CN108368801A - 内燃机的空气导向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向机动车内燃机供应空气的空气导向系统(1)，所述空气导向系统包括空气收集空间(4)、第一空气入口(2)和另一空气入口(3)，其中，空气收集空间(4)能由这些空气入口(2、3)供应空气，第一空气入口(2)具有空气控制阀(5)，借助该空气控制阀能选择性关闭第一空气入口，并且所述另一空气入口(3)具有另一空气控制阀(6)，借助所述另一空气控制阀能选择性地关闭所述另一空气入口，并且设有浮力体(7)，该浮力体能通过按测地学上升的水位(8、9)运动并且该浮力体与第一空气入口(2)的空气控制阀(5)的关闭元件(10)作用连接，所述关闭元件(10)在水位上升时能从打开状态转入关闭状态，在所述打开状态中第一空气入口(2)与空气收集空间(4)导流连接，在所述关闭状态中该导流连接中断，其特征在于，所述关闭元件(10)具有该浮力体(7)。

Description

内燃机的空气导向系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、用于向内燃机供应空气的空气导向系统。这种空气导向系统由现有技术、尤其是由DE 19613860 A1已知。
背景技术
内燃机在机动车中设置用于通过添加空气来使燃料氧化并将释放的能量转化为机械功率(转速、扭矩)。供应给内燃机的空气必须在质和量方面满足一定的要求。空气导向系统的一个已知问题在于：尤其是当车辆涉水行驶时，水进入内燃机中并且因此过少的空气或被水污染的空气进入内燃机中。当供应的空气中的含水量超过一定阈值时，可损坏内燃机，这种损坏作为所谓的水锤已知。
DE 19613860 A1公开了一种空气导向系统，其为了吸入用于内燃机的空气具有第一和第二端口。此外，该系统具有设置在管道内的滑阀，该滑阀可通过进入管道中的水移动。通过滑阀的移动可引起关闭装置的运动，通过该关闭装置可关闭第一端口并且开启第二端口，从而可根据管道中的水位来控制进气路径。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种具有改进的运行可靠性的空气导向系统。该任务通过根据权利要求1的空气导向系统来解决。
术语“用于向机动车内燃机供应空气的空气导向系统”在本发明意义中可理解为用于从车辆周围环境向内燃机燃烧室中供应空气的装置。
在本发明意义中，术语“第一空气入口”可理解为这样的凹口，通过该凹口空气可按计划地流入空气导向系统中。此外，空气导向系统具有也构造为凹口的另一空气入口，空气也可通过所述另一空气入口流入空气导向系统中。此外，优选所述空气入口可选择性地被阻断。在此，所述另一空气入口在几何上与第一空气入口间隔开地设置。优选所述另一空气入口在空气导向系统的按计划运行中设置在第一空气入口上方。
优选所述另一空气入口相对于第一空气入口设置在更高的测地学高度上，优选所述另一空气入口的横截面的面质心——空气通过该横截面经由所述另一空气入口流入空气导向系统中——相对于第一空气入口的这种横截面的面质心并且特别优选所述另一空气入口的最低点相对于第一空气入口的最高点设置在更高的高度上。尤其是通过两个空气入口的这种设置可实现在水位上升时、例如在被水淹没的道路上行驶时，特别是水即将进入空气导向系统时，第一空气入口关闭，并且随后所述另一空气入口打开，基于其设置不会有水经由所述另一空气入口进入。
在本发明意义中术语“空气收集空间”可理解为既可由第一空气入口也可由所述另一空气入口供应空气的空间。空气收集空间尤其是可理解为空气过滤器壳体或空气过滤器壳体的一部分。进一步优选空气收集空间可理解为可连接到空气过滤器壳体的管道区段。尤其是在空气收集空间中设有用于净化供应给内燃机的空气或其一部分的空气过滤器。优选通过所述另一空气入口流入的空气可部分或优选完全通过旁路绕过空气过滤器。
第一空气入口的阻断可通过一个空气控制阀来实现，在此该空气控制阀尤其是构造用于选择性地关闭第一空气入口。进一步优选所述另一空气入口的阻断可借助另一空气控制阀实现，在此所述另一空气控制阀尤其是设置用于选择性地关闭所述另一空气入口。通过相应操控所述空气控制阀可实现所述空气入口和所述另一空气入口相互关联地打开和关闭或相互独立地打开和关闭。
此外，空气导向系统具有浮力体。在本发明意义中，术语“浮力体”可理解为物体、尤其是空心体，其设置用于漂浮在水中。在本发明意义中，术语“空心体”也可理解为至少部分或优选完全填充有气体或多孔材料的空心体。另外，所述空气控制阀具有用于打开和关闭第一空气入口的关闭元件，在此，浮力体与所述关闭元件至少作用连接、优选与所述关闭元件刚性连接并且特别优选设置在关闭元件上或关闭元件中。
在本发明意义中术语“关闭元件”可理解为用于关闭空气入口的装置或构件。优选空气控制阀具有可与关闭元件接触的密封面。优选关闭元件构造为空气控制阀的可运动的、优选可枢转的挡板。优选这种浮力体可这样与关闭元件连接，使得所述关闭元件在水位上升时可从打开状态转入关闭状态，在打开状态中第一空气入口与空气收集空间导流连接，在关闭状态中该导流连接中断。
在此尤其是所述关闭元件具有浮力体并且当浮力体在按测地学水位上升时受到浮力时，所述关闭元件从其打开状态转入关闭状态并且因此第一空气入口关闭，从而至少减少了水进入空气导向系统。
在一种优选实施方式中，关闭元件构造为设置在空气控制阀中的可转动支承的关闭挡板并且具有空腔，从而构成浮力体。优选该空腔完全或部分填充有空气并且进一步优选该空腔完全或部分填充有多孔材料。尤其是当浮力体作为空心体设置在构造为挡板的关闭元件中并且因而与之一体连接时，可实现空气导向系统的特别简单的结构。
在一种优选实施方式中，所述另一空气控制阀具有另一关闭元件，借助所述另一关闭元件可选择性关闭所述另一空气入口。优选所述另一关闭元件可从打开位置运动到关闭位置中，在打开位置中在所述另一空气入口和空气收集空间之间存在导流连接，在关闭位置中该连接不存在。优选所述另一关闭元件构造为可相对于所述另一空气控制阀运动、优选可转动地或优选可纵向移动地支承的另一关闭挡板。进一步优选所述另一关闭元件借助杠杆传动机构可相对于所述另一空气控制阀平移地支承。尤其是通过这种另一关闭元件可实现对第一空气入口以及所述另一空气入口的特别简单的控制。
在一种优选实施方式中，所述另一空气控制阀具有密封面区段，该密封面区段可与所述另一关闭元件在其关闭位置中接触。优选所述另一关闭元件、优选所述另一关闭元件的用于与该密封面区段接触的区域在从所述另一空气入口到空气收集空间的方向上设置在该密封面区段下游。优选所述另一关闭元件完全或部分设置在该密封面区段下游。尤其是通过所述另一关闭元件的这种设置可实现：一旦空气收集室中的负压p1小于从外部加载所述另一关闭元件的空气压力p2、即通常是大气压，则所述负压引起所述另一关闭元件被力加载到其打开位置中。借助这种力加载可实现所述另一关闭元件的至少部分、但优选完全的自动控制。当第一空气入口通过空气控制阀关闭时，空气收集室中的空气压力p1下降至一个阈值，从该阈值起所述另一空气控制阀开启所述另一空气入口并且因此建立所述另一空气入口与空气收集空间之间的导流连接。尤其是在上述情况下，所述另一关闭元件克服弹簧装置的弹簧预紧并且克服空气收集空间中的空气压力p1打开。优选这样设置该弹簧装置，使得所述另一关闭元件通过该弹簧装置被力加载到其关闭位置。可以看出，优选可通过该弹簧装置的弹簧特性曲线来调节所述另一关闭元件的打开/关闭特性。
另外，在所述另一空气控制阀的这种自动控制中有利的是，当第一空气入口不按计划地关闭时、尤其是在无所述空气控制阀参与的情况下内燃机仍能继续运行，因为在此情况下所述另一空气控制阀可打开。在个别情况下，当特别多的雪或其它污染物进入设有第一空气入口的机动车区域中时，第一空气入口可能不按计划地关闭。如果第一空气入口关闭同时第二空气入口不打开，则内燃机不再被供应空气并且停止运行。只有当尤其是雪机械地或通过融化再次开启第一空气入口时，内燃机才能再次运行。该问题尤其是可通过所述另一空气入口的负压控制的打开得以避免。
在一种优选实施方式中，第一空气控制阀的关闭元件与所述另一空气控制阀的所述另一关闭元件作用连接，它们优选彼此机械耦合。在此该耦合优选这样设计，使得所述关闭元件从打开位置到关闭位置的运动引起所述另一关闭元件从关闭位置到打开位置的运动，并且反之亦然。尤其是通过所述另一关闭元件与所述关闭元件的机械耦合可实现它们之间特别可靠的作用连接。
进一步优选，通过所述另一关闭元件与第一空气控制阀的关闭元件之间的这种尤其是借助鲍登线的作用连接也可实现所述另一关闭元件的操作力向第一空气控制阀的关闭元件的传递并且因此此外提高操作可靠性。尤其是在空气收集空间中存在负压并且操作力施加到所述另一关闭元件上时，该操作力可传递到第一空气控制阀的关闭元件上，从而增加可使第一空气控制阀运动到其关闭位置的力。
在本发明的一种优选实施方式中，为了所述关闭元件与所述另一关闭元件的作用连接，设置绳索连接和优选鲍登线连接。尤其是鲍登线在设备工程中是用于远程传递运动的常用选项，因此借助其可确保空气导向系统的特别可靠的运行。
在一种优选实施方式中，所述另一关闭元件可通过弹簧装置被加载弹力、尤其是关闭力。优选所述另一关闭元件可通过该弹簧装置这样被加载弹力，使得至少在所述另一关闭元件位于关闭位置中时其通过该弹力被压入关闭位置中。尤其是可借助这种弹簧装置能实现确定用于空气收集空间中的负压的阈值，从该阈值起所述另一空气控制阀打开所述另一空气入口。
在一种优选实施方式中，第一空气入口向下敞开。当水上升到该向下敞开的空气入口时，内燃机不能再通过该第一空气入口吸入空气并且在空气收集空间中引起负压。优选在所述另一空气入口部分或完全自动打开时，所述另一空气入口基于上述压力/负压条件打开。尤其是在这种实施方式中，即使设置在第一空气入口上的空气控制阀不按规定工作，内燃机也仍能运行，并且因此可实现特别可靠的冗余系统。
附图说明
下面参考示意性附图详细阐述本发明及其各个特征。在附图中：
图1为本发明的第一种实施方式的纵剖面图；
图2为本发明的第二种实施方式的纵剖面图。
具体实施方式
图1示出本发明的第一种实施方式的纵剖面图。基于示意性示出的第一水位8，关闭挡板10位于部分关闭的位置中。当水位升高到示意性示出的第二水位9时，关闭挡板10运动到其关闭位置中。关闭挡板10沿着方向18可转动地设置在第一空气控制阀5上。
此外，关闭挡板10具有浮子体11，该浮子体确保浮力，基于该浮力在水位上升、即从水位8至水位9时关闭挡板10被送入关闭位置中。在关闭挡板10的关闭状态中第一空气入口2关闭并且不能形成从第一空气入口2朝向空气过滤器15的气流20，所述空气过滤器15设置在第一空气入口和内燃机(未示出)之间。关闭挡板10通过鲍登线14与另一空气控制阀6连接。借助所述另一空气控制阀6可选择性地关闭另一空气入口3。
为了选择性关闭所述另一空气入口3，所述另一空气控制阀6具有另一关闭元件12，该另一关闭元件可通过鲍登线14沿方向19平移运动。在此，鲍登线可借助可沿方向2运动的关闭挡板10来操控。借助拉力弹簧15将所述另一封闭元件12保持在其关闭位置中并且使其与所述另一空气控制阀6的密封区域13接触。
当关闭挡板10关闭并且内燃机(未示出)继续运行、即产生吸入气流22时，在空气收集空间4中产生空气压力p1，该空气压力通常低于导向装置1周围空气的空气压力p2。基于该气压差产生自增强效应，使得所述另一关闭元件12基于压力加载克服拉力弹簧15的拉力弹力地被拉到其打开位置中并且关闭挡板10被拉入其关闭位置中。通过所述另一空气入口3流入的空气产生朝向内燃机(未示出)的气流21，该气流可选地经过旁路空气通道17绕过空气过滤器15流动。
图2以纵剖面图示出本发明的另一种实施方式。下面在此至少主要说明与图1中所示实施方式的不同之处。在图2所示的本发明实施方式中，未设置所述另一关闭元件12与关闭挡板10通过鲍登线14的强制耦合。所述另一空气控制阀6的所述另一关闭元件12仅通过压力(p1、p2)以及通过由拉力弹簧15施加到所述另一关闭元件12上的弹力来控制。
尤其是通过这种压力控制的装置能实现内燃机(未示出)即使在第一空气入口2例如通过雪和尤其是通过水不按计划地关闭的情况下也仍可继续运行，因为在这种情况下所述另一空气控制阀6自动开启所述另一空气入口3。

Claims (9)

1.用于向机动车内燃机供应空气的空气导向系统(1)，所述空气导向系统包括空气收集空间(4)、第一空气入口(2)和另一空气入口(3)，其中，空气收集空间(4)能由这些空气入口(2、3)供应空气，第一空气入口(2)具有空气控制阀(5)，借助该空气控制阀能选择性地关闭第一空气入口，并且所述另一空气入口(3)具有另一空气控制阀(6)，借助所述另一空气控制阀能选择性地关闭所述另一空气入口，其中，设有浮力体(7)，该浮力体能通过按测地学上升的水位(8、9)运动并且该浮力体与第一空气入口(2)的空气控制阀(5)的关闭元件(10)作用连接，所述关闭元件(10)在水位上升时能从打开状态转入关闭状态，在所述打开状态中第一空气入口(2)与空气收集空间(4)导流连接，在所述关闭状态中该导流连接中断，其特征在于，所述关闭元件(10)具有所述浮力体(7)。
2.根据权利要求1所述的空气导向系统，其特征在于，所述关闭元件(10)具有空腔(11)，并且由此形成所述浮力体(7)。
3.根据权利要求2所述的空气导向系统，其特征在于，所述关闭元件(10)构造为关闭挡板，并且该关闭挡板可转动地支承在空气控制阀上。
4.根据前述权利要求之一所述的空气导向系统，其特征在于，所述另一空气控制阀(6)具有另一关闭元件(12)，所述另一关闭元件能从打开位置转入关闭位置，在该打开位置中在所述另一空气入口(3)和空气收集空间(4)之间存在导流连接，在该关闭位置中该导流连接中断。
5.根据权利要求4所述的空气导向系统，其特征在于，所述另一关闭元件(12)可纵向移动地支承在所述另一空气控制阀(6)上。
6.根据权利要求4或5所述的空气导向系统，其特征在于，所述另一空气控制阀(6)具有密封面区段(13)，该密封面区段能与所述另一关闭元件(12)在其关闭位置中接触，
所述另一关闭元件(12)至少部分在从所述另一空气入口到空气收集空间的方向上设置在密封面区段(13)下游，使得存在于空气收集空间(4)中的负压引起所述另一关闭元件(12)被力加载到其打开位置中并且所述关闭元件被力加载到其关闭位置中。
7.根据权利要求4或6所述的空气导向系统，其特征在于，所述另一关闭元件(12)与所述关闭元件(10)作用连接，使得通过所述关闭元件(10)向关闭位置的运动能引起所述另一关闭元件(12)向打开位置的运动，并且反之亦然。
8.根据权利要求7所述的空气导向系统，其特征在于，为了所述关闭元件(10)与所述另一关闭元件(12)的作用连接，设置有鲍登线(14)。
9.根据权利要求4至7之一所述的空气导向系统，其特征在于，所述另一关闭元件(12)能通过弹簧装置(15)被加载弹力，该弹力将所述另一关闭元件力加载到其关闭位置中。
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