CN101096936B - 内燃机用的进气装置和用于车辆的外部空气进气模块 - Google Patents

Abstract

一种用于将进入空气供应到车辆的内燃机的进气装置，具有空气滤清器单元、入口管道和出口管道。空气滤清器单元具有空气滤清器外壳、空气滤清器盖和净化进入空气用的空气滤清器元件。通过空气滤清器元件，空气滤清器外壳和空气滤清器盖彼此连接。空气入口管道被连接到空气滤清器外壳，用于将进入空气引入空气滤清器单元。出口管道被连接到空气滤清器盖，用于将已经被空气滤清器元件净化的进入空气引向发动机。空气滤清器外壳与热交换器单元的风扇护罩一体成型为一模块。

Description

内燃机用的进气装置和用于车辆的外部空气进气模块

技术领域

本发明涉及一种用于将空气引入内燃机的进气装置，具体地，本发明涉及一种使空气滤清器单元与热交换器单元的风扇护罩形成一体的进气装置。

背景技术

在内燃机中，由于进入空气的温度低，空气填充效率增加，并因此而使扭矩增加。因此，已知未通过散热器并具有相对较低温度的空气(外部空气)作为进入空气被引入内燃机(在下文中，称为发动机)。例如，日本未审查专利公开出版物第2000-257522号公开了将空气滤清器单元的入口管道的开口布置在前部位置，以抽入未经散热器加热的空气。

然而，即使在这种结构中，在通过空气滤清器单元流过从入口管道到进气歧管的入口开口的进气路径的同时，空气可能被发动机舱的热量加热。因此，即使吸入具有相对较低的温度的外部空气，也可能很难充分地提高发动机中的扭矩。

为了解决上述问题，如日本未审查专利出版物第2003-343371号公开，已知采用诸如空气滤清器单元中的空气室或空气层的温度增加限制装置作为热绝缘装置。作为温度增加限制装置的另一实例，已知通过双管结构构造诸如入口管道的进气路径的管道。

在前一种情况中，空气室或空气层需要预定的体积以有效地提供其效果。此外，在后一种情况中，双管结构需要充分的长度以有效提供其效果。即，上面的温度增加限制装置导致进气装置的尺寸增加。同样地，很难将这种进气装置安装到车辆上，并且需要大空间以安装在发动机舱中。

发明内容

考虑到了上述问题提出本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种紧凑并能够限制进入空气温度增加的内燃机用的进气装置。本发明的另一目的在于提供一种用于车辆的外部空气进气模块，所述外部空气进气模块能够降低引入内燃机的空气的温度。

根据本发明的一个方面，一种用于将进入空气供应到车辆发动机内的进气装置具有空气滤清器单元、入口管道和出口管道。车辆在发动机舱的前部处具有热交换器单元，所述热交换器单元包括热交换器、电风扇和支撑热交换器和电风扇的风扇护罩。空气滤清器单元包括第一外壳部件、第二外壳部件和净化进入空气用的空气滤清器元件。第一外壳部件和第二外壳部件被连接成使其开口彼此相对，并且空气滤清器元件置于第一和第二外壳部件之间。该入口管道被连接到第一外壳部件，用于将进入空气引入空气滤清器单元。该出口管道被连接到第二外壳部件，用于将已通过空气滤清器元件的进入空气引向发动机。第一和第二外壳部件中的至少一个部件被设置成与风扇护罩形成一体。

因此，空气滤清器单元与热交换器单元的风扇护罩一起被同时装配到车辆上。即，通过将风扇护罩安装到车身上将空气滤清器单元装配到车辆上。因此，进气装置容易被安装到车辆上。另外，由于空气滤清器单元与风扇护罩之间的无用空间得以减小，因此该进气装置是紧凑的。

根据本发明的第二方面，外部空气进气模块具有：热交换器，所述热交换器用于在外部空气和在热交换器的内部流动的流体之间执行热交换；支撑热交换器的风扇护罩；由风扇护罩支撑的电风扇，所述电风扇用于使外部空气流过热交换器；和空气滤清器单元，所述空气滤清器单元用于净化绕过热交换器的外部空气，并将外部空气向车辆的发动机供应。该空气滤清器单元包括第一外壳部件、第二外壳部件和空气滤清器元件。第一和第二外壳部件通过空气滤清器元件彼此连通，使得空气滤清器空间被限定在所述第一和第二外壳部件之间。第一和第二外壳部件中的至少一个部件与风扇护罩形成一体。

因此，空气滤清器外壳与热交换器单元一体形成为一模块。例如，第二外壳部件位于第一外壳部件的后侧。第二外壳部件具有包括内壁和外壁的双层壁结构，并在内壁与外壁之间限定了空气通道。当电风扇操作时，通过热交换器吸入外部空气。此外，经由在第二外壳部件的双层壁结构中所限定的空气通道吸入外部空气。因此，在空气通道中流动的外部空气与在空气滤清器空间中流动的外部空气之间执行热交换，从而冷却将引向发动机的外部空气。

附图说明

通过参照附图进行下述详细描述，本发明的其它目的、特征以及优点将会变得更加清楚，其中相同的部件由相同的参考符号表示，并且其中：

图1是根据本发明实施例的从车辆的前侧所看到的与热交换器单元一体形成为一模块的进气装置的示意性透视图；

图2是根据本发明实施例的从车辆的后侧所看到的与热交换器单元形成一体的进气装置的示意性透视图；和

图3是沿图1中的直线III-III所截得的与热交换器单元形成一体的进气装置的示意性横断面图。

具体实施方式

现在，将参照图1至图3描述本发明的实施例。在图中，前和后、上和下箭头指示当与热交换器单元成一体的进气装置被安装在车辆中时的方向。

参照图1，热交换器单元10以预定间隙安装在前保险杠(未示出)的后侧的车辆(未示出)的发动机舱中。热交换器单元10包括：车辆空调用的冷凝器11；用于冷却发动机冷却液的散热器12；用于导致空气流过冷凝器11和散热器12的电风扇13；以及风扇护罩14。风扇护罩14将冷凝器11、散热器12和电风扇13保持在预定位置中。冷凝11被布置在散热器12前。

车辆通常具有在前保险杠上方或下方的空气吸入开口(未示出)。空气引导管道(未示出)被设置在空气吸入开口和热交换器单元10之间，用于将空气有效地引向热交换器单元10。

内燃机(在下文中称为发动机)在发动机舱中被安装在热交换器单元10的后侧。进一步而言，在发动机舱中，进气装置1被安装在发动机前侧，用于将进入空气供应到发动机。进气装置1提供用于将进入空气引入发动机的进气路径。

进气装置1具有空气滤清器单元2。如图1和图2所示，空气滤清器单元2与热交换器单元10一体地成为一模块。因此，进气装置1也称作模块化进气装置。

冷凝器11是车用空调的蒸汽压缩式致冷循环的一部分。冷凝器11在于其内流动的致冷剂和空气之间执行热交换，从而冷却致冷剂。散热器12在发动机冷却液和空气之间执行热交换，从而冷却发动机冷却液。

电风扇13被设置用以使空气流过冷凝器11和散热器12。即，电风扇13被布置用以吸入空气。电风扇13包括用于引起空气流的风扇15、和用于驱动风扇15的电动机16。

风扇护罩14具有管道结构，所述管道结构用于引导电风扇13所引起的空气流均匀地通过冷凝器11和散热器12。另外，风扇护罩14具有框架结构，所述框架结构用于将冷凝器11和散热器12保持在所述风扇护罩的前部位置和将电风扇13保持在所述风扇护罩的后部位置。为了具有空气引导结构和框架结构，风扇护罩14通过用树脂注射成型而形成，并具有预定的板状形状。此外，风扇护罩14具有多个肋状部以具有充分的强度。

进气装置1具有：管状进气管道3；净化进入空气用的空气滤清器单元2；用于将进入空气分配到发动机气缸内的进气歧管(未示出)；和类似部件。经由进气管道3、空气滤清器单元2、进气歧管和类似部件所构造的进气路径将进入空气引入发动机。

进气管道3是具有包括平滑弯曲部的预定形状的管件。进气管道3在其端部具有入口开口。入口开口被布置在限定在前保险杠上方和下方的空气吸入开口的后侧，以抽取与进入空气具有相同的相对较低温度的空气(外部空气)。即，进气管道3被布置成抽取刚好被引入发动机舱中的外部空气。换言之，进气管道3被布置成引导未通过冷凝器11和散热器12的外部空气。此外，可以根据车辆的类型或形状灵活地布置进气管道3的位置。

空气滤清器单元2被设置用以净化进入空气。空气滤清器单元2具有作为外壳部件的空气滤清器外壳5和空气滤清器盖6。此外，空气滤清器单元2具有空气滤清器元件7。空气滤清器元件7由过滤器部件构造成，所述过滤器部件用于从进入空气中去除诸如灰尘的异物。过滤器部件具有细纤维状网眼，并导致空气的流动阻力。过滤器部件所造成的气流阻力的增加导致发动机的输出减小，类似于进入空气的温度增加。因此，空气滤清器单元2具有大致为长方体形状的容器结构，并具有相对较大的表面面积。

在空气滤清器单元2中，空气滤清器元件7在其相对于进入空气的流动的上游侧具有充分的表面面积，以减小气流阻力。此外，空气滤清器单元2大致平坦以减小空气引入速度。进一步而言，空气滤清器单元2具有充足的体积，以将空气的流动布置在空气滤清器元件7的上游侧和下游侧。

空气滤清器外壳5具有大致平坦且为长方体形的外壳部件，并在一侧具有开口。例如，空气滤清器外壳5由树脂制成。框架被连接到开口的周边，并且空气滤清器元件7被固定到框架上。进气管道3被连接到长方体外壳部件的另一侧。在这个实施例中，空气滤清器外壳5具有大致为薄板状的结构，并通过注射成型而形成。因此，空气滤清器外壳5容易与风扇护罩4模块化。同样地，空气滤清器外壳5和风扇护罩4一体成型。

如图3所示，风扇护罩4的框架结构的一侧(图3中的风扇护罩4的右侧)已弯曲成台阶状，并形成为空气滤清器外壳5的壁部51。即，风扇护罩4和空气滤清器外壳5一体成型，使得所述风扇护罩和所述空气滤清器外壳之间共用壁部51。虽然空气滤清器外壳5的体积由于台阶状壁部51而减小，并且空气滤清器5的结构复杂，然而空气滤清器外壳5通过台阶状壁部51保持刚性。

因此，即使当空气滤清器外壳5具有薄板状结构时，所述空气滤清器外壳也具有抵抗外部振动和冲击的充分强度，并且不容易变形。在空气滤清器外壳5和风扇护罩4以分离形式形成和组装在一起的情况中，在空气滤清器外壳5和风扇护罩4之间可能留有空间。然而，在这个实施例中，由于壁部51共用，因此减小了这种无用空间。因此，空气滤清器外壳5和风扇护罩4紧凑形成并将被安装在减小的空间中。

同样地，空气滤清器盖6具有大致平坦且为长方体形的容器形状，并在一侧具有开口。空气滤清器盖6在开口的周边具有接合部，以通过空气滤清器元件7与空气滤清器外壳5接合。出口管道4被连接到长方体容器的另一侧。空气滤清器盖6具有板状结构并由树脂制成，举例而言。

进一步而言，空气滤清器盖6具有双层壁结构。即，空气滤清器盖6具有外壁61，所述外壁以预定间隙62覆盖空气滤清器盖6的主壁(内壁)。因此，热绝缘层由双层壁的间隙62提供，用于将空气滤清器盖6的内壁的内部所限定的内部空间与发动机的热量隔离。

双层壁结构具有肋状部63，所述肋状部用于使空气滤清器盖6的外壁61与内壁之间的距离保持预定距离。进一步而言，肋状部63形成为预定样式，使得间隙62被用作空气通道，并且空气通道形成预定流动样式(流动方向)和预定流动路径(流动距离)，用于在流过间隙62的空气与流过空气滤清器盖6的内部空间的进入空气之间充分执行热交换。

此外，双层壁在空气滤清器盖6的开口的周边上具有开12(壁部入口开口，壁部出口开12)61a、61b，用于使空气流入和流出间隙62。在图3的实例中，双层壁的开口仅形成在空气滤清器盖6的第一前侧端(图3的前右端)处和第二前侧端(图3中的前左端)。在空气滤清器盖6中，第一前侧端沿水平方向离电风扇13的旋转轴最远，而第二前侧端沿水平方向离电风扇13的旋转轴最近。

双层壁的另一前端(即，前上端和前下端)由肋状部63覆盖。在图3中，标号61a指示在空气滤清器盖6的第一前侧端处形成的壁部入口开口，而标号61b指示在空气滤清器盖6的第二前侧端处形成的壁部出口开口。

壁部入口开61a位于与进气管道3的进气端口相同侧，并沿车辆前进方向打开。壁部出口开口61b位于风扇护罩14内的散热器12下游和电风扇13的上游侧的一位置处。壁部入口开口61a通过间隙62与壁部出口开口61b连通。壁部出口开口61b与在风扇护罩14内部的散热器12和电风扇13之间所限定的空间连通。

因此，当电风扇13操作时，在风扇护罩14内部的散热器12和电风扇13之间所限定的空间受负压，即，出现吸入压力。结果，空气被从壁部出口开口61b抽入电风扇13。即，在相对较低的温度条件下，空气被从壁部入口开口61a引入间隙62，流过间隙62，并接着从壁部出口开口61b吸入风扇护罩14内。

在这个实施例中，空气滤清器盖6被形成为使得空气以预定的流动样式在流过间隙62后被吸入风扇护罩4内。间隙62由肋状部63隔开，使得如图3中的双点划线显示，空气沿车辆的向前和向后方向和/或沿水平方向以曲折或绕曲方式流入间隙62，以提高热交换效率。由于流动样式整个遍及空气滤清器盖6的壁部形成，因此提供了充分的流动路径。因此，改进了热交换(冷却)特性。

作为流动样式的实例，逆流、横流和类似流动可以优选地提高在间隙62中流动的空气和流过空气滤清器盖6的内部空间的进入空气之间的热交换效率。为了形成逆流，肋状部63被布置成使得间隙62中的空气和空气滤清器盖6内部的进入空气沿相反方向流动。为了形成横流，肋状部63被布置成使得间隙62中的空气沿与空气滤清器盖6内部的进入空气的流动方向交叉的方向流动。

在图3中所示的实例中，在空气滤清器盖6的前端处，双层壁具有两个壁部开口61a、61b。即，壁部入口开口61a和壁部出口开口61b形成在空气滤清器盖6的第一和第二前侧端处。双层壁的前上端和前下端被肋状部63封闭。空气从离风扇护罩14最远的壁部入口开口61a被吸入间隙62。

然而，可以修改开口的位置和流动样式。例如，壁部入口开口还可以形成在空气滤清器盖6的双层壁的另一前端处，使得通过电风扇13的操作，大量空气被吸入间隙62。在这种情况中，增加了与进入空气进行热交换的空气量。因此，改进了热交换(冷却)特性。

如上所述，风扇护罩14和空气滤清器外壳5一体形成为一模块。风扇护罩14和空气滤清器外壳5被布置成沿水平方向彼此相邻并共用外壳壁51。此外，通过空气滤清器外壳5的后侧上的空气滤清器元件7，空气滤清器盖6与空气滤清器外壳5接合，使得进入空气沿车辆向后方向流动。壁部出口开口6lb被形成为在风扇护罩14中敞开，而壁部入口开口61a形成在第一前侧端上，所述第一前侧端在空气滤清器盖6的前端中沿水平方向离风扇护罩14最远。因此，未通过冷凝器11和散热器12并因此相对较冷的外部空气很容易被吸入空气滤清器盖6的间隙62中。

实际上，根据车辆的类型或由于其它因素，风扇护罩14和空气滤清器外壳5必须沿向上和向下方向对准。即使在水平对准中，风扇护罩14和空气滤清器外壳5必须被布置成使得其中一个沿向上和向下方向偏移。另外，在这种情况中，优选地在远离风扇护罩14的位置处形成壁部入口开口61a。然而，并不总是必须在远离风扇护罩14的位置处形成壁部入口开口61a。

例如，壁部入口开口61a可以形成在其中外部空气的温度最低的位置处。因此，壁部入口开口61a可以形成在空气滤清器盖6的前上端和前下端中的一个端部处，而壁部出口开口61b可以形成在出现电风扇13所造成的吸入压力的位置处。

此外，当空气滤清器单元2被布置成使得电风扇13的旋转轴和空气滤清器外壳2的轴线不平行，而彼此交叉或彼此垂直时，壁部入口开口61a的位置并不局限于离风扇护罩14最远的端部，而可以改动。即，壁部入口和出口开口61a、61b的位置可以根据风扇护罩14和空气滤清器单元2的模块化结构、形状或布置改变。通过此构造，肋状部63的位置和布置可以被布置成使得通过更有效地利用空气滤清器盖6的壁部形成流动样式。因此，间隙62用作热绝缘装置和热交换装置。因此，进入空气将不太可能受空气滤清器单元2中的热量影响。进一步而言，通过流过间隙62的空气，进入空气在空气滤清器单元2中得到冷却。

电风扇13受到电子控制单元(未示出)控制。例如，在起动发动机时，电风扇13未操作，而是根据空调的操作状态和/或车辆的行进负载操作。可以考虑到由于未充分执行热交换，电风扇13未操作时，发动机舱的温度不会增加。这并不总是这样，但因为施加到热交换单元10的冲压力和发动机的排放歧管的废热，发动机舱的温度可能随着时间增加。因此，进气装置1的温度和热交换单元10的冷却空气的温度可能随着时间增加。因此，进气装置1有效地降低了进入空气的温度。

在进气装置1中，间隙62被设置在空气滤清器盖6的双层壁内，并且形成预定的流动样式。通过电风扇13的操作，绕过冷凝器11和散热器12的空气被从壁部入口开口61a吸入间隙62并被进一步吸入风扇护罩14。在以预定样式流过间隙62的同时，空气与空气滤清器盖6内部的进入空气交换热量，并且因此冷却进入空气。因此，在空气滤清器单元2中冷却后，进入空气被引入发动机内。

进一步而言，空气滤清器外壳5与风扇护罩14一体形成为一模块。因此，热交换单元10和空气滤清器单元2容易且同时地安装到车辆上。进一步而言，空气滤清器外壳5和风扇护罩14被模块化。因此，与空气滤清器外壳和风扇护罩以分离方式形成的情况相比，减小了无用的空间。进气装置1紧凑并安装在减小的空间中。

空气滤清器盖6由双层壁整体形成。即，除了通过空气滤清器元件7连接到空气滤清器外壳5的开口之外，间隙62遍及空气滤清器盖6形成。因此，在具有相对较大表面面积的空气滤清器单元2中，空气滤清器盖6提供了热绝缘效果。因此，空气滤清器盖6内的进入空气较不可能受外部热量的影响。即，进入空气温度的增加得到有效抑制。

进一步而言，空气滤清器盖6具有用于分隔间隙62的肋状部63。因此，间隙62(即，空气滤清器盖6的外壁61和内壁之间的距离)甚至在平坦部和拐角部也会无阻断地保持一致。进一步而言，间隙62由肋状部63隔开，使得空气以和与空气滤清器盖6内部的进入空气的流动相关的预定样式(流动方向)和预定流动路径(流动距离)流动，以提高热交换特性。因此，进入空气得到有效冷却。

在空气滤清器单元2中，空气滤清器外壳5与风扇护罩4形成一体。空气滤清器盖6被布置在空气滤清器外壳5的后侧上，即，在发动机侧。空气滤清器外壳5和空气滤清器盖6被连接成使得其开口彼此相对，并且空气滤清器元件7置于所述空气滤清器外壳与所述空气滤清器盖之间。进一步而言，在与风扇护罩14内部的电风扇13的上游所限定的空间连通的位置处，空气滤清器盖6的双层壁具有至少一个开口。

因此，当电风扇13操作时，风扇护罩14内部的电风扇13的上游所限定的空间中的压力减小。通过此构造，在空气滤清器盖6的壁部出口开口61b处出现吸入压力，并且因此在壁部入口开口61a和壁部出口开口61b之间出现压力差。结果，空气从壁部入口开口61a流入间隙62。当流过从壁部入口开口61a到壁部出口开口61b的间隙62时，空气冷却了在空气滤清器盖6内部流动的进入空气。同样地，进入空气在空气滤清器单元2中得到有效冷却。

本发明的例示性实施例如上所述。然而，本发明并不局限于上述的例示性实施例，而在不偏离本发明的本质的情况下可以以其它方式实现。

Claims (4)

1.一种用于将进入空气供应到车辆的内燃机的进气装置，所述车辆在发动机舱的前部和在所述内燃机前具有热交换器单元，所述热交换器单元包括至少一个热交换器、风扇和风扇护罩，所述进气装置包括：

空气滤清器单元，所述空气滤清器单元包括限定开口的第一外壳部件、限定开口的第二外壳部件、和净化所述进入空气用的空气滤清器元件，所述第一外壳部件和所述第二外壳部件被连接成使其开口彼此连通，并且所述空气滤清器元件被置于所述第一和第二外壳部件之间；

入口管道，所述入口管道被连接到所述第一外壳部件，用于将所述进入空气引入所述空气滤清器单元；和

出口管道，所述出口管道被连接到所述第二外壳部件，用于将已通过所述空气滤清器元件的所述进入空气引向所述内燃机，其中：

所述第一和第二外壳部件中的至少一个部件被设置成与所述风扇护罩一体形成为一模块，

所述第二外壳部件具有包括内壁和外壁的双层壁结构，并在所述内壁与所述外壁之间限定间隙，

所述双层壁结构包括用于将所述间隙分隔成预定样式的肋状部，并在所述间隙中限定空气通道，

所述第一外壳部件与所述风扇护罩形成一体，

相对于车辆的前后方向，所述第二外壳部件位于所述第一外壳部件的后侧，

所述双层壁结构具有出口开口，使得相对于所述风扇护罩内部的气流，所述间隙与限定在所述风扇上游的空间连通，以及

所述双层壁结构在预定位置处具有入口开口，用于将绕过所述热交换器的空气引入所述间隙。

2.根据权利要求1所述的进气装置，其中：

所述双层壁结构整体遍及所述第二外壳部件形成。

3.根据权利要求1所述的进气装置，其中：

所述第一外壳部件和所述风扇护罩形成一体而共用其之间的壁部，并且所述壁部具有台阶状形状。

4.一种用于车辆的外部空气进气模块，包括：

热交换器，所述热交换器用于在外部空气和在所述热交换器的内部流动的流体之间执行热交换；

支撑所述热交换器的风扇护罩；

电风扇，所述电风扇用于使所述外部空气流过所述热交换器，所述电风扇由所述风扇护罩支撑；和

空气滤清器单元，所述空气滤清器单元用于净化绕过所述热交换器的外部空气，并将所述外部空气向车辆的发动机供应，所述空气滤清器单元包括第一外壳部件、第二外壳部件和空气滤清器元件，所述第一和第二外壳部件通过所述空气滤清器元件彼此连接，使得空气滤清器空间限定在所述第一和第二外壳部件之间，其中：

所述第一和第二外壳部件中的至少一个部件与所述风扇护罩形成一体，

所述第二外壳部件相对于车辆的前后方向位于所述第一外壳部件的后侧，

所述第二外壳部件具有包括内壁和外壁的双层壁结构，并在所述内壁与所述外壁之间限定空气通道，通过所述电风扇的操作，所述空气通道允许绕过所述热交换器的外部空气流动，和

所述第二外壳部件被设置成使得在流过所述双层壁结构的所述空气通道的外部空气与流过所述空气滤清器空间的外部空气之间执行热交换。

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