專利名稱：內燃機中的進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1的前序部分的內燃機中的進氣裝置和 增壓空氣冷卻器單元。
背景技術：
在WO2005/116415A1中描述了這種單元。進氣裝置的特征在于 容納進氣流入室(intake plenum chamber )的進氣殼體，進氣端口從 該進氣流入室分叉到內燃機的汽缸入口。位于進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 到進氣裝置的殼體的凸緣的增壓空氣冷卻器由兩部分構成并包括彼此 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增壓空 氣冷卻器部分供給到進氣流入室，從該進氣流入室開始，分叉到內燃
機的每個汽缸。進氣裝置的進氣流入室被設計為橫向空氣管，進氣端 口從該空氣管分叉到內燃機的各個汽缸。通向汽缸入口的進氣端口被 彎曲并具有90。的角度，使得進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。這允許進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元相對于 內燃機的汽缸蓋的側向偏移定位。

發(fā)明內容
本發(fā)明面臨采用容易的構建方案來制造緊湊并且高性能的進氣裝 置和增壓空氣冷卻器單元的任務。
根據(jù)本發(fā)明，采用權利要求1的特征來解決該問題。從屬權利要 求限定了合適的進一步的方案。根據(jù)本發(fā)明的單元由進氣裝置和增壓空氣冷卻器構成，其特征在 于，燃燒空氣可以經(jīng)由進氣裝置的進氣殼體被供給到內燃機的汽缸中， 其中，整個單元必須經(jīng)由進氣殼體被固定在內燃機的汽缸蓋處。在進 氣殼體中設有開口 ，該開口與汽缸蓋中的相應汽缸入口連通。
增壓空氣冷卻器集成到進氣殼體中，使得增壓空氣冷卻器中的增 壓空氣的流動方向位于與容納開口的進氣殼體的部件垂直的平面上。 該結構確保包括進氣裝置的增壓空氣冷卻器可以被直接定位在汽缸蓋 上方，使得該流動方向只在一個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(這屬于現(xiàn)有技術)，所述偏轉會導致 壓力降低。根據(jù)本發(fā)明的實施例因此需要燃燒空氣的更少偏轉，使得 在燃燒空氣到達汽缸入口前的壓力降低也更小。
另外，可以實現(xiàn)緊湊組裝，因為根據(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燃機機體的空間，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氣裝置中使進氣裝置 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，固定凸緣被設置在進氣殼體處，該固定凸緣可以被設計 為與進氣殼體形成一體件或者被設計為分立的部件，但是，該分立的 部件與進氣殼體連接并且進氣裝置經(jīng)由該分立部件被固定在內燃機的 汽缸蓋處。關于其幾何尺寸，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。固定凸緣有 利地被擰到汽缸蓋上。在遠離汽缸蓋的凸緣側上，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氣 殼體定位在汽缸蓋的上方，不需要空氣從進氣裝置中的中央進氣流入 室經(jīng)由其被分配到各個汽缸中的彎曲進氣端口。事實上，完全可以使 進氣流入室直接經(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)明的另一個優(yōu)選實施例，設置用于進氣裝置和增壓空氣 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。在內燃機的冷啟動后尤其要使用該操作方法，以使通過壓 縮被預熱的燃燒空氣直接傳送到內燃機(而不需要冷卻)，這樣，實 現(xiàn)了內燃機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，在內燃機裝配有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的情況下，可以將廢氣冷 卻器設置在進氣殼體中或進氣殼體處。在內燃機的一些操作階段，尤 其是在部分負荷范圍中，廢氣的部分質量流經(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)管路被傳送到進氣系統(tǒng)中，在該進氣系統(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氣殼體中或進氣殼體處，可 以實現(xiàn)包括增壓空氣冷卻器和廢氣冷卻器的進氣裝置的另一種簡化的 結構并且尤其緊密的設計。在這種情況下，相對于增壓空氣的流動方 向設置廢氣冷卻器以及增壓空氣冷卻器是適當?shù)摹?br>

從以下權利要求
以及附圖可以了解本發(fā)明的其它優(yōu)點 和適當?shù)膶嵤├?，其?br> 圖1示出了進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的透視圖，具有借助 于設置到進氣裝置上的固定凸緣，該單元借助于該固定凸緣被緊固到 內燃機的汽缸蓋處，
圖2示出了用于增壓空氣冷卻器單元的進氣裝置的側視圖，
圖3示出了具有進氣裝置的進氣殼體的單元的透視圖，增壓空氣冷卻器被安裝在該進氣殼體中，
圖4示出了進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元的實施例的另一示 例，其另一特征在于廢氣冷卻器。
附圖中相同的附圖標記表示同一部件。
具體實施例方式
在圖1中示出的進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元1包括進氣裝置 2,燃燒空氣經(jīng)由該進氣裝置2被傳送到內燃機，例如柴油機或四沖程 (Otto)發(fā)動機。另外，單元1包括被集成到進氣裝置2的進氣殼體 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中 被壓縮的壓縮后的燃燒空氣冷卻下來，該上游的壓縮機可以或者是廢 氣渦流增壓器的一部分或者被設計為獨立的電動壓縮機。
進氣裝置2的一部分是固定凸緣4，該固定凸緣4有利地是進氣 裝置2的進氣殼體的一部分。借助于固定凸緣4將整個單元1裝配在 內燃機的汽缸蓋處。固定凸緣4與進氣殼體尤其被設計為一體件；然 而，被設計為牢固地固定到進氣殼體的分立部件的實施例也是可能的。
在固定凸緣4中設置了多個開口 5，當單元l被裝配時，多個開 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。燃燒空 氣經(jīng)由開口 5被傳送到內燃機的汽缸。
增壓空氣冷卻器3位于固定凸緣4的遠離開口 5的那側。增壓空 氣冷卻器3被設置到進氣殼體(在圖1中未示出)中并被固定到固定 凸緣4或者進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，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形成直接設置 在固定凸緣4處的進氣流入室，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，以實現(xiàn)內燃機以及位于內燃機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的相應轉換位 置來使旁路9關閉，并且進入的燃燒空氣經(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燃機的汽缸入口中。為了轉換控制 閥7，設置用于該控制閥的致動器，借助于由內燃機的調整和控制單 元發(fā)出的致動信號來致動該控制閥。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，整個單元1被固定在內燃機的汽 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。該實施例的優(yōu)點是由被引入到單元1并流動通過單元1的 燃燒空氣帶來的偏轉數(shù)減少。具體地， 一旦燃燒空氣已經(jīng)進入增壓空 氣冷卻器，就不需要任何偏轉；燃燒空氣當然可以直接向前流動通過 增壓空氣冷卻器3并可以被排出單元1。
在根據(jù)圖2的實施例的示例中，可以看到進氣殼體13，增壓空氣 冷卻器3被集成到該進氣殼體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中示出了改進版本的通向單元1的空氣進氣部。兩個分立 的控制閥7a和7b中每一個被設計為節(jié)流閥并且在關閉位置和打開位 置之間轉換。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集成在進氣殼體13中并被直接設置在增壓 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之間的薄板結構，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可以被檸到進氣裝
8置2的進氣殼體13上；為了實現(xiàn)該目的，焊接螺母17被設置在金屬 板15和16處。在另一實施例(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氣殼體上。如在前 述實施例中， 一些翅片被設置在板之間，以增強熱交換能力。
在根據(jù)圖4的實施例的示例中，除了進氣裝置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氣裝置 2的殼體中或被附接到進氣殼體的外部，使得廢氣冷卻器18在構造意 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 到進氣系統(tǒng)中，在進氣系統(tǒng)中，廢氣被添加到燃燒空氣。在該示例中， 這一點可以經(jīng)由通向空氣管10的管路19來實現(xiàn)，空氣管IO經(jīng)由固定 凸緣4中的開口與汽缸入口連通。
權利要求
1.一種用于內燃機的進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元，該進氣裝置和增壓空氣冷卻器單元具有進氣裝置(2)的進氣殼體(13)以及增壓空氣冷卻器(3)，燃燒空氣經(jīng)由所述進氣殼體(13)能夠被供給到所述內燃機的汽缸中，其中，所述進氣殼體(13)被附接到所述內燃機的汽缸蓋上，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)權利要求l所述的進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)位于所述進氣殼體(13)中，借助于所述固 定凸緣(4)，所述進氣裝置(2)被附接到所述內燃機的所述汽缸蓋 上。
3. 根據(jù)權利要求l所述的進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 )具有使所述進氣殼體固定到所述內燃機的上 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)權利要求2所述的進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)中設置空氣入口管(10)的開口 (5)。
5. 根據(jù)權利要求2或3所述的進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)權利要求1-4中的任一項所述的進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 )被裝配在進氣殼體(13 ) 中并被附接在所述進氣殼體(13)中，尤其是以剛性裝配或摩擦接合裝配進行裝配和附接。
7. 根據(jù)權利要求1-5中的任一項所述的進氣裝置和增壓空氣冷 卻器單元，其特征在于在所述進氣殼體(13)中設置一控制閥(7)， 進入的空氣流經(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)權利要求1-6中的任一項所述的進氣裝置和增壓空氣冷 卻器單元，其特征在于還包括設置在所述進氣殼體(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)權利要求7所述的進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
一種用于內燃機的進氣裝置(2)和增壓空氣冷卻器單元包括進氣裝置(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·布戈爾德, U·菲舍爾 申請人:法雷奧電機控制系統(tǒng)公司