專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及具有一體式增壓空氣冷卻器(integrated charge air cooler)的進(jìn)氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
很多發(fā)動(dòng)機(jī)都在進(jìn)氣系統(tǒng)中采用壓縮機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供增壓來(lái)提高燃燒室中的壓力，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。一些發(fā)動(dòng)機(jī)還采用廢氣再循環(huán)(EGR)回路來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物和/或提高燃料經(jīng)濟(jì)性。EGR回路可以是“高壓”(HP)回路(在渦輪機(jī)之前且在壓縮機(jī)之后進(jìn)行EGR)或者“低壓”(LP)回路(在渦輪機(jī)之后且在壓縮機(jī)之前進(jìn)行EGR)。對(duì)于這兩種方案，壓縮機(jī)和EGR回路都提高了供給汽缸的進(jìn)氣的溫度，從而降低了供給汽缸的空氣的密度。因此，降低了燃燒效率。為了降低進(jìn)氣溫度，可以在進(jìn)氣系統(tǒng)中安置增壓空氣冷卻器。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于增壓空氣冷卻器通常是氣冷式的，所以增壓空氣冷卻器可作為前端冷卻模塊的一部分位于壓縮機(jī)下游和節(jié)氣門(mén)上游的管道中。在其他申請(qǐng)中，增壓空氣冷卻器可以是水冷式的并安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室中。本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述方案中的問(wèn)題。首先，為了在節(jié)氣門(mén)位置之前安置增壓空氣冷卻器，增加了進(jìn)氣系統(tǒng)的體積，從而降低了進(jìn)氣系統(tǒng)的緊湊性并對(duì)扭矩響應(yīng)、封裝和EGR控制產(chǎn)生消極影響。如果增壓空氣冷卻器位于前端冷卻模塊中，這些問(wèn)題就會(huì)更加明顯，因?yàn)樵鰤嚎諝饫鋮s器通常通過(guò)外部空氣來(lái)冷卻。另外，當(dāng)系統(tǒng)尺寸增加時(shí)，會(huì)增加這種進(jìn)氣系統(tǒng)中的損失。此外，這種大節(jié)氣量(throttled volume)會(huì)對(duì)EGR控制產(chǎn)生不利影響。LP EGR會(huì)經(jīng)受較大的傳輸延遲，這會(huì)對(duì)其控制以及提高燃料經(jīng)濟(jì)性并減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放的能力產(chǎn)生不利的影響。因?yàn)镠P EGR通常被引入到進(jìn)氣歧管中，所以上述布置方式不允許HP EGR穿過(guò)增壓空氣冷卻器，從而降低了其冷卻水平以及改善燃料經(jīng)濟(jì)性和排放且不會(huì)消極影響燃燒效率的能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠解決進(jìn)氣系統(tǒng)體積較大、燃油經(jīng)濟(jì)性較低和進(jìn)氣系統(tǒng)中的損失問(wèn)題的進(jìn)氣組件。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件，包括:壓縮機(jī)；壓力通風(fēng)系統(tǒng)，與壓縮機(jī)流體連通，壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器，一體式增壓空氣冷卻器包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至冷卻液通道的冷卻板；以及節(jié)氣門(mén)體，連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)。優(yōu)選地,節(jié)氣門(mén)體包括多個(gè)節(jié)氣門(mén)，每個(gè)節(jié)氣門(mén)均位于進(jìn)氣分流道(runner)中，每個(gè)進(jìn)氣分流道均與汽缸流體連通。優(yōu)選地，壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括與壓縮機(jī)流體連通的入口，并且壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的截面積在下游方向上擴(kuò)展，壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的邊界由壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體來(lái)限定。優(yōu)選地，高壓廢氣再循環(huán)回路的出口位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)的上游和壓縮機(jī)的下游。[0009]優(yōu)選地，冷卻板包括使冷卻液流過(guò)的冷卻液管道。優(yōu)選地，冷卻液從壓力通風(fēng)系統(tǒng)的第一橫向側(cè)流向壓力通風(fēng)系統(tǒng)的第二橫向側(cè)。優(yōu)選地，穿過(guò)冷卻液管道的冷卻液流基本垂直于穿過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)的氣流。優(yōu)選地，該進(jìn)氣組件還包括橫跨所述一體式增壓空氣冷卻器上游的壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的一部分延伸的多個(gè)散熱片，一體式增壓空氣冷卻器鄰近節(jié)氣門(mén)體，節(jié)氣門(mén)體包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的每個(gè)進(jìn)氣分流道中的節(jié)流板。優(yōu)選地，壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括殼體，殼體具有橫跨殼體的寬度的加強(qiáng)肋。優(yōu)選地，壓縮機(jī)可旋轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的渦輪。優(yōu)選地，該進(jìn)氣組件還包括與壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣管道和渦輪下游的排氣管道流體連通的低壓廢氣再循環(huán)(EGR)管道。優(yōu)選地，冷卻板是平坦的并跨越壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的寬度。優(yōu)選地，限定壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的邊界的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體包括金屬，并且節(jié)氣門(mén)體包括聚合材料。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件，包括:壓縮機(jī)；壓力通風(fēng)系統(tǒng)，與壓縮機(jī)流體連通，壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器，一體式增壓空氣冷卻器包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至冷卻液通道的冷卻板；以及節(jié)氣門(mén)體，連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)氣門(mén)體包括多個(gè)節(jié)氣門(mén)，每個(gè)節(jié)氣門(mén)均位于進(jìn)氣分流道中，每個(gè)進(jìn)氣分流道均與汽缸流體連通。優(yōu)選地，高壓廢氣再循環(huán)回路的出口位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)的上游和壓縮機(jī)的下游。優(yōu)選地，節(jié)氣門(mén)體包括經(jīng)由連接裝置連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)氣門(mén)體接合面的壓力通風(fēng)系統(tǒng)接合面。 優(yōu)選地，該進(jìn)氣組件還包括低壓EGR管道，低壓EGR管道包括通向壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道的出口和通向排氣系統(tǒng)內(nèi)的渦輪下游的排氣通道的入口。優(yōu)選地，壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括壓力傳感器端口。根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件，包括:壓縮機(jī)；壓力通風(fēng)系統(tǒng)，與壓縮機(jī)流體連通，壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器，一體式增壓空氣冷卻器包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至冷卻液通道的冷卻板；節(jié)氣門(mén)體，連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)氣門(mén)體包括位于進(jìn)氣分流道中的多個(gè)節(jié)氣門(mén)，每個(gè)進(jìn)氣分流道均與汽缸流體連通；以及低壓EGR管道，包括通向壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道的出口和通向排氣系統(tǒng)內(nèi)的渦輪下游的排氣通道的入口。優(yōu)選地，壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括與壓縮機(jī)流體連通的入口，并且壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的容積在下游方向上擴(kuò)展，壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的邊界由壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體限定。因此，在一個(gè)實(shí)例中，部分上述問(wèn)題可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件來(lái)解決。進(jìn)氣組件包括壓縮機(jī)和與壓縮機(jī)流體連通的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器。增壓空氣冷卻器可包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口、以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至冷卻液通道的冷卻板。因此，增壓空氣冷卻器可以是水冷式的。進(jìn)氣組件還包括位于一體式增壓空氣冷卻器之后的連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)氣門(mén)體。這種布置方式具有一體式增壓空氣冷卻器的優(yōu)勢(shì)而不額外地增加“節(jié)氣量”，額外地增加節(jié)氣量對(duì)駕駛性能和發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)是不利的。與具有位于單獨(dú)護(hù)罩中的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣系統(tǒng)相比，當(dāng)增壓空氣冷卻器集成到進(jìn)氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)中時(shí)，降低了節(jié)氣量。另外，增壓空氣冷卻器集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)中能夠增加進(jìn)氣系統(tǒng)的整體緊湊性，同時(shí)為進(jìn)氣(避免增壓空氣經(jīng)由壓縮機(jī)的操作而加熱)或輸送至進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR氣體提供增壓空氣冷卻。因此，增加了提供給發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸的空氣密度，能夠增加燃燒效率而不增加進(jìn)氣組件整體尺寸。增壓空氣冷卻器的一部分可位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)的護(hù)罩中，從而在增壓空氣冷卻器集成到進(jìn)氣組件中時(shí)減少組件尺寸的增加。另外，增壓體積的減小可實(shí)現(xiàn)對(duì)LP EGR更好的控制；由于現(xiàn)在HP EGR穿過(guò)增壓空氣冷卻器，所以改善了 HP EGR的冷卻，并且由于現(xiàn)在節(jié)氣門(mén)位于主進(jìn)氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)的下游且節(jié)氣量減小，所以改善了節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的綜述是為了以簡(jiǎn)化的形式引入將在下面的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)中進(jìn)一步描述的概念的集合。這并不意味著識(shí)別要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要特征，其范圍由所附權(quán)利要求來(lái)唯一地限定。另外，所要求保護(hù)的主題不限于解決上面提到的或在本公開(kāi)的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

圖1示出了包括發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的示例性車(chē)輛的示意圖。圖2至圖5示出了包括在圖1所示進(jìn)氣系統(tǒng)中的示例性進(jìn)氣組件。圖2至圖5近似按比例繪制。
具體實(shí)施方式
本文描述了具有集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)(plenum)中的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣組件的實(shí)施例。進(jìn)氣組件包括連接至節(jié)氣門(mén)體的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有限定壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的殼體。增壓空氣冷卻器中的冷卻板橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩延伸。當(dāng)增壓空氣冷卻器集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)中時(shí)，提升了進(jìn)氣系統(tǒng)的緊湊性同時(shí)為經(jīng)由壓縮機(jī)的操作而變熱的進(jìn)氣或輸送至壓力通風(fēng)系統(tǒng)上游的進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR氣體提供增壓空氣冷卻。因此，增壓空氣冷卻器能夠減小提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓體積(boosted volume)。增壓體積的減小能夠增加燃燒效率。此外，如果需要，增壓體積的減小可實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓(LP)廢氣再循環(huán)(EGR)更好的控制。另外，與具有與壓力通風(fēng)系統(tǒng)間隔開(kāi)的殼體中的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣系統(tǒng)相t匕，當(dāng)增壓空氣冷卻器集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)中時(shí)，減小了進(jìn)氣系統(tǒng)的節(jié)氣量。因此，在進(jìn)氣系統(tǒng)中采用一體式增壓空氣冷卻器降低了節(jié)氣量，從而改善了節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。另外，當(dāng)增壓空氣冷卻器集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)中時(shí)，由于進(jìn)氣流路的降低，進(jìn)氣系統(tǒng)中的損失也會(huì)降低，從而增加了進(jìn)氣系統(tǒng)的效率。高壓(HP)EGR回路的出口可在進(jìn)氣系統(tǒng)中位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)的上游和壓縮機(jī)的下游。在一些實(shí)例中，增壓空氣冷卻器可以是水冷式的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)中的增壓空氣更強(qiáng)和更可預(yù)知的冷卻。此外，節(jié)氣門(mén)體可連接至冷卻器下游的壓力通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)節(jié)氣門(mén)體位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)下游并且節(jié)氣量減小時(shí)，可改善節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。此外，壓力通風(fēng)系統(tǒng)的殼體可包括橫跨其寬度延伸的加強(qiáng)肋。通過(guò)這種方式，可增強(qiáng)壓力通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性以適應(yīng)增壓空氣冷卻器的一體化。圖1示出了包括發(fā)動(dòng)機(jī)102、進(jìn)氣系統(tǒng)104、排氣系統(tǒng)106和廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)108的車(chē)輛100的示意圖。進(jìn)氣系統(tǒng)104被配置成向發(fā)動(dòng)機(jī)102中的汽缸110提供進(jìn)氣。發(fā)動(dòng)機(jī)被示為具有以線(xiàn)性結(jié)構(gòu)布置的4個(gè)汽缸。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施例中汽缸的數(shù)量和/或汽缸的結(jié)構(gòu)均是可以改變的。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)102可包括以V形結(jié)構(gòu)布置的6個(gè)汽缸。進(jìn)氣系統(tǒng)104被配置成使進(jìn)氣流動(dòng)至汽缸，并且排氣系統(tǒng)106被配置成從汽缸接收廢氣。另外，每個(gè)汽缸110均可包括點(diǎn)火裝置112，其被配置成點(diǎn)燃汽缸110中的空氣燃料混合物。附加或可選地，可采用壓縮點(diǎn)火點(diǎn)燃汽缸110中的空氣燃料混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)102的每個(gè)汽缸包括至少一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)。進(jìn)氣系統(tǒng)包括壓縮機(jī)114。壓縮機(jī)114可包括在具有排氣系統(tǒng)106的潤(rùn)輪116的渦輪增壓器中。壓縮機(jī)114和渦輪116可旋轉(zhuǎn)地相互連接。然而，在其他實(shí)例中，壓縮機(jī)114可旋轉(zhuǎn)地連接至車(chē)輛中的變速器，這是所謂的機(jī)械式增壓。進(jìn)氣系統(tǒng)104還包括其中集成有增壓空氣冷卻器120的壓力通風(fēng)系統(tǒng)118。增壓空氣冷卻器120為可經(jīng)由壓縮機(jī)114的操作而被加熱的進(jìn)氣和輸送至壓力通風(fēng)系統(tǒng)118上游的進(jìn)氣系統(tǒng)104的EGR氣體提供增壓空氣冷卻。通過(guò)這種方式，減小了提供至發(fā)動(dòng)機(jī)102的增壓體積。增壓體積的減小能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒效率。此外，如本文詳細(xì)描述的，增壓體積的減小允許更好地控制低壓(LP)廢氣再循環(huán)(EGR)。另外，與具有與壓力通風(fēng)系統(tǒng)間隔開(kāi)的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣系統(tǒng)相比，當(dāng)增壓空氣冷卻器120集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)118中時(shí)，減少了節(jié)氣量。因此，改善了節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118包括與壓縮機(jī)114流體連通的入口 119。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118還包括壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121。垂直于大致氣流方向的壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的截面積在下游方向上逐漸增加。因此，壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121包括擴(kuò)展部并且壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的體積在下游方向上逐漸擴(kuò)展。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118的特殊幾何特征將參照?qǐng)D2至圖5進(jìn)行詳細(xì)描述。增壓空氣冷卻器120包括被配置成接收冷卻液的冷卻液入口 122和被配置成排出冷卻液的冷卻液出口 124。因此，在所示實(shí)例中，增壓空氣冷卻器120是水冷式的。然而，在其他實(shí)例中，增壓空氣冷卻器120可以是氣冷式的。箭頭123表示冷卻液流入增壓空氣冷卻器120，以及箭頭125表示冷卻液流出增壓空氣冷卻器120。增壓空氣冷卻器120中的冷卻液可以在冷卻液通道126 ( —般示出為盒形)中循環(huán)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，冷卻液通道126具有在本文中參照?qǐng)D2至圖5更為詳細(xì)描述的幾何特征。冷卻液入口和出口(122和124)與熱交換器127和泵128流體連通。在所示實(shí)施例中，泵128位于熱交換器127的下游。然而，還可以想到其他布置方式。例如，熱交換器127可以位于泵128的下游。熱交換器127被配置成從冷卻液中移除熱量。通過(guò)這種方式，可經(jīng)由增壓空氣冷卻器120從進(jìn)氣系統(tǒng)104中提取熱量。因此，降低輸送至汽缸110的進(jìn)氣的溫度來(lái)增加氣壓，從而提升燃燒效率。冷卻液通道126、熱交換器127、泵128以及上述部件之間實(shí)現(xiàn)流體連通的通道可以稱(chēng)為冷卻液回路195。在一些實(shí)例中，冷卻液入口 122和冷卻液出口 124可以與相對(duì)于主發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)獨(dú)立的冷卻回路流體連通，其中主發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)被配置成使冷卻液循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)。這種冷卻回路還可用于相比主發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)需要較低冷卻液溫度的其他熱交換器，諸如燃料、機(jī)油、空氣調(diào)節(jié)冷凝器和/或EGR冷卻器。在所示實(shí)例中，冷卻液回路195與低壓EGR回路172中的EGR冷卻器196流體連通。EGR冷卻器196被配置成使來(lái)自EGR氣體的熱量通過(guò)低壓EGR回路172轉(zhuǎn)移至冷卻液。箭頭198表示冷卻液流入和流出EGR冷卻器196。EGR冷卻器196被示為并行氣流結(jié)構(gòu)，然而在其他實(shí)例中，EGR冷卻器196可以串聯(lián)在冷卻液回路195中。附加或可選地，冷卻液回路195可以與高壓EGR回路170中的EGR冷卻器197流體連通。在其他實(shí)例中，冷卻液回路195可以不連接至EGR冷卻器196和/或EGR冷卻器(196和/或197)可以不包括在車(chē)輛100中。壓力傳感器127可位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)118內(nèi)的壓力傳感器端口中。進(jìn)氣系統(tǒng)104還包括節(jié)氣門(mén)體130。節(jié)氣門(mén)體130鄰近增壓空氣冷卻器120。然而，在其他實(shí)例中，節(jié)氣門(mén)體130可以遠(yuǎn)離增壓空氣冷卻器120。當(dāng)節(jié)氣門(mén)體130位于增壓空氣冷卻器120下游時(shí)，可改善節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。節(jié)氣門(mén)體130包括位于多個(gè)進(jìn)氣分流道134中的多個(gè)節(jié)氣門(mén)132。具體地，每個(gè)進(jìn)氣分流道134其中均具有單個(gè)節(jié)氣門(mén)。此外，每個(gè)進(jìn)氣分流道134均與一個(gè)汽缸110流體連通。通過(guò)這種方式，每個(gè)汽缸均具有單獨(dú)的節(jié)氣門(mén)。每個(gè)節(jié)氣門(mén)均包括節(jié)流板136。因此，在所示實(shí)施例中，節(jié)氣門(mén)體130在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的每個(gè)進(jìn)氣分流道中均包括節(jié)流板。然而，在其他實(shí)施例中，可以采用可選的節(jié)氣門(mén)體結(jié)構(gòu)。節(jié)氣門(mén)132被配置成調(diào)整穿過(guò)每個(gè)分流道134的氣流。應(yīng)當(dāng)理解，節(jié)氣門(mén)132可被同步控制。也就是說(shuō)，所有節(jié)氣門(mén)132都可經(jīng)由穿過(guò)每個(gè)節(jié)流板延伸的單一軸來(lái)控制。然而，在其他實(shí)例中，每個(gè)節(jié)氣門(mén)可以被分別控制。包括在發(fā)動(dòng)機(jī)102中的控制器150可用于控制節(jié)氣門(mén)132的運(yùn)行。壓縮機(jī)114、壓力通風(fēng)系統(tǒng)118和節(jié)氣門(mén)體130可包括在進(jìn)氣組件140中。每個(gè)前述部件均以連續(xù)順序直接連接至彼此的下游。然而，在其他實(shí)例中，只有壓力通風(fēng)系統(tǒng)118和節(jié)氣門(mén)體130可包括在進(jìn)氣組件140中。排氣系統(tǒng)106包括與汽缸110和排氣歧管144流體連通的多個(gè)排氣分流道142。渦輪116在排氣系統(tǒng)106中位于排氣歧管144的下游。另外，排放控制裝置146位于渦輪116的下游。渦輪116可旋轉(zhuǎn)地連接至壓縮機(jī)114。可利用軸或其他適當(dāng)?shù)牟考?lái)連接渦輪116和壓縮機(jī)114。然而，在其他實(shí)例中，可以從發(fā)動(dòng)機(jī)中省去渦輪116，并且可利用來(lái)自車(chē)輛100中的變速器的旋轉(zhuǎn)能量為壓縮機(jī)114提供旋轉(zhuǎn)能量。壓力傳感器147可連接至排氣歧管144。氧傳感器148可連接至排放控制裝置146下游的管道149。EGR系統(tǒng)108可包括高壓EGR回路170和低壓EGR回路172中的至少一個(gè)。增壓空氣冷卻器120實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓EGR回路170更好的控制并改善對(duì)高壓EGR回路172的冷卻。高壓EGR回路170包括通向排氣歧管144的入口 176和通向管道180的出口 178，其中管道180將壓縮機(jī)114流體連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)118。在一些實(shí)例中，管道180可以是壓縮機(jī)114的出口。閥182可包括在高壓EGR回路170中。在其開(kāi)啟位置，閥182被配置成能夠使氣體流過(guò)高壓EGR回路170。在其閉合位置，閥182被配置成基本阻止氣體流過(guò)高壓EGR回路170。低壓EGR回路172包括通向管道149的入口 184和通向管道188的出口 186，其中管道188在進(jìn)氣系統(tǒng)104中位于壓縮機(jī)114的上游。閥190可包括在低壓EGR回路172中。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)增壓空氣冷卻器120被集成到壓力通風(fēng)系統(tǒng)118中時(shí)，由于減小了低壓EGR回路172的出口和節(jié)氣門(mén)體130之間的距離，因此可減少低壓EGR回路172中的延遲。節(jié)氣門(mén)192還可位于管道188中。在其開(kāi)啟位置，閥190被配置成能夠使氣體流過(guò)低壓EGR回路172。在其閉合位置，閥190被配置成基本阻止氣體流過(guò)低壓EGR回路172。通過(guò)這種方式，氣體可經(jīng)由高壓EGR回路170和低壓EGR回路172從排氣系統(tǒng)106流動(dòng)至進(jìn)氣系統(tǒng)104。對(duì)于高壓EGR回路170和低壓EGR回路172而言，二者均可包括冷卻器以在混合空氣和EGR氣體穿過(guò)增壓空氣冷卻器之前提供初始EGR冷卻。[0042]控制器150在圖1中被示出為常規(guī)的微型計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元152、輸入/輸出端口 154、只讀存儲(chǔ)器156、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器158、?；畲鎯?chǔ)器160和常規(guī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)。控制器150被示為接收來(lái)自連接至發(fā)動(dòng)機(jī)102的傳感器162的各種信號(hào)，例如壓力傳感器127、壓力傳感器147和氧傳感器148。控制器150可被配置成向致動(dòng)器164(諸如節(jié)氣門(mén)132、閥182、閥190和節(jié)氣門(mén)192)發(fā)送信號(hào)。圖2示出了示例性進(jìn)氣組件140。進(jìn)氣組件140可包括壓力通風(fēng)系統(tǒng)118和節(jié)氣門(mén)體130。另外，在一些實(shí)例中，進(jìn)氣組件140還可包括圖1所示的壓縮機(jī)114。繼續(xù)參照?qǐng)D2，壓力通風(fēng)系統(tǒng)118包括與圖1所示壓縮機(jī)114流體連通的入口 119。在一些實(shí)例中，壓縮機(jī)114的出口可流體連接至入口 119。然而，在其他實(shí)例中，管道會(huì)將壓縮機(jī)114和壓力通風(fēng)系統(tǒng)118分隔開(kāi)。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118還包括壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200，其如圖4所示限定壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的邊界。加強(qiáng)肋202可包括在壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200中。一部分加強(qiáng)肋202沿壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200的長(zhǎng)度方向向下縱向延伸。提供縱向軸線(xiàn)203作為參考。另一部分加強(qiáng)肋202橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200延伸。提供橫向軸線(xiàn)205作為參考。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118包括第一橫向側(cè)210和第二橫向側(cè)212。加強(qiáng)肋202增加壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200的剛性，以適應(yīng)經(jīng)由增壓空氣冷卻器120施加在壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200上的附加力。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118連接至節(jié)氣門(mén)體130。可以采用諸如焊接、螺栓連接等適當(dāng)?shù)倪B接方法來(lái)將壓力通風(fēng)系統(tǒng)118連接至節(jié)氣門(mén)體130。節(jié)氣門(mén)體130包括分流道134。節(jié)氣門(mén)體130還包括致動(dòng)軸204，其被配置成如圖3所示啟動(dòng)節(jié)氣門(mén)132。節(jié)氣門(mén)體130包括連接凸緣206，其被配置成連接諸如圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)102的下游部件。連接凸緣206包括被配置成容納螺釘或其他連接部件的連接孔208。圖2還示出了冷卻液入口 122和冷卻液出口 124。如上所述，冷卻液入口 122和冷卻液出口 124與壓力通風(fēng)系統(tǒng)118中的冷卻液通道流體連通。在一些實(shí)例中，冷卻液可在增壓空氣冷卻器中的冷卻板內(nèi)側(cè)流動(dòng)，冷卻流過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)118的增壓空氣。截平面250限定了圖4所示的橫截面。壓力通風(fēng)系統(tǒng)118的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200可包括金屬(諸如鋁、鋼)和合成材料(諸如玻璃纖維增強(qiáng)聚合物)等。另外，由于通過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)118中的增壓空氣冷卻器120提供溫度的降低，因此節(jié)氣門(mén)體130可包括聚合材料。通過(guò)這種方式，當(dāng)與金屬構(gòu)造的節(jié)氣門(mén)體相比時(shí)，可減少節(jié)氣門(mén)體130的重量。圖3示出了圖2所示進(jìn)氣組件140的另一個(gè)視圖。具有節(jié)流板136的節(jié)氣門(mén)132被示出位于分流道134中。圖3還示出了致動(dòng)軸204。如圖所示,致動(dòng)軸204連接至每個(gè)節(jié)流板136。還示出了包括連接孔208的連接凸緣206。連接凸緣206可被配置成連接至圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)102的汽缸蓋。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)與在其他進(jìn)氣管道中具有位于壓力通風(fēng)系統(tǒng)上游的節(jié)氣門(mén)從而延長(zhǎng)進(jìn)氣系統(tǒng)并增加節(jié)氣量的其他進(jìn)氣組件相比時(shí)，由于組件的緊湊性，改善了進(jìn)氣組件140中的節(jié)氣門(mén)132的節(jié)氣門(mén)響應(yīng)。圖4示出了圖2所示進(jìn)氣組件140的截面圖。示出了由壓力通風(fēng)系統(tǒng)118的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200限定的壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121。垂直于大致氣流方向的壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的截面積在下游方向上逐漸增加。因此，壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121包括擴(kuò)展部。示出了包括冷卻板402的增壓空氣冷卻器120的一部分。如圖4所示，每個(gè)冷卻板402都可包括與冷卻液入口 122和冷卻液出口 124流體連通的冷卻液通道。在一些實(shí)例中，冷卻板402中的冷卻液通道串聯(lián)連接。因此，連續(xù)冷卻板中的冷卻液流動(dòng)的大致方向可以是彼此相反的。然而，還可以想到其他流型。例如，冷卻通道的上半部分可以使冷卻液以第一方向橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)流動(dòng)而冷卻通道的下半部分可以使冷卻液以相反方向橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)流動(dòng)。在所示實(shí)施例中，增壓空氣冷卻器120位于擴(kuò)展部的下游。然而，在其他實(shí)施例中，增壓空氣冷卻器120可以至少部分地位于擴(kuò)展部中。冷卻板402橫向延伸穿過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)118。提供橫向軸線(xiàn)205作為參考。因此,冷卻板402從壓力通風(fēng)系統(tǒng)118的第一橫向側(cè)210(圖2所示)延伸至壓力通風(fēng)系統(tǒng)的第二橫向側(cè)212。因此，冷卻板402橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的寬度。然而，在其他實(shí)例中，冷卻板402可以不完全橫跨壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的寬度延伸。盡管在所示實(shí)施例中冷卻板402是平坦的，但是在其他實(shí)施例中冷卻板也可以為波紋狀。通過(guò)這種方式，可增加從進(jìn)氣至冷卻板402的冷卻板402熱傳遞。另外，增壓空氣冷卻器的增壓空氣側(cè)412可包括散熱片404，其具有渦流增強(qiáng)幾何結(jié)構(gòu)以增加熱傳遞表面積和效率。散熱片404可垂直和/或縱向地對(duì)齊。另外，散熱片404可位于冷卻板402的上游側(cè)。因此，冷卻板402中的通道可以從圖2所示冷卻液入口 122接收冷卻液并使冷卻液流向圖2所示冷卻液出口 124。因此，通道中的冷卻液流可以基本垂直于穿過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的氣流。冷卻板402可包括金屬，諸如具有高熱導(dǎo)率的鋁
坐寸ο還示出了包括在多個(gè)分流道134中的分流道408。如圖所示，分流道408改變?cè)谄渲辛鲃?dòng)的空氣的方向。具體地，分流道408的出口 410相對(duì)于分流道408的入口 412以小于90°的角度414布置。然而，還可以想到其他幾何結(jié)構(gòu)。還示出了包括節(jié)流板418的節(jié)氣門(mén)416，其中節(jié)氣門(mén)416包括在多個(gè)節(jié)氣門(mén)132中。致動(dòng)軸204被示出穿過(guò)節(jié)流板418延伸。當(dāng)分流道408以這種方式布置時(shí)，降低了冷凝物從增壓空氣冷卻器120流入分流道408的可能性。壓力通風(fēng)系統(tǒng)的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200包括節(jié)氣門(mén)體接合面430，其與壓力通風(fēng)系統(tǒng)接合面432面接觸?？梢圆捎寐葆敾蚱渌m當(dāng)?shù)倪B接部件來(lái)使上述接合面相互連接。通過(guò)這種方式，壓力通風(fēng)系統(tǒng)118和增壓空氣冷卻器120相互連接。圖4還示出了加強(qiáng)肋202。圖5示出了圖2所示進(jìn)氣組件140的截面圖,其中省略了圖2所示的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200。示出了包括在增壓空氣冷卻器120中的多個(gè)冷卻板402。在圖5中，增壓空氣冷卻器120還被示出具有垂直的且縱向?qū)R的板500。提供垂直軸線(xiàn)502和縱向軸線(xiàn)203作為參考。如前所述，當(dāng)增壓空氣和EGR可在冷卻板之間的層中流動(dòng)時(shí)，氣流側(cè)的垂直散熱片能夠增加傳熱面積和湍流，這會(huì)提升傳熱效率。增壓空氣冷卻器120的橫向側(cè)504可以與圖2所示的壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200面接觸。增壓空氣冷卻器的這種區(qū)域還可以作為冷卻液端槽，使得冷卻液以“U流”模式穿過(guò)冷卻板402中的冷卻液通道，以在增壓空氣冷卻器核心的同一端提供冷卻液進(jìn)入和離開(kāi)通道。增壓空氣冷卻器120的壁506的外圍也與壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體200面接觸。壁506可限定圖2所示壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩121的邊界。因此，壁506引導(dǎo)進(jìn)氣穿過(guò)增壓空氣冷卻器120的冷卻板402。還示出了壓力通風(fēng)系統(tǒng)接合面432。如圖所示，壓力通風(fēng)系統(tǒng)接合面432包括被配置成容納諸如螺釘?shù)倪B接部件的孔510。[0057]應(yīng)當(dāng)理解，本文公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和布置在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不應(yīng)在限制性的意義上來(lái)理解，因?yàn)楸姸嘧冃褪强赡艿?。例如，上面的技術(shù)可應(yīng)用于V-6、I_4、1-6、V-12、對(duì)置4缸以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。本公開(kāi)的主題包括本文公開(kāi)的各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)以及其他特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述進(jìn)氣組件包括: 壓縮機(jī)； 壓力通風(fēng)系統(tǒng)，與所述壓縮機(jī)流體連通，所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器，所述一體式增壓空氣冷卻器包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至所述冷卻液通道的冷卻板；以及 節(jié)氣門(mén)體，連接至所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述節(jié)氣門(mén)體包括多個(gè)節(jié)氣門(mén)，每個(gè)節(jié)氣門(mén)均位于進(jìn)氣分流道中，每個(gè)進(jìn)氣分流道均與汽缸流體連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括與所述壓縮機(jī)流體連通的入口，并且所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的截面積在下游方向上擴(kuò)展，所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的邊界由壓力通風(fēng)系統(tǒng)殼體來(lái)限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，高壓廢氣再循環(huán)回路的出口位于所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)的上游和所述壓縮機(jī)的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述冷卻板包括使冷卻液流過(guò)其中的冷卻液管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述冷卻液從所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)的第一橫向側(cè)流向所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)的第二橫向側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，穿過(guò)所述冷卻液管道的冷卻液流基本垂直于穿過(guò)所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)的氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述進(jìn)氣組件還包括橫跨所述一體式增壓空氣冷卻器上游的壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩的一部分延伸的多個(gè)散熱片，所述一體式增壓空氣冷卻器鄰近所述節(jié)氣門(mén)體，所述節(jié)氣門(mén)體包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的每個(gè)進(jìn)氣分流道中的節(jié)流板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)包括殼體，所述殼體具有橫跨所述殼體的寬度的加強(qiáng)肋。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣組件，其特征在于，所述壓縮機(jī)可旋轉(zhuǎn)地連接至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的渦輪。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣組件。該進(jìn)氣組件包括壓縮機(jī)和與壓縮機(jī)流體連通的壓力通風(fēng)系統(tǒng)，壓力通風(fēng)系統(tǒng)具有一體式增壓空氣冷卻器，其包括與冷卻液通道流體連通的冷卻液入口和冷卻液出口以及延伸進(jìn)入壓力通風(fēng)系統(tǒng)護(hù)罩且連接至冷卻液通道的冷卻板。進(jìn)氣組件還包括連接至壓力通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)氣門(mén)體。通過(guò)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠增加進(jìn)氣系統(tǒng)的緊湊性并提高燃燒效率。
文檔編號(hào)F02B29/04GK203161389SQ20132008754
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者卡倫·伊麗莎白·馬切羅尼, 克里斯·唐納德·威克斯, 丹尼爾·約瑟夫·斯泰爾斯, 馬克·邁克爾·馬丁, 里克·L.·威廉姆 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司