CN103547778B - 用于内燃机的增压空气通道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的增压空气通道，其包含壳体，该壳体具有至少一个用于燃烧空气的进入口和至少一个排出口，该增压空气通道还包含设置在壳体中的、可由流体穿流的热交换器，该热交换器用来冷却和/或加热增压空气，其中该壳体被通过角牵板加强以抵抗燃烧空气的压力，其中角牵板在结构上与热交换器集成在一起。

Description

用于内燃机的增压空气通道

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的增压空气通道。

背景技术

WO2010/118848A1描述了一种增压空气通道，其中热交换器设置在内燃机的引导增压空气的进气管壳体中。此外，在进气管壳体中还设置有角牵板，借助该角牵板能够改善壳体相对于增压空气的压力的稳定性。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于内燃机的增压空气通道，它构造得稳定且紧凑。

对于根据本发明的上述增压空气通道，通过角牵板和热交换器的集成，一方面只需较小的构造空间，另一方面在燃烧空气的压力造成的强烈负载区域中来适宜地支撑该壳体。

在本发明的意义中，集成的构造方式在此包含至少两个可能的变形方案。在一种变形方案中，角牵板根据热交换器受到的力构成为单独的构件，但是它设置得与热交换器相邻。在另一变形方案中，该热交换器自身是角牵板的组成部分，并因此受到至少一部分用于抵抗压力的支撑力。

在本发明的意义中，燃烧空气尤其理解为压缩的增压空气，它根据构造方式也可包含循环废气等的混合物。增压空气通道优选构成为进气管，它与内燃机的汽缸头直接邻接。在通常优选的构造形式中规定，热交换器构成为具有封头法兰(Deckflansch)的嵌入物，其中该热交换器嵌入壳体中的孔口中，并且该孔口由封头法兰封闭。将按本发明的角牵板与该构造形式结合起来，是尤其有利的，因为该孔口会减弱壳体的刚性，因此角牵板在此区域中尤其有效。

在本发明的第一优选的实施例中，该角牵板包含穿透热交换器的拉杆，该拉杆优选至少穿透壳体的壁板。在优选的、但不是必要的情况下，拉杆与热交换器固定相连，这一点相当于上述角牵板根据热交换器受到的力构成为单独的构件的变形方案。尤其能够在热交换器的长度上设置多个拉杆，以便通过更大的区域分散地拦截压力。

在优选的、但不是必要的细节构造中，热交换器构成为管束式热交换器，其具有多列被流体穿流的管子。在此，拉杆在两个前后相继的管列之间穿透热交换器，这在构造上可容易实现。

在备选的细节构造中，热交换器构成为堆盘式热交换器。在此该拉杆能够在堆盘的与缺口重叠的范围内穿透热交换器，这一点是优选的，但不是必要的。这种缺口能够例如成型为穿孔的碗体，并且具有***的边缘，其中前后相继的圆盘的碗体边缘水密地彼此钎焊在一起。

在另一优选的实施例中，角牵板包含锚栓元件，该锚栓元件与壳体以及热交换器的至少一个管板相连。锚栓元件还与热交换器的两个相对而置的管板相连，这一点是优选的，但不是必要的。在这种构造形式中，热交换器自身起角牵板的作用，作用在壳体上的压力引导到该角牵板中。通过将锚栓元件和管板的连接，所述力至少局部地引导到管板中，该管板是热交换器的尤其稳定的部件。因此，热交换器的损坏危险通过作为角牵板的功能得以降低。该管板优选是由扁管构成的交换器网的组成部分，这些扁管***管板中。管板可例如是水箱的一部分。为了实现简单的制造，该管板构成为简单的金属片材成型件，其具有用于扁管的通道。在有利的改进方案中，该锚栓元件构成为在热交换器的长度上延伸的型材横梁。该型材可例如以T形、L形或其它方式成型，以便使它能形状配合地嵌入壳体上的相应容纳部中。尤其该型材横梁能够在端部上不规则地成型和/或加工，以便简单地与管板连接。

在可能的、但非必要的改进方案中，型材横梁至少逐段地与热交换器的侧表面钎焊在一起。除了接受分布更好力以外，还能实现更好的屏障，以防止热交换器的侧面上的燃烧空气的泄露。侧表面在此理解为热交换器的各侧面封闭体，例如是交换器网的侧面板或盖板，亦或指交换器网的末端肋条或末端交换管。

在尤其适宜的改进方案中，锚栓元件形状配合地嵌入管板的成型部件中，从而确保简单且有效的力传递。该成型部件可指缺口或例如指碗状凹处。此外根据需要，该锚栓元件还可与管板钎焊在一起。只要它构成缺口，则尤其可在成型部件的区域中形成水密的钎焊。

根据需要，在管板的面向锚栓元件的侧面上可设置热交换器的水箱。该水箱可与该成型部件重叠，但这不是必要的。在重叠的情况下，需要水密的成型部件，它可例如借助碗状的凹处构成，亦或借助缺口与所用锚栓元件的水密钎焊构成。如果该锚栓元件与两个相对而置的管板相连，则还能以不同的方式实现与两个管板的各自连接。

在本发明的其它实施例中，角牵板构成为壳体的至少一个与热交换器邻接的成型部件。该成型部件可设置在热交换器的旁边，亦或穿透热交换器。角牵板可同时引导增压空气，这一点是优选的，但不是必要的。这种成型部件可例如材料统一地与壳体成型为一体。它例如可指从壳体壁板上突出的肋条，它在安装过程中与相对而置的壁板的相对而置的结构相连，例如借助粘贴、螺纹连接和/或焊接。该至少一个成型部件将热交换器支撑或保持在至少一个方向上，这一点是优选的，但不是必要的。在这种变形方案中，角牵板不仅与热交换器邻接，而且与它直接接触。总的说来，创造了一种成本低廉且可以将多个功能集成起来的角牵板方案。

在另一优选的实施例中，角牵板设置在热交换器的侧面上。在此，优选在角牵板和壳体之间存在着形状配合的连接。在通常有利的细节构造中，角牵板在此构成为平面的构件(尤其是金属片材成型件)，它具有使增压空气穿流的缺口。这种构件可简单且成本划算地制成。该从侧面设置的角牵板可根据需要构成为单独的构件，它在热交换器钎焊之后在与壳体安装时用。

备选地，该从侧面设置的角牵板也可构成为与热交换器焊成一体或整体的构件。在本发明的通常有利的改进方案中，角牵板包含设置在壳体上加强板。通过这种加强板，可根据设计在力引导的区域中加固壳体，和/或该力通过加强板分散在更大的壳体区域上。该加强板可尤其是纵向体，如同U形或L形弯曲的金属片材体或有机片材体。

在尤其优选的实施例中，角牵板包含有机片材。在此，整个角牵板或只是一部分(例如加强板)可构成为有机片材。该有机片材优选形状配合和/或材料配合地连接到壳体的塑料材料上，因此最佳地分散角牵板受到的力。有机片材通常指纤维复合材料，尤其是连续的纤维增强的、热塑性的纤维复合材料。从以下描述的实施例以及从属权利要求中得出本发明的其它优点和特征。

附图说明

下面借助附图详细地阐述了本发明的多个优选的实施例。

图1示出了根据本发明的第一实施例的热交换器的立体图；

图2示出了增压空气通道中的图1的热交换器的剖面图；

图3示出了根据本发明的第二实施例的热交换器的俯视图；

图4出了增压空气通道中的图3的热交换器的剖面图；

图5示出了本发明的另一实施例的壳体半部的立体图，其具有构成为角牵板的成型部件；

图6示出了本发明的另一实施例，其具有侧面的角牵板；

图7示出了图6的实施例的变形方案；

图8示出了图6的实施例的另一变形方案；

图9示出了本发明的另一实施例，其具有片状的角牵板；

图10a至10c示出了根据本发明的角牵板的变形方案，其具有加强板。

具体实施方式

图1和图2所示的热交换器1构成为管束式热交换器。多个扁管2在第一列2a和第二列2b中堆积成交换器网，其中在分别前后相继的扁管2之间设置有肋条3。扁管堆垛或扁管行列的端侧由连续的、片状金属板形式的侧面部件4封闭。

扁管2以其开放的管端分别***管板5、6的通道中。管板5、6与水箱7、8相连，在该水箱中尤其液态的冷却流体分布在交换管中。

热交换器在此构成为U形流动热交换器。管板中的一个5同时构成封头法兰，并且具有分开的水箱7，以便借助接口9来导入和导出流体。相对而置的管板6具有未分开的水箱，用来使流体偏转180度。热交换器的至少扁管2、肋条3、侧面部件4以及管板5、6(尤其还有水箱7、8)是基于铝制成的，并且在钎焊炉中彼此钎焊。

热交换器作为***物设置在具有壳体10的增压空气通道中，其具有用于增压空气的进入口10a和排出口10b。增压空气通道10在此尤其可由塑料亦或由铝构成并且具有孔口，热交换器能够嵌入该孔口中。在此，构成为封头法兰的管板5封闭了该孔口。在此，在该管板5中设置有洞口5a,用来把热交换器固定在壳体上。

此外，热交换器1在侧面部件4中还具有多个连续的缺口11，这些缺口与相邻管列2a、2b之间的间隙重叠。在嵌入壳体10中之后，角牵板12以拉杆的形式(在此是螺杆)通过洞口10c***壳体10中，它们通过缺口4和间隙完全穿透热交换器(见图2的剖面图)。该角牵板12借助螺母12a从壳体10外面固定。因为角牵板12完全穿透热交换器1，它构造得与角牵板集成在一起。然而，它与热交换器1不是一体成型的，因此热交换器1和角牵板12的热膨胀能够相互独立进行。

热交换器1在正常运行时作为增压空气冷却器来用，其中在特殊的运行情况下也可以用来加热空气。热交换器1在壳体中被处于超压之下且加热的增压空气在X-方向上穿流，其中热量通过绕流的扁管排放到流经管中的流体上。通过燃烧空气的压力，使壳体10在机械方面负载。在Z-方向上，通过角牵板12相对于超压来支撑壳体。

在按图3和图4的第二实施例中，热交换器1与第一实施例一样在其构造上构成为可嵌入的、由扁管构成的管束式热交换器。与第一实施例的区别在于，热交换器自身是角牵板的组成部成，其用来相对于燃烧空气的压力来支撑壳体10。

为此，上方和下方的锚栓元件13固定在热交换器1上。锚栓元件13构成为型材横梁，它借助其端部分别形状配合或材料配合地容纳在相对而置的管板5、6的成型部件14中。

这些型材横梁能够以任意的方式例如作为挤压型材制成，和/或以其它方式例如通过切削加工、冲压或铸造制成。

型材横梁在此具有T形的横截面，其中T形横截面的横向梁能够形状配合地嵌入壳体的相对应的容纳部15中。型材横梁的端部13a能够为了与管板5、6的成型部件14匹配而成型和/或再加工。图3示例性地示出了型材横梁的端部的两个备选的加工方式。燃烧空气的作用在壳体上的压力以这种方式通过容纳部15在Z方向上引导到型材横梁上，并且通过型材横梁至少引导到热交换器1的管板5、6中。型材横梁适宜地贴靠在热交换器1的侧面部件4或侧表面上，因此它们同时构成有效的屏障物，以防燃烧空气不期望地泄露在热交换器的外侧上。为了实现进一步地机械加固，并且为了改善密封性以防泄露，锚栓元件13还能与热交换器的侧面部件4平面地钎焊在一起。

管板5、6中的成型部件14尤其能够构成为缺口或构成为碗状的凹处。它们能够根据需要与管板5、6的水箱7、8重叠，亦或位于水箱的外面。在按图3的所示实施例中，成型部件14为此位于管板的从边缘侧伸出的鱼尾板区域中。

在按图3的实施例中，型材横梁在俯视图中部分越过管板5、6的边缘。为了确保作为封头法兰的简单功能，可例如规定，只有当管板6嵌入壳体的孔口中时，型材横梁才突出来并且位于与管板5重叠的位置内，该管板起封头法兰的作用。

在图5所示的实施例中，在壳体10中设置多个角牵板12，其形式是与材料构成为一体的***。具有***12的壳体10能够例如是塑料-浇铸件。(未示出的)热交换器在角牵板12之间安装在壳体中，因此它的侧壁贴靠在角牵板12上并且通过该角牵板保持位置。角牵板12中的几个在输入侧10a上构成为具有弯曲的轮廓，以便起空气引导元件的作用并且使空气偏转约90度进入热交换器中。角牵板12中的几个在输出侧具有笔直的横截面，其中它同样实现空气引导功能，因为它将分别与内燃机的各汽缸对应的多个输出端10b分隔开来。其它角牵板12设计成中间***，它与图2的实施例类似地例如在两个交换列之间的区域中穿透热交换器。

这些***或角牵板12在组装状态下与另一壳体部件的(未示出的)相对应的对置部件固定相连。该耐张力的连接能够例如通过粘贴、焊接和/或螺纹连接来实现。

在按图8的实施例中，角牵板12包含由金属构成的拉杆，该拉杆从侧面设置在热交换器1旁边，并且将热交换器1的上方和下方的侧面部件16相互连接起来。热交换器构成为管束式热交换器，并且侧面部件18在此作为轮廓清晰的(Profilierte)金属片材成型件与热交换器1固定地钎焊在一起。该侧面部件16具有突出的边缘16a，该边缘嵌入加强板17中。该加强板17是由U形弯曲的、由有机片材构成的条带，它分别材料配合且形状配合地容纳在由塑料浇铸而成的壳体10的袋状物中。角牵板因此通过侧面部件18、加强板17、袋状物和拉杆12共同构成。

在按图7的实施方案中存在着与图6类似的布局，但在该布局部中拉杆12与加强板17构成集成的单元。该单元能够例如由金属构成，亦或例如由有机片材构成。根据需要，角牵板12与热交换器1钎焊在一起，或作为单独的部件装上。如同图6的实施例的一样，热交换器可尤其嵌入加强板17中。

在图7中示出了图6的原理的另一变形体。在此，在把热交换器1装在加强板17中之后，铆上和/或拧上角牵板12。角牵板12能够设置在该侧上，亦或如图2的实施例一样穿透热交换器1。图9示出了一个实施例，其中角牵板12根据金属片材成型件19的形式构成为平面构件。与例如图6的侧面部件不同，金属片材成型件19设置在热交换器1的进气侧和/或排气侧的端面5上，并尤其与热交换器焊接在一起。金属片材成型件19在两个肋条19a之间具有缺口19b，增压空气能够穿透这些缺口。金属片材部件19从边缘高出热交换器1并且具有结构20(此处的形状是洞口)，它借助该结构与壳体可负荷拉力地(zugbelastbar)相连。

图9的剖面图示出了，例如壳体半部10c的凸出的鼻状物20穿透洞口19c，因此金属片材部件19形状配合地与壳体10相连。适宜地，金属片材部件19容纳在壳体上的两个壳体半部10c、10d连接的区域22中。在此，该壳体半部10c、10d在其间形成中空腔和/或迷宫，该迷宫用密封件21通过喷射孔22填充。备选地，也可***预成型的密封件。

图10a至10c的图面示出了补充的变形体，用来把集成的角牵板12与加强板17结合起来。在图10a的情况下，角牵板12借助末端的螺纹23拧入壳体10的容纳部24中，其中加强板17尤其材料配合地集成在容纳部的区域中。该加强板在此用来实现更好的力分布，并且更好地固定螺纹23。

在图10b的实施例中，拉杆至少在一侧上成型为铆钉，它从外侧借助密封垫圈24嵌入壳体10中。形式为有机片材的加强板17设置在用于加固的嵌入区域中，并且同样被铆钉穿透。

在图10c的实施例中，角牵板或铆钉12还具有端侧的止动钩25，角牵板借助该止动钩制动地穿透相对而置的壳体部件，该壳体部件同样由加强板17加固。另一加强板17设置得使用于热交换器1的容纳部成型，并与密封件26相邻。

应理解，不同实施例的单个特征能够根据需要有意义地彼此组合。

Claims (14)

1.一种用于内燃机的增压空气通道，其包含壳体，该壳体具有至少一个用于燃烧空气的进入口和至少一个排出口，该增压空气通道还包含设置在壳体中的、可由流体穿流的热交换器，该热交换器用来冷却和/或加热增压空气，其中该壳体被通过角牵板加强以抵抗燃烧空气的压力，其特征在于，角牵板在结构上与热交换器集成在一起；

角牵板包含穿透热交换器的拉杆，该拉杆穿透壳体的至少一个壁板；或

角牵板包含锚栓元件，该锚栓元件与壳体以及热交换器的至少一个管板相连。

2.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，热交换器构成为具有封头法兰的嵌入物，其中该热交换器嵌入壳体中的孔口中，并且该孔口由封头法兰封闭。

3.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，热交换器构成为管束式热交换器，其具有多列被流体穿流的管子，其中拉杆在两个前后相继的管列之间穿透热交换器。

4.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，热交换器构成为堆盘式热交换器，其中该拉杆在堆盘的与缺口重叠的范围内穿透热交换器。

5.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，该锚栓元件与壳体以及热交换器两个相对而置的管板相连。

6.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，该锚栓元件构成为在热交换器的长度上延伸的型材横梁。

7.根据权利要求6所述的增压空气通道，其特征在于，型材横梁至少逐段地与热交换器的侧表面钎焊在一起。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的增压空气通道，其特征在于，锚栓元件形状配合地嵌入管板的成型部件中。

9.根据权利要求1的增压空气通道，其特征在于，角牵板构成为壳体的至少一个与热交换器邻接的成型部件，其中该角牵板可引导增压空气。

10.根据上述权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，角牵板设置在热交换器的侧面上，其中在角牵板和壳体之间存在着形状配合的连接。

11.根据权利要求10所述的增压空气通道，其特征在于，角牵板在此构成为平面的构件，它具有使增压空气穿流的缺口。

12.根据权利要求11所述的增压空气通道，其特征在于，所述构件是金属片材成型件。

13.根据权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，角牵板包含设置在壳体上的加强板。

14.根据上述权利要求1所述的增压空气通道，其特征在于，角牵板包含有机片材，其形状配合和/或材料配合地连接到壳体的塑料材料上。