CN113994077A - 用于倾斜固定在发动机气缸盖上的气缸盖进气面上的凹口 - Google Patents

用于倾斜固定在发动机气缸盖上的气缸盖进气面上的凹口 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃烧式发动机部件的壳体(42)的固定凸缘(19)到发动机的气缸盖(15)的固定壁的成角度的固定布置，气缸盖包括固定轨道(30)，固定凸缘(19)利用固定装置(120)紧靠固定轨道固定，其特征在于，所述固定装置包括固定和引导插入件(110)，该固定和引导插入件紧靠从固定轨道(30)的面形成在气缸盖中的凹口(100)的壁而安装。

Description

用于倾斜固定在发动机气缸盖上的气缸盖进气面上的凹口
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机。
本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆设置有热力发动机，该热力发动机在入口处具有水/空气热交换器。
本发明更具体地涉及以倾斜方式将壳体固定到热力发动机的壁、尤其是固定到热力发动机气缸盖的壁。
背景技术
出于美观或乘客舒适度的原因，机动车辆在减少其设备的空间需求方面受到越来越多的约束。特别地，设置有热力发动机(其也称为内燃发动机)的车辆包括发动机舱，该发动机舱接纳动力系，该动力系包括发动机及其元件或附件，这些元件或附件的尺寸逐渐减小，这在发动机及其元件或附件的紧凑性方面带来了改进期望。
以这种方式，一方面通过减小发动机及其元件或附件的体积，另一方面通过将发动机和附件以巧妙的方式相对于彼此布置，从而优化了发动机舱的空间。
已知地，热力发动机包括气缸壳体，气缸盖安装在气缸壳体上。气缸盖中形成有通向气缸的空气进入导管。气缸盖具有被称为“进气”面的面和被称为“排气”面的面，入口分配器抵靠进气面固定，该入口分配器能够将进入空气或气体引导至入口导管(这些入口导管形成在气缸盖中并且连接到气缸)，排气歧管抵靠排气面固定，以便在发动机气缸的燃烧过程中回收燃烧的气体。
进入空气和/或气体被朝向入口分配器引导，空气和/或气体先前在通过压缩机(例如，涡轮压缩机的压缩级)时已被压缩。为了提高发动机的效率和输出，进入空气在被引入发动机气缸之前被冷却。以这种方式，在该进入空气循环方向上在气缸盖上游的空气进入回路中安装有冷却器级。此冷却器级包括例如空气/水交换器，通过该交换器，热压缩空气将其部分热量传递至水或冷却液。
热交换器被容纳在壳体中，该壳体在该进入空气的流动方向上通过固定凸缘向下游延伸，从而形成具有例如气缸盖凹槽的腔室。该腔室是入口分配器室的一部分。
为了减轻发动机的重量，壳体通过凸缘而抵靠气缸盖的进气面固定。该壳体的固定须承受强大的机械应力，这需要比如钢或钢合金等金属材料的高强度部件。
此外，为了优化发动机舱的空间占用，壳体相对于气缸盖的进气面在倾斜方向上固定。进气面基本上在竖直面上延伸。
公开文件DE 102014217314-A1披露了一种将壳体抵靠热力发动机气缸盖的进气面的固定装置，该固定装置包括两个支撑壁，这两个支撑壁基本上彼此正交并且紧靠气缸盖的两个正交表面固定。
这种固定装置的一个问题是，气缸盖上端需要两个正交的支撑表面，这可能导致气缸盖上端的厚度过大。
另一个问题是，固定装置是换热器壳体的一部分，从而导致发动机重量增加。
再一个问题是，该固定装置需要靠近气缸盖上端布置，气缸壳体上的第二支撑表面垂直于第一支撑表面或固定表面(该第一支撑表面或固定表面与固定轨道或气缸盖的进气面平行)。
本发明的目的是克服这些问题，本发明主题的一个方面是用于以倾斜方式将发动机的壳体和元件的固定凸缘固定到气缸盖的布置。
发明内容
本发明更具体地涉及一种用于将热力发动机元件的壳体的固定凸缘倾斜地固定到发动机气缸盖的固定壁的布置，气缸盖包括固定轨道，固定凸缘利用固定装置而紧靠固定轨道相对于气缸盖固定，其特征在于，固定装置包括固定和引导插入件，该固定和引导插入件紧靠从固定轨道的面形成在气缸盖中的凹口的壁安装。
有利地，固定装置包括固定和引导插入件，该固定和引导插入件紧靠从固定轨道的面形成在气缸盖中的凹口的壁安装。固定装置能够对将凸缘抵靠气缸盖夹紧或固定的应力进行支撑。凹口可以是从气缸盖的固定轨道的面形成的沉孔，凹口使得能够将装置定位成以精确的方式固定、尤其是避开气缸盖壁厚度较小的区域。
根据本发明的其他特征：
-插入件包括管状导管，该管状导管以倾斜的方式从气缸盖的固定轨道的面延伸。
有利地，固定插入件包括从气缸盖固定轨道的面以倾斜方式延伸的管状导管，该管状导管能够与固定凸缘配合，以便于抵靠气缸盖组装凸缘，并确保抵靠气缸盖固定轨道地固定凸缘。
-凹口包括与固定轨道平行的支撑部。
有利地，凹口或沉孔包括在沉孔的基部中的支撑部，该支撑部与气缸盖的固定轨道平行，以便对将凸缘抵靠气缸盖固定的应力进行良好地分布和吸收。
-凹口包括侧向支撑面，该侧向支撑面与支撑部正交并且位于凹口的下端。
有利地，凹口包括侧向支撑面，该侧向支撑面与前支撑部正交，并且布置在凹口的下端，以便对将凸缘抵靠气缸盖固定的应力进行良好地分布和吸收。
-插入件包括适于容纳在凹口中的旋拧底座。
有利地，固定装置包括适于容纳在凹口中的旋拧底座。为此，底座的尺寸基本上小于凹口的尺寸。
-插入件的旋拧底座包括前支撑面和侧向支撑面，前支撑面和侧向支撑面分别紧靠凹口的支撑部和侧向支撑面安装。
有利地，插入件的旋拧底座必须至少与凹口的支撑部和侧向支撑面接触，以便传递载荷。
-旋拧底座具有平行六面体形状。
有利地，根据实施例，插入件的底座具有平行六面体形状，以确保前面和侧向支撑面分别抵靠凹口的支撑部和支撑面接触和支撑。
-旋拧底座是圆柱形的。
有利地，插入件的底座具有容易获得的圆柱形形状。
-圆柱形旋拧底座包括平坦部分。
有利地，圆柱形底座包括作为第二支撑壁的平坦部分，该平坦部分紧靠凹口的第二支撑面安装，因而确保传递将凸缘抵靠气缸盖固定的载荷。
-凹口的深度小于或等于插入件的旋拧底座的厚度。
有利地，凹口的深度小于或等于插入件的旋拧底座的厚度，这可以使得插入件的旋拧底座稍微超出，以便能够对布置在凸缘与气缸盖之间的密封接头的压缩进行控制。
-旋拧底座包括通孔，该通孔是通过围绕相对于前支撑面以倾斜方式延伸的轴线旋转而产生的。
有利地，从第一支撑面在沉孔中钻孔。该孔旨在用于接纳延伸穿过固定插入件的底座的固定螺钉。
-凸缘包括在上端处的固定壁中的过道，该过道适于围绕管状导管。
有利地，固定凸缘包括过道，该过道穿过凸缘上端处的固定壁形成、并且旨在用于容纳固定装置的管状导管，以便于组装固定凸缘，并因此将发动机的元件的壳体抵靠气缸盖组装。
-管状导管的长度小于凸缘的过道的长度。
有利地，固定装置的管状导管的长度小于凸缘的过道的长度，以确保凸缘通过压力保持抵靠气缸盖。
附图说明
通过阅读以非限制性示例给出并在附图中展示的本发明具体实施例的以下描述，将理解本发明的其他特征和优点，在附图中：
图1是气缸盖的进气面的示意性正视图，
图2是热力发动机气缸盖的示意图，
图3是在固定凸缘抵靠气缸盖安装情况下的气缸盖的横截面，
图4是固定和加强插入件的示意图，
图5是根据实施例的固定插入件的朝向气缸盖的正视图，
图6是根据实施例的固定布置的横截面，
图7是固定和加强插入件的示意图。
具体实施方式
在以下描述中，相同的附图标记指示相同或具有类似功能的部件。
术语上/下指的是机动车辆的正交参考系，具有在车辆的平面中例如延伸经过车辆车桥的两个水平轴线、以及相对于例如从车辆的发动机到发动机罩向上指向的平面垂直的正交轴线。
本发明提出一种布置，该布置用于将机动车辆的热力发动机或内燃发动机的元件倾斜地固定到发动机。
图1和图2示出了热力发动机的气缸盖15、尤其是气缸盖15的进气面14。
根据图3，入口分配器紧靠气缸盖安装，以便覆盖气缸盖的入口孔口。入口分配器由固定凸缘19形成，该固定凸缘使得发动机元件或附件的壳体42能够固定到气缸盖，在此情况中，元件是如图4所展示的水/空气热交换器11。
为了便于理解本发明，在以下描述中描述了使用固定器件将热交换器11的壳体42、尤其是壳体的固定凸缘19抵靠热力发动机的气缸盖15的进气面14倾斜地固定，也就是说，进入空气流动轴线相对于气缸盖的进气面14的平面倾斜；固定器件(例如，螺钉)的固定轴线也相对于气缸盖的进气面14的平面倾斜。在固定轴线和与气缸盖的进气面的平面正交的轴线之间形成的角度小于45°、尤其是在20°至45°之间。然而，壳体可以是发动机的另一元件或附件的壳体。
机动车辆热力发动机以已知的方式与空气进入回路相关联。该回路将在机动车辆前面区域中所捕获的冷空气朝向发动机引导。空气经过发动机的元件，这些元件可以包括空气过滤器、进气阀、压缩级，其中压缩级可以是涡轮压缩机的压缩机。对空气压缩可以提升其温度，已知的是，增加经过通常为空气/水类型的热交换器的通道，以在进入空气被引入发动机之前使其温度降低。空气也可以与从排气回路中获得的再循环排放气体混合，这增加了再循环空气/气体进气混合物的温度。混合通常在热交换器的空气循环方向的上游进行。
在压缩过程中达到高温或者通过与再循环气体混合而达到高温的进入空气穿过被称为“WaterCAC”的水/空气类型的热交换器11，以在其被喷射到根据图4的发动机中之前使其温度降低。热交换器容纳在壳体42中，该壳体紧靠气缸盖15的进气面14固定。
为了优化发动机及其安装在机动车辆的发动机舱中的元件或附件的空间要求，交换器11的壳体42以倾斜方式抵靠发动机的基本上竖直的进气面14固定。如图4所展示的，进入空气流动轴线相对于气缸盖的进气面14倾斜。进入空气的流动是沿着从外部朝向气缸盖的方向A1进行，方向A1和与气缸盖15的进气面14的平面正交的轴线形成锐角，该锐角小于45°、尤其是在20°与45°之间。为了便于理解本发明，气缸盖15示意性地为平行六面体、具有平面且竖直的进气面14。
根据图3和图4，交换器壳体42因此以倾斜的方式抵靠进气面14固定，并且在该情况中，通过固定凸缘19而靠近进气面14的上端12。
固定凸缘19包括与气缸盖的进气面14相对的支撑面20、以及相对于支撑面20倾斜的相反的外部面21。
支撑面20旨在用于紧靠固定轨道30，该固定轨道具有与气缸盖的进气面14基本上平行的平面。
壳体42固定到凸缘的外部面21。因此，凸缘19界定了作为发动机的入口分配器的进气室的一部分的腔室18。优选地，固定凸缘19例如通过夹持配合而装配到交换器壳体42。
固定凸缘19利用布置在凸缘的支撑面的边缘处的固定器件(比如螺钉)抵靠气缸盖固定。固定器件的固定轴线在凸缘19的上端处相对于支撑面20倾斜，并且在侧向边缘和下端处与支撑面20正交。
为了优化发动机及其元件或附件的重量，固定凸缘19由轻质材料制成，该轻质材料可以是塑料材料。然而，塑料材料不具有足够的刚度来确保凸缘19抵靠气缸盖15倾斜地固定到交换器壳体。
本发明提出了固定凸缘19的固定布置10(在凸缘的上部部分处)，以及气缸盖15，如图1和图3所展示的。凸缘固定到气缸盖是通过使用固定装置进行的，该固定装置包括比如螺钉等固定器件，固定器件的轴线相对于与气缸盖15的进气面14的平面正交的轴线倾斜。
已知的是，在竖直支撑面(在该情况中为进气面14)上的倾斜固定沿着固定轴线引入了机械应力。应力由沿着与支撑面20正交的轴线的应力以及与支撑面平行的应力组成，这可能导致部件变形。需要提供一种用于加强凸缘19到气缸盖的固定的装置。
根据本发明的实施例，气缸盖15包括至少一个凹口100、优选地是如图2中所展示的两个凹口，这两个凹口从固定轨道30的面形成。凹口100可以是沉孔。
对相同的两个凹口中的一个进行描述。
根据实施例，凹口100具有支撑部101，该支撑部在凹口基部中可以是矩形的、沿着气缸盖15的纵向轴线X延伸、并且深度大约为2mm至5mm。
凹口的支撑部101基本上平行于气缸盖15的进气面14。
凹口具有侧向支撑面102，该侧向支撑面在凹口的深度上与支撑部101正交。侧向支撑面102布置在凹口100的下端处并且指向气缸盖的上部。
优选地，支撑部101和侧向支撑面102通过机加工获得。支撑部和与支撑部正交的侧向支撑面可以在与整个进气面相同的操作周期中利用相同的工具引导基准获得，这便于两个表面的加工操作并且提高获得表面的精度。
在凹口100的基部处，钻有螺纹孔103，螺纹孔从支撑部101开口，并且其轴线X1相对于支撑部101的平面基本上倾斜，因此相对于气缸盖的进气面14基本上倾斜。
根据图4和图5所展示的实施例，固定装置120包括固定和引导插入件110，该固定和引导插入件使得能够便于凸缘19抵靠气缸盖的固定轨道30地组装和固定。插入件110包括旋拧底座111，该旋拧底座基本上是平行六面体并且紧靠凹口100的支撑部101安装。旋拧底座111包括支撑面115，该支撑面可以是正方形或矩形的、与支撑部101接触。
优选地，旋拧底座111的厚度等于或甚至略大于凹口100的深度，以便对固定凸缘19抵靠气缸盖的固定轨道30的接触和支撑进行有效地控制、尤其是对布置在凸缘19和轨道30之间的密封接头(未展示)的压缩进行控制。
旋拧底座111包括通孔116，在插入件110的旋拧底座已经在凹口的壳体中抵靠气缸盖安装之后，该通孔的轴线与从凹口100的支撑部101开口的螺纹孔103的轴线合并。
旋拧底座111包括正方形或矩形的前支撑面115，该前支撑面紧靠支撑部101安装。旋拧底座的前支撑面115的表面可以等于凹口100的支撑部101的表面。
插入件110包括与前支撑面115正交的侧向支撑面112，该前支撑面紧靠凹口100的指向气缸盖的上部的侧向支撑面102来安装。
优选地，将分别对与凹口100的支撑部101和侧向支撑面102相对的旋拧底座111的前支撑面115和侧向支撑面112进行机加工。
如图5所展示的，插入件110还包括引导导管24，以确保组装和保持该固定凸缘19。优选地，引导导管24由管状导管25形成，该管状导管从旋拧底座111(因此基本上从固定轨道30的面)沿着与通孔116的轴线对准的轴线而延伸。管状导管25是圆柱形和直线形的。管状导管具有至少等于通孔116的横截面的圆柱形内通道横截面26。
管状引导导管与交换器的固定凸缘19配合，该固定凸缘包括能够接纳圆柱形管状导管25的过道。优选地，管状导管25的外径基本上等于或在组装游隙内略小于过道的横截面直径。
以相同的方式，管状导管25的长度略小于交换器壳体42的固定凸缘19的过道长度。
根据图6和图7所展示的优选实施例，插入件110是圆柱形和管状的，具有容纳在凹口100中的圆柱形旋拧底座111。圆柱形插入件110具有紧靠凹口的支撑部101安装的平面的前支撑面115。圆柱形插入件110的轴线不正交于前支撑面115。与前支撑面115正交的轴线与圆柱形插入件110的轴线形成锐角。
旋拧底座111包括通孔116，该通孔的轴线与圆柱形插入件110的轴线对准。旋拧底座的长度基本上等于凹口100的深度。
圆柱形旋拧底座111通过管状导管25而从固定轨道30的面延伸，圆柱形旋拧底座110和管状导管25同轴。
优选地，圆柱形旋拧底座111和管状导管25的外径相等，以便于生产插入件110。
优选地，圆柱形旋拧底座111包括与前支撑面115正交的平坦部分114。平坦部分114旨在用于紧靠凹口的侧向支撑面102。
插入件110紧靠气缸盖15安装，使得平行六面体或圆柱形旋拧底座110容纳在凹口100中。
前支撑面115紧靠凹口100的支撑部101安装。
以相同的方式，侧向支撑壁112或平坦部分114紧靠凹口100的指向气缸盖的上部的侧向支撑面102地安装。
交换器壳体的固定凸缘19被安装成围绕管状导管25，然后通过将螺栓围绕螺柱51(该螺柱被压入螺纹孔103中)旋拧而整体抵靠气缸盖组装。使用管状导管25将凸缘19保持抵靠气缸盖15。
优选地，固定装置120由具有足够刚度的金属材料制成，其刚度大约为30000N/mm至200000N/mm。
实现了以下目标：该固定布置能够使壳体的固定凸缘抵靠气缸盖的进气面倾斜地固定，一方面确保足够的刚度，另一方面确保容易组装。该引导插入件能够防止组装错误。该布置可以布置在或不布置在气缸盖的上端。
不言而喻，本发明不仅仅限于上面通过举例方式描述的本概述的实施例，而是包括所有变体。
这些图示示出了固定在气缸盖的上端边缘处，但是它可以布置在气缸盖的进气面下部。

Claims (14)

1.一种用于将热力发动机元件的壳体(42)的固定凸缘(19)倾斜地固定到该发动机的气缸盖(15)的固定壁的布置，该气缸盖包括固定轨道(30)，该固定凸缘(19)利用固定装置(120)而紧靠该固定轨道固定，
其特征在于，该固定装置包括固定和引导插入件(110)，该固定和引导插入件紧靠从该固定轨道(30)的面形成在该气缸盖中的凹口(100)的壁而安装。
2.如权利要求1所述的固定布置，其特征在于，该插入件(110)包括管状导管(25)，该管状导管以倾斜的方式从该气缸盖的固定轨道的面延伸。
3.如权利要求1或2所述的固定布置，其特征在于，该凹口(100)包括与该固定轨道(30)平行的支撑部(101)。
4.如权利要求3所述的固定布置，其特征在于，该凹口(100)包括侧向支撑面(102)，该侧向支撑面在该沉孔的下端处与该支撑部(101)正交并且指向该气缸盖(15)的上部。
5.如权利要求4所述的固定布置，其特征在于，该插入件(110)具有旋拧底座(111)，该旋拧底座承载该管状导管(25)并且适于容纳在该凹口(100)中。
6.如权利要求5所述的固定布置，其特征在于，该插入件的旋拧底座(111)包括前支撑面(115)和侧向支撑面(112)，该前支撑面和该侧向支撑面分别紧靠该凹口的支撑部(101)和侧向支撑面(102)安装。
7.如权利要求5或6所述的固定布置，其特征在于，该旋拧底座(111)具有平行六面体形状。
8.如权利要求5或6所述的固定布置，其特征在于，该旋拧底座(111)是圆柱形的。
9.如权利要求8所述的固定布置，其特征在于，该圆柱形旋拧底座(111)的第二支撑壁包括平坦部分(114)。
10.如权利要求5至9之一所述的固定布置，其特征在于，该凹口(100)的深度小于或等于该插入件(110)的旋拧底座(111)的厚度。
11.如权利要求5至10之一所述的固定布置，其特征在于，该旋拧底座(111)包括通孔(116)，该通孔是通过围绕相对于该前支撑面(115)以倾斜方式延伸的轴线旋转而产生的。
12.如权利要求11所述的固定布置，其特征在于，该管状导管(25)的通道横截面是在该通孔(116)的延续部分中。
13.如权利要求1至12之一所述的固定布置，其特征在于，该凸缘(19)包括在上端处的固定壁中的过道，该过道适于围绕该管状导管(25)。
14.如权利要求13所述的固定布置，其特征在于，该管状导管的长度小于该凸缘(19)的过道的长度。
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