CN107002602A - 尤其用于机动车辆的内燃机的进气管道的空气管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的进气管道的空气管(10)，其包括至少一个通道(12)，空气能够流经通道(12)并且将空气引导至至少一个用于压缩空气的压缩机，压缩机安装在空气管(10)的下游的进气管道中，空气管(10)具有空气引导设备(16)，其允许影响沿压缩机的方向空气的向前流动，同时降低空气的湍流。

Description

尤其用于机动车辆的内燃机的进气管道的空气管
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分用于内燃机的进气管道的空气管，尤其用于机动车辆的内燃机的进气管道的空气管。
背景技术
这种用于内燃机的进气管道的空气管，尤其用于机动车辆的内燃机的进气管道的空气管已经充分公知于一般现有技术。这种空气管包括至少一个通道，空气能够流经该通道，依靠该通道空气被引导或者传导至至少一个用于压缩空气的压缩机，压缩机能够布置于进气通道的下游。换句话说，在内燃机的完全制造状态，空气管布置在进气管道中。此外，压缩机布置在进气管道中，进气管道相对于通过空气管的空气的流动方向布置于空气管的下游。在其操作期间，内燃机经由进气管道吸入空气，其中，该空气流经空气管，然后依靠压缩机被压缩，使得内燃机的有效操作是可行的。这种空气管能够推论为公知的，例如公知于DE102010047823A1。
内燃机通常具有紧凑设计以保持内燃机的小空间要求。由于该紧凑设计，还指代为清洁空气管的空气管主要构建在具有窄半径的压缩机的流入区域中。已经示出的是，尽管空气管的优化设计，特别是在内燃机额定的负荷范围内，但是，流体诱发的分离或者湍流能够发生在空气管中，这导致压缩机效率降低。结果是内燃机的根本最大可能的额定功率没有实现。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种初始提到的类型的空气管，依靠该空气管能够实现压缩机和因此整个内燃机的特别有效的操作。
该目的通过具有专利权利要求1的特征的空气管来解决。利用本发明的进一步发展，有利实施例具体指定在其余权利要求中。
为了提供一种专利权利要求1的前序部分中具体指定类型的空气管，依靠该空气管能够实现压缩机和因此整个内燃机的特别有效的操作，根据本发明提供的是，空气管具有空气引导设备，依靠空气引导设备能够影响沿压缩机的方向行进的空气的向前流动，同时能够降低空气的湍流。换句话说，空气引导设备不构造为用于影响从压缩机流出的空气的向后流动，但是，空气引导设备用来影响沿压缩机的方向行进的空气的向前流动。依靠空气引导设备，尤其流入区域中对压缩机以及尤其对压缩机轮的湍流扰动能够至少保持较小，使得在内燃机的额定负荷操作中能够尤其实现压缩机的尤其高效率。换句话说，依靠空气引导设备，尤其在额定负荷操作或者在额定负荷的情形下，能够保持空气管中尤其在其最小半径的区域中的气流的分离以及湍流至少较小或者防止这些，使得在进气管道中压缩机的区域上游以及压缩机的区域下游之间能够实现特别有利的压力比率。尤其，能够实现特别有利的流入压缩机的压缩机叶片，这导致特别高的压差，高压差又导致压缩机的高效率。尤其，能够实现有利流入压缩机叶片的边缘区域。总的来说，因此能够实现压缩机的尤其高效率，因此能够实现内燃机的尤其高可能功率。优选提供的是，空气引导设备包括多个引导翅片，其从空气管的壁向内突出，至少局部划界通道并且沿空气管的周向方向彼此隔开以影响沿压缩机的方向行进的向前流动。在该情况下，引导翅片的数量优选保持尤其小。
已经示出的是，如果空气引导设备具有至多九个，优选至多四个引导翅片，那么这是特别有利的。通过最小化以及优化设计引导翅片，尤其在压缩机的流入面积中，相比于没有窄半径的理想管引导，能够至少避免或者过渡补偿可能的压力损失劣势。尤其通过具体定位引导翅片，发生在加载情形下的气流的分离效果以及湍流能够至少保持较小或者避免，使得能够实现压缩机的尤其高效率。同时，空气管能够构造为具有非常窄半径以保持空气管的空间要求，因此保持具有进气管道的内燃机的空间要求总体尤其小。由于引导翅片的数量保持尤其低，因此能够避免过度的压力损失，使得能够实现内燃机的尤其高功率。在该情况下，优选提供的是，引导翅片沿空气管的周向方向非均匀地分布。
方便地，能够提供的是，引导翅片布置在通道的出口端部。尤其，能够提供的是，引导翅片仅布置在该出口端部。
在另一实施例中，通道能够具有曲线形状，使得其具有曲线内侧和曲线外侧。然后优选分布引导翅片，使得它们在通道的曲线内侧比在通道的外侧曲线上具有较多数量和/或沿周向方向彼此间隔更短。结果，能够依靠气流中的引导翅片再次补偿曲线形状的偏转效应。
关于流动阻力的优势是这样一种构造，通道从空气管的入口连接件连续延伸直到空气管的出口连接件，空气通过该入口连接件能够进入通道，空气通过该出口连接件能够从通道离开。
根据特别有利的实施例，通道能够由管主体形成，管主体被空气管的壳主体沿周向方向封闭，其中，中间空间径向形成在管主体和壳主体之间。现在管主体能够具有穿孔，通过该穿孔通道流体地连接至中间空间。在最简单的情形下，能够依靠穿孔和中间空间实现消音器。然后中间空间形成膨胀室。如果中间空间额外地填充有吸音材料，即填充有吸收剂材料，那么中间空间也能够形成吸收室。
但是，另一发展是优选的，中间空间用来沿周向方向分布地引入另一气态流体。然后壳主体具有连接件，其流体地连接至中间空间，用于将气态流体引入空气，使得流体能够流经该连接件、流经中间空间、流经穿孔进入通道。结果，能够实现将流体均质地混合至空气流中。例如，流体包括供给至空气作为一部分排气返回的排气，或者包括漏气，漏气供给至空气作为曲柄箱体通风的一部分。尤其，因此空气管能够构造为漏气引入设备。
在另一进一步发展中，管主体能够从形成在壳主体上的空气管的入口连接件引导至形成在壳主体上的出口连接件。这也导致降低的流动阻力。
适合以及旨在用于向内燃机供给空气的内燃机的进气管道包括先前提出的类型的空气管以及压缩机，空气管在出口侧连接至压缩机。借助于空气引导设备能够改善对压缩机的流入。方便地，压缩机是排气涡轮增压器的一部分。进气管道能够包含空气管上游的空气过滤器。
参考附图，本发明的进一步重要的优势、特征及细节获得于优选示范实施例的以下说明书。在说明书中先前提到的特征以及特征组合以及下文附图说明中提到的和/或附图中示出的特征及特征组合不仅能够单独使用在分别给定的组合中而且能够使用在其他组合中或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据用于内燃机的进气管道的第一实施例的空气管的示意性立体图，空气管包括至少一个通道，空气能够流经该通道用于将空气引导至至少一个压缩机，压缩机能够布置在空气管的进气管道下游，用于压缩空气，其中，空气管具有空气引导设备，依靠该空气引导设备能够影响沿压缩机的方向行进的空气的向前流动，同时降低空气的湍流；
图2的截面示出了根据第二实施例的空气管的立体图；
图3的截面示出了根据第三实施例的空气管的立体图；
图4的截面示出了根据第四实施例的空气管的立体图；以及
图5示出了具有进气管道的内燃机的电路图状示意图，这种空气管布置于进气管道中。
在附图中，相同或者功能地相同元件设置有相同附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据用于内燃机(在图5中被指代为48)进气管道(图5中被指代为46)的第一实施例的空气管(整体被指代为10)的立体图。在其操作期间内燃机48经由进气管道46吸收空气，空气流经进气管道46，以及因此流经空气管10。此处空气管10还指代为清洁空气管。在内燃机48的准备好制造状态中，图5示出的压缩机52布置在进气管道46中，其中，压缩机52相对于通过进气管道46的空气的流动方向S布置于空气管10的下游。这意味着空气初始流经空气管10，然后流经压缩机52，使得空气依靠空气管10被引导或者指导至压缩机52。为了该目的，空气管10包括通道12，空气能够流经通道12，空气依靠通道12连接至压缩机52。
在该情况下，空气管10具有连接区域14，依靠连接区域14或者在连接区域14中，空气管10-处于进气管道46的准备好制造状态-流体地连接至或者能够流体地连接至压缩机52。
可见于图1的是，空气管10具有弯曲的轮廓。为了该目的，空气管10构建有至少一个半径。为了保持空气管10的空间要求，因此保持进气管道46的空间要求总体较小，该半径尤其小，使得空气管10高度弯曲。作为空气管10的该弯曲构造的结果，相比于空气的直线流动，空气依靠空气管10被偏转或者转向。在该方案中，此处空气管10具有弯曲轮廓，其中，曲线内侧28和曲线外侧30由曲线形状或者曲率限定。
根据图5的压缩机52具有压缩机壳体56和压缩机轮58，压缩机轮58相对于压缩机壳体56绕旋转轴线可旋转地布置在压缩机壳体56中。压缩机壳体56具有至少一个空气通道，在进气管道46的准备好制造状态中空气通道流体地连接至通道12。结果，流经通道12的空气能够从通道12流出并且流入压缩机壳体56的通道，使得空气依靠压缩机壳体56的通道被引导至压缩机轮58。压缩机轮58具有多个压缩机叶片，空气流动至压缩机叶片。从而空气依靠压缩机轮58被压缩。
压缩机52是排气涡轮增压器50的一个部件，排气涡轮增压器50还包括涡轮54，其布置于内燃机48的排气管道60中。涡轮54能够由内燃机48的排气驱动，其中，压缩机52能够由涡轮54驱动。结果，包含在排气中的能量能够用来压缩空气。相应地在图5中，进气管道46引导至内燃机48的气缸体62，其中燃烧室位于内燃机48中，同时排气管道60引导离开气缸体62。
为了能够实现尤其有利效率，以及因此整体地有效的操作压缩机5以及因此有效的操作排气涡轮增压器50以及内燃机48。空气管10具有空气引导设备16，其布置于连接区域14相关于空气的流动方向S的上游，依靠空气引导设备16能够影响沿压缩机的方向行进的空气的向前流动，而降低空气管10中空气的湍流。换句话说，空气引导设备16不用于影响远离压缩机52的空气的向后流动，而是依靠空气引导设备16影响空气的向前流动。向前流动具有流动方向S，利用流动方向S空气流经空气管10或者其通道12。
在第一实施例中，空气引导设备16具有精确的一个连续的横向翅片18，依靠该翅片18影响空气的向前流动，由此，空气与空气管10的分离以及空气的不期望湍流能够至少降低或者保持较小。
可见于图1的是，横向翅片18连续延伸过通道12的流动截面，空气能够流经通道12，因此能够流经空气管10。在该情况下，横向翅片18具有直的轮廓并且延伸，例如，延伸通过优选至少大致圆形的流动截面的中央点，使得通道12构造为至少在流动截面的区域中至少大致圆形。
在流动截面的区域中，通道12被空气管10的壁划界，其中，例如壁由塑料形成。横向翅片18从壁的一个区域连续延伸至壁的对置区域，其中，优选地设置横向翅片18与壁一体地形成，并且因此优选由塑料制成。
图2示出了空气管10的第二实施例。在第二实施例中，空气引导设备16包括多个引导翅片20a-i，它们从在图2中指代为10的空气管10的壁向内突出，并且至少局部划界通道12。此处引导翅片20a-i沿空气管10的径向方向突出，或者通道12从壁22向内突出，并且沿空气管10的周向方向U彼此隔开。为了将通过空气引导设备16带来的压力损失保持在至少较低，引导翅片20a-i的数量较小。
在第二实施例中，引导翅片20a-i每个具有的沿空气管10的周向方向U行进的宽度为2.5毫米，沿空气管10或者通道12的径向方向行进的高度为5.75毫米，以及沿空气的流动方向S行进的或者沿空气管10的纵向方向延伸的长度为15毫米，其中，长度还指代为引导翅片20a-i的深度。因此，在第二实施例中，引导翅片20a-i具有的其宽度B与其高度H的比率为2.5比5.75。
图3示出了空气管10的第三实施例，其中，空气引导设备16包括精确的四个引导翅片20a-d，例如，它们沿空气管10的周向方向U非均匀地分布。在第三实施例中，优选提供的是，引导翅片20a和引导翅片20c每个具有的宽度为2.5毫米，高度为10毫米以及长度或者深度为15毫米。引导翅片20b和20d优选具有的宽度为2.5毫米，高度为10毫米以及长度或者深度为10毫米。这意味着第三实施例的引导翅片20a-d具有的其宽度与其高度的比率为0.25。结果，惊奇地发现，能够特别有利地影响空气的向前流动。
已经证明，如果相应的引导翅片20a-d具有包括10毫米至包括50毫米范围的长度或者深度，那么这是有利的，由此空气的向前流动能够特别有利地受15毫米深度或者长度的影响。
图4示出了基本对应于第三实施例的空气管10的第四实施例。图4示出了空气管10的最窄内半径的中央轴线24。相对于该中央轴线24，外部引导翅片20a和20c隔开至多110度。换句话说，优选提供的是，外部引导翅片20a和20c与空气管10的最窄内半径的中央轴线24封闭的相应角度α至多110度。
此外，引导翅片20a和20b形成第一引导翅片对，其中，引导翅片20c和20d形成第二引导翅片对。通过参考引导翅片20c和20d图示出的是，相应的引导翅片对的相应的引导翅片20c与20d或者20a与20b彼此隔开的角度β为40度。换句话说，引导翅片20a与20b或者20c与20d在空气管10的圆周上彼此隔开40度，其结果是能够特别有利地影响空气的向前流动。
依靠空气引导设备16，压缩机52上游、尤其压缩机入口的流动分离和湍流能够至少保持较小或者避免。此外，压缩机52中的湍流本身能够避免或者保持较小，使得能够提出压缩机52和内燃机48的尤其有效的操作。原则上，空气管10能够构造为尤其小的半径，小半径具有高曲率以保持其空间要求小。相比于没有引导翅片20a-i或者20a-d的空气管10，引导翅片20a-d导致压缩机52的上游更高的压力损失以及更高的压力比率以及更高的效率。压缩机52的出口的增压压力因此更高，同时具有较低的压缩机功率。总的来说，因此能够利用尤其高效率操作压缩机52，使得能够实现内燃机48的尤其有效及低燃料消耗的操作。
如果此处的空气管10具有曲线形状，则引导翅片20a-i优选沿周向方向U分布，使得在曲线内侧28比在曲线外侧30布置较多数量的引导翅片20a-i。额外地或者可替换地，还能够提供的是，引导翅片20a-i以更高密度布置在曲线内侧28，即比在曲线外侧30上彼此沿周向方向U具有较短间隔。尤其，一个实施例还是可行的：这些引导翅片20a-i仅布置在曲线内侧28上。
此外，方便地提供的是，引导翅片20a-i优选或者仅布置于空气管10的出口端部26。
正如可见于图1至图4的结合视图的是，根据一个特别有利的实施例，能够提供的是，通道12由管主体32形成，管主体32被空气管10的壳主体34沿周向方向U封闭。实现此，使得中间空间36径向形成在管主体32和壳主体34之间。管主体32额外地装配有穿孔40，通道12依靠穿孔40流体地连接至中间空间36。
方便地，管主体32从形成在壳主体34上的空气管10的入口连接件42引导至形成在壳主体34上的出口连接件44。这也导致降低的流动阻力。
在示出的例子中，进一步提供的是，中间空间36用来沿周向方向U分布地引入另一气态流体。因此，壳主体34具有连接件38，其流体地连接至中间空间36，用于将气态流体引入到空气，，使得流体能够流经连接件38、通过中间空间36、通过穿孔40进入管主体32或者进入通道12。结果，能够实现均质的流体与气流的混合。例如，流体是排气，其供给至空气作为排气返回的一部分，或者流体是漏气，其供给至空气作为曲柄箱体通风的一部分。这种曲柄箱体通风器示出在图5的例子中并且指代为64。漏气管66清楚地导入空气管10。尤其，因而空气管10能够构造为漏气引入设备。曲柄箱体通风器64额外地具有此处未示出的油雾分离。
适于以及旨在用于向内燃机48供给空气的内燃机48的进气管道46包含空气管10和压缩机52，空气管10连接至压缩机52的出口侧。进气管道46在空气管10的上游包含空气过滤器68。

Claims (15)

1.一种用于内燃机(48)的进气管道(46)的空气管(10)，包括至少一个通道(12)，空气能够流经所述通道(12)，用于将空气引导至至少一个用于压缩空气的压缩机(52)，所述压缩机(52)能够布置于所述进气管道(46)中所述空气管(10)的下游，其特征在于，所述空气管(10)具有空气引导设备(16)，依靠所述空气引导设备(16)能够影响沿所述压缩机(52)的方向行进的空气的向前流动，同时降低空气的湍流。
2.根据权利要求1所述的空气管(10)，其特征在于，所述空气引导设备(16)包括多个引导翅片(20a-i)，它们从所述空气管(10)的壁(22)向内突出，它们至少局部划界所述通道(12)并且沿所述空气管(10)的周向方向(U)彼此隔开。
3.根据权利要求2所述的空气管(10)，其特征在于，所述空气引导设备(16)具有至多九个，尤其是四个引导翅片(20a-i)。
4.根据权利要求2或者3所述的空气管(10)，其特征在于，所述引导翅片(20a-i)中的至少两个沿所述空气管(10)的周向方向(U)彼此隔开40度。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，至少一个所述引导翅片(20a-i)与所述空气管(10)的最窄内半径的中央轴线(24)隔开最大110度。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，所述引导翅片(20a-i)具有的沿所述空气管(10)的周向方向(U)的宽度与沿所述空气管(10)的径向方向的高度的比率为0.25。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，所述引导翅片(20a-i)具有的沿空气的流动方向(S)的长度为最大15毫米。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的空气管(10)，其特征在于所述引导翅片(20a-i)被布置在所述通道(12)出口端部(26)。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，
-所述通道(12)具有曲线形状，
-所述引导翅片(20a-i)在所述通道(12)的曲线内侧(28)比在所述通道(12)的曲线外侧(30)具有较多的数量和/或彼此沿周向方向(U)具有较短的间隔。
10.根据前述权利要求中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，所述通道(12)从所述空气管(10)的入口连接件(42)连续延伸得远至所述空气管(10)的出口连接件(44)，空气能够通过所述入口连接件(42)进入所述通道(12)，空气能够通过所述出口连接件(44)从所述通道(12)离开。
11.根据前述权利要求中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，
-所述通道(12)由管主体(32)形成，所述管主体(32)被壳主体(34)沿周向方向(U)封闭，
-中间空间(36)径向形成在管主体(32)和壳主体(34)之间，
-所述管主体(32)具有穿孔(40)，所述通道(12)通过所述穿孔(40)流体地连接至所述中间空间(36)。
12.根据权利要求11所述的空气管(10)，其特征在于，所述壳主体34具有连接件(38)，其流体地连接至中间空间(36)，用于将气态流体引入空气，使得流体能够流经连接件(38)、流经中间空间(36)、流经穿孔(40)进入通道(12)。
13.根据权利要求12所述的空气管(10)，其特征在于，所述空气管(10)构造为漏风引入设备。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的空气管(10)，其特征在于，所述管主体(32)从形成在所述壳主体(34)上的所述空气管(10)的入口连接件(42)引入形成在所述壳主体(34)上的出口连接件(44)。
15.一种内燃机(48)的进气管道(46)，用于将空气供给至内燃机(48)，包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的空气管(10)，
-压缩机(52)，所述空气管(10)连接至所述压缩机(52)的出口侧。
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