CN103562516B - 用于内燃机的用于引导供给气体流的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的用于引导供给气体流的装置（6），所述装置（6）能够安装为至少面向用于热力学调节气体流的热交换器（7）。装置包括第一槽道（15），称为中央槽道，用于气体流的循环，其通过壁（17）的第一部分（19）界定，且意图将气体流朝向交换器（7）的表面（40）的第一区域（20）引导，所述装置包括至少一个第二槽道（16），称为侧向槽道，用于气体流的循环，其通过壁（17）的第二部分（27）界定，且意图将气体流朝向交换器（7）的所述表面（40）的第二区域（28）引导。本发明还涉及内燃机的进气单元，并涉及用于装备有这样的装置的所述单元的空气箱。其还涉及用于包括这样的单元的内燃机的空气进气模块。

Description

用于内燃机的用于引导供给气体流的装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的用于引导供给气体流的装置，涉及一种内燃机的进气空气箱和涉及一种所述进气空气箱的空气入口箱，所有均配备有这样的引导装置。术语气体应理解为空气或空气和排放气体的混合物。
本发明特别作为气体进气装置而找到应用，用于允许所述气体进入机动车辆内燃机的气缸盖。
背景技术
机动车辆内燃机包括多个燃烧腔室，其每个由活塞、气缸和一部分气缸盖界定。这些燃烧腔室接收燃料和助燃剂的混合物，其意图被燃烧，以便产生由发动机产生的功。助燃剂包括空气，其可以或可以不被压缩，这取决于发动机是否配备有涡轮增压机。此外，空气可与燃烧气体混合；这些继而被称作再循环排放气体。进入燃烧腔室中的气体将在此称为供给气体。
已知的实践是通过冷却增加这些供给气体而增加它们的密度，例如通过使用空气/空气热交换器而鼓励供给气体和车辆之外的空气流之间的热交换。
还已知的实践是通过供给气体和液体流体之间的热交换而改善该冷却，所述液体流体循环通过供给气体通过的热交换器。这样的方案的有效性取决于热交换芯部的所有正面表面面积的使用和取决于分配跨过该表面面积的整体的供给气体的量。
不幸的是，包含内燃机的车辆舱室中可用的空间是有限的。难于设计能够均匀提供热交换器的整个表面面积的空气箱或管，特别是供给气体流平行于接收该流的热交换器的表面的平面时。此外，空气箱的入口表面面积通常明显低于接收供给气体流的交换器的表面面积。
在管中添加偏流器改善情况，但是偏流器导致不期望的压力降。此外，该偏流器是附加部件，其必须被添加至和固定到允许供给气体进入的进气空气箱，使得空气箱更难于制造。
发明内容
本发明的目的是解决上述描述的缺点，主要通过制造一种供给气体入口空气箱盖，或称为进气空气箱，其界定用于将这些气体引导到交换器的正表面的不同区域的至少两个管。
本发明的一个主题因此是一种用于内燃机的用于引导进入空气流或供给气体的装置，所述装置能够安装为至少面朝用于热力学调节气体流的交换器。装置包括第一槽道，称为中央槽道，用于气体流的循环，其通过壁的第一部分界定，且意图将气体流朝向交换器的面的第一区域引导，所述装置包括至少一个第二槽道，称为侧向槽道，用于气体流的循环，其通过壁的第二部分界定，且意图将气体流朝向交换器的所述面的第二区域引导。
壁在此形成装置的连续部分，且应意识到，该壁具有变形部，该变形部在小于壁的总宽度的宽度上延伸，该变形部侧向地以至少一个管为边界，供给气体流的一部分流通通过所述管。
根据本发明的第一特征，第一部分和第二部分被构造为改变气体流的方向，所述第一部分或变形部具有的轮廓沿气体流相对于装置的行进方向不同于第二部分的轮廓。这则确保供给气体流被发送至交换器的面的两个不同区域。
根据本发明的第二特征，中央槽道和侧向槽道并排延伸，至少部分地并排延伸。在此应理解，这些槽道均纵向地延伸，且它们安装为紧靠彼此。
根据本发明的另一特征，装置包括供给气体流出口段，壁的第一部分通过凹侧面朝出口段的第一弯曲区域形成并通过第二弯曲区域形成，该第二弯曲区域沿空气流被引导的方向定位在第一区域的连续部中，所述第二弯曲区域的凸侧面朝所述出口段。在此应理解，变形部通过第一和第二区域的曲率实现。
用于供给气体流的出口段被限定，例如通过装置的壁限定，该壁被设计为结束于可界定用于供给气体流的入口段和出口段二者的边缘。
根据本发明的又一特征，出口段的至少一部分在一个平面中延伸，且壁的所述第一部分包括第三区域，该第三区域沿空气流被引导的方向在第二区域的连续部中在平行于出口段的平坦部分的平面的平面中延伸。
根据本发明的又一特征，第三区域的平面与出口段的平坦部分的平面重合。
第一部分的第一、第二和/或第三区域可以是邻近的。
壁的第二部分具有第一弯曲表面，其凹侧面朝出口段，所述第一弯曲表面和所述第一和第二弯曲区域并排，即紧邻近于彼此。
有利地，壁的第二部分具有第二弯曲表面，第二弯曲表面沿空气流流动的方向位于第一弯曲表面的连续部中，且其凸侧面朝出口段，所述第二弯曲表面和所述第三区域并排，即紧邻近于彼此。
第二部分的第一和第二表面可以是邻近的。
再次有利地，侧向槽道通过第一侧界定并通过底部和第二侧界定，该第一侧结束于装置的壁的边缘，该第二侧以第一、第二和第三区域为边界，第一侧、底部和第二侧构成壁。
在此提及的装置可还包括第三槽道，用于气体流的循环，且通过壁的第三部分界定，该第三部分与壁的第一部分和第二部分不同。
在这样的情况下，中央槽道在侧向槽道和第三槽道之间延伸。第三槽道可具有与侧向槽道的轮廓相同的轮廓。
有利地，第一部分和第二部分一起形成所述壁。更有利的是，第三部分可还与第一部分和第二部分一起制造，以便形成单件壁，可以是用同一材料的同一制造操作的结果。
本发明还涉及一种内燃机的进气空气箱的空气入口箱，包括上述引导装置。
根据一个实施例，这可以是箱，其意图被附连到空气箱的本体，上述本体能够接收交换器。
本发明还涵盖一种内燃机的进气空气箱，能够接收用于热力学调节流通通过空气箱的供给气体流的交换器，所述空气箱包括如前述特征的任一项所述的用于引导所述气体流的装置。
在一个实施例中，空气箱包括形成为所述本体的一体部分的部分，所述部分具有开口，该开口被所述引导装置封闭。
本发明还涉及一种内燃机的空气进气模块，包括如上所述的空气箱，和设置在所述空气箱内的热交换器。
根据本发明的最首要的优势在于可以均匀地提供供给气体跨过交换器的整个表面面积。本发明由此允许以均衡的方式使用交换器。供给气体流的冷却由此更均匀，避免热点的产生，热点对内燃机的燃烧腔室的均和填充是致命的。交换器的总体效率因此被改进。
另一优势在于简化这样的装置的设计，该装置不使用附连部分，以将供给气体流引导到热交换器的表面面积的各不同区域。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优势在阅读以下给出的作为表示相对于附图的描述而更加显而易见，在附图中：
图1是用于允许供给气体流进入的进气空气箱的透视图，在其上安装有根据本发明的装置，
图2是根据本发明的一个实施例的引导装置的示意图，其组装到进气空气箱上；
图3是根据本发明的装置的一个实施例的透视图。
具体实施方式
图1示出了进气空气箱1，其意图被装配到车辆内燃机。该空气箱接收用于引导用于该发动机的进气气体流的装置6的一个实施例。在该图中，空气箱被示出为显示隐藏的细节，且仅其尖锐边缘是可见的，而引导装置被示出为不透明的。空气箱的透明本质暴露该装置的结构，特别是面朝空气箱1的内侧的壁的形状，该形状在此是变形。
该空气箱1包括，例如，本体2、空气入口箱和空气出口箱，其没有被示出。
本体2被设计为能够接收热交换器7，在此示出为透明平行六面体形式。本体2具有例如中空平行六面体的总体形状。本体2的中空部分形成壳体3，其可经由由边沿5界定的开口4访问。热交换器7安装在壳体3中。热交换器7包括四个周边边缘39，其界定热交换器芯部，用于冷却的供给气体流通过该热交换器芯部。该芯部因此通过两个面界定，第一面40面朝根据本发明的装置，而第二面41在芯部的与第一面40相反的那侧。
该热交换器7例如以平移运动插入通过开口8，且可使用适当器件封闭盖开口，例如其芯部束的端面。
该热交换器7热力学调节通过其的供给气体流。该气体流供给发动机的内部燃烧，且有利的是，通过冷却其而增加该流的密度，该功能通过热交换器7执行。
该热交换器7是空气/液体交换器，即能够将存在于供给气体流中的热能传递至循环通过形成在交换器中的槽道的冷却剂流体的交换器。该冷却剂例如是水，乙二醇已经被添加到水中。
其可以是具有由堆叠板构成的芯部的热交换器，所述板交替地限定用于第一流体(例如空气)的循环的间隙和用于第二流体的循环的间隙(例如液体)。间隙彼此连通用于第二流体的循环。用于第一流体的循环间隙与交换器的入口/出口面40、41流体连通。
作为替换例，芯部可以是管束，第一流体可通过该管。交换器的入口/出口面40、41则装配有集管板，管在空气入口和出口箱中管露出到集管板中。第二流体循环通过与管接触的本体。
本体2具有两个敞开面，其每个意图与交换器的面40和41的每个对应，供给气体流通过所述面，所述敞开面分别称为本体2的入口面和出口面，设置为面向入口箱和出口箱的敞开面。
本体2在一侧通过第一侧向壁21界定，在壳体3的与第一侧向壁相反的那侧由第二侧向壁24界定。第一侧向壁21和第二侧向壁24在平行平面或基本平行的平面中延伸。
出口箱的第一部分(未示出)例如从本体2的出口面延伸。该第一部分通过端壁封闭，从而其界定循环管，该循环管将供给气体流朝向空气出口箱的释放开口引导，所述释放开口连接至盖住内燃机的气缸盖。
在容纳热交换器的壳体3的与第一部分相反的那侧，空气入口箱包括第二部分12，其在周边上通过增强件13界定。
空气入口箱还包括进气开口14，经由该开口，供给气体流(特别是来自压缩机或涡轮增压机的)进入由空气箱1的壁限定的内燃容积。气体流自进气开口14且朝向热交换器7循环，限定该流相对于根据本发明的装置的循环方向或行进方向。
应该指出，进气开口14延伸所沿的平面平行于交换器的面40延伸所沿的平面，特别是与之重合，该面40紧面对根据本发明的引导装置6，还可以称该面为交换器的正表面。
第一部分和/或第二部分12例如形成为本体2的一体部分。
第二部分12通过根据本发明的引导装置6封闭。该装置由此形成盖，盖的功能是先导或引导后者朝向交换器的面40。因此应意识到，引导装置6面向交换器，因为该装置的至少一部分紧面对热交换器7。
该引导装置6被构造为限定中央槽道15和与中央槽道15分开的侧向槽道16，该侧向槽道16引导供给气体流循环。
中央槽道15通过装置的壁17的第一部分界定。其意图引导气体流朝向交换器的一个面的第一区域，特别是尽可能接近进气开口14的那个。侧向槽道16通过壁17的第二部分界定。其意图引导气体流朝向交换器的所述面的第二区域，特别是尽可能远离进气开口14的那个。这则有利于空气的良好分配。
图2在从上方观察进气空气箱1的视图中示出这些槽道15和16。可以指出，空气出口箱没有在该图中示出。
壁17结束于与界定空气箱的第二部分12的增强件13的形状互补的形状的边缘18。该边缘18由此形成上在壁17的边际处周界地延伸的连接器件。
边缘18界定引导装置6的两个部分，所述部分借助通过本体2的第一侧向壁21的平面彼此虚拟地分开，该壁位于进气开口14和热交换器7之间。第一部分称为进口段22，因为这是供给气体流处于被引入到引导装置6中的过程中的区域。第二部分称为出口段23，因为它对应于装置的供给气体流离开该装置的部分。该出口段23借助通过本体2的第一侧向壁21的平面和借助通过第二侧向壁24的平面界定。换句话说，其面向空气入口箱的一个面。
中央槽道15在其底部处通过壁17的第一部分19界定或以之为边界，该第一部分通过壁的中央部分沿横向于装置的轴线形成。壁17的第一部分19构造为改变气体流的方向，且将其朝向热交换器7的正面40的第一区域20发送。该第一区域20通过最靠近进气开口14的交换器表面形成。该构造特别通过壁的第一部分19的第一弯曲区域25实现。该第一弯曲区域25的凹侧面朝出口段23，且更准确地，面朝本体2的第一侧向壁21。换句话说，第一弯曲区域25的凹侧面朝出口箱的敞开面，其意图与本体2的入口面对齐。
该第一弯曲区域25沿空气流流通的方向位于入口段22的连续部中。一起考虑，这些例如采取大致圆横截面的柱体的一部分的形式，其轴线特别位于本体2的第一侧向壁21的平面中和/或其半径是入口箱的长度的五分之一的量级。
该第一弯曲区域25沿空气流流通的方向以紧邻近它的方式作为第二弯曲区域26延续，第二弯曲区域的曲率沿与第一弯曲区域25的曲率相反的方向朝向。换句话说，第二弯曲区域26的凹侧面朝空气箱的外侧。相应地，第二弯曲区域26的凸侧由此面朝交换器的面40，或换句话说，面朝出口段23。
第一部分19还包括第三区域29，其沿平行于出口段23的平面的至少一部分的平面延伸，该部分在该情况下是紧邻近于本体2的第二侧向壁24的部分。该第三区域29是平的，且沿空气流流通的方向延续第二弯曲区域26。在替换例中，该第三区域29延伸所沿的平面与在此之上提及的部分的平面重合。换句话说，其平行于空气入口箱的敞开面。
侧向槽道16通过壁17的第二部分27界定或以之为边界，该第二部分与壁17的第一部分19不同。该壁17的第二部分27侧向地界定根据本发明的装置。侧向槽道16在入口段22大致沿形成本体2的第一侧向壁21的平面开始，并在出口段23的整个长度上方延续。因为中央槽道15也沿该第一侧向壁21的平面开始，应该注意，中央槽道15和侧向槽道16靠近彼此从该区域纵向地延伸。
第二壁被设计为改变供给气体流的方向，且由此将其发送至热交换器7的面40的第二区域28，该区域通过穿过交换器的面40的平面的部分形成，其在交换器的面40的第一区域20的与进气开口14相反的那侧上。
应注意到，第一部分19沿空气流流通的方向定位在第二部分27之前。换句话说，第一部分19在第二部分27的上游，这两个部分一起形成壁17。
图3是根据本发明的引导装置的透视图。中央槽道15通过壁17的第一部分19界定，该第一部分19通过第一弯曲区域25形成，第一弯曲区域被第二弯曲区域26跟随，直的第三区域29在该第二弯曲区域的端部处延伸。
侧向槽道16通过壁17的第二部分27界定，且在其底部处具有第一弯曲表面30，该第一弯曲表面的凹侧面朝出口段23。该第一弯曲表面30侧向地紧邻近限定中央槽道15的第一和第二区域25和26。第二部分27还包括第二弯曲表面31，其在第一弯曲表面30的连续部中沿空气流流通的方向延伸，且其凸侧面朝出口段23，其凹侧由此面朝被根据本发明的装置封闭的空气箱的外侧。最后，应该指出，第二弯曲表面31侧向地紧邻近第三区域(即，与之并排)，该第三区域29形成壁17的第一部分19的部分。
侧向槽道16通过第一侧32界定，该第一侧沿根据本发明的装置纵向地延伸。该侧向槽道16还通过底部33界定，该底部构成壁17。最后，侧向槽道16通过构成壁17的第二侧34界定，该第二侧从底部33延伸，或换句话说，自第一和第二表面30和31延伸到第一、第二和第三区域25、26和29。该第一侧32、该底部33和该第二侧34物理上体现了界定侧向槽道16的壁17的第二部分27。
在图3中示出的引导装置6包括用于气体流的流通的第三槽道37。该第三槽道通过壁17的第三部分(在图2中附图标记为38)界定。该第三槽道37，例如以与侧向槽道16的形状完全相同的方式构造，且可参考侧向槽道16的描述以理解其构造。在这样的情况下，第三槽道37将供给气体流朝向热交换器7的第二区域28引导。
作为替换例，该第三槽道37可设计为改变供给气体流的方向或将其朝向交换器的第三区域引导，该区域与交换器的平面40的第一区域20不同，且与第二区域28不同。由此应意识到，在该替换例中，第三槽道37通过壁部分17界定，该壁部分使用的形状与限定中央槽道15的第一壁部分不同，且与限定侧向槽道16的第二壁部分不同。
在可应用于上述提到的两个方案的又一替换例形式中，其中，存在三个槽道15、16和37，中央槽道15在侧向槽道16和第三槽道37之间延伸。由此，中央槽道15在一侧通过侧向槽道16包围，在另一侧通过第三槽道37包围，至少在形成中央槽道15的第一壁部分的第一区域25的连续部中。
根据本发明的引导装置被制造为单个单元。由此应意识到，中央槽道15和侧向槽道16被同时模制，在相同的模具中用相同的材料。如果装置并入有第三槽道37，其与第一和侧向槽道作为单个单元制造。由此应意识到，边缘18、构造为界定中央槽道、侧向槽道和第三槽道(在存在的情况下)的壁17由相同材料形成，并形成同一个部分。
壁17还可具有肋(未示出)，其目的是机械增强壁17。
还可注意到，根据本发明的装置的一个优势是，其允许如此配备的箱具有更大的刚度，这特别是由于侧部34，其本身限定增强肋。
本发明没有对上述描述的引导装置的总体形式限制，具有能够将发动机供给气体流分为两个子流且将它们朝向交换器上的面的不同区域引导的壁的任何部分都落入本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的用于引导供给气体流的引导装置(6)，所述引导装置(6)能够安装为至少面朝用于热力学调节气体流的热交换器(7)，所述装置包括第一槽道(15)，称为中央槽道，用于气体流的循环，其通过壁(17)的第一部分(19)界定，且意图将气体流朝向热交换器(7)的面(40)的第一区域(20)引导，所述装置包括至少一个第二槽道(16)，称为侧向槽道，用于气体流的循环，其通过壁(17)的第二部分(27)界定，且意图将气体流朝向热交换器(7)的所述面(40)的第二区域(28)引导，其中
由壁(17)的第一部分(19)和第二部分(27)引导的气体流在接触热交换器(7)的所述面(40)时基本平行于所述面(40)。
2.如权利要求1所述的引导装置，其中，第一部分(19)和第二部分(27)被构造为改变气体流的方向，所述第一部分或变形部(19)具有的轮廓沿气体流的行进方向不同于第二部分的轮廓。
3.如前述权利要求1和2中的任一项所述的引导装置，其中，中央槽道(15)和侧向槽道(16)至少部分地并排延伸。
4.如权利要求1和2中的任一项所述的引导装置，包括气体流出口段(23)，壁(17)的第一部分(19)通过凹侧面朝出口段(23)的第一弯曲区域(25)和通过第二弯曲区域(26)形成，该第二弯曲区域沿空气流被引导的方向定位在第一弯曲区域(25)的连续部中，所述第二弯曲区域(26)具有朝所述出口段(23)的凸侧面。
5.如权利要求4所述的引导装置，其中，出口段(23)的至少一部分在一个平面中延伸，且其中，壁(17)的所述第一部分(19)包括第三区域(29)，该第三区域沿空气流被引导的方向在第二弯曲区域(26)的连续部中，在平行于出口段(23)的平坦部分的平面的平面中延伸。
6.如权利要求5所述的引导装置，其中，第三区域(29)的平面与出口段(23)的平坦部分的平面重合。
7.如权利要求5和6中的任一项所述的引导装置，其中，壁(17)的第二部分(27)具有第一弯曲表面(30)，其凹侧面朝出口段(23)，所述第一弯曲表面(30)和所述第一和第二弯曲区域(25、26)并排。
8.如权利要求7所述的引导装置，其中，壁(17)的第二部分(27)具有第二弯曲表面(31)，第二弯曲表面沿空气流流通的方向位于第一弯曲表面(30)的连续部中，且其具有朝出口段(23)的凸侧面，所述第二弯曲表面(31)和所述第三区域(29)并排。
9.如权利要求1和2中的任一项所述的引导装置，包括第三槽道(37)，用于气体流的循环，且通过壁(17)的第三部分(38)界定。
10.如权利要求9所述的引导装置，其中，中央槽道(15)在侧向槽道(16)和第三槽道(37)之间延伸。
11.如权利要求10所述的引导装置，其中，第三槽道(37)具有与侧向槽道(16)的轮廓相同的轮廓。
12.一种内燃机的进气空气箱的空气入口箱，包括如权利要求1至11中的任一项所述的引导装置。
13.一种内燃机的进气空气箱(1)，能够接收用于热力学调节流通通过空气箱的供给气体流的热交换器(7)，所述空气箱包括如权利要求1至11中的任一项所述的用于引导所述气体流的引导装置(6)。
14.如权利要求13所述的进气空气箱，包括本体(2)，能够接收热交换器(7)，和形成为所述本体(2)的一体部分的部分(12)，所述部分(12)具有开口，该开口被所述引导装置(6)封闭。
15.一种内燃机的空气进气模块，包括如权利要求13和14中的任一项所述的空气箱和设置在所述空气箱内的热交换器。
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