CN103511139B - 用于内燃机的进气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有多个汽缸的内燃机、尤其是用于吸气式燃气发动机的进气设备，所述进气设备具有布置在至少一个机器侧的进气歧管和用于燃料供给的装置、尤其是气体混合器之间的进气管，其中所述进气管(4；11)设有至少一个弯曲部段(4b、4c、4d；11b、11c、11d)，所述这个弯曲部段或所述这些弯曲部段中至少一个弯曲部段具有大于180度、尤其是大约为270度的弧部(4d；11d)，其中所述弧部(4d；11d)内部的横截面形状构造为蛋形或椭圆形。

Description

用于内燃机的进气设备
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的、用于具有多个汽缸的内燃机、尤其用于吸气式燃气发动机、必要时也用于增压式燃气发动机的进气设备。
背景技术
在外部形成混合气的内燃机中，尤其在燃气发动机中，借助集成到进气设备中的气体混合器，为了获得内燃机的高效率，均匀分配的、均质的空气-燃料供给是很重要的，众所周知，这也会受到进气管的几何构造的影响(参见例如DE19855805A1)。
此外还已知一种进气设备，在所述装置中设置有从中央集气管呈弧形分岔的单管通向内燃机的汽缸(例如DE102005036104A1)。除了这种进气设备在结构上紧凑的形状，还能够实现相对长的单管尤其用于获得谐振增压。在此大多数情况下不存在外部的燃料供给。
发明内容
本发明的任务在于，构造一种具有位于至少一个进气歧管上游的进气管的进气设备，从而在燃料供给在外部或气体混合器是集成的情况下借助结构上简单的机构能够获得特别均质的燃料(燃气)：空气分配以及小的压力降。
该任务可以通过权利要求1所述的特征解决。本发明的有利的和特别有针对性的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明提出，所述进气管设有至少一个弯曲部段、优选设有多个弯曲部段，这个弯曲部段或这些弯曲部段中的至少一个部段具有大于180度、尤其是大约270度的弧部，其中所述弧部内部的横截面形状构造为蛋形或椭圆形。通过这种弯曲部能够实现进气设备总体上紧凑的结构，其中由于进气管的弯曲很大的弧部部段的椭圆度，沿进气管的纵截面观察，进气管的外壁半径和内壁半径之间存在相对小的差别，这就导致管外侧和管内侧之间的流动差异也相对小，并且流速梯度相应地也很小。因此尽管进气管在弧部的区域中曲率很大，但与具有近似圆柱形的横截面的圆管或圆形型材相比，仅会产生微小的压力损失。同时这还使得气体很好地混合。
在本发明的特别优选的改进方案中，所述弧部前接基本上S形的弯曲部段，所述弯曲部段由于加载气流的多次转向实现了混合气进一步改善的均质化。特别优选的是进一步规定，所述S形的弯曲部段内部的横截面形状也构造为蛋形或椭圆形，由此在进气管的这个区域中也获得了上述优点。
特别有利的还有这样一种设计方案，其中在所述进气管中椭圆度(椭圆度在此被定义为与圆形的偏差或不圆度)的程度是变化的、尤其在进气管的长度上来看在规定的区域中是不同的和/或与相应的曲率半径匹配和/或沿流动方向增大、尤其从S形的弯曲部段开始直至所述弧部的规定的区域增大。因此与相应的进气管部段特别精确地匹配的导流获得了微小的压力损失和良好的混合。
所述进气管的横截面面积本身能够构造得基本上在管路长度上恒定或相等，这有助于实现根据本发明的优点，尤其实现了微小的压力损失。例如最大的横截面面积变化为15％、优选为最大10％、特别优选为最大5％。因此至少在S形的导引部内部实现层流并且同时实现至少按比例分配的均质化/混合。
如发明人方的研究所显示的那样，为了实现之前提到的优点以及特别紧凑的构造方式，S形的弯曲部段的构造是有利的，其中所述S形的弯曲部段具有两个分别围成30至60度、优选为大约45度的弯曲部。
所述进气管可以在结构上有利地设置在具有V形汽缸列的内燃机的向上敞开的V形腔内部，其中所述进气管从进气侧在大约内燃机的长度上延伸，通过所述弧部回引到内燃机中心并且在那里通入到两个侧面的进气歧管中。因此能够实现相对长的、引起加载均质化的进气管，所述进气管此外实现了到两个汽缸底座(Zylinderbank)上的加载(Ladung)的均匀分配。
构造和结构上有利的是，在此所述进气管的S形的弯曲部段能够在所述弧部的、横截面内构造为V形的通入部下方延伸到所述侧面的进气歧管中。
作为替代方案，在直列式内燃机(Reihenbrennkraftmaschine)中，所述进气管从所述进气侧基本上在侧面在所述内燃机的整个长度上延伸并且经由所述弧部引向在所述内燃机的对置的端侧上具有接头的进气歧管。布置在所述内燃机侧面的进气管同样能够具有相对长的长度并且相应地有利地影响混合气分配。
最后能够在所述进气管的进气侧设置气体供给装置的气体混合器。
附图说明
下文通过其他细节进一步说明本发明的两个实施例。图示如下：
图1示出用于具有两个布置成V形的汽缸列的内燃机的进气设备的立体图，具有带弯曲部段的进气管、与之连接的进气歧管和布置在进气管的进气侧的气体混合器；
图2以穿过进气管中心延伸的纵截面图示出图1的进气设备；
图3示出沿着图1中所示的线III-III穿过进气管的弧部的横截面图；
图4示出根据图1中所示的线IV-IV穿过在通入到内燃机的两个进气歧管中的位置的区域中的进气管的另一横截面图；并且
图5示出用于直列式内燃机的替代的进气设备，具有布置在内燃机侧面的、带有弯曲部段的进气管。
附图标记列表
1进气设备
2汽缸头
3汽缸头
4进气管
4a进气法兰
4b弯曲部
4c弯曲部
4d弧部
4e支部
4f支架
4g支撑部
5气体混合器
6V形腔
7进气歧管
7a管接头
8进气歧管
8a管接头
9进气设备
10直列式内燃机
10a汽缸头
11进气设备
11a进气法兰
11b弯曲部
11c弯曲部
11d弧部
11f支架
12进气歧管
13节气门
具体实施方式
图1和2示出用于内燃机的进气设备1，所述内燃机具有布置成V形的汽缸列连同汽缸头2、3(在图3和4中示意示出)，所述进气设备具有穿通的进气管4，在其进气法兰4a处连接有气体混合器5(尤其是已知结构形式的环形混合器)。
基本上在内燃机的整个长度上并在由汽缸列和汽缸头2、3构成的V形腔6的内部延伸的进气管4具有带有两个弯成大约45度的弯曲部4b、4c(尤其参照图2)的S形的弯曲部段和经由直的过渡部段与之连接的围成大约270度的弧部4d。
向上凸起的弧部4d被回引到内燃机中心并在那里通过构造为V形的支部4e(图4)连接到两个布置在内燃机的V形腔6内部的进气歧管7、8的管状的管接头7a、8a上。进气歧管7、8以公知的方式在进气侧连接到内燃机的汽缸头2、3上。所述进气管4的弯曲部段4c在支部4e的区域内在其下方(参照图4)延伸并且在横截面形状方面必要时相应匹配。以有利的方式如此布置支部4e，从而使得气体已经大部分(至少90％、优选至少95％、尤其优选至少99％)混合。例如所述支部4e仅布置在转向至少160度、优选至少180度的混合段(Mischstrecke)之后。在所示的实施方式中，所述支部布置在270度转向后，从而仅在气体均质化/混合后才进行通往两个汽缸底座的流动分配(Flutenaufteilung)。
在实施例中，进气管从气体混合器5直到所述弧部4d的弯成大约180度的部段由塑料制成，并且与之连接的、带有大约为90度成形的弯曲部段的支部4e由轻金属制成。
此外，所述进气管4通过多个成形的支架4f(图1、3)固定在进气歧管7、8上并且借助用于加固弧部4d的支撑部4g(图1)设置。所述成形的支架能够用于容纳其他发动机构件、例如控制器或者电缆导引部(二者都未示出)。
在气体混合器5的文杜利部段中，按照内燃机的运行数据测量气体、例如特殊气体如生物气、合成气、天然气或LPG(液态气)，在此仅示例性地列举几个，所述气体与空气混合并且将所述燃料空气混合气或者气体空气混合气通过进气管4和进气歧管7、8导入内燃机。
为了获得尽可能均质的混合气而又没有大的压力损失，进气管4在从进气法兰4a到支部4e的长度上具有基本上相等的横截面面积。
在此，所述进气管4(图3)的横截面形状在S形的弯曲部段4b、4c中直至弧部4d或者沿着进而在弧部4d内为蛋形，其中椭圆度的程度沿流动方向来看增大并且在弧部4d的区域内大于在S形的弯曲部段4b、4c的区域内。所述增大优选稳定并且连续地实现，以避免出现棱角和过渡。通过所述弯曲部能够实现进气设备整体上紧凑的结构，其中由于进气管4的弯曲很大的弧部部段4d的椭圆度，沿进气管的纵截面观察(图2)，进气管4在弧部4d的区域中的外壁半径和内壁半径之间存在相对小的差别，这就导致管外侧和管内侧之间的流动差异也相对小并且流速梯度相应地也很小。因此尽管进气管在弧部4d的区域中曲率很大，但与具有近似圆柱形的横截面的圆管或圆形型材相比，仅会产生微小的压力损失。
图5示出用于直列式内燃机10的进气设备9的替代的设计方案，对其仅描述与上述实施例的主要差别。
进气设备9则具有带有弯曲部11b、11c的、S形的弯曲部段以及弯成大约270度的弧部11d的进气管11。在此如图所示，所述弯曲部11b、11c不同地构造为例如大约30度(11b)和60度(11c)。
所述进气管11在所述内燃机10的汽缸头10a的侧面从进气法兰11a开始在内燃机的整个长度上延伸地布置，并且通过弧部11d在所述内燃机10对置的端侧上连接到固定在汽缸头10a上的进气歧管12上。
在此仅示例性地在进气管11的弯曲部11b和11c之间布置节气门13。
此外，所述进气管11在此能够贯穿都由轻金属例如通过压铸工艺制造，并且借助至少一个铸造在进气管11上的支架11f固定在相邻的进气歧管12上。
所述进气设备9或进气管11的几何结构和功能基本上与图1至4所示的进气管4相同，因此不再赘述。

Claims (14)

1.一种用于具有多个汽缸的内燃机用于吸气式燃气发动机的进气设备，所述进气设备具有布置在内燃机机器侧面的至少一个进气歧管和用于燃料供给的装置之间的进气管，其特征在于，所述进气管（4；11）设有至少一个弯曲部段（4b、4c、4d；11b、11c、11d），所述这个弯曲部段或所述这些弯曲部段中至少一个弯曲部段具有大于180度的弧部（4d；11d），其中所述弧部（4d；11d）内部的横截面形状构造为蛋形。
2.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，所述弧部（4d；11d）前接有基本上S形的弯曲部段（4b、4c；11b、11d）。
3.根据权利要求2所述的进气设备，其特征在于，在所述基本上S形的弯曲部段（4b、4c；11b、11d）内部的横截面形状同样构造为蛋形。
4.根据权利要求3所述的进气设备，其特征在于，在所述进气管（4；11）中椭圆度的程度与相应的曲率半径匹配和/或沿流动方向增加。
5.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，所述进气管（4；11）的横截面面积构造得基本上相等。
6.根据权利要求2所述的进气设备，其特征在于，所述基本上S形弯曲部段具有两个分别围成30至60度的弯曲部。
7.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，所述进气管（4）布置在具有V形汽缸列的内燃机的向上敞开的V形腔（6）内部，其中所述进气管（4）从进气侧（4a）基本上在所述内燃机的长度上延伸并且经由所述弧部（4d）回引到内燃机中心并且在那里通入到两个侧面的进气歧管（7、8）中。
8.根据权利要求7所述的进气设备，其特征在于，所述进气管（4）的基本上S形的弯曲部段（4b、4c）在所述弧部（4d）的、横截面内构造为V形的支部（4e）下方延伸到所述侧面的进气歧管（7、8）中。
9.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，在直列式内燃机（10）中，所述进气管（11）从进气侧（11a）开始基本上在所述内燃机（10）的整个长度上并且经由所述弧部（11d）引向在所述内燃机（10）的对置的端侧上具有接头的进气歧管（12）。
10.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，在所述进气管（4；11）的进气侧（4a；11a）处设置气体供给装置的气体混合器。
11.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，用于燃料供给的装置是气体混合器。
12.根据权利要求1所述的进气设备，其特征在于，所述这个弯曲部段或所述这些弯曲部段中至少一个弯曲部段具有270度的弧部（4d；11d）。
13.根据权利要求4所述的进气设备，其特征在于，在所述进气管（4；11）中椭圆度的程度从所述基本上S形的弯曲部段（4b、4c；11b、11d）开始直到所述弧部（4d；11d）的规定的区域增加。
14.根据权利要求6所述的进气设备，其特征在于，所述基本上S形弯曲部段具有两个分别围成45度的弯曲部。
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