CN1023506C - 用于一级或二级增压的内燃机进气装置 - Google Patents

用于一级或二级增压的内燃机进气装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于一级或二级增压的内燃机进气装置。该进气装置应以尽量少的变更既能用于一级增压又适用于二级增压。其具体措施是，废气涡轮增压器、增压空气冷却器和集气罩以及进气部件间的管路和通向气缸盖进气道的管路在一级增压和二级增压时使用相同的结构。一级增压时所用的增压空气冷却器位置上在二级增压中配置高压增压空气冷却器。一级增压时所设的废气涡轮增压器位置上在二级增压中为高压废气涡轮增压器。

Description

本发明涉及一种一级或二级增压的内燃机进气装置，通过它使吸入的燃烧用空气经过废气涡轮增压器的压缩机及中间的增压空气冷却器导到内燃机的集气罩并最终从那里被导入内燃机气缸盖的进气道。
这类进气装置例如从德国公开说明书DE-OS    2059220成为公知。在这种气缸呈V形排列成两组的内燃机中，为实现一级增压每组气缸各设一个废气涡轮增压器。经压缩机压的燃烧用空气到达沿燃机纵向设置的集流管，集流管中设有增压空气冷却器。通过多个块状热交换元件的串联使集流管的结构高度低一些。但它没有说明，要使这种内燃机以尽可能小的费用的结构上改变为二级增压的内燃机应怎样设计一种占有较小空间的结构并带有废气涡轮增压器、增压空气冷却器和集气罩的进气装置。
英国专利GB    2069593公开了一种通过多个废气驱动涡轮增压器增压的内燃机，带有高压废气涡轮增压器与低压废气涡轮增压器，可进行一级增压或两级增压。它还带有增压空气冷却器及集气管，以及相应的管道。高压增压器在二级增压时所用装置跟一级增压时所用的装置一样。但是缺点还是进气装置结构不紧湊。
本发明的目的在于提供一种进气装置，它可以在只使用少数不同零件的情况下既可用于一级的也可用于二级的增压。
本发明的目的可通过下述的措施来实现。为了在一级增压中应用进气装置，在高压废气涡轮增压器的所处部位设置一级增压用的废气涡轮增压器，在两级增压时应用的高压增压空气冷却器的所处部位设置增压 空气冷却器，在一级增压和两级增压时，把增压空气自废气涡轮增压器输往增压空气冷却器的管道和具有通向气缸头的进气通道的进气连接管与增压空气冷却器的壳体的集气罩，在一级增压和两级增压时均是完全一样地设置的，在两级增压时封闭住低压增压空气冷却器的冷却元件的壳体的部位设置形成带有空气吸入口的进气壳体的通流壳体，该通流壳体由一个下部和一个包含空气吸入口的上部构成，其中，一级增压时使用的通流壳体和在两级增压时用于低压增压空气冷却器的壳体均具有基本上完全一样的、设在同一位置的下部，其中，下部具有把增压空气通向废气涡轮增压器的压缩机的连接管。
本发明的进气装置的其它特征描述如下。集气罩在两组呈V形排列的气缸间沿内燃机纵向分布，一级增压时的集气罩的上侧并列配置有一个增压空气冷却器和具有空气吸入口的通流壳体，在二级增压中并列配置有增压空气冷却器。废气涡轮增压器或高压废气涡轮增压器，在集气罩的窄侧（即短边一侧）、进气壳体的设有空气吸入口的下部或低压增压空气冷却器的设有连接管的下部、紧接废气涡轮增压器的压缩机的进口相对设置。形成进气壳体的通流壳体的下部或低压增压空气冷却器的壳体的下部，与集气罩是连体结构。进气壳体的包含空气吸入口的上部具有一个横隔板，该横隔板与连接片一起在壳体下部为分别配属于每排气缸的废气涡轮增压器形成分离的进气通道，其中，一个通流通道通过设在空气吸入口中的闭锁装置闭锁住。低压增压空气冷却器的壳体有一个横隔板，由此形成两个容纳各自分离的冷却元件的空间，在壳体下部中，横隔板与连接片一起形成各自分离的分别通向为每组气缸所设的废气涡轮增压器组的通流通道。集气罩在增压空气冷却器的区域内设置成上方开口的结构，增压空气冷却器的壳体构成其顶盖。增压空气经过位于壳体侧面上部的进气口导入增压空气冷却器和低压增压空气冷却器。集气罩通过分离的进气连接管与气缸盖的进气道相连。
附图中示有本发明的一个实施例，现作进一步说明，其中：
图1表示一个内燃机及其一级增压进气装置的纵向视图。
图2表示一个内燃机及其一级增压进气装置的俯视图，
图3表示一个内燃机及其二级增压进气装置的纵向视图
图4表示一个内燃机及其二级增压进气装置的俯视图，
图5表示一个内燃机的沿图3所示剖切线V-V切取的横向剖视图。
图1和图2以纵向视图和俯视图示出的内燃机1其进气装置为一级增压的。其中两组呈V形排列的气缸，每组装有一个废气涡轮增压器2，2′，其中一个装有部分负荷时用于关闭（增压器）的闭锁装置。两个废气涡轮增压器2，2′的两个压缩机4，4′通过在集气罩9上所设的连接管7，7′作用于燃烧用空气。连接管7，7′与分离的气流通道相连，该通道则由一个槽形的、同样设在集气罩9上的底部以及置于其上的空气吸入口11构成。该底部当然也可以设置成各自分离的、不是设在集气罩9上的部件，这里没有示出，它可装置在集气罩9上。在空气吸入口11中有一个横隔板12，它与连接片10在槽形的底部形成废气涡轮增压器的压缩机分离进气通道。两个气流通道中的一个通过阀形闭锁装置13可以在空气吸入口11的进口处闭锁。这一结构中例如阀门在维修时是容易拆装的。将压缩机4，4′直接置于集气罩9的狭侧上连同通向集气罩9的进气管保证了以短的气流通道形成最佳的空气导流。压缩空气通过管路14，14′到达增压空气冷却器15，该增压空气冷却器15的壳体16构成位于其下面的集气罩9的一个顶盖。增压空气冷却器15的壳体16直接位于空气吸入口11的附近，增压空气流经侧孔17进入增压空气冷却器15的壳体16并经增压空气冷却器15的热交换元件进入两组气缸共同的集气罩9内。集气罩9通过分离的连接管18与气缸盖19的进气道相通。后者的优点是，无须拆卸整个进气装置即可取下气缸盖19。此外，连接管18还容易变更以适用于气缸盖19的不同的流入和连接条件（如两气门头或四气门头）而无 需对集气罩加以变更。
图3至图5示有一个内燃机及其二级增压进气装置结构的纵向视图、俯视图和一个横向剖视图。外界空气经低压废气涡轮增压器3″，3″的低压压缩机6″，6″的进气管从大气中吸气。为关闭一组废气涡轮增压器，在一个进气管的进口处设有一个闭锁装置。经由低压压缩机6″，6″预压缩的增压空气经过管路25，25′到达低压增压空气冷却器22，它替代一级增压中使用的空气吸入口11，被安装在设于集气罩上的槽形底部上。该底部当然也可以设置成分离的、可以装在集气罩上的部件，这里没有示出。低压增压冷却器22的壳体23具有一个横隔板24，它与连接片10相结合的槽形底部形成分离的气流通道。两个分离的热交换元件用作冷却器元件。分离的空气导流对两组废气涡轮增压器3，3″和3′，3″是必要的，这样在只起动一组废气涡轮增压器时就使高压系统和低压系统分离。否则会产生一个短路气流通过固定增压器的高压压缩机进入低压压缩机。根据本发明，高压废气涡轮增压器3，3′的高压压缩机5，5′连同其进气管安装在与一级增压时废气涡轮增压器2，2′的压缩机4，4′相同的位置上。所以通往压缩机4，4′或高压压缩机5，5′的进气管设在集气罩9上的连接管7，7′，以及通往增压空气冷却器15的管路14，14′和连接固定件在一级和二级增压中均有相同的结构配置。特别是集气罩9连同其槽形底部和其上所设的连接管7，7′可以不变地用于一级和二级增压中。
由高压压缩机5，5′压缩的增压空气经过与一级增压相同方式配置的管路14，14′到达现为高压增压空气冷却器的增压空气冷却器15。增压空气冷却器15的壳体16在低压增压空气冷却器22的壳体23附近直接位于集气罩9上。因此借助于本发明的进气装置，可使内燃机以最少的不同配件来装备一级或二级的增压。基本上只需安装一个低压增压空气冷却器22来替代空气吸入口11，而附加废气涡轮增压器连同其导入管路25，25′，通过它经预压缩的增压空气到达中间冷却器22的侧向导入孔。其 他的部件包括高压组件在内均可以相同的结构设置在两种发动机型中。很明显由此可使费用上很便宜，因为只须制备最少的不同部件。气缸组间的进气装置连同置于其上的增压空气冷却器的排列以及增压空气冷却器在集气罩狭侧上的连接结构因其管路连接短、改变方向少和气流向各个气缸分配均匀就保证气流有最佳的导入。

Claims (9)

1、一种用于内燃机(1)的进气装置，其中，在两级增压时，经低压废气涡轮增压器(3″、3″′)压缩的增压空气被相继送往低压增压空气冷却器(22)、高压废气涡轮增压器(3、3′)和高压增压空气冷却器以及集气罩(9)，增压空气再离开集气罩(9)到达气缸头的进气通道，在各装置构成部分之间设有相应的管道，其特征在于，为了在一级增压中应用进气装置，在高压废气涡轮增压器(3、3′)的所处部位设置一级增压用的废气涡轮增压器(2、2′)，在两级增压时应用的高压增压空气冷却器的所处部位设置增压空气冷却器(15)，在一级增压和两级增压时，把增压空气自废气涡轮增压器(2、2′)输往增压空气冷却器(15)的管道(14、14′)和具有通向气缸头的进气通道的进气连接管与增压空气冷却器(15)的壳体(16)的集气罩(9)，在一级增压和两级增压时均是完全一样地设置的，在两级增压时封闭住低压增压空气冷却器(22)的冷却元件的壳体的部位设置形成带有空气吸入口(11)的进气壳体的通流壳体，该通流壳体由一个下部和一个包含空气吸入口(11)的上部构成，其中，一级增压时使用的通流壳体和在两级增压时用于低压增压空气冷却器(22)的壳体均具有基本上完全一样的、设在同一位置的下部，其中，下部具有把增压空气通向废气涡轮增压器(2、2′，3、3′)的压缩机(4、4′，5、5′)的连接管(7、7′)。
2、按照权利要求1所述的进气装置，其特征在于，集气罩（9）在两组呈V形排列的气缸间沿内燃机（1）纵向分布，一级增压时的集气罩（9）的上侧并列配置有一个增压空气冷却器（15）和具有空气吸入口（11）的通流壳体，在二级增压中并列配置有增压空气冷却器（15和22）
3、按照权利要求2所述的进气装置，其特征在于，废气涡轮增压器（2、2′）或高压废气涡轮增压器（3、3′），在集气罩（9）的窄侧（即短边一侧）、进气壳体的设有空气吸入口（11）的下部或低压增压空气冷却器（22）的设有连接管（7、7′）的下部、紧接废气涡轮增压器（2、2′，3、3′）的压缩机（4、4，5、5′）的进口相对设置。
4、按照权利要求1所述的进气装置，其特征在于，形成进气壳体的通流壳体的下部或低压增压空气冷却器（22）的壳体的下部，与集气罩（9）是连体结构。
5、按照权利要求1所述的进气装置，其特征在于，进气壳体的包含空气吸入口（11）的上部具有一个横隔板（12），该横隔板与连接片（10）一起在壳体下部为分别配属于每排气缸的废气涡轮增压器（2、2′）形成分离的进气通道，其中，一个通流通道通过设在空气吸入口（11）中的闭锁装置（13）闭锁住。
6、按照权利要求1所述的进气装置，其特征在于，低压增压空气冷却器（22）的壳体有一个横隔板（24），由此形成两个容纳各自分离的冷却元件的空间，在壳体下部中，横隔板（24）与连接片（10）一起形成各自分离的分别通向为每组气缸所设的废气涡轮增压器组（3、3″，3′、3′）的通流通道。
7、按权利要求1所述的进气装置，其特征在于，集气罩（9）在增压空气冷却器（15）的区域内设置成上方开口的结构，增压空气冷却器（15）的壳体（16）构成其顶盖。
8、按权利要求1所述的进气装置，其特征在于，增压空气经过位于壳体（16，、23）侧面上部的进气口导入增压空气冷却器（15）和低压增压空气冷却器（22）。
9、按权利要求1所述的进气装置，其特征在于，集气罩（9）通过分离的进气连接管（18）与气缸盖（19）的进气道相连。
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