CN111878270B - 内燃机的增压空气管线和内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机的增压空气管线(1),用于向直列布置的内燃机的气缸组的多个气缸供应增压空气,增压空气管线(1)具有:增压空气管线(1)的多个增压空气管线部段(6),其中从每个增压空气管线部段(6)发出的分支(7)通向气缸,分支(7)能螺纹连接到相应的气缸的气缸盖;具有增压空气管线(1)的上游端(9),增压空气能经由上游端(9)进给到增压空气管线;以及具有增压空气管线(1)的下游端(10),该下游端由端帽(11)闭合。在上游端(9),增压空气管线(1)具有比在下游端(10)更大的流动横截面。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的增压空气管线。此外,本发明涉及一种内燃机。
背景技术
内燃机,例如像船舶的内燃机,包括多个气缸。气缸通常被分组以形成至少一个气缸组。在每个气缸组的区域中,多个气缸一个接一个或彼此相邻地直列定位。V形设计的内燃机包括两个气缸组,每个气缸组具有多个气缸。在V20内燃机的情况下,每个气缸组包括总共十个直列定位的气缸。
在内燃机的每个气缸中,燃料燃烧。为此目的所需的增压空气可以经由入口侧气体交换阀进给到相应的气缸。通过排气侧气体交换阀,在燃料燃烧期间产生的废气可以从相应的气缸排出。
内燃机的气缸组的气缸的入口侧气体交换阀可经由增压空气管线供应增压空气。在那里,增压空气管线在包括多个增压空气管线部段的相应的气缸组的区域上延伸。从每个增压空气管线部段发出的分支从增压空气管线分出,经由该分支,增压空气可以被进给到相应的气缸的气缸盖。相应的增压空气管线部段螺纹连接到相应的气缸的相应的气缸盖。
实践中已知的增压空气管线具有上游端和下游端。增压空气可以在上游端的区域中进给到增压空气管线。在下游端,增压空气管线由端帽闭合。实践中已知的增压空气管线在上游端与下游端之间具有恒定的流动横截面。
由于增压空气管线在下游端被端帽闭合的事实,所以力作用在端帽上,该力一方面取决于端帽上在下游端的区域中的增压空气管线的流动横截面,以及取决于增压空气管线内的压力。作用在端帽上的这个力产生一个横向力,该横向力必须被从流动方向看的最后的或下游的增压空气管线部段的分支与气缸盖的螺纹连接部吸收。从增压空气的流动方向看的最后的增压空气管线部段,即其分支,与相对应气缸的气缸盖的螺纹连接部相应地被设计用于吸收该横向力。通过使用相同的部件,在位于上游的上游空气管线部段的分支上也采用了相对应的螺纹连接部,由于根据实践,在这些上游增压空气管线部段或分支上没有这样的横向力必须被螺纹连接部吸收,因此这些螺纹连接部尺寸过大。这种尺寸过大是不利的,因为这会导致增加的重量和增加的成本。
需要可靠地吸收增压空气管线区域中出现的力,然而,需要使增压空气管线的增压空气管线部段分出的分支上使用的螺纹连接部的尺寸更小和更轻。
发明内容
从这一点出发,本发明基于的目的是创造一种新型的内燃机的增压空气管线和相对应的内燃机。该目的通过如下增压空气管线来解决:一种内燃机的增压空气管线,用于向直列布置的内燃机的气缸组的多个气缸供应增压空气,具有增压空气管线的多个增压空气管线部段,其中从每个增压空气管线部段发出的分支通向气缸,所述分支能螺纹连接到相应的气缸的气缸盖,具有增压空气管线的上游端,增压空气能经由上游端进给到增压空气管线,具有增压空气管线的下游端,所述下游端由端帽闭合,所述增压空气管线在上游端具有比在下游端更大的流动横截面。根据本发明,增压空气管线在上游端比在下游端具有更大的流动横截面。由于根据本发明的增压空气管线在上游端提供比在下游端更大的流动横截面的事实,所以在端帽的区域中在下游端出现的横向力被减小。因此经由其将增压空气管线部段的分支螺纹连接到气缸的气缸盖的螺纹连接部的尺寸可以更轻。
根据有利的进一步发展,增压空气管线具有N个数量的增压空气管线部段,以便向相应的气缸组的N个数量的气缸供应增压空气,其中在上游端区域中并且从上游端看起,在第1个至第J个增压空气管线部段的区域中,增压空气管线具有第一流动横截面,其中J<N,并且其中从上游端看起,至少在第N个增压空气管线部段和下游端的区域中,增压空气管线具有小于第一流动横截面的第二流动横截面。优选地,J=N-2或J=N-1。增压空气管线的该实施例是特别优选的,以便实现螺纹连接部更小和更轻,该螺纹连接部用于将从增压空气管线部段分出的分支螺纹连接到气缸的气缸盖。根据本发明,横向力分布在多个增压空气管线部段上,该横向力在过去根据实践必须仅在沿增压空气的流动方向看的增压空气的第N个和因此最后的增压空气管线部段的区域中被吸收。如已经解释的那样,由此可以实现更小和更轻的螺纹连接部,该螺纹连接部用于将从增压空气管线部段分出的分支连接到相应的气缸的气缸盖。
根据有利的进一步发展,第J个增压空气管线部段的区域中的流动横截面从第一流动横截面减小到第二流动横截面。流动横截面从第一流动横截面连续地、特别是以漏斗或圆锥状的方式减小到第二流动横截面。
根据有利的进一步发展,第二流动横截面A2与第一流动横截面A1之间的比率V=A2/A1,适用0.3≤V≤0.7,优选地适用0.4≤V≤0.5,特别优选地适用V=0.5。特别地,当增压空气管线部段的区域中的流动横截面从第一横截面起减小到第二横截面时,当比率V为0.5或大约0.5时,这是特别有利的,使得横向力然后均匀地或大致均匀地分布在两个增压空气管线部段上。
根据本发明的内燃机具有至少一个气缸组,其中每个气缸组包括直列布置的多个气缸,具有至少一个增压空气管线,用于向相应的气缸组的气缸供应增压空气,形成相应的增压空气管线。
附图说明
本发明的优选的进一步发展从以下描述中获得。通过附图更详细地解释本发明的示例性实施例,但不限于此。附图示出了:
图1是来自在气缸组和增压空气管线的区域内的内燃机的提取图;以及
图2是单独图示的增压空气管线。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的内燃机在根据本发明的增压空气管线1的区域中的提取图,该增压空气管线1沿着直列布置的气缸组3的多个气缸2延伸。
在图1所示的示例性实施例中,气缸组3包括直列布置的六个气缸2。通过增压空气管线1,可以向气缸组3的所有气缸2供应增压空气。图2以单独的图示示出了处于相对于图1旋转的位置的增压空气管线1。
在图1中,示出了两个最外部气缸2的两个气缸盖4。在图1中未示出布置在气缸盖之间的气缸2,其中则在图1中,对于这些气缸,排气管线5的视图被清楚显现,在气缸2中的燃料燃烧期间产生的废气可以经由排气管线5从气缸2排出。
如已经解释的,增压空气管线1用于向气缸2供应增压空气,其中增压空气管线1包括多个增压空气管线部段6。从每个增压空气管线部段6,分支7通向相应的气缸2,以便为相应的气缸2提供增压空气管线。相应的分支7从相应的增压空气管线部段6垂直或近似垂直地分出。
相应的分支7经由法兰连接部可螺纹连接到或被螺纹连接到相应的气缸2的气缸盖4,其中特别地,图2示出了形成在分支7上的法兰8,经由该法兰,增压空气管线1或相应的增压空气管线部段6的分支7则被螺纹连接到相应的气缸2的相应的气缸盖4。
由多个增压空气管线部段6组成的增压空气管线1包括上游端9,增压空气管线1可以经由上游端9被供应增压空气。
从上游端9发出的增压空气因此可以被进给到增压空气管线1。从增压空气管线1的该上游端9发出的增压空气沿增压空气管线1的下游端10的方向流动,其中增压空气管线1的该下游端10由端帽11闭合。
个别的增压空气管线部段6由相对应的区段提供,这些区段经由连接装置12相互连接。通过这种方式,可以使增压空气管线部段6的长度或数量适应内燃机的气缸2的数量。
在所示的示例性实施例中,所示的气缸组3包括数量为N=6的气缸2。因此,空气管线1则包括数量为N=6的增压空气管线部段6。从每个增压空气管线部段6发出的分支7沿相应的气缸2的气缸盖4的方向分出,以便因此向每个气缸2供应增压空气。
气缸2和增压空气管线部段6的数量N=6本质上纯粹是示例性的。数量N也可以大于6或小于6。因此,N可以是例如十、七或五。
在增压空气管线1的上游端9,增压空气管线1具有比在下游端10更大的流动横截面。因此,在沿增压空气的流动方向看的最后的增压空气管线部段6的区域中,通过经由端帽11闭合增压空气管线1而产生的横向力可以被减小。通过这种方式,经由其将增压空气管线部段6的分支7的法兰8螺纹连接到气缸2的气缸盖4的螺纹连接部的尺寸可以更小和更轻。
在上游端9的区域中,并且从上游端9看起,在第一个至第J个增压空气管线部段6的区域中,增压空气管线1具有第一流动横截面。J小于N。从上游端9看起,增压空气管线1至少在第N个增压空气管线部段6和上游端9的区域中并且因此在端帽11的区域中具有小于第一流动横截面的第二流动横截面。
在所示的示例性实施例中,J=N–1。由此可见,在所示的示例性实施例中,增压空气管线1在下游端10的区域中,并且从上游端9看起,在第一个至第N-1个增压空气管线部段的区域中具有第一流动横截面,并且在第N个增压空气管线部段和下游端10以及端帽11的区域中,增压空气管线具有小于第一流动横截面的第二流动横截面。这里,从图1和图2可以明显看出,在第J个增压空气管线部段6的区域中,即在所示的示例性实施例中,在第N-1个增压空气管线部段6的区域中,流动横截面从第一流动横截面减小到第二流动横截面,即直接邻接分支7,即直接在第J个增压空气管线部段6的分支7的上游。第J个增压空气管线部段6,即在所示的示例性实施例中的第N-1个增压空气管线部段6相应地具有部分部段13,其中流动横截面从第一流动横截面减小到第二流动横截面,即优选连续地,特别是以漏斗或圆锥状的方式。
在图1和图2的示例性实施例中,横向力因此不仅发生在从流动方向看的最后的增压空气管线部段6的区域中,而是也发生在最后的和倒数第二个增压空气管线部段6的区域中。
通过适当地设定第二流动横截面A2与第一流动横截面A1之间的比率大小V=A2/A1,在所示的示例性实施例2中,从实践已知,仅在最后的增压空气管线部段6的区域中,增压空气管线产生的横向力可以以限定的方式分布到多个增压空气管线部段6,即在最后的和倒数第二个增压空气管线部段6上。特别地,当V=0.5时,在这些增压空气管线部段6的区域中产生大致相同大小的横向力。也可以为V选择不同的比率。因此,0.3≤V≤0.7适用:优选地0.4≤V≤0.5适用。
尽管在所示的示例性实施例中,流动横截面从第一流动横截面起到第二流动横截面的变化发生在倒数第二(第N-1)个增压空气管线部段6的区域中,但是也可以在另一个增压空气管线部段6上,例如在第三或第N-2个增压空气管线部段6上发生流动横截面的这种变化。
在所示的优选示例性实施例中,从第一上游流动横截面到第二下游流动横截面的直径减小发生在单个增压空气管线部段6的区域中。也可以在两个或三个增压空气管线部段6中使流动横截面的这种变化成阶梯式变化。因此,流动横截面的第一次减小可以例如在从最后的增压空气管线部段6开始数的第三个增压空气管线部段的区域中进行,并且流动横截面的第二次减小可以在倒数第二个增压空气管线部段6的区域中进行。在这种情况下,从第一流动横截面起到第三流动横截面的流动横截面的减小然后发生在从最后的增压空气管线部段6开始数的第三个增压空气管线部段的区域中,并且流动横截面从第三流动横截面起到第二流动横截面的减小发生在倒数第二个增压空气管线部段6的区域中,使得横向力然后分布在三个增压空气管线部段6上。
然而,为了使用尽可能多的相同部件,图1和图2的方案是优选的,其中流动横截面从第一流动横截面起到第二流动横截面的减小发生在单个增压空气管线部段6的区域中。
利用本发明,可以在多个增压空气管线部段6上,特别是在两个增压空气管线部段6上,即在从增压空气管线1的上游端9看起的最后的和倒数第二个增压空气管线部段6上,分布横向力,在实践中已知对于增压空气管线1,横向力仅作用在最后的增压空气管线部段6上。特别地,当第二流动横截面对应于第一流动横截面的一半时,横向力然后均匀地分布在这两个增压空气管线部段6上。通过这种方式,最终可以使相应的增压空气管线部段6的相应的分支7的法兰8与相应的气缸2的相应的气缸盖4之间的螺纹连接部的尺寸更小和更轻,因为必须吸收的是更低的横向力,并因此相对应的螺纹连接部的尺寸可以更小和更轻。
附图标记列表
1 增压空气管线
2 气缸
3 气缸组
4 气缸盖
5 排气管线
6 增压空气管线部段
7 分支
8 法兰
9 上游端
10 下游端
11 端帽
12 连接装置
13 中间部段。
Claims (12)
1.一种内燃机的增压空气管线(1),用于向直列布置的内燃机的气缸组(3)的多个气缸(2)供应增压空气,
具有增压空气管线(1)的多个增压空气管线部段(6),其中从每个增压空气管线部段(6)发出的分支(7)通向气缸(2),所述分支(7)能螺纹连接到相应的气缸(2)的气缸盖(4),
具有增压空气管线(1)的上游端(9),增压空气能经由上游端(9)进给到增压空气管线,
具有增压空气管线(1)的下游端(10),所述下游端(10)由端帽(11)闭合,
其特征在于,
所述增压空气管线(1)在上游端(9)具有比在下游端(10)更大的流动横截面。
2.根据权利要求1所述的增压空气管线,其特征在于,
所述增压空气管线(1)包括N个数量的增压空气管线部段(6),以便向相应的气缸组(3)的N个数量的气缸(2)供应增压空气,
在上游端(9)的区域中并且从上游端(9)看起,在第一个至第J个增压空气管线部段(6)的区域中,所述增压空气管线(1)具有第一流动横截面,其中J<N,
从上游端(9)看起,至少在第N个增压空气管线部段(6)和下游端(10)的区域中,所述增压空气管线(1)具有小于第一流动横截面的第二流动横截面。
3.根据权利要求2所述的增压空气管线,其特征在于,在第J个增压空气管线部段(6)的区域中,流动横截面从第一流动横截面减小到第二流动横截面。
4.根据权利要求2或3所述的增压空气管线,其特征在于,J=N-2。
5.根据权利要求1所述的增压空气管线,其特征在于,
所述增压空气管线(1)包括N个数量的增压空气管线部段(6),以便向相应的气缸组(3)的N个数量的气缸(2)供应增压空气,
在上游端(9)区域中并且从上游端(9)看起,在第一个至第N-1个增压空气管线部段(6)的区域中,所述增压空气管线(1)具有第一流动横截面,
从上游端(9)看起,在第N个增压空气管线部段(6)和下游端(10)的区域中,所述增压空气管线(1)具有小于第一流动横截面的第二横截面。
6.根据权利要求5所述的增压空气管线,其特征在于,在第N-1个增压空气管线部段(6)的区域中,流动横截面从第一流动横截面减小到第二流动横截面。
7.根据权利要求1或2所述的增压空气管线,其特征在于,所述流动横截面从第一流动横截面连续地减小到第二流动横截面。
8.根据权利要求1或2所述的增压空气管线,其特征在于,所述流动横截面从第一流动横截面漏斗状或圆锥状地减小到第二流动横截面。
9.根据权利要求1或2所述的增压空气管线,其特征在于,对于第二流动横截面A2与第一流动横截面A1之间的比率V=A2/A1,适用0.3≤V≤0.7。
10.根据权利要求9所述的增压空气管线,其特征在于,0.4≤V≤0.5。
11.根据权利要求9所述的增压空气管线,其特征在于,V=0.5。
12.一种内燃机,具有至少一个气缸组(3),其中每个气缸组(3)包括直列布置的多个气缸(2),
具有至少一个增压空气管线(1),用于向相应的气缸组(3)的气缸(2)供应增压空气,
其特征在于,根据权利要求1至11中任一项形成相应的增压空气管线(1)。
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