CN202300737U

CN202300737U - 进气***

Info

Publication number: CN202300737U
Application number: CN2011202192690U
Authority: CN
Inventors: J·C·洛尔
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-06-23
Also published as: US9194338B2; US20110315125A1; DE102011077852A1; US20140041640A1; US8567365B2

Abstract

本实用新型提供了一种进气***。该进气***包括被连接到发动机的进气歧管和位于所述进气歧管中并位于在节气门体下游和所述多个进气管道上游的空气流径中的真空端口，所述真空端口包括模制的流动***，所述流动***包括横穿真空端口的出口的横梁。进气***还可以包括将真空端口连接到车辆子***的真空通道。以此方式，进气歧管和真空端口可以利用低成本技术来制造。

Description

进气***

技术领域

本实用新型涉及进气***，具体地涉及发动机的进气***和内燃发动机中的进气***。

背景技术

内燃发动机中的进气歧管可以包括用于将气体引入进气歧管内的各种端口。在一些示例中，端口可以被连接到利用进气歧管内产生的真空来补充各种操作的***。例如，进气歧管可以与曲轴箱强制通风***、制动***、蒸发排放***(例如，蒸汽罐)等流体相通。然而，在发动机操作期间，由于上述组件内的流动特性，令人反感的噪音(例如，鸣笛声)可能在端口和进气歧管内产生。此外，在一些***中，从端口被引入进气歧管中的气体与进气歧管中的空气可能混合不完全，从而增加了燃烧可变性并降低了发动机效率。

一些进气***使用被布置在进气歧管中的端口上游的斜道来减少不需要的噪声，也促进混合。然而，发明人在本文已经意识到以上方法的各种缺点。例如，斜道可能增加进气歧管内的损失，由此降低进气歧管内的压力。在某些工况期间，例如当节气门完全打开时，降低的进气歧管压力可能进而使发动机操作降级。此外，可能不能实现用某些施工技术(例如壳模法)将斜道结合到进气歧管中。因此，为了将斜道结合到进气歧管中，可能需要翻新进气歧管，或者可替换地，可能需要更复杂和昂贵的施工技术，而这增加了生产成本。

实用新型内容

本实用新型用于解决上述技术问题。

因此，本文描述了各种示例性***和方法。在一个示例中，提供了进气***。进气***可以包括被连接到发动机的进气歧管和位于所述进气歧管中且节气门体下游和多个进气管道(intake runners)上游的空气流径中的真空端口。真空端口可以包括模制的流动***，流动***包括横穿真空端口出口的横梁。进气***还可以包括将真空端口连接到车辆子***的真空通道。

根据本实用新型，提供一种内燃发动机中的进气***，其特征在于，包括：被隔开的进气歧管，多个进气管道被连接到所述进气歧管；真空端口，其位于所述进气歧管中并位于在节气门体下游和所述多个进气管道上游的空气流径中，所述真空端口包括整体模制的流动***，所述流动***包括横穿所述真空端口的出口的横梁；以及真空通道，其将所述真空端口连接到车辆子***。

以此方式，可能减少不需要的噪声，同时促进来自端口的气体与进入空气混合。特别地，横梁使通过真空端口的气体流分开，从而在进气歧管中的横梁下游产生湍流尾流(turbulent wake)，由此促进来自真空端口的气体与来自节气门体的气体混合。此外，在一些实施例中，进气歧管和流动***可以使用壳模法被整体模制。以此方式，进气歧管和真空端口可以利用低成本技术来制造。

根据本实用新型一个实施例，其中所述真空端口是制动增压端口、曲轴箱强制通风端口和燃料蒸汽抽取端口中的至少一个。

根据本实用新型另一个实施例，其中每个进气管道均包括隔板。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述流动***包括多个横梁。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述真空端口的轴线相交于所述进气歧管的合流处的轴线。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述横梁包括基本是平面的外部面。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述横梁具有圆形的横截面。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述横梁的宽度与所述真空通道的半径之间的比值在1到0.1之间。

根据本实用新型又一个实施例，其中所述横梁关于所述进气歧管内合流处的轴线以45到135度之间的角度取向。

根据本实用新型的又一个实施例，进气***还包括具有被布置在所述被隔开的进气歧管中位于所述第一真空端口下游的的无障碍开口的第二真空端口，所述第二真空端口经由第二真空通道被连接到第二车辆子***，其中所述第二真空端口被布置成相对于所述第一真空端口成第一角度，所述第二真空端口被布置成相对于所述被隔开的进气歧管的合流处的轴线成第二角度，并且所述第一真空端口被布置成相对于所述合流处的轴线成第三角度。

提供此实用新型内容以简化的形式介绍在下文的具体实施方式中进一步详细描述的一系列概念的选择。此实用新型内容不意欲辨别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不意欲被用来限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分提及的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了内燃发动机的原理描述；

图2包括图1所示的内燃发动机的车辆的原理描述；

图3示出了近似按比例绘制的示例性进气歧管的透视图；

图4示出了近似按比例绘制的图3所示的进气歧管的下壳的横截面视图；

图5示出了近似按比例绘制的图3所示的进气歧管的下壳的另一个横截面视图；

图6示出了被包括在按比例绘制的图3所示的进气歧管中的进气管道的横截面视图；

图7示出了按比例绘制的图3所示的进气歧管的仰视图；

图8示出了按比例绘制的图3所示的进气歧管的正视图；

图9示出了按比例绘制的图3所示的进气歧管的侧视图；以及

图10示出了用于操作内燃发动机中进气***的方法。

具体实施方式

本文公开了具有包括流动***的真空端口的进气歧管。真空端口可以被布置在节气门体的下游和多个进气管道的上游。流动***可以增加进气歧管内的湍流。进而，湍流可以促进来自真空端口的气体与来自被布置在进气歧管上游的节气门体的气体混合。另外，经由流动***产生的湍流可以减少进气歧管内流动产生的噪声。以此方式，可以增加客户满意度和燃烧效率。

图1和图2示出了发动机和伴随的进气***的原理描述。图3示出了包括具有流动***的真空端口的示例性进气歧管的透视图。图4和图5示出了图3所示的进气歧管的下壳的各种视图。图6示出了被布置在图3所示的进气歧管中的流动***的下游的进气管道的横截面视图。图7-图9示出了图3所示的进气歧管的另外的视图，并且图10示出了用于操作进气***的方法。

参考图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由发动机电子控制器控制，所述多个汽缸中的一个在图1中示出。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被布置在汽缸壁32中并被连接到曲轴40。燃烧室30被示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48相通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，一个或更多个进气门和排气门可以由机电控制的阀线圈和电枢组件来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。

进气歧管44还被示为在进气门52与进气链管(zip tube)42中间。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料***(未示出)被传输到燃料喷射器66。图1的发动机10被配置使得燃料被直接喷射到发动机汽缸中，这就是本领域中的技术人员所谓的直接喷射。然而，进气道喷射可以被用在其他实施例中。燃料喷射器66从响应于控制器12的驱动器68被供应工作电流。另外，进气歧管44被示为与带有节流板64的可选电子节气门62相通。在一个示例中，可以使用低压直接喷射***，其中燃料压强可以被增加到接近20-30巴。可替换地，高压双态燃料***可以被用来产生更高的燃料压强。

第一真空端口80和第二真空端口82被连接到进气歧管44。第一真空端口被连接到真空通道84并且第二真空端口被连接到真空通道86。每个真空通道可以被连接到以下车辆子***中的一个：制动***、曲轴箱通风***、蒸发排放***和排气再循环(EGR)***。因此，第一真空端口可以是制动增压端口、曲轴箱强制通风端口或燃料蒸汽抽取端口。以此方式，在某些发动机工况期间，例如当进气歧管低于大气压力时，来自上述子***的气体可以被抽到进气歧管中。如所示，第一真空端口包括流动***88，第二真空端口不包括流动***。尽管流动***一般被表示为方框，但应该意识到流动***可以具有有助于减少进气歧管内流动产生的噪声的几何构造。图3-图5示出了本文详细讨论的示例性流动***的详细说明。另外，在其他实施例中，另外的真空端口可以被连接到进气歧管。此外，第二真空端口和/或另外的真空端口也可以包括流动***。

无分电器点火***90响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花到燃烧室30。通用排气氧(UEGO)传感器126被示为被连接到催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以替换UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化器。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12被示为从被连接到发动机10的传感器接收各种信号，除了之前讨论的那些信号之外，还包括：来自被连接到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；被连接到加速器踏板130的用于感测脚132施加的力的位置传感器134；来自被连接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；和来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压还可以被感测(传感器未示出)以便用于由控制器12处理。在本描述的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次回转中产生预定数量的等间隔脉冲，发动机转速(RPM)可以根据这个确定。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历一个四冲程的循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸底部并且处于其冲程的末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末端并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的位置通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在此后被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在此后被称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火装置(例如，火花塞92)点燃，从而导致燃烧。然而，在其他示例中，可以使用压缩点火。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞的运动转换成旋转轴的转动力矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞回到TDC。注意，以上仅被示为示例，并且进气门和排气门开启正时和/或关闭正时可以改变，例如提供正的或负的气门重叠、延迟的进气门关闭或者各种其他示例。

图2示出了包括第一车辆子***202和第二车辆子***203的车辆200的原理描述。如所示，包括进气歧管44的进气***204被连接到发动机10，发动机10被连接到排气***206。第一子***被连接到真空通道84。真空通道84经由包括流动***88的真空端口80被连接到进气歧管。另外，第二子***被连接到真空通道86。真空通道86经由真空端口82被连接到进气歧管。

如之前讨论的，车辆子***可以***作以使气体能够流动通过进气道，且同时真空存在于进气歧管中。以此方式，第一车辆子***与进气歧管之间的流体相通可以选择性地有效。将意识到，当在发动机中发生燃烧循环并且节气门至少部分地阻碍进气***中的空气流动时，可以产生真空。例如，当真空产生于进气歧管中时，蒸发排放***可以被抽取。抽取蒸发排放***可以包括使蒸汽罐与进气歧管之间流体相通。另外，当进气歧管中存在真空时，空气可以被循环通过曲轴箱到进气歧管。此外，当进气歧管中存在真空时，排气可以经由EGR***被再循环。EGR***可以包括将进气***连接到排气***的回路。另外，当要求额外的制动辅助并且进气歧管中存在真空时，制动***可以与进气歧管流体相通。

现在参考图3，图3示出了示例性进气歧管300的透视图，该示例性进气歧管300被配置成供应空气到I-4发动机，该I-4发动机可以是涡轮增压或自然吸气发动机。将意识到，图3所示的进气歧管被近似按比例绘制。进气歧管300可以是图1所示的进气歧管44。进气歧管可以包括上壳302和下壳304。上壳和下壳可以经由合适的模制过程被模制，例如经由壳模法。然而，在其他实施例中，上壳和下壳可以经由其他合适的技术被构造。另外，上壳和下壳通过紧固件(未示出)被保持在一起并且用垫片被密封以减少将未测量的空气引入发动机中的可能性。

下壳304包括节气门体安装法兰306，其用于将节气门体(未示出)连接到进气歧管300。节气门体有效面积可以通过打开和关闭节气门被增加和减少以允许发动机空气量满足驾驶员的需求。以此方式，在某些工况期间，可以在进气歧管内产生真空。

进气歧管还可以包括多个进气管道307，进气管道307被布置在节气门体安装法兰的下游。每个进气管道可以被连接到至少一个发动机进气门。因此，进气歧管可以将气体引导到发动机中用于燃烧。进气管道在本文中关于图6-图7更详细地讨论。

进气歧管还包括合流处(throat)308，合流处308具有被连接到合流处308的第一真空端口310和第二真空端口312。将意识到，第一真空端口和第二真空端口被布置在节气门体(未示出)的下游和进气管道307的上游。如之前讨论的，每个真空端口可以经由真空通道被连接到以下子***之一：曲轴箱通风***、制动***、蒸发排放***和EGR***。在其他实施例中，另外的或可替换的端口可以被包括在合流处308中。

流动***316被放置在第一真空端口310的出口内，但不在端口312中。在一些示例中，流动***可以被整体模制到第一真空端口中。如所描述的，流动***包括横穿第一真空端口的出口的横梁318。流动***的几何特征在本文中关于图4和图5更详细地讨论。

第一真空端口310可以被布置成相对于第二真空端口312成角度319。角度319可以在45°-135°之间，例如90°。另外，第一真空端口可以被布置成相对于进气歧管的合流处的轴线成角度510，如图5所示。角度510可以在45°-135°之间，例如90°。此外，第二真空端口312可以被布置成相对于合流处的轴线成角度。特别地，在一些实施例中，第二真空端口可以被布置成关于进气歧管的合流处的轴线成45°-135°之间的角度(例如，90°)。已经发现，当真空端口被以此方式布置时，促进了进气歧管内的混合并且减少了流动产生的噪声。

图4示出了进气歧管300的下壳304的横截面视图。图3所示的剖切面320限定了图4所示的横截面。流动***的横梁318跨越第一真空端口的出口。特别地，横梁318可以交叉于第一真空端口的轴线。然而，将意识到，在其他实施例中，横梁可以偏离第一真空端口的轴线。另外，横梁的外部面410基本是平面的。然而，在其他实施例中，外部面可以是弯曲的。此外，在其他实施例中，多个横梁可以横穿第一真空端口的出口。

如所示的，横梁可以基本垂直于合流处308的轴线412。当横梁以此方式被对齐时，在进气歧管中可以产生减少了进气歧管中不需要的噪声的流动模式。然而，还可以使用其他对齐方式，例如在45°-135°之间的角度。此外，横梁的外部面的宽度与真空通道的半径之间的比值可以在0.1到1之间。当宽度与半径的比值在上述范围以内时，可以产生显著地减少进气歧管内噪声而不减少通过真空端口的气体的流速的流动模式。

图5示出了进气歧管300的下壳304的另一个横截面视图。图3所示的剖切面322限定了图5描述的横截面。由合流处的轴线与第一真空端口的轴线交叉所限定的角度510可以在45°到135°之间，并且在一个示例中是90°，当这些范围内的角度形成时，来自两个来源的气体的混合可以被增加。特别地，已经发现，针对每个角度的90°角度在减少进气歧管内流动产生的噪声和促进气体混合方面出乎意料地有效。然而，将意识到在其他实施例中可以使用其他角度。

如所示，横梁318的横截面可以限定具有一个平表面(即，外部面410)和形成内部面513的两个弯曲表面511和512的楔形。如所示，弯曲表面是相应凸的。然而，在其他实施例中，弯曲表面中的至少一个可以是凹的。弯曲表面可以减小流动***后面的湍流尾流的宽度。将意识到，表面的曲率可以被改变以产生能够减少或者在一些情况下能够消除进气歧管中流动产生的噪声的期望尾流量。然而，在其他实施例中，横梁的横截面可以是圆形的。

另外，第一真空端口310和第二真空端口312关于进入合流处308中的进气流的大致方向偏置。具体地，第二真空端口可以位于第一真空端口的下游。当真空端口以此方式布置时，第一真空端口中的流动***在下游产生的湍流量增加。因此，流动***可以减少由真空端口下游的气流所产生的噪声。因此，可以不必在第二真空端口中包括流动***。换言之，第二真空端口312可以具有无阻碍的开口。

箭头514表示从第一真空端口进入进气歧管的气流的大致方向。箭头516表示从节气门体进入进气歧管的气流的大致方向。因此，将意识到，气体可以从节气门体(未示出)通过合流处308流入进气歧管并进入进气管道307中。

图6示出了进气管道307的横截面视图。每个进气管道均可以包括跨越由进气管道限定的通道的隔板600。每个隔板可以基本与通过进气管道的气流的大致方向对齐。以此方式，进气流可以被划分到多个流动通道中。每个进气管道还可以包括图7所示的管道出口700。此外，每个管道出口可以被流体地连接到至少一个发动机进气门。

图8示出了进气歧管300的正视图。如所示，角度800限定了关于通过合流处308的进气空气流的大致方向、在第一和第二真空端口之间的间隔。在所描述的实施例中，角度800接近90°。然而，在其他实施例中，角度800可以在45°到120°之间。将意识到，当真空端口以此方式被布置时，可以促进流出真空端口进入进气歧管中的气体与来自节气门体的气体之间的相互作用。不过，当角度800增加时，会减少排气的混合。

图9示出了进气歧管300的侧视图。将意识到，在进气管道的轴线与合流处的轴线之间限定的角度900可以在80°-110°之间。这种类型的对齐方式增加了进气歧管的紧致性。然而，在其他实施例中，其他对齐方式也是有可能的。

图10示出了用于操作被包括在内燃发动机中的进气***的方法1000。方法1000可以由本文描述的***、组件等实施。然而，在气体实施例中，该方法可以经由其他合适的***和组件实施。

在步骤1002处，该方法包括选择性地将气体引入通向发动机进气歧管的真空端口中。在一些示例中，选择性地将气体引入真空端口中可以包括在步骤1004处致动一个或更多个气门。将意识到，真空端口可以被连接到曲轴箱通风***、蒸发排放***、制动***和EGR***。因此，选择性地将气体引入真空端口中可以包括使气体从蒸汽罐流到真空端口、使空气从发动机曲轴箱流到真空端口或者使空气从辅助车辆制动的制动***流到真空端口中。在如之前讨论的选择的工况期间，气体可以被引入真空端口中。

在步骤1006处，该方法包括将在真空端口的出口中的流动干扰横梁周围的所述气体分开以增加气体湍流。如之前所讨论的，横梁可以被布置成垂直于进气歧管入口的轴线。横梁可以被配置成增加气体中的湍流以减少进气歧管内不需要的噪声(例如，共鸣)。横梁还可以促进来自真空端口的气体与来自节气门体的气体混合，由此减少燃烧可变性。

在步骤1008处，该方法包括将分开的气体引入进气歧管中。在步骤1010处，该方法还可以包括使来自进气歧管的气体流入多个进气管道中。在步骤1010之后，该方法结束。

上述***和方法能够减少进气歧管内不需要的噪声，由此提高客户满意度。另外，流动***还可以促进来自真空端口的气体与进入空气混合，这减少了燃烧可变性并提高了燃烧性能。

将被意识到，本文描述的构造和/或方法实质上是示例性的，并且这些特定实施例或示例不被认为有限制的意思，因为可能有很多变化。本公开的主题包括本文公开的各种特征、功能、动作和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合以及任意和所有等价物。

Claims

1.发动机的进气***，其特征在于，包括：

进气歧管；

真空端口，其位于所述进气歧管中并位于在节气门体下游和多个进气管道上游的空气流径中，所述真空端口包括模制的流动***，所述流动***包括横穿所述真空端口的出口的横梁；以及

真空通道，其将所述真空端口连接到车辆子***。

2.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述真空端口是制动增压端口、曲轴箱强制通风端口和燃料蒸汽抽取端口中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中每个进气管道均包括隔板。

4.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述流动***包括多个横梁。

5.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述真空端口的轴线相交于所述进气歧管的合流处的轴线。

6.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述流动***被整体模制到所述真空端口中。

7.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述横梁包括基本是平面的外部面。

8.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述横梁的宽度与所述真空通道的半径之间的比值在1到0.1之间。

9.根据权利要求1所述的进气***，其特征在于，其中所述横梁关于所述进气歧管内合流处的轴线以45到135度之间的角度取向。

10.内燃发动机中的进气***，其特征在于，包括：

被隔开的进气歧管，多个进气管道被连接到所述进气歧管；

真空端口，其位于所述进气歧管中并位于在节气门体下游和所述多个进气管道上游的空气流径中，所述真空端口包括整体模制的流动***，所述流动***包括横穿所述真空端口的出口的横梁；以及

真空通道，其将所述真空端口连接到车辆子***。

11.根据权利要求10所述的进气***，其特征在于，其中所述真空端口是制动增压端口、曲轴箱强制通风端口和燃料蒸汽抽取端口中的至少一个。

12.根据权利要求10所述的进气***，其特征在于，其中所述流动***包括多个横梁。

13.根据权利要求10所述的进气***，其特征在于，其中所述真空端口的轴线相交于所述被隔开的进气歧管的合流处的轴线。

14.根据权利要求10所述的进气***，其特征在于，其中所述横梁具有圆形的横截面。

15.根据权利要求10所述的进气***，其特征在于，还包括具有被布置在所述被隔开的进气歧管中位于所述第一真空端口下游的的无障碍开口的第二真空端口，所述第二真空端口经由第二真空通道被连接到第二车辆子***，其中所述第二真空端口被布置成相对于所述第一真空端口成第一角度，所述第二真空端口被布置成相对于所述被隔开的进气歧管的合流处的轴线成第二角度，并且所述第一真空端口被布置成相对于所述合流处的轴线成第三角度。