位于壓縮機和進氣歧管之間,以便在進入發(fā)動機的燃燒腔室之前冷卻加壓空氣。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明的一個實施例涉及一種內(nèi)燃機。內(nèi)燃發(fā)動機包括限定氣缸的氣缸缸體和安裝到氣缸缸體的氣缸蓋。發(fā)動機還包括氣體壓縮機,其構(gòu)造為將從環(huán)境接收的空氣選擇性地加壓,用于傳送至氣缸。發(fā)動機還包括進氣閥,其操作地連接至氣缸蓋,并控制被選擇性地加壓的空氣傳送至氣缸,用于在其中燃燒。此外,發(fā)動機包括空氣進口組件,其設置在進氣閥和壓縮機之間??諝膺M氣組件構(gòu)造為將加壓空氣供應至氣缸,且包括至少一個通道,諸如排泄溝槽,其構(gòu)造為從加壓空氣收集冷凝物。
      [0005]空氣進口組件可包括增壓空氣冷卻器,其構(gòu)造為在加壓空氣傳送至氣缸之前冷卻該加壓空氣。增壓空氣冷卻器可包括構(gòu)造為在壓縮機后面接收加壓空氣的熱側(cè)空間(hot-side plenum),和構(gòu)造為將被加壓空氣釋放的冷側(cè)空間(cold-side plenum)。在這樣的情況下,空氣進口組件的所述至少一個通道至少包括第一通道,其至少部分地設置在冷側(cè)空間中,用于將冷凝物引導至進氣閥。
      [0006]增壓空氣冷卻器可構(gòu)造為空氣對空氣和空氣對液體的中間冷卻器的一個。
      [0007]增壓空氣冷卻器可還包括熱交換器段,其構(gòu)造為在壓縮機后面冷卻被加壓空氣。熱交換器段可包括特征部,其構(gòu)造為將冷凝物朝向第一通道引導。這樣的特征部可以是熱交換器段的底板。
      [0008]當發(fā)動機安裝在位于水平表面上的車輛中時,特征部可相對于水平平面成角度地設置,即傾斜的。
      [0009]特征部相對于水平平面的角度可等于或大于5度。
      [0010]空氣進口組件可包括將熱側(cè)空間連接至壓縮機的熱側(cè)導管,用于將被加熱的加壓空氣從其傳送??諝膺M口組件可還包括將冷側(cè)空間連接至氣缸的冷側(cè)導管,用于將被冷卻的加壓空氣傳送至其。第一通道可延伸進入冷側(cè)導管。此外,所述至少一個通道可包括第二通道,其設置在熱側(cè)空間中,且與第一通道流體連通。
      [0011 ]增壓空氣冷卻器可包括熱交換器段,其構(gòu)造為在壓縮機后面冷卻被加壓空氣。在這樣的情況下,熱交換器段可包括特征部,其定位為將冷凝物朝向第一通道引導。另外,特征部可將第一通道流體地連接至第二通道。
      [0012]發(fā)動機可包括多個氣缸,空氣進口組件可包括進氣歧管,其構(gòu)造為在所述多個氣缸中分配被加壓空氣,冷側(cè)導管可并入到進氣歧管中。
      [0013]進氣歧管可流體地連接至增壓空氣冷卻器中,從而第一通道與第二通道對齊。
      [0014]發(fā)動機可包括多個進氣閥。在這樣的情況下,第一通道可包括多個細槽(sipe)JA而所述多個細槽的每個將冷凝物朝向所述多個進氣閥的每個引導。
      [0015]本發(fā)明的另一個實施例涉及一種具有這樣的內(nèi)燃發(fā)動機的車輛。
      [0016]本發(fā)明還公開了一種車輛,其包括:
      [0017]車輪;和
      [0018]內(nèi)燃發(fā)動機,構(gòu)造為產(chǎn)生用于驅(qū)動車輪的扭矩,發(fā)動機具有:
      [0019]氣缸缸體,限定氣缸;
      [0020]氣缸蓋,安裝到氣缸缸體;
      [0021 ]氣體壓縮機,構(gòu)造為將從環(huán)境接收的空氣選擇性地加壓,用于傳送至氣缸;
      [0022]進氣閥,操作地連接至氣缸蓋,并構(gòu)造為控制被選擇性地加壓的空氣傳送至氣缸用于在其中燃燒;和
      [0023]空氣進口組件,設置在進氣閥和氣體壓縮機之間,構(gòu)造為將加壓空氣供應至氣缸,且包括構(gòu)造為從加壓空氣收集冷凝物的至少一個通道。
      [0024]其中,空氣進口組件包括增壓空氣冷卻器,該增壓空氣冷卻器構(gòu)造為在加壓空氣傳送至氣缸之前冷卻該加壓空氣,其中,增壓空氣冷卻器包括構(gòu)造為在壓縮機后面接收加壓空氣的熱側(cè)空間,和構(gòu)造為將被加壓空氣釋放的冷側(cè)空間,并且其中,空氣進口組件的所述至少一個通道包括第一通道,該第一通道至少部分地設置在冷側(cè)空間中,且構(gòu)造為將冷凝物引導至進氣閥。
      [0025]其中,增壓空氣冷卻器構(gòu)造為空氣對空氣和空氣對液體的中間冷卻器的一種。
      [0026]其中,增壓空氣冷卻器包括熱交換器段,該熱交換器段構(gòu)造為在壓縮機后面冷卻被加壓空氣,并且其中,熱交換器段包括構(gòu)造為將冷凝物朝向第一通道引導的特征部。
      [0027]其中,熱交換器段的特征部是熱交換器段的底板。
      [0028]其中,當車輛位于水平表面上時,特征部可相對于水平平面成角度地設置。
      [0029]其中,特征部相對于水平平面的角度等于或大于5度。
      [0030]其中,
      [0031]空氣進口組件包括將熱側(cè)空間流體地連接至壓縮機的熱側(cè)導管,和將冷側(cè)空間連接至氣缸的冷側(cè)導管;
      [0032]第一通道延伸進入冷側(cè)導管;和
      [0033]所述至少一個通道包括第二通道,該第二通道設置在熱側(cè)空間中,且與第一通道流體連通。
      [0034]其中,
      [0035]氣缸包括多個氣缸;
      [0036]空氣進口組件包括構(gòu)造為在所述多個氣缸中分配被加壓空氣的進氣歧管;
      [0037]冷側(cè)導管并入到進氣歧管中;和
      [0038]進氣歧管流體地連接至增壓空氣冷卻器,從而第一通道與第二通道對齊。
      [0039]其中,發(fā)動機包括多個進氣閥,第一通道包括多個細槽,從而所述多個細槽的每個將冷凝物朝向所述多個進氣閥的每個引導。
      [0040]本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明的最佳模式(一個或多個)和實施例(一個或多個)的以下詳細描述連同附圖和所附權(quán)利要求時顯而易見。
      【附圖說明】
      [0041]圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的車輛的示意圖,所述發(fā)動機具有感應系統(tǒng),該感應系統(tǒng)利用氣體壓縮機和增壓空氣冷卻器;
      [0042]圖2是圖1所示的發(fā)動機的局部橫截面示意圖,發(fā)動機的通道的部分構(gòu)造為從氣體壓縮機尾部的加壓空氣收集冷凝物;
      [0043]圖3是在圖2所示的感應系統(tǒng)的一部分的局部橫截面示意透視圖;
      [0044]圖4是圖1和2所示的發(fā)動機的橫截面示意圖,示出構(gòu)造為收集冷凝物的通道的另一部分。
      【具體實施方式】
      [0045]參考附圖,其中在幾幅圖中相同的附圖標記對應于相同或相似的構(gòu)件,圖1示出車輛10,其利用動力傳動系12,用于其經(jīng)由驅(qū)動輪14的推進。如圖所示,動力傳動系12包括內(nèi)燃發(fā)動機16和可操作地連接至其的傳動器組件18。動力傳動系12可還包括一個或多個電馬達/發(fā)電機,其沒有示出,但其存在是本領域技術(shù)人員可以設想的。如圖2所示,發(fā)動機16包括氣缸缸體20,其具有設置在其中的多個氣缸22。氣缸缸體20限定缸體臺板20A,當發(fā)動機16安裝在位于一水平表面(S卩,水平的)上的車輛10中,該臺板可大體沿水平面X布置。替換地,當發(fā)動機16安裝在位于一水平表面上的車輛10中,缸體臺板20A可相對于水平面X傾斜,即相對于其成角度地設置。氣缸蓋24可在缸體臺板20A處安裝至氣缸缸體20。另外如圖3-4所示,氣缸蓋24可并入到氣缸缸體20中或與其鑄造在一起。
      [0046]氣缸蓋24接收要用在氣缸22內(nèi)的空氣和燃料,用于后續(xù)燃燒。如可在圖2中看到。每個氣缸22包括構(gòu)造為在其內(nèi)往復的相應的活塞22-1。另外,燃燒腔室22-2在氣缸22內(nèi)形成在氣缸蓋24的底部表面和活塞22-1的頂部之間。如本領域技術(shù)人員已知的,每個燃燒腔室22-2接收燃料和空氣,它們組合以形成燃料-空氣混合物,用于在相關(guān)燃燒腔室內(nèi)的后續(xù)燃燒。發(fā)動機16可包括節(jié)流閥25(如圖1所示),其可構(gòu)造為傳統(tǒng)的可移動節(jié)流板或另外的設置類型,其計量從環(huán)境進入發(fā)動機的空氣的量。盡管在圖1-4中示出直列式四缸發(fā)動機,并不排除本發(fā)明應用于具有不同數(shù)量和/或設置的氣缸22的發(fā)動機。
      [0047]如圖2所示,發(fā)動機16還包括多個進氣閥26,其操作地連接至氣缸蓋24并構(gòu)造為控制空氣至每個氣缸22的供給,用于與其中的燃料燃燒。氣缸蓋24通常包括用于將空氣或空氣和燃料供給至所述多個進入閥26的進氣口 24A。發(fā)動機10可構(gòu)造為火花點火內(nèi)燃發(fā)動機,其利用火花塞(未示出),以使燃燒腔室22-2內(nèi)的燃料和空氣混合物的燃燒開始。發(fā)動機16還包括多個排氣閥30,其操作地連接至氣缸蓋24并構(gòu)造為控制燃燒后氣體從每個氣缸22的去除。
      [0048]發(fā)動機10還包括曲柄軸(未示出),其構(gòu)造為在氣缸缸體20內(nèi)旋轉(zhuǎn)。如本領域技術(shù)人員已知的,由于適當比例的燃料-空氣混合物經(jīng)由一個或多個進氣閥26選擇性地進入燃燒腔室22-2且在燃燒腔室內(nèi)燃燒,曲柄軸被活塞22-1旋轉(zhuǎn)。在空氣-燃料混合物在特定燃燒腔室22-2內(nèi)燃燒之后,特定活塞的往復運動用于將燃燒后氣體32經(jīng)由一個或多個排氣閥30從相應氣缸22排出。氣缸蓋24還構(gòu)造為將燃燒后氣體32從燃燒腔室22-2排出,諸如經(jīng)由排氣歧管34。排氣歧管34可在內(nèi)鑄造(S卩,并入)到氣缸蓋24中,或構(gòu)造為單獨、可附連部件,用于將燃燒后氣體32從氣缸22排出。
      [0049]如圖1所示,發(fā)動機10還包括助推系統(tǒng)36,其構(gòu)造為具有至少一個氣體壓縮機36A的壓力感應裝置。代表性的氣體壓縮機36A可以是經(jīng)由帶由曲柄軸驅(qū)動或經(jīng)由馬達電驅(qū)動的增壓機(未示出),或由氣缸22經(jīng)由排氣閥30排出的燃燒后氣體32驅(qū)動的渦輪增壓機(如圖1所示)。另外,助推系統(tǒng)36可構(gòu)造為具有多個氣體壓縮機的多級布置。這樣的多級助推系統(tǒng)可例如包括兩個氣體壓縮機,其中,一個壓縮機構(gòu)造為增壓機或第一渦輪增壓機,另一氣體壓縮機構(gòu)造為第二渦輪增壓機。
      [0050]發(fā)動機16還包括感應系統(tǒng)或進口組件38,其構(gòu)造為將空氣的流或空氣流40供給到氣缸22。進口組件38包括增壓空氣冷卻器44。增壓空氣冷卻器44構(gòu)造為,在空氣流被助推系統(tǒng)36加壓之后冷卻空氣流40,和在加壓空氣流40傳送至氣缸22之前冷卻空氣。增壓空氣冷卻器44可構(gòu)造為空氣對空氣或空氣對液體的中間冷卻器,如本領域技術(shù)人員所理解的。增壓空氣冷卻器44包括構(gòu)造為將被冷卻加壓空氣流在熱交換器段之后釋放的冷側(cè)空間44-1、構(gòu)造為冷卻在熱側(cè)空間接收的加壓空氣流40的熱交換器段44-2,和構(gòu)造為在壓縮機36A后面接收加壓空氣流的熱側(cè)空間44-3。
      [0051 ] 如圖2-3所示,增壓空氣冷卻器44還包括至少一個通道46,用于從加壓空氣流40收集冷凝物47,所述冷凝物可由于空氣流在增壓空氣冷卻器內(nèi)冷卻至其飽和極限而導致。盡管大量冷凝物47可靠近冷側(cè)空間44-1產(chǎn)生,在增壓空氣冷卻器44中發(fā)生的典型溫度降可還促進冷凝物47靠近熱側(cè)空間44B產(chǎn)生。相應地,所設置的至少一個通道46可包括設置在增壓空氣冷卻器44的冷側(cè)空間44-1中的第一通道46A,和設置在熱側(cè)空間44-3中的第二通道46B。第一和第二通道46A、46B的每個可構(gòu)造為細槽,諸如并入在相應空間44_1、44-3的結(jié)構(gòu)中的排泄溝槽或通道。第一和第二通道46A、46B可每個構(gòu)造有任何適當形狀和橫截面,以確保冷凝物47和其流朝向進氣口 24A的有效收集。第一通道46A可包括多個單獨的細槽,其中,每個相應的細槽將冷凝物47朝向單獨的進氣閥26引導,如圖2和3所示。
      [0052]熱交換器段44-2由側(cè)壁限定,其中,當增壓空氣冷卻器44設置在車輛10中時,側(cè)壁的一個定位為垂直最下的壁或底板48。熱交換器段44-2可還包括特征部50,其定位為將通過第二段46B從空氣流40收集的冷凝物47朝向第一段46A引導,且經(jīng)由進氣口 24A朝向進氣閥26引導。當發(fā)動機16安裝在車輛10中,車輛本身定位在水平表面上時,特征部50意圖相對于水平平面X設置在一角度Θ處,S卩,傾斜的。相應地,增壓空氣冷卻器44應相對于發(fā)動機16固定,從而當發(fā)動機16安裝在定位在水平表面上的車輛10中時,特征部50相對于水平平面X設置在角Θ處。
      [0053]特征部50可以是底板48,或特別地構(gòu)造為,即成形并延伸為通路,所述通路靠近底板48定位且相對于水平平面X成角度Θ傾斜。特征部相對于水平平面X的角度Θ可等于或大于5度。特征部50可被構(gòu)造為,將第一通道46A流體地連接至第二通道46B,以及流體地暴露于熱交換器段44-2。在這樣的實施例中,特征部50確保,從熱側(cè)空間44-1、熱交換器段44-2和冷側(cè)空間44-3的每個收集的冷凝物47遠離增壓空氣冷卻器44朝向進氣口 24A引導,從而其可被發(fā)動機16消耗。
      [0054]如圖1和2所示,感應系統(tǒng)38包括環(huán)境空氣導管42-1,其定位在助推系統(tǒng)36上游,且構(gòu)造為將空氣流40從環(huán)境傳送至代表性的氣體壓縮機36A。環(huán)境空氣導管42-1可包括空氣過濾器(未示出),以確保環(huán)境雜質(zhì)進入助推系統(tǒng)36和增壓空氣冷卻器44的機會被最小化。感應系統(tǒng)38包括熱側(cè)導管42-2,其構(gòu)造為將加壓并加熱的空氣流40從助推系統(tǒng)36引導至增壓空氣冷卻器44。另外,感應系統(tǒng)38包括冷側(cè)導管42-3,其構(gòu)造為將冷卻的加壓空氣流40從助推系統(tǒng)44引導至在每個氣缸22處的進氣閥26。
      [0055]如圖3所示,第一通道46A可沿冷側(cè)導管的長度延伸進入冷側(cè)導管42-3中。感應系統(tǒng)38可還包括進氣歧管52(如圖1和2所示),其構(gòu)造為在所述多個氣缸22中分配加壓和冷卻的空氣流40。冷側(cè)導管42-3可并入到進氣歧管52中。進氣歧管52可相對于增壓空氣冷卻器44固定,以在其之間建立持續(xù)的靜止關(guān)系。進氣歧管52可還流體地連接至增壓空氣冷卻器44,從而第一通道46A與第二通道46B對齊,以由此產(chǎn)生在其之間的且朝向氣缸蓋24內(nèi)的進氣口 24A和進氣閥26的用于冷凝物47的直接路徑。
      [0056]總體上,通道46A和46B設置在進氣閥26的上游,且可彼此對齊,以將冷凝物47遠離增壓空氣冷卻器44朝向進氣閥26有效地引導。在發(fā)動機16的操作期間,冷凝物47的這種移除和其隨后的消耗意圖最小化冷凝物在進口組件38內(nèi)冷凍的機會。
      [0057]詳細描述和附圖或視圖支持和描述本發(fā)明,但是本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定。盡管已詳細描述了用于執(zhí)行要求保護的發(fā)明的最佳模式和其他實施例,存在各種替換涉及和實施例,用于實踐限定在所附權(quán)利要求中的本發(fā)明。此外,在本說明書中提過的各實施例的特征或附圖中所示的實施例不是必須被理解為獨立于彼此的實施例。但是,可以的是,實施例的其中一個例子中的每個特征都可與來自其他實施例的其他期望特征的一個或多個組合,導致沒有用文字描述或參考附圖的其他實施例。相應地,這樣的其他實施例落入所附權(quán)利要求的范圍的框架中。
      【主權(quán)項】
      1.一種內(nèi)燃發(fā)動機,包括: 氣缸缸體,限定氣缸; 氣缸蓋,安裝到氣缸缸體; 氣體壓縮機,構(gòu)造為將從環(huán)境接收的空氣選擇性地加壓,用于傳送至氣缸; 進氣閥,操作地連接至氣缸蓋,并構(gòu)造為控制被選擇性地加壓的空氣傳送至氣缸用于在其中燃燒;和 空氣進口組件,設置在進氣閥和氣體壓縮機之間,構(gòu)造為將加壓空氣供應至氣缸,且包括構(gòu)造為從加壓空氣收集冷凝物的至少一個通道。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機,其中,空氣進口組件包括增壓空氣冷卻器,該增壓空氣冷卻器構(gòu)造為在加壓空氣傳送至氣缸之前冷卻該加壓空氣,其中,增壓空氣冷卻器包括構(gòu)造為在壓縮機后面接收加壓空氣的熱側(cè)空間,和構(gòu)造為將被加壓空氣釋放的冷側(cè)空間,并且其中,空氣進口組件的所述至少一個通道包括第一通道,該第一通道至少部分地設置在冷側(cè)空間中,且構(gòu)造為將冷凝物引導至進氣閥。3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機,其中,增壓空氣冷卻器構(gòu)造為空氣對空氣和空氣對液體的中間冷卻器的一種。4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機,其中,增壓空氣冷卻器包括熱交換器段,該熱交換器段構(gòu)造為在壓縮機后面冷卻被加壓空氣,并且其中,熱交換器段包括構(gòu)造為將冷凝物朝向第一通道引導的特征部。5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機,其中,熱交換器段的特征部是熱交換器段的底板。6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機,其中,特征部可相對于水平平面成角度地設置。7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機,其中,特征部相對于水平平面的角度等于或大于5度。8.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機,其中: 空氣進口組件包括將熱側(cè)空間流體地連接至壓縮機的熱側(cè)導管,和將冷側(cè)空間連接至氣缸的冷側(cè)導管; 第一通道延伸進入冷側(cè)導管;和 所述至少一個通道包括第二通道,該第二通道設置在熱側(cè)空間中,且與第一通道流體連通。9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機,其中: 氣缸包括多個氣缸; 空氣進口組件包括進氣歧管,該進氣歧管構(gòu)造為在所述多個氣缸中分配被加壓空氣; 冷側(cè)導管并入到進氣歧管中;和 進氣歧管流體地連接至增壓空氣冷卻器,從而第一通道與第二通道對齊。10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機,其中,發(fā)動機包括多個進氣閥,第一通道包括多個細槽,從而所述多個細槽的每個將冷凝物朝向所述多個進氣閥的每個引導。
      【文檔編號】F02M35/10GK105909433SQ201610016526
      【公開日】2016年8月31日
      【申請日】2016年1月11日
      【發(fā)明人】A.W.海曼, E.C.道斯
      【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
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