CN101251042A - 用于内燃机的可转换的谐振吸气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有第一和第二气缸排的内燃机的可转换的谐振吸气设备(1)，其中气缸排分别配置有一个谐振容器(2或3)，该谐振容器具有通向气缸的振荡管组，并且该谐振容器通过具有转换阀(9，10)的谐振管(7，8)相互连接。在这种吸气设备中按照本发明规定，分别与一个气缸排配置的振荡管(11)连接到与另一个气缸排相邻的谐振容器(2)。该吸气设备设计用于具有V形布置的气缸排的内燃机中。

Description

用于内燃机的可转换的谐振吸气设备
技术领域
本发明涉及一种吸气设备，以下简称为吸气设备，其中气缸排分别配置有一个谐振容器，该谐振容器具有通向气缸的振荡管组，并且该谐振容器通过具有转换阀的谐振管相互连接。
背景技术
用于在不同的转速下或负荷范围下对气缸进行最佳填充的具有谐振增压的吸气设备在现有技术中是已知的。例如在DE 10321323B3中示出和描述了一种开头所述类型的吸气设备，它设计用于6缸对置式发动机。该吸气设备由于它为对置式发动机设定的状况的原因而设计成对称的。在两个与振荡管连接的谐振容器之间设有两个谐振管，其中每个谐振管具有一个中央转换阀。向吸气设备的空气输入是这样进行的，即空气输入管道具有两个通向该谐振管的单个管，它们向上游过渡到一个公共的单管部段中，在该部段中设有节流阀。这种吸气设备的设计方案在对置式发动机中是适用的并且由于对置式发动机特定的气缸布置可以实现吸气设备的紧凑的构造。可转换的谐振管布置在两个谐振腔之间。
一种类似的吸气设备由DE19842724A1公开。在该吸气设备中每个通向谐振管的单个管配置有一个节流阀。
一种用于具有V形布置的两个气缸排的内燃机的可转换的谐振吸气设备由DE3940486A1公开。在该吸气设备中两个弯曲的振荡管组相互相对地设置。在弯曲部分内设置谐振腔，其中通入环形的和长度可以调节的谐振通道。为此谐振通道在内侧设有回转滑阀，通过转动将回转滑阀中设置的开口移动并且由此无级地改变谐振通道的长度。全部谐振通道都是在相同方向上定向的。分别与一个气缸排配置的振荡管连接到与该气缸排相邻的谐振腔。谐振腔位于谐振管和振荡管之间。两个谐振腔通过一个其中设置了节流阀的通道相互连接起来。鉴于内燃机和因此吸气设备的纵向定向，振荡管一方面围绕谐振通道布置，另一方面相互平行地和在与内燃机的纵轴线垂直的平面中布置。在该吸气设备中由于谐振管环形地布置而产生大结构高度的结构。
EP1105631B1示出了一种具有振荡管和谐振系统的吸气设备，其中谐振管和振荡管交替地并排地、分别环形地围绕一个中央内腔布置。该内腔容纳一个由多个腔室构成的回转滑阀，借助于该滑阀可以无级地改变管的长度。在回转滑阀中形成两个谐振腔，它们可以通过一个活门连接。通过可以关闭其中一个谐振管，谐振管不仅可以改变其长度而且可以改变其横截面。
DE4032380C2公开了一种用于直列结构类型的内燃机的吸气设备，其中吸气设备具有两个谐振腔，与该谐振腔分别连接有不同长度或不同横截面的谐振管。该谐振管可以按组地和相同方向地针对谐振腔进行转换。谐振腔可以通过活门相互连接。空气的输入通过谐振管供到谐振腔和从那里供到振荡管。
发明内容
本发明的任务是将开头所述类型的可转换的谐振吸气设备如此地改进，即它可以适用于具有V形布置的气缸排的内燃机，其中该吸气设备具有紧凑的构造。
这个任务在本文开头所述类型的吸气设备中是通过下述措施完成的，即分别与一个气缸排配置的振荡管连接到与另一个气缸排相邻的谐振容器。
因此依据按照本发明的吸气设备的构造，与一个即第一气缸排连接的振荡管被连接到与另一个即第二气缸排相邻地布置的谐振容器上，而与第二气缸排连接的振荡管被连接到与第一气缸排相邻的谐振容器上。吸气设备的这种基本的构造可以实现各种不同的变化，其中基于所述的振荡管和谐振管的配置可以实现吸气设备的紧凑的构造。
例如按照本发明的一个优选实施例，振荡管和/或谐振管布置在谐振容器内部。由此产生一种对吸气设备中的吸入空气导向的部件的插套式的布置。谐振容器的体积包围振荡管和/或谐振管。
尤其是规定，与各自的气缸排配置的振荡管穿过与该气缸排相邻的谐振容器。
当吸气设备的振荡管从气缸排出发，在吸气设备的上侧的方向上弯曲和/或谐振管从气缸排出发，在吸气设备的下侧的方向上弯曲时，吸气设备可以实现非常紧凑的结构。尤其是规定，吸气设备的振荡管组在一个方向上弯曲，和吸气设备的谐振管组在反方向上弯曲，尤其是该两个组相互插套在一起地布置。谐振管优选是U形弯曲地构造的。
在考虑本发明的基本原理下，认为是特别有利的是，振荡管和谐振管相对于一个平面倾斜地布置，该平面在内燃机的纵轴线的横向上，从而是在内燃机的曲轴轴线的横向上延伸。优选地，振荡管相互平行地和谐振管相互平行地布置，其中振荡管和谐振管的定向是相互不同的。
与谐振管相配置的转换阀布置在谐振管的末端区域中或中央区域中。如果它们布置在末端区域中，则产生最佳的增压，但是其中对于每个谐振管配置有一个中央转换阀的情况其该结构费用较高。在将转换阀布置在谐振管的末端区域中的情况下，每个谐振管具有两个转换阀，在布置在中央区域中的情况下，每个谐振管具有一个转换阀。
有利的是通过谐振管形成第一和第二谐振级，它们可以相互独立地转换，其中第一可转换的谐振管形成第一谐振级和第二可转换的谐振管形成第二谐振级。
按照本发明的一个特别的实施例规定，吸气设备的空气输入部分包括两个输入管道，它们直接与谐振容器连接。由此空气输入不是通到其中一个谐振管而是直接通到两个谐振管。由此产生特别好的增压结果。
空气输入部分优选具有节流阀，其中两个输入管道布置在该节流阀和两个谐振容器之间。完全可以考虑的是每个空气输入管道配置一个自己的节流阀，它们则同步地开启。各输入管道的长度优选至少为谐振管的一半的长度。
在考虑本发明的设计构思下，通过吸气设备的各单个的功能部件相互套接在一起的布置可以实现非常紧凑的吸气设备。从结构上看，这尤其是通过吸气设备的外壳部件的多部分的构造实现。因此规定，吸气设备具有一个下壳、一个可以插入该下壳中的嵌入件、一个中壳和一个上壳。在下壳中尤其是支承转换阀并且该下壳具有与气缸头连接的法兰接头以及形成谐振管和振荡管的部分几何结构。嵌入件尤其是形成谐振管的部分几何结构。中壳尤其是具有用于连接节流阀的法兰、用于振荡管的流入口和位于两个谐振容器之间的隔壁，此外中壳形成谐振管和振荡管的部分几何结构。上壳尤其是具有用于振荡管和谐振管的流入口并且形成谐振管和振荡管的部分几何结构。
由从属权利要求、附图说明和附图本身可得到本发明的其它特征，但并不局限于此。
附图说明
在附图中示出了本发明的一个优选实施例，但是不局限于此。这些附图是：
图1：按照本发明的可转换的谐振吸气设备的示意功能图，
图2：按照本发明的吸气设备的斜着从上方看的立体图，
图3：图1所示的吸气设备的斜着从下方看的立体图，
图4至7：由各单个部件构成的吸气设备的立体图，
图8：在吸气接管的部位截取的吸气设备的横截面视图，
图9至12：用于说明吸气设备的功能原理的吸气设备的示意图。
具体实施方式
图1的功能图显示了用于构造成V6型发动机的内燃机的可转换的谐振吸气设备1，其具有谐振容器2和谐振容器3。吸气设备1的空气输入部分包括两个输入管道4和5，它们直接与谐振容器2和3连接。节流阀6调节供入到输入管道4和5的空气量。代替所示的节流阀6还可以设置两个同步开启的节流阀，其中每个节流阀与一个输入管道4或5配合作用。
两个谐振容器2和3连接两个谐振管7和8。谐振管7具有中央转换阀9，谐振管8具有中央转换阀10。
谐振容器2配置有包括三个振荡管11的振荡管组，该组与内燃机的气缸排12连接。谐振容器3配置有由振荡管13构成的组，该组与内燃机的另一个气缸排14连接。本发明的吸气设备的特点在于，并且在该意义下是在吸气设备的设计结构的方面对功能图进行解释，布置在左边的谐振容器2通过振荡管11连接到在该设计结构情况下位于右边的气缸排12上和布置在右边的谐振容器3通过振荡管13连接到在该设计结构情况下布置在左边的气缸排14上。
图2和3显示了按照图1所示的功能原理工作的吸气设备1处于其装配结构下的视图并且是斜着从下方和斜着从上方示出的立体图。其中可以看到吸气设备1的多部分的结构，尤其是吸气设备1的外壳15的多部分的结构。这种多部分的结构由图4至7的视图示意地给出。
为了说明吸气设备1的结构以下对图1至7进行描述。
该吸气设备1可用于V6型发动机。图示为在外壳15的下侧区域中六个振荡管11，13的出口16，其中分别由三个振荡管11构成第一组和三个振荡管13构成第二组。附图标记12表示配置了振荡管11的气缸排，附图标记14表示配置了振荡管13的那个气缸排。在外壳15的下侧上形成三个谐振管。其中一个谐振管按照图1所示的原理示意图用附图标记8表示，另两个谐振管按照图1用附图标记7表示。在吸气设备的垂直中轴线的区域中，该中轴线穿过内燃机的曲轴的轴线，中央转换阀9及10与谐振管7及谐振管8相配置。转换阀9和10可以围绕轴线19转动，其中借助于调节驱动装置20对转换阀9进行共同调节和借助于调节驱动装置21对转换阀10进行调节。在图4所示的位置上转换阀9及10将谐振管7及谐振管8关闭。在优选转动90°的位置上它们将谐振管7及8的通道释放开。
为了输入空气，吸气设备1具有输入接管22，它配有垂直的隔壁23，由此两个分开的空气流进入外壳15中和由此形成输入管道4和5。在隔壁23的上游与该隔壁相邻的是没有示出的具有圆形横截面的节流阀(参见图11)，它可以围绕输入接管22的水平的横轴转动，并且在其截止位置上关闭输入接管22的通道和可以沿着隔壁23的半圆形的端部轮廓24运动以达到它的全开的位置。节流阀的驱动装置也没有示出。
下面的描述涉及吸气设备1的各单个的部件和这些部件的组装以构成吸气设备1。
图4示出了吸气设备1的下壳25。它具有用于两个谐振级的致动机构，具体地说，具有用于两个转换阀9的驱动装置20和用于转换阀10的驱动装置21。此外下壳25在与气缸排14相邻处具有法兰接头26和与气缸排12相邻处具有法兰接头27。用于将下壳25固定在气缸头上的通孔(有八个孔)用附图标记28表示。
在下壳25中最后还形成谐振管7和8的部分几何结构，此外在下壳25中形成振荡管11和13的部分几何结构。
图5示出了从上方置入下壳25中的模制件，它被称为嵌入件29。该嵌入件29涉及的是附加的壳件，用于在制造技术上提供谐振管，由此提供谐振管8和两个谐振管7。从该图中可以看到所提供的谐振管7和8是U形弯曲的，U的顶点朝下。此外由图5可以看到(就此也参见图12的视图)，谐振管7和8以及振荡管11和13布置成与吸气设备1的纵向中轴线30成角度α，从而与V6型发动机的曲轴轴线成角度α，该角度偏离于直角并且比直角小。在图12中该角度相对于与纵向中轴线30的平行线地示出。这意味着发动机的气缸排12的气缸相对于发动机的气缸排14的气缸在发动机的纵向上稍微地相互偏移。气缸排的偏移的存在是因为在内燃机曲柄传动情况下分别有两个连杆支承在一个曲柄轴颈中。
图5最后示出了在嵌入件29的长度上延伸的中央槽形支座31，其功能在以下的段落中描述。
图6示出了在下壳25和嵌入件29组装之后与它们连接的中壳32。该中壳具有输入接管22、振荡管11和13的下部流入口33以及两个谐振容器2和3的隔壁24，其中在下部区域中通过的隔壁34接合到支座31中(参见图8)。
此外如图8的视图所示，在中壳32中形成谐振管7和8以及振荡管11和13的部分几何结构。
图7示出了到此为止所述的设置和在该设置上安放的上壳37。在上壳中形成振荡管11和13的上部流入口、谐振管7和8的流入口、谐振管7和8和振荡管11和13的部分几何结构(参见图8)。仅仅在图2中示出了上壳37用盖子38盖住。这对吸气设备1的功能不是重要的。
图8示出了通过本发明的吸气设备1的用于说明原理结构的一个截面视图，其中表明通过隔壁34形成两个相互分开的谐振容器2和3。它们基本上占据没有被振荡管11和13和谐振管7和8占据的外壳15的空间。按照图8的截面导向可以得知，振荡管和谐振管是布置在谐振容器2和3中的。这是在考虑图8所示的截面导向下得出的。其中示出了振荡管8穿过谐振容器2。如果截面导向不是在振荡管11的区域中进行而是在吸气设备的另一侧上的振荡管13的区域中进行，那么则得出一个截面图，其相对于隔壁34为对应于图8所示的成镜面的截面图。按照图9的功能原理图说明了振荡管11从谐振容器2中吸空气和振荡管13从谐振容器3中吸空气。各振荡管11或13在朝着气缸排12或14方向上逐渐变细。
图10示出了用于说明谐振管7，8的功能的功能视图。各谐振管7或8是U形的，各谐振管的谐振管长度是相同的。转换阀9用于开启谐振级1，转换阀10用于开启谐振级2。谐振级1的，因而是谐振管8的横截面小于谐振级2的，因而是两个谐振管7的横截面。
图11示出了振荡管从谐振容器中抽吸空气的作用原理。振荡管11从谐振容器3中抽吸空气，振荡管13从谐振容器2中抽吸空气。
图12示出了涉及形成谐振级1的谐振管7和形成谐振级2的两个谐振管8的吸气模式的功能原理。谐振管7的直径对应于各个谐振管8的直径，从而谐振级2的总直径大于谐振级1的直径。转换阀9用于开启谐振级1，两个可以特别操作的转换阀10用于开启谐振级2。该转换阀10在图12中显示为一个穿过的线条。
谐振吸气设备此时按照以下的方式和方法工作：在低转速范围中谐振级1和谐振级2被关闭。在中等转速范围中谐振级1被打开和谐振级2被关闭。在位于中等转速范围和高转速范围之间的中间范围中谐振级1被关闭和谐振级2被打开。在高转速范围中谐振级1和谐振级2被打开。
本发明的吸气设备由此保证在V型发动机中，在整个转速范围上吸气设备的固有频率与气缸的最佳充填相适配。
附图标记列表
1吸气设备
2谐振容器
3谐振容器
4输入管道
5输入管道
6节流阀
7谐振管
8谐振管
9转换阀
10转换阀
11振荡管
12气缸排
13振荡管
14气缸排
15外壳
16出口
19轴线
20驱动装置
21驱动装置
22输入接管
23隔壁
24端部轮廓
25下壳
26法兰接头
27法兰接头
28孔
29嵌入件
30纵向中轴线
31支座
32中壳
33流入口
34隔壁
37上壳
38盖子

Claims (17)

1.用于具有第一和第二气缸排的内燃机的可转换的谐振吸气设备(1)，其中气缸排(12，14)分别配置有一个谐振容器(2，3)，该谐振容器具有通向气缸的振荡管(11，13)组，并且该谐振容器(2，3)通过具有转换阀(9，10)的谐振管(7，8)相互连接，其特征在于，分别与一个气缸排(12或14)配置的振荡管(11或13)连接到与另一个气缸排(14或12)相邻的谐振容器(2或3)。
2.按照权利要求1所述的吸气设备，其特征在于，振荡管(11，13)和/或谐振管(7，8)布置在谐振容器(2，3)内部。
3.按照权利要求1或2所述的吸气设备，其特征在于，与各自的气缸排(12或14)配置的振荡管(11或13)穿过与该气缸排(12或14)配置的谐振容器(3或2)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的吸气设备，其特征在于，谐振管(7，8)是U形弯曲地构造的。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的吸气设备，其特征在于，吸气设备(1)的振荡管(11，13)从气缸排(12，14)出发，在吸气设备(1)的上侧的方向上弯曲和/或谐振管(7，8)从吸气设备(1)的与气缸排(12，14)相邻的区域出发，在吸气设备(1)的下侧的方向上弯曲。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的吸气设备，其特征在于，振荡管(11，13)构成组，它在一个方向上弯曲，和谐振管(7，8)构成组，它相对于振荡管(11，13)组在反方向上弯曲，尤其是该两个组相互插套在一起地布置。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的吸气设备，其特征在于，振荡管(11，13)和谐振管(7，8)相对于一个平面倾斜地分布，该平面布置在内燃机的曲轴轴线的横向上。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的吸气设备，其特征在于，转换阀(9，10)布置在谐振管(7，8)的末端区域中或中央区域中。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的吸气设备，其特征在于，通过谐振管(7，8)形成第一和第二谐振级，它们可以相互独立地转换，其中第一可转换的谐振管(8)形成第一谐振级和第二可转换的谐振管(7，7)形成第二谐振级。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的吸气设备，其特征在于，吸气设备(1)的空气输入部分包括两个输入管道(4，5)，它们直接与谐振容器(2，3)连接。
11.按照权利要求10所述的吸气设备，其特征在于，该空气输入部分具有节流阀(6)，其中两个输入管道(4，5)布置在该节流阀(6)和两个谐振容器(2，3)之间。
12.按照权利要求10或11所述的吸气设备，其特征在于，各输入管道(4，5)的长度至少为谐振管(7，8)的一半的长度。
13.按照权利要求1至12中任一项所述的吸气设备，其特征在于，吸气设备(1)具有一个下壳(25)、一个可以插入该下壳中的嵌入件(29)、一个中壳(32)和一个上壳(37)。
14.按照权利要求13所述的吸气设备，其特征在于，在下壳(25)中支承转换阀(9，10)并且该下壳(25)具有与气缸头连接的法兰接头以及形成谐振管(7，8)和振荡管(11，13)的部分几何结构。
15.按照权利要求13或14所述的吸气设备，其特征在于，嵌入件(29)形成谐振管(7，8)的部分几何结构。
16.按照权利要求13至15中任一项所述的吸气设备，其特征在于，中壳(32)具有用于连接节流阀(6)的法兰、用于振荡管(11，13)的流入口(33)和位于两个谐振容器(2，3)之间的隔壁(34)，以及形成谐振管(7，8)和振荡管(11，13)的部分几何结构。
17.按照权利要求13至16中任一项所述的吸气设备，其特征在于，上壳(37)具有用于振荡管(11，13)和谐振管(7，8)的流入口并且形成谐振管(7，8)和振荡管(11，13)的部分几何结构。
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