CN1074506C - 发动机的进气加热器和空气输送总成 - Google Patents

Abstract

所提供的整体式进气输送装置通过将进气歧管和进气加热器整体地结合在发动机的缸盖内而可使发动机的尺寸最小。另外，所提供的进气加热器可以很容易地安装在现有发动机上而费用和改动最少。空气加热器包括一个加热部件和一个支承框架，其中，加热部件和基本整个加热器框架支承在由输送管道和进气歧管形成的进气通道中。框架包括在缸盖和空气输送管道之间延伸的最小厚度的安装法兰，使得空气加热器对于发动机的高度影响最小。

Description

发动机的进气加热器和空气输送总成

本发明涉及容许空气加热器在发动机上的简单而有效地安装而使发动机的尺寸最小的用于内燃机的改进的进气加热器总成。

众所周知，当环境温度足够低时，柴油机需要帮助，例如加热空气，以便能够使发动机起动。因此，一直在努力通过提供用于增加进气温度的装置来改善发动机的冷起动和暖车。另外，现代涡轮增压和后冷却发动机要求在某些工作条件下对进气进行加热，以便避免白烟和其它不希望有的排气排放物的出现。授予Reid的美国专利3977377公开了一种加热进气的方法，它包括一个燃烧器，用于将燃油喷雾注入燃烧器总成中，以便与进气一起燃烧。产生的火焰足以加热进气而容许起动并使白烟最少。然而，采用燃烧器总成需要将一个单独的壳体安装在与发动机缸盖分开形成的进气歧管上。因此，Reid的燃烧器总成不利地增加了发动机的总尺寸。另外，已经发现，燃烧器式的空气加热器在某些应用场合不如其它加热器，并且与其它可行的加热装置比较往往复杂和昂贵。

另外一种惯用的空气加热器是利用型线的带电时产生热量的电阻加热器。授予Lake的美国专利1276083公开了一种包括一个布置在每个发动机气缸中的环的发动机的电气加热器。该环连接在电源上，并且当通电时变得足够热，从而可以在起动发动机以前提高燃烧室内的温度，借此确保燃料点火和发动机起动。然而，该设计需要在每个发动机气缸中采用一个电板，因此是昂贵的并且难于维护。另外，该设计还要求采用特殊设计的缸盖，其带有在许多惯用发动机上都没有的各种连接件。因此Lake的加热器在不花费昂贵的开支的情况下是不能在现有发动机上进行翻新改装的，那些费用主要与现有发动机缸盖的大量修改或者提供完全新的缸盖有关。美国专利909898,909899和1327384都公开了有助于燃料点火的布置在发动机气缸内的电气燃料蒸发器。然而这些装置都有与Lake的加热器同样的缺点。

授予Nakamura等人的美国专利4682576和授予Roulalet的美国专利两者都公开了一种布置在进气歧管中的电气空气加热器。然而，该电气加热器布置在缸盖的上游并且进气歧管与发动机缸盖分开形成。因此，该加热器的安装增加了沿着必须予以密封的歧管的接缝的数量。另外，该空气加热器和歧管增加了发动机的外部范围，因此往往增加发动机的尺寸而超出特定应用场合下的容纳限制。

公开号为4121075的德国专利申请大概地公开了一种布置在与唯一一个气缸连通的分支导管中的空气加热器。美国专利2139777，4108953和4325344都公开了安装在与发动机缸盖分开的进气歧管中的燃料气化装置。在这些参考资料中公开的加热器和空气输送总成都有在上面提到的那许多缺点。

因此，需要一种能够简单地不昂贵地整体地安装在发动机上而还可使发动机的尺寸最小的进气加热器和空气输送总成。

因此，本发明的一个目的是克服现有技术的缺点并且提供一种能够有效地加热发动机的进气的，简单又不昂贵的空气加热器和空气输送装置。

本发明的另外一个目的是提供一种能够安装在与发动机的缸盖整体地形成的进气歧管中的空气加热器。

本发明的另外一个目的是提供用于安装在一个空气输送装置中的空气加热器，以便使加热总成的尺寸最小，借此使发动机的尺寸最小。

本发明的另外一个目的是提供一个布置在一个延长的空气歧管中能够有效地加热流经该延长的歧管的空气的空气加热器，以便有助于冷发动机的起动。

本发明的另外一个目的是提供一个能够容易地安装在现有发动机上而对进气输送总成的尺寸没有重大影响的空气加热器，借此可以将发动机的尺寸保持在发动机应用所容许的的容纳限制范围内。

本发明的另外一个目的是提供一个整体地结合入发动机的缸盖中的包括一个进气歧管和加热器的整体的空气输送总成。

这些和其它目的是通过提供这样一种进气加热器而达到的，它能够安装在整体地形成在内燃机的缸盖中的进气歧管中，用于对沿着进气流动通路而进入多个发动机气缸的进气进行加热，包括：一个用于连接在缸盖上的加热器框架部件和一个连接在该加热器框架部件上用于加热进气的加热部件。当空气加热器安装在发动机上时该加热部件位于形成在缸盖中的整体进气歧管中。该框架部件还包括一个基本布置在一个安装平面上的法兰部分，使得该加热部件可以沿着在该法兰部分下游的该进气流动通路布置在该安装平面的一侧。该框架部件可以是长形的，并且该法兰部分可以围绕着该长形框架部件的周边延伸。另外，该框架部件还可以包括从该法兰部分横向于该安装平面延伸的两个侧壁。该加热部件可以安装在该两个侧壁之间并且可以包括一个电阻加热器。该侧壁部分之一可以包括一个通路口，以便为在电源和该加热部件之间的电气连接件提供通路。

本发明还提供一种用于将进气输送给带有缸体的内燃机的多个气缸的进气输送总成，包括一个安装在缸体上的缸盖和包括一个在其内形成的用于将进气输送给发动机的多个气缸的整体进气歧管室。该进气加热器至少局部地安装在该整体进气歧管室中，该整体的进气歧管室可以形成在缸盖的上表面上，该上表面与啮合着缸体的缸盖下表面相对。该缸盖最好包括形成在其多个侧表面之一上的连接器孔，用于接纳连接着该加热部件和电源的电气连接器。该加热器框架包括一个沿着缸盖的上表面延伸的安装法兰，和从该安装法兰伸入该整体的进气歧管室用于支承该加热部件的侧壁。该空气输送总成还可以包括一个邻近该缸盖的上表面安装的空气输送导管，该空气输送导管限定一个与该整体的进气歧管连通的进气输送通道，并且包括一个导管法兰。该导管法兰，该加热器安装法兰和该缸盖的上表面都包括多个安装孔，各组安装孔相互对中，以便接纳用于将各法兰固定在一起的相应的安装螺栓。

本发明还提供一种进气输送总成，它包括一个具有用于将进气输送给发动机的多个气缸的整体进气歧管室的缸盖。该缸盖包括一个用于啮合该缸体的第一表面，和一个与该第一表面对置地形成的第二表面。该进气输送总成还包括一个在缸盖上邻近第二表面安装的用于限定一个空气输送通道的空气输送导管。该总成还包括一个布置在整体的进气歧管和输送导管之一或两者中的具有加热部件的进气加热器。该加热器还包括一个用于支承着该加热部件的加热器框架部件，该加热器框架部件包括一个以压缩对接关系布置在空气输送导管和缸盖的第二表面之间的法兰部分。该框架部件的法兰部分具有一个用于使空气输送导管和缸盖的上表面之间的距离最小的预定的最小厚度。

图1是合并有本发明的空气加热器和空气输送总成的发动机的端视图；

图2是示出本发明的空气输送总成的部件连接情况的总成立面图；

图3是本发明的空气加热器的透视图；

图4是本发明的空气输送总成的局部剖视图。

请参阅附图1和2，其中示出了如应用于有含发动机气缸(未示出)的缸体14的6缸发动机的本发明的空气加热器10和本发明的空气输送总成12。一般来说，空气输送总成12包括连接在发动机的气缸盖16和空气输送导管18之间的进气加热器10，以便加热器10可以有选择地予以通电，来加热流入发动机的空气。

缸盖16包括对接地与发动机的缸体14安装在一起的下表面20和形成得与下表面20相对的上表面22以及连接下表面20和上表面22的侧表面24。一个延长的总的进气歧管26整体地形成在缸盖16中，并且从上表面22向内延伸。整体的进气歧管26设计得可以将从空气输送导管18接纳的进气输送给通至每个发动机气缸的各个进气通道。

空气输送导管18包括用于接纳例如来自涡轮增压器30的进气的一个进气口28和用于将空气引入歧管26的一个延长出气口29。导管18还包括一个围绕出气口29周围延伸的导管法兰32，从而形成一个大致矩形的安装表面，该矩形安装表面与缸盖16的位于围绕进气歧管26周围的上表面22相对应。空气输送导管18还包括形成在导管法兰32上的安装孔34，用于与形成在缸盖16的上表面22上的对应孔36相对中。空气输送导管18不仅可以起到一个将进气引入整体的进气歧管26的进气歧管盖的作用，而且可以起到一个后冷却器或热交换器的作用。作为一个后冷却器，导管18起到冷却进气的作用，以便增加充入空气的密度，从而容许提高容积效率，以便改善发动机的性能。导管或后冷却器18包括提供流经布置在导管18内的一组管子或热交换器通道(未示出)的发动机冷却剂的发动机冷却剂进口和出口连接装置38,40。

为了确保本发明的进气加热器总成的最佳运作，进气加热器10布置在导管或后冷却器18和每个发动机气缸的进气口之间。进气加热器10包括一个加热器框架部件42和一个由框架部件42支承的的加热部件44。如图2和3所示，加热器框架部件42包括一个大致与导管法兰32的形状相应的安装法兰部分46。法兰部分46包括分别与导管法兰32和缸盖16的安装孔34，36相对应并且布置得与其对中的安装孔48。衬垫49提供一个在法兰46和缸盖16之间的密封连接。螺栓51穿过每组对中的安装孔，以便将导管18和加热器10固定在缸盖16上。法兰部分46总地布置在一个安装平面内，以便布置在导管法兰32和上表面22之间。框架部件42还包括对置的侧壁50，每个侧壁从框架部件42的内边缘沿着一个方向横向延伸。每个侧壁50包括向着对置的侧壁延伸的两个隔开的导轨52，以便形成对置的延长的安装槽54。

加热部件44布置在侧壁50之间的每个安装槽54中。加热部件44最好是由长条形状的电阻材料弯曲后形成多个在侧壁50之间延伸的隔开的加热板56的电阻加热器。如图3所示，加热部件44除了在一端通过螺钉58与加热器框架42接地连接以外，与框架42是电气绝缘的。加热部件44的另外一端60通过一个电气连接件62连接在电源上。加热器框架42通过一个一端连接在从法兰46延伸出来的突耳63上另外一端连接在发动机上的接地搭接片61而接地。

请参阅附图4，其中，加热器框架42还包括于加热部件44的对置端部60处分别在侧壁50之间延伸的上和下横向壁64和66。一个布置在侧壁50中间的竖向壁68连接着上和下臂64和66。竖向壁68包括一个其内布置着绝缘孔圈72的中央通道70。框架42的每个侧壁50包括一个布置得与中央通道70对中的通入口74。电气连接器62包括一个带头螺钉76和一个有中央孔80的长螺母78。带头螺钉76穿过在加热部件44的对置端60处形成的一个孔和穿过中央通道70进入中央孔80，因而与螺母78螺纹啮合。一组布置在竖向壁68两侧的垫圈将螺母78和加热部件44的对置端60与框架42的接触的竖向壁68分开。另外，带头螺钉76和螺母78由导电材料制成，而绝缘孔圈72和在竖向壁68两侧的垫圈中的至少一个由绝缘材料制成，以便使螺母78，带头螺钉76和对置端60与框架部件42电气绝缘。

一个连接器孔82形成在缸盖16的侧壁中，并与通入口74之一对中。电气连接器62还包括一个以螺纹固定在缸盖16的连接器孔82的接头塞84。接头塞84包括一个用于接纳一个中空绝缘套88的中央通道86。一个螺杆90穿过中央通道86和中空绝缘套88进入螺母78的中央孔80而与在螺母78的内表面上形成的互补螺纹相啮合。拧固在螺杆90上或与其整体构成的一个锁母92靠在绝缘套88上，以便将绝缘套88和螺杆90固定在位。结果，在加热部件44的对置端60和螺杆90的外端之间便产生了绝缘的电气连接，然后螺杆90的外端连接在一个电源上，以便向加热部件44提供电流。

在工作中，本发明的空气加热器可以通过惯用的和已知的控制装置有选择地予以通电，以便加热从导管或后冷却器18流入的进气，从而改善发动机的冷起动和加速发动机的暖车。也可以在发动机的某段工作期间，利用进气加热器10来改善燃烧过程。加热部件44的形状是长的，以便穿过相当一部分长度的整体进气歧管26，借此提供优越的热量分布。

本发明的进气加热器10和空气输送总成12相对于惯用的空气加热器和空气输送总成有明显的优点。许多惯用的空气输送总成提供有沿着空气输送导管安装的空气加热器壳体，使得空气加热器壳体的高度和宽度大大地增加了发动机的整体高度和宽度。然而发动机尺寸的增加往往使得发动机的尺寸超出了特定发动机用途的容纳限制之外。另外，惯用的进气壳体不容易在现有发动机上作翻新改进。本发明通过提供能够悬置在在发动机的缸盖中形成的整体进气歧管上的进气加热器而导致许多优于惯用空气输送总成的优点。通过整体进气歧管26和独特设计的本发明的进气加热器10的组合采用，就产生了一种能够有利地利用整体进气歧管的容积来容纳进气加热器10的空气输送总成。结果，基本上包括框架部件42和加热部件44的整个加热器便可布置在整体进气歧管26内。通过使空气滤清器和缸盖重叠和通过限制在整体进气歧管26外侧延伸的框架部件42的部分，本发明的整体的进气输送和加热器总成可以使发动机的尺寸最小，因此，容许该发动机应用在有发动机机组尺寸限制的许多应用场合。

另外，通过利用简单的法兰装置，本发明的空气加热器10可以很容易地在现有发动机上进行翻新改进，而无需显著地增加发动机的尺寸。安装法兰部分46的厚度仅约为3毫米，因此，仅仅是稍稍影响发动机的尺寸。另外，法兰46可以很容易地形成具体数量和形式的安装孔，来与现有发动机的缸盖和输送导管上的安装孔相对应。在许多惯用发动机中，空气输送导管18起着带有热交换器管或翼片的后冷却器的作用，这些热交换器管或翼片携带着发动机的冷却剂布置在整个导管中。许多这些发动机还包括由安装在发动机的缸盖上的单独的导管形成的进气歧管。然而本发明通过将进气加热器和进气歧管两者与缸盖结合为一个整体，而避免了采用沿着空气进气导管安装的其它分离的大壳体。因此，本发明提供了可以在现有发动机上很容易地进行翻新改进的简单而便宜的进气加热器。另外，本发明提供了一种可以有利地使发动机尺寸最小的紧凑的从审美学观点更加令人愉悦的空气输送总成。

本发明的整体的空气输送总成和进气加热器实际上可以应用在要求输送进气的任何内燃机，包括直列发动机和V形发动机上。本发明的进气加热器作为用于在现有发动机上进行翻新改进的售后改装产品是特别有利的。

Claims (19)

1．一种用于对沿着进气流动通路而进入多个发动机气缸的进气进行加热，并能够安装在整体地形成在内燃机的缸盖中的进气歧管上的进气加热器，包括：

一个用于连接在缸盖上的加热器框架部件；和

一个连接在该加热器框架部件上用于加热进气的加热部件，其中，当空气加热器安装在发动机上时该加热部件位于形成在缸盖中的整体进气歧管中。

2．如权利要求1所述的进气加热器，其特征在于，该框架部件还包括一个基本布置在一个安装平面的法兰部分，该加热部件沿着在该法兰部分下游的该进气流动通路布置在该安装平面的一侧。

3．如权利要求2所述的进气加热器，其特征在于，该框架部件是长形的，并且该法兰部分围绕着该长形框架部件周边延伸。

4．如权利要求3所述的进气加热器，其特征在于，该框架部件还包括从该法兰部分横向于该安装平面延伸的两个侧壁部分，该加热部件安装在该两个侧壁部分之间。

5．如权利要求4所述的进气加热器，其特征在于，该加热部件是一个电阻加热器，并且该侧壁部分之一包括一个通路口，以便为在电源和该加热部件之间的电气连接提供通路。

6．一种安装有权利要求1所述的进气加热器用于将进气输送给带有缸体的内燃机的多个气缸的进气输送总成，它包括有一个安装在缸体上的缸盖，所述缸盖具有一个在其内形成的用于将进气输送给多个气缸的整体进气歧管室，所述进气加热器至少局部地安装在该整体进气歧管上，所述进气输送总成的特征在于，所述缸盖包括一个用于啮合该缸体的下表面，一个与该下表面对置地形成的上表面，和多个连接该上表面和下表面的侧表面，该整体的进气歧管室形成在该上和该多个侧表面之一上。

7．如权利要求6所述的进气输送总成，其特征在于，该整体的进气歧管室形成在该上表面上。

8．如权利要求6所述的进气输送总成，其特征在于，该进气加热器装置包括一个电阻加热部件，该缸盖包括形成在该多个侧表面之一上的连接器孔，还包括穿过该连接器孔以便在该电阻加热部件和电源之间提供电气连接的电气连接器。

9．如权利要求7所述的进气输送总成，其特征在于，该进气加热器装置包括一个加热部件和一个支承着该加热部件的加热器框架，该加热器框架包括一个沿着该缸盖的该上表面延伸的安装法兰，和从该安装法兰伸入该整体的进气歧管室用于支承该加热部件的侧壁。

10．如权利要求9所述的进气输送总成，其特征在于，该加热器框架是长形的，并且该安装法兰围绕着该加热器框架周边延伸。

11．如权利要求8所述的进气输送总成，其特征在于，该空气加热器装置还包括一个支承着该加热部件的加热器框架，该加热器框架包括一个通路口，该电气连接器穿过该通路口，以便与该加热部件电气连接。

12．如权利要求8所述的进气输送总成，其特征在于，该电阻加热部件完全位于该整体的进气歧管室内。

13．如权利要求9所述的进气输送总成，其特征在于，还包括一个邻近该缸盖的上表面安装的空气输送导管，该空气输送导管限定一个与该整体的进气歧管连通的空气输送通道，该空气输送导管包括一个导管法兰，该导管法兰，该加热器安装法兰和该缸盖的上表面都包括多个安装孔，还包括多个安装螺栓，每个该安装螺栓穿过相应的一组该安装孔来啮合该缸盖，以便将空气输送导管和该加热器框架固定在该缸盖上。

14．如权利要求13所述的进气输送总成，其特征在于，该空气输送导管包括一个导管法兰，该导管法兰，该加热器法兰部分，该缸盖的该第二表面都包括多个安装孔，还包括多个安装螺栓，每个该安装螺栓穿过相应的对中的一组该安装孔来啮合该缸盖，以便将该空气输送导管和该加热器框架部件固定在该缸盖上。

15．一种用于将进气沿着进气流动通路输送给具有缸体的内燃机的多个气缸的进气输送总成，包括：

一个安装在缸体上的缸盖，它包括在其内形成的用于将进气输送给多个气缸的一个整体的进气歧管室，该缸盖包括用于啮合该缸体的一个第一表面和与该第一表面对置形成的一个第二表面；

一个邻近该第二表面安装在该缸盖上的空气输送导管，该空气输送导管限定一个与该整体的进气歧管室连通的空气输送通道；和

一个沿着进气流动通路安装的进气加热器装置，该进气加热装置包括一个位于该整体的歧管室和该输送导管之一中的加热部件，和一个支承着该加热部件的加热器框架部件，该框架部件包括一个以压缩对接关系位于该空气输送导管和该缸盖的该第二表面之间的法兰部分，该法兰部分有一个预定的最小厚度，以便使该空气输送导管和该缸盖的该上表面之间的距离最小。

16．如权利要求15所述的进气输送总成，其特征在于，该法兰部分基本布置在一个安装平面内，该加热部件沿着在该安装平面的下游的该进气流动通路布置在该法兰部分的一侧。

17．如权利要求16所述的进气输送总成，其特征在于，该框架部件和该加热部件是长形的，并且该法兰部分围绕该框架部件的周边延伸。

18．如权利要求15所述的进气输送总成，其特征在于，该加热器框架部件还包括从该法兰部分伸入该整体的进气歧管室的两个侧壁部分，该加热部件安装在该两个侧壁部分之间，该加热部件是一个电阻加热器。

19．如权利要求15所述的进气输送总成，其特征在于，该加热部件包括一个电阻加热部件，该缸盖包括多个连接着该第一表面和该第二表面的侧表面，该缸盖包括形成在该多个侧表面之一上的连接器孔，还包括穿过该连接器孔以便在该电阻加热部件和电源之间提供电气连接的电气连接器。

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