CN111542692A - 用于热力发动机的进气装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于热力发动机的进气回路(10)，所述进气回路旨在被定位在空气压缩元件与中空燃烧室(14)的至少位于该发动机的气缸盖(11)中的上部部分之间，所述进气回路(10)包括该气缸盖(11)、进气歧管(17)以及至少一个进气管道(12)，其特征在于，该回路包括至少一个凹形接纳器(25)，该接纳器朝向该发动机的外部转向、被容置在该气缸盖的空腔(22)中、并且与推入该至少一个进气管道(12)的管状元件(26)连接。

Description

用于热力发动机的进气装置
技术领域
本发明涉及一种用于热力发动机或内燃发动机的进气回路。
本发明还涉及一种包括这种进气回路的热力发动机。
最后，本发明涉及一种包括这种进气回路或这种热力发动机的机动车辆。
背景技术
为了遵守火花点火式发动机、特别是汽油发动机的国际排放标准，机动车辆制造商寻求优化发动机的燃烧室中的燃料燃烧(汽油或柴油)。为此目的，进气回路必须遵守某些约束：必须在每个燃烧室中引入受控量的新鲜空气，同时产生空气动力学湍流。在火花点火式发动机和柴油发动机之间，所产生的湍流不同。
为了提高发动机的效率，已知将空气压缩元件集成到发动机的进气回路中，以便增加进入的气体的压力并改善空气燃料混合物在发动机气缸内填充，这使得发动机的功率密度增加，因此增加功率或减少发动机的消耗。此压缩元件可以是布置在发动机的空气滤清器与进气歧管之间的电动压缩机或涡轮增压器的压缩机。因此，空气从车辆的前面被捕获，然后穿过滤清器、压缩元件和进气歧管，然后经由从气缸盖挖出的进气管道返回到发动机中。
然而，进气在压缩后被加热，这对发动机效率有负面影响。
为了将新鲜空气引入发动机，在进气回路中在发动机的压缩元件与进气歧管之间布置有热交换器，以冷却进入燃烧室的经压缩的空气。
进气歧管中收集到的空气以已知的方式经由穿过发动机的气缸盖的进气管道分配到每个燃烧室，这使得能够控制进入发动机的每个气缸的进气流。进气歧管具有节气门壳体、缓冲空气体积(也称为集气室)、以及至少与气缸一样多的进气管道。进气歧管例如可以是附连到气缸盖的铸件或塑料件。
进气歧管和进气管道能够在燃烧室中产生空气动力学湍流，以便将汽油与空气理想地混合以实现有效燃烧。进气管道相对于燃烧室的几何形状和取向在产生这种空气动力学湍流中起关键作用。
进气歧管和热交换器以已知的方式紧固到发动机，特别是紧固到气缸盖的壁，这显著增加了发动机的尺寸。
此外，为了降低消耗和减少污染物排放物(比如一氧化碳)，减轻发动机的重量是重要的。为了减轻气缸盖的质量，已知将进气歧管的元件结合到气缸盖的壁中。因此，所述气缸盖的壁可以是歧管的集气室的壁。
公开文献US 3949715-A披露了一种具有进气歧管的集气室的气缸盖。所述集气室是气缸盖的一部分，这增加了气缸盖的体积并因此增加其重量。
本发明的目的是提供一种用于热力发动机(汽油或柴油发动机)的进气回路，该进气回路克服了上述缺点并改进了现有技术中已知的用于热力发动机的进气回路。
发明内容
特别地，本发明提供了一种用于热力发动机的进气回路，热力发动机包括这样的进气回路，该进气回路紧凑、易于组装和维护，同时最小化所述回路的重量，优化空气循环并帮助减少空气流中的压力降。
更具体地，本发明涉及一种用于热力发动机的进气回路，所述进气回路旨在被定位在空气压缩元件与燃烧室的至少从该发动机的气缸盖挖出的上部部分之间，所述进气回路包括该气缸盖、进气歧管以及至少一个进气管道，
其特征在于，该回路包括朝向该发动机的外部转向的至少一个凹形接纳器，该至少一个凹形接纳器坐置在该气缸盖的空腔中并且与推入该至少一个进气管道中的管状元件连接。
有利地，接纳器和管状元件形成用于将进气直接引导到从气缸盖挖出的进气管道中的装置。这消除了对复杂的气缸盖的需要，尤其是消除了在所述气缸盖中用于收集空气流并将空气流朝向气缸盖的进气管道引导的空腔的需要。
根据本发明的其他特征：
-该接纳器被径向边沿包围，该径向边沿被设计成抵靠该气缸盖的紧固壁。
有利地，径向边沿在接纳器与气缸盖之间提供紧固点。
-与该接纳器连接的该管状元件是圆锥形的。
有利地，与接纳器的连接管状元件是圆锥形的，以使得进气流在其进入燃烧室的入口处能够加速。
-该接纳器具有偏转壁，该偏转壁被设计成将空气流朝向与该管状元件连接的开口引导。
有利地，接纳器具有偏转壁，该偏转壁被设计成将空气流朝向与该管状元件连接的开口引导，并且因此该接纳器的形状被优化以引导进气流。
-该管状元件的壁具有面向该至少一个进气管道并被设计成容纳密封垫圈的环形通道。
有利地，管状元件具有密封垫圈，以防止进气回流到气缸盖中的空腔中。
-该接纳器的径向边沿具有密封元件，该密封元件面向该气缸盖的紧固壁。
-该密封元件在以下列表中，该列表包括围绕该边沿的边缘延伸的唇缘和坐置在该径向轮沿与该气缸盖的紧固壁之间的密封垫圈。
有利地，接纳器的径向边沿具有面向气缸盖的密封元件。
-该接纳器由塑料制成。
有利地，接纳器由塑料制成，这有助于减轻重量。
-该接纳器与该气缸盖的空腔的壁分隔开。
有利地，接纳器与气缸盖的空腔的壁分隔开，并且因此空腔中的空间大于接纳器的体积。然后可以优化从气缸盖挖出以形成空腔的空间，以显著减轻重量。
-该接纳器、该径向边沿和该管状元件形成单个零件。
有利地，接纳器、径向边沿和管状元件形成单个零件，这有助于制造，同时有助于提高整体的刚性。
-该歧管具有下游出口，该下游出口被紧固突沿径向地包围，该紧固突沿被设计成抵靠该接纳器的径向边沿和该气缸盖的紧固壁。
有利地，径向边沿被设计成优化歧管与气缸盖之间的连结。
-该径向边沿、该接纳器和该管状元件是进气歧管的部分。
有利地，径向边沿、接纳器和管状元件是进气歧管的部分，这有助于减少所提及的零件的数量和组装进气回路所需的动作的数量。
附图说明
在本发明的特定实施例的以下描述中阐明了本发明的其他优点和特征，这些实施例作为非限制性实例提供并且在附图中示出，在附图中：
-图1是进气回路的截面的纵向示意图。
-图2是根据本发明的进气回路的示意性俯视截面视图。
-图3是根据本发明的进气回路的示意性纵向截面视图。
具体实施方式
在以下的说明中，相同的附图标记是指相同的部分或者具有相似功能的部分。
如图1中示意性所示，机动车辆可以装配有内燃发动机或热力发动机100。热力发动机通常具有安装在气缸体(也称为发动机缸体)101上的气缸盖。发动机还具有进气回路10，空气从外部通过进气回路进入发动机的燃烧室14。
空气从车辆的前面被捕获，并且穿过进气回路，然后被喷射到燃烧室中。为了改善发动机性能，已知增加进入的气体的压力并改善空气燃料混合物在发动机气缸内的填充。这增加了发动机的功率密度和功率，同时降低了发动机的消耗。因此，进气压缩级布置在空气滤清器与发动机之间。此压缩级由涡轮增压器的压缩部分或电动压缩机形成。图1示出了压缩级(未示出)与进气回路10之间的上游连接锥体102。
经压缩的空气然后处于高温并且其质量密度降低，这对发动机性能具有负面影响。因此，在空气流动方向上在压缩机下游增加空气冷却级是有用的。此冷却级可以包括冷却器16，更具体地包括空气/水交换器。温度适中的水穿过交换器，并且从经压缩的空气中带走一些热量。
然后将空气朝向进气歧管17引导，以控制进入燃烧室14的空气流。歧管通过凸缘104紧固到发动机的气缸盖的紧固壁20，并且将经压缩的冷却后空气朝向从气缸盖挖出的进气管道12引导。取决于发动机的类型(例如柴油发动机或火花点火式发动机)，气缸盖中的所述进气管道具有特定的形状和轮廓。
进气回路10布置在压缩机(未示出)与发动机100之间，发动机包括安装于气缸盖11的气缸体101。包含活塞的气缸103布置在气缸体内。所述活塞沿着气缸的轴线来回移动。
为每个气缸提供燃烧室，该燃烧室由气缸、活塞和气缸盖的底壁13形成。进气管道12通向气缸盖的所述底壁，进气管道的到每个燃烧室14的开口被受控阀15阻塞。
如图1至图3所示，冷却器16和进气歧管17形成单个零件19。冷却器也称为水冷式增压空气冷却器(WCAC)。歧管的本质区别在于，在气缸盖的进气管道12的入口之前的集气室18或储气室。在本实施例中，歧管位于交换器的下游并且共享相同的壳体。所述壳体直接紧固到气缸盖的紧固壁。所述紧固壁20位于平面中并且相对于例如由气缸盖与气缸体之间的接合平面21表示的水平面倾斜。所述倾斜有助于冷却器的安装并且使维护更加可靠。
下面的描述涉及一个气缸，以便有助于理解，但是根据本发明的发动机具有至少一个气缸。
根据两个附图，气缸盖11具有空腔22，主进气管道23通向该空腔。此主管道延伸出两个辅助管道24，这两个辅助管道将进气沿两个不同的方向输送到燃烧室中，以根据发动机的类型(柴油发动机或汽油发动机)获得期望的涡流或纵滚流效果。
空腔22是通过模制获得的，并且空腔的壁的表面状况并不重要。有利地，考虑到气缸盖围绕第一入口管道23的开口的机械刚度应力，气缸盖被尽可能多地挖空。
接纳器25放置在空腔中。当歧管抵靠气缸盖的紧固壁安装时，接纳器是盆形的并且具有朝向发动机的外部并且朝向歧管定向的曲率。
接纳器25具有与大致管状的元件26连接的开口30。所述管状元件使进气能够被引导到气缸盖11的主进气管道23中。所述管状元件是大致圆锥形的，流动面积从上游端25到下游端28减小以使进气加速。在组装间隙公差内，此管状元件的下游端28的外部区段与主管道23的流动面积大致匹配。
优选地，管状元件的下游端被位于管状元件26的下游端28与气缸盖的主进气管道23之间的密封零件包围，以防止空气朝向气缸盖的空腔22回流。此零件可以是密封唇缘。优选地，并且在图2所示的实施例中，此密封零件是环形密封件29，该环形密封件坐置在面向气缸盖的主管道23的壁的并且包围管状元件的下游端28的环形通道(未示出)中。环形密封件29由弹性体制成并且具有弹性和减震特性。
接纳器25具有偏转壁31，该偏转壁被设计成将进气朝向与管状元件26连接的开口30引导。如图3所示，偏转壁31例如是平坦的并且相对于水平面21倾斜，以便将进气朝向接纳器的下部部分引导，一旦接纳器安装在气缸盖上，则开口30布置在该下部部分处。
接纳器25被边沿32或紧固突沿包围，该边沿或紧固突沿径向延伸并且被设计成抵靠气缸盖11的紧固壁20。所述边沿32位于支承平面34中。
有利地，由接纳器25和支承平面34界定的体积小于由空腔22和气缸盖的紧固壁20的平面界定的体积。因此，一旦接纳器已被安装在气缸盖上，则接纳器25的壁与气缸盖的空腔22的壁分离。这也使得能够容易地将接纳器与管状元件组装在气缸盖11中。
优选地，所述紧固边沿包括面向气缸盖的紧固壁20的密封元件。所述密封元件在以下列表中，该列表包括围绕边沿的边缘延伸的唇缘和坐置在边沿与气缸盖的紧固壁20的平面之间的密封垫圈。
优选地，紧固边沿被设计成与进气歧管的周缘配合。实际上，歧管17具有由紧固突沿33包围的下游空气出口，该固定凸缘设计成抵靠紧固边沿32和气缸盖11的紧固壁20。然后将所述紧固边沿置于空气歧管17与气缸盖11的紧固壁20之间。在紧固边沿32与歧管的紧固突沿33之间还布置有密封元件。所述密封元件可以在以下列表中，该列表包括围绕边沿的边缘延伸的唇缘和坐置在边沿与歧管的紧固突沿33之间的密封垫圈。
有利地，三个元件(紧固边沿32、接纳器25和管状元件26)形成为通过模制塑料获得的单个零件，并且在歧管17与气缸盖11之间形成接口零件35，从而产生更轻且更容易制造的气缸盖。
接口的组装包括以下步骤：
-将环形密封件29围绕管状元件的下游端放置在通道中，
-可能在接口的边沿放置密封垫圈，
-将管状元件***主管道23中，
-将接纳器25推入气缸盖的空腔22中，直到边沿32与气缸盖的紧固壁20发生支承接触，
-将进气歧管放置在接口的前方，所述歧管的下游出口面向接纳器25，
-将歧管紧固到气缸盖，然后歧管的紧固突沿33抵靠接口零件35的边缘。
一旦组装好，接口零件25使得来自歧管17的进气流能够被朝向气缸盖的主管道23引导。环形密封件29首先确保空气不会回流到气缸盖的空腔22中，其次吸收由空气的穿过所引起的振动。
目标得以实现：接口零件35提供了易于制造且重量更轻的气缸盖11。
自然地，本发明并不仅限于本文通过举例方式在上面描述的实施例，而是包括所有可能的变型。

Claims (11)

1.一种用于热力发动机的进气回路(10)，所述进气回路旨在被定位在空气压缩元件与燃烧室(14)的至少从该发动机的气缸盖(11)挖出的上部部分之间，所述进气回路(10)包括该气缸盖(11)、进气歧管(17)以及至少一个进气管道(12)，
其特征在于，该回路包括至少一个凹形接纳器(25)，该至少一个凹形接纳器朝向该发动机的外部转向、坐置在该气缸盖的空腔(22)中并且与推入该至少一个进气管道(12)中的管状元件(26)连接。
2.如权利要求1所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)被径向边沿(32)包围，该径向边沿被设计成抵靠该气缸盖(11)的紧固壁(20)。
3.如权利要求1或2所述的进气回路(10)，其特征在于，与该接纳器(25)连接的该管状元件(26)是圆锥形的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)具有偏转壁(31)，该偏转壁被设计成将空气流朝向与该管状元件(26)连接的开口(30)引导。
5.如权利要求1至4中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该管状元件(26)的壁具有面向该至少一个进气管道并被设计成容纳密封垫圈(29)的环形通道。
6.如权利要求1至5中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)的径向边沿(32)具有密封元件，该密封元件面向该气缸盖的紧固壁(20)。
7.如权利要求6所述的进气回路(10)，其特征在于，该密封元件在以下列表中，该列表包括围绕该边沿的边缘延伸的唇缘和坐置在该径向轮沿(32)与该气缸盖的紧固壁(20)之间的密封垫圈。
8.如权利要求1至7中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)由塑料制成。
9.如权利要求1至8中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)与该气缸盖的空腔(22)的壁分隔开。
10.如权利要求1至9中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该接纳器(25)、该径向边沿(32)和该管状元件(26)形成单个零件。
11.如权利要求1至10中任一项所述的进气回路(10)，其特征在于，该歧管(17)具有下游出口，该下游出口被紧固突沿(33)径向地包围，该紧固突沿被设计成抵靠该接纳器的径向边沿(32)和该气缸盖的紧固壁(20)。
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