专利名称：用于涡轮增压活塞式内燃机的新鲜混合气供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新鲜混合气供给装置，用于具有新鲜混合气管道装 置的涡轮增压活塞式内燃机，包括一个側向通入到管状内腔的带有流量 调节装置的压缩空气接头，以及一个同样设在内腔中用于流量调节的可 调活门，其中，内腔由一个用于流入的第一端部接头和一个用于废气涡 轮增压器的增压空气流出的第二端部接头限定边界。
背景技术：
按本发明类型的新鲜混合气供给装置用于支持废气涡轮增压器。尤 其在涡轮增压活塞式内燃机的低转速区，连接的废气涡轮增压器由于没 有足够的驱动能量大多不能提供需要的增压压力。司机可以察觉从低转 速开始在供气时发生这些情况，这作为所谓的涡轮孔效应(Turbolocheffekt)是已知的。为了补偿这种涡轮孔效应，在需要的情 况下从汽车压缩气罐出发将附加的压缩空气输入活塞式内燃机的吸气管 内。多种类型的汽车，如商用车、大客车，反正有压缩空气网路，从那 里尤其供给气动剎车装置。
由WO2005/064134A1得知一种按此类型的用于涡轮增压活塞式内 燃机的新鲜混合气供给装置。借助废气涡轮增压器压缩的增压空气经吸 气管进入汽缸容积内。此外从侧面在吸气管内通入一根压缩空气管，它 通过一个阀电子控制地打开或关闭。为了补偿涡轮孔效应将阀打开，因 此在这里从压缩空气系统的压缩气罐取出的外来的压缩空气进入吸气腔 内。为避免此附加输入的压缩空气回流，在吸气管内涡轮增压器之前设 一个强制操纵的单向阀。
在这种技术方案中业已证实的缺点是，这些附加的新鲜混合气管道 装置是新鲜混合气供给装置总体的组成部分并设计为发动机个性化的。 因此在修理的情况下需要更换大量构件。对于系列的涡轮增压活塞式内
燃机，有和没有新鲜混合气管道装置的改型"^殳计相应地也比较麻烦。 发明内容因此本发明的目的是，创造一种用于涡轮增压式内燃机的新鲜混合 气供给装置，它可按选择配备新鲜混合气管道装置，这些新鲜混合气管 道装置可通用地安装在涡轮增压式内燃机中。此目的从权利要求1的前序部分所述的新鲜混合气供给装置出发并 结合其特征部分的特征达到。后续的从属权利要求说明本发明有利的进 一步发展。本发明包括下述技术教导新鲜混合气管道装置设计为一个单独的 模件的形式，在其外壳上两个端部接头设计为管道接头的形式，它们除 此之外还适合作为用于模件的支承装置。按本发明方案的一个优点是，涡轮增压活塞式内燃机可以简单地按 选择用它配备。因此，独立的模件可以在需要时耦合到增压空气通道上。 这就呈现出老旧的涡轮增压活塞式内燃机也有重新装备的可能性，无需 任何附加的新鲜混合气管道装置。由于这种模件结构，所以可以提供完 全不同的新鲜混合气管道装置，它们分别与相关的活塞式内燃机相配。 由此，那些参数，如附加压缩空气的单位时间流量、阀的有效直径之类， 可以灵活地与对应的活塞式内燃才几相匹配。优选地，在模件外壳上两个管道接头按软管连接的类型设计，以便 将软管借助卡箍之类与它们固定。此外也可以将两个管道接头按管子连 接的类型设计，以便借助管接头将管道固定在其上。与上述两种实施形式不同，还可以设想将至少两个管道接头之一按 法兰的类型设计，以便能借助螺钉固定。优选地，法兰应当设在发动机 侧，从而可借助它将模件稳定地固定在活塞式内燃机上。优选地，用于控制附加供给压缩空气的阀的流量调节装置、用于主 动控制活门位置的活门机电式调整装置以及为它配设的位置测定装置安 装在模件外壳的内部。所有这些属于新鲜混合气管道装置的元器件均能 节省结构空间地集成在此外壳内。在外壳外面除了压缩空气接头外还安 装至少一个电接头用于同样集成在外壳内的电子控制单元。电子控制单
元可通过电接头与工作电压和例如汽车电子设备的CAN总线相连。按另 一项改进本发明的措施，模件外壳优选地设计为两部分组成。 在盖的下方优选地可从外部接近地安装集成的电子控制单元，为的是例 如便于修理和维护。优选地，在电子控制单元上连接一个压力传感器，它的压力计设在 活门与第一端部接头之间的管状内腔中，以及还连接另一个接头，第二 压力传感器通过它设在活门与第二端部接头之间的管状内腔中。按本发 明的 一种实施形式，借此获得的压力测量值直接在电子控制单元中评估， 为此目的电子控制单元有一个形式上为微处理器的计算机，它用相应的 运行和功能软件工作。此外，电子控制单元也可以不配备这种计算机， 而只有一个用于控制流量调节装置和调整装置的功率电子设备。在这种 情况下其余的控制可借助在外部的发动机/汽车电子设备分散地实施。按另 一项改进本发明的措施规定，可更换的影响流量的节流器安装 在通向流量调节装置的压缩空气管道内。通过选择节流器，可以方便地 对流量调节装置的参数，亦即流量施加影响。
下面借助附图结合对本发明优选的实施例的说明详细阐述改进本发 明的其他措施。其中图1具有新鲜混合气供给装置的涡轮增压活塞式内燃机的简图； 图2新鲜混合气供给装置的设计为模件的新鲜混合气管道装置的简 图；图3模件的第一种实施形式的透视图 图4模件的第二种实施形式的透视图 图5按图4的模件的局部分解透视图；以及 图6模件的第三种实施形式的透视图。
具体实施方式
按图1,装置l包括一台涡轮增压活塞式内燃机2，它有六个直列式 汽缸3，它们的吸气管4连接在有连接法兰7的总管5上，新鲜混合气管
段模件8将其用于流出的第二端部接头9与连接法兰7相连。用于流入 的第一端部接头10通过管道11与增压空气冷却器13的流出口 12耦合， 它的流入口 14通过管道15与涡轮压缩机17的流出口 16耦合。空气滤 19通过管道20与涡轮压缩机17的流入口 18连接。涡轮压缩机17构成 废气涡轮增压器22的一部分，它的废气涡轮23将其流入口 24连接在排 气总管26的流出口 25上。涡轮压缩机17和废气涡轮23固定在轴21上。 汽缸3通过排气管27与排气总管26相连。废气涡轮23的流出口 28与 废气管29连接在一起。汽缸3的供油通过喷嘴30进行，它们的调整从电子控制单元38的 第一接头32通过导线31实施。在电子控制单元38的接头37上通过导 线36连接加速踏板33的接头34。加速踏板33设有操纵机构，它按已知 的方式由汽车驾驶员操纵。电子控制单元38的电/电子接头39，通过总 线40与新鲜混合气管段模件8电子控制单元35的电/电子接头41连接 在一起。新鲜混合气管段模件8有一个压缩空气接头42，它通过管道43与压 缩气罐45的出口接头44连接。压缩气罐45的供气接头46通过管道47 连接在空气压缩机49的压缩空气接头48上。在管道47内装入调压器50 和空气干燥器51。空气压缩机49有一根设有空气滤53的吸气接管52。 空气压缩机49的轴54通过皮带驱动装置55与汽车的涡轮增压式柴油机 主轴56连接。图2表示模件8设计为管状以及有第一端部接头10和第二端部接头 9，在它们之间存在一个其直径为D的圆形横截面的内腔57。用于商用 车和大客车发动机的流动直径可以用下列经验^^式计算D[國]=11- F[/f5,户[Zw〗05 + 35,式中V是排量(升)和p是最大绝对增压压力(bar )。在发动机结 构系列中提供排量。功率组则典型地通过增压压力调整设计。在发动机 结构系列中应用的由最大增压压力给出的直径，决定优选选择的模件尺 寸，这一模件尺寸可以覆盖整个发动机结构系列。恰当地，内腔57被壁 58围绕，在其中支承并穿过活门60的轴59。活门60将内腔57分成两
部分，亦即在第一端部接头IO与活门60之间形成的流入腔61以及在第 二端部接头9与活门60之间形成的流出腔62。活门60有一个关闭的终端位置和一个全开终端位置以及任意的中间 位置，它们通过转动轴59调整。在本实施例中调整装置66设计为电动 机并配备有电调整装置接头74，它通过导线79与电子控制单元35的第 一接头80连接。调整装置66通过调整装置接头74供电；从位置测定传 感器63的接头65取出有关活门60位置的信号；接头65又通过导线81 与模件8的电子控制单元35的接头82连接。此外，在第二端部接头9与活门60之间的壁58内设计一个压缩空 气流入口 67，配备有流量调节装置68的压缩空气接头42与之连接。流 量调节装置68还有一个全关位置。有一个阀70的流量调节装置68的电 控制接头69通过导线77与模件8的电子控制单元35的接头78连接。固定在壁58上的压力传感器72的接头71通过导线75耦合到电子 控制单元35的接头76上；压力传感器72的压力计73插入新鲜混合气 管段模件8的流出腔62内。固定在壁58上的压力传感器72的类似接头 71通过导线83耦合到模件35的接头84上。压力传感器72的压力计73 插入^^莫件8的流入腔61内。模件8的电子控制单元35设有接头41，总线40与之连接。总线40 设计为通信线，它与图上没有表示的包括一个^L有相应软件的中央控制 单元(ECU)的发动机电子设备连接。新鲜混合气管段模件8在两端设有管道接头86和87,它们适用于密 封地装入管道ll内，通过管道ll实施向涡轮增压式柴油机的新鲜混合 气供给。管道接头86和87设计为，使它们适用于固定新鲜混合气管段 模件8。流量调节装置68在流入口旁有可更换的节流器85，借此限制流量或 模件式与发动机尺寸相配。电子控制单元35也设计为模件式可更换的，在这里图3和图4表示 两种不同的方案图3拉开地表示新鲜混合气管段模件8外壳89连接面90的下盖91。
在这里，电子控制单元35a没有配备自己的计算机和软件。
图4中的电子控制单元35b正相反配备有自己的计算机88和软件。 软件通过接头41储存在计算机88内。
图5表示电子控制单元35b的另一种方案，在这里它含有电/电子压 力传感器72和压力传感器73,它们设计为固定在外壳89中的短的管段。
计算机88的软件协调阀70与活门60的操纵。在正常的转速状态， 当操纵活门60时形成约30至40ms延迟，虽然在操纵阀70时延迟量仅 10ms。因此，当活门60差不多关上时，阀70的流量调节装置68准确地 得到一个操纵脉冲，从而实际上只是在活门60刚好关闭时才流入附加的 压缩空气。为了确定阀70的操纵时刻，在传感技术上通过位置测定传感 器63确定活门60的当前位置并在计算机88内进行处理。
在低转速状态，岡70的流量调节装置68与存在的工作条件相比较 较早得到其操纵脉冲，从而仍有一些附加的压缩空气通过管道ll朝涡轮 压缩机17的方向回流并因而限制增压压力。
在载货车(Lkw)或大客车中，压缩空气从压缩气罐45取出，以及 压缩空气接头42和管道43按刹车装置的技术规范设计。恰当地，阀70 也按此要求设计。刹车装置的一种电操纵的所谓ABS阀是适用的。在发 动机抢内可以节省位置地安装一个装置，其中，带节流器85的压缩空气 管道43与内腔57有平行的几何轴线，因为管道11平行于通常可以提供 足够的空间。
模件8按模件结构方式设计用于不同的柴油机类型。大批量生产的 发动机按排量的范围分级，或制造规定的排量大小，据此选择控制器和 保险等级。在发动机技术中新鲜空气的最高速度通常不允许超过一个规 定的值。例如新鲜混合气管道与之协调的直径属于一种排量大小。采用 模件结构方式，可按级选择流入口 10或流出口 9规定的直径。属于此的 有按级规定的用于装入管道ll中的管接头直径。
图6表示模件8的法兰方案，它的第二端部接头"流出"与前面介 绍的两种实施例不同设计为法兰92,法兰整体成形在外壳89上以及制有 一些孔93用于未表示的固定螺钉。由此，模件8可以通过法兰固定在总
管5上。附图标记清单1装置26排气总管2活塞式内燃机27排气管3汽缸3028流出口4吸气管29废气管5总管30喷嘴6汽缸体31导线7连接法兰32接头8新鲜混合气管段模件3533加速踏板9第二端部接头"流出，:>34接头10第一端部接头"流入，:>35电子控制单元11管道35a电子控制单元(无计算12流出口机)13增压空气冷却器4035b电子控制单元(有计算14流入口机)15管道36导线16流出口37接头17涡轮压缩枳i38柴油机电子控制单元18流入口4539接头19空气滤40总线20管道41接头21轴42压缩空气接头22废气涡轮增压器43管道23废气涡轮5044出口接头24流入口45压缩气罐25流出口46供气接头10 47管道2571接头48压缩空气接头72压力传感器49空气压缩才几73压力计50调压器74调整装置接头51空气干燥器75导线52吸气接管3076接头53空气滤77导线54轴78接头55皮带驱动装置79导线56主轴80接头57内腔3581导线58壁82接头59轴83导线60活门84接头61流入腔85节流器62流出腔4086管道接头63位置测定传感器87管道接头64外表面88计算机65接头89外壳66调整装置90连接面67压缩空气流入口4591盖68流量调节装置92法兰69电控制接头93孑匕70阀
权利要求
1.新鲜混合气供给装置，用于具有新鲜混合气管道装置的涡轮增压活塞式内燃机(2)，包括一个侧向通入到管状内腔(57)的带有流量调节装置(68)的压缩空气接头(42)，以及一个设在内腔(57)中用于流量调节的可调活门(60)，其中，内腔(57)由一个用于流入的第一端部接头(10)和一个用于废气涡轮增压器(22)的增压空气流出的第二端部接头(9)限定边界，其特征为，新鲜混合气管道装置设计为一个单独的模件(8)的形式，在其外壳(89)上两个端部接头(9、10)设计为管道接头(86、87)的形式，它们除此之外还适合作为用于模件(8)的支承装置。
2. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，两个管 道接头(86、 87)按软管连接的类型设计，以便借助卡箍将软管固定在 其上。
3. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，两个管 道接头(86、 87)按管子连接的类型设计，以便借助管接头将管道固定 在其上。
4. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，至少其 中一个管道接头(86、 87)按法兰的类型设计，以便能借助螺钉固定。
5. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，用于附 加的压缩空气的流量调节器(68)、用于活门(60)的调整装置(66)以 及为该活门配设的位置测定装置(63)安装在外壳(89)内部。
6. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，在外壳 (89)外面设一个用于集成的电子控制单元(35)的电接头(41)。
7. 按照权利要求1所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，外壳(89 ) 具有一个连接面(90)， 一个盖(91)可拆地固定在连接面上，在盖的下 方设一个电子控制单元(35; 35a; 35b ),它至少控制流量调节器(68 ) 和调整装置(66 )。
8. 按照前列诸权利要求之一所述的新鲜混合气供给装置，其特征为， 在电接头(71、 69、 74、 65)上连接电子控制单元(35)的对向的电接 头(76、 78、 80、 82、 84)。
9. 按照权利要求6所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，在电子 控制单元(35)上， 一方面连接第一压力传感器(72)的接头(71)，它 的压力计(73)设在活门(60)与第一端部接头(10)之间的管状内腔(61)中，而另一方面连接第二压力传感器(72)的接头(71)，它的压 力计(73)设在活门(60)与第二端部接头(9)之间的管状内腔(62) 中。
10. 按照权利要求6所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，电子控 制单元(35b)具有一个计算机(88),该计算机含有运行和功能软件。
11. 按照权利要求6所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，电子控 制单元(35a)只有一个用于控制的功率电子设备，其中，其余的控制可 借助在外部的发动机/汽车电子设备实现。
12. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为， 一个可 更换的、影响流量的节流器(85)安装在通向流量调节装置(68)的压 缩空气管道(43)内。
13. 按照权利要求l所述的新鲜混合气供给装置，其特征为，带有节 流器(85)的压缩空气管道(43)与内腔(57)具有平行的几何轴线。
全文摘要
本发明涉及一种新鲜混合气供给装置，用于具有新鲜混合气管道装置的涡轮增压活塞式内燃机(2)，包括一个侧向通入到管状内腔(57)的带有流量调节装置(68)的压缩空气接头(42)，以及一个设在内腔(57)中用于流量调节的可调活门(60)，其中，内腔(57)由一个用于流入的第一端部接头(10)和一个用于废气涡轮增压器(22)的增压空气流出的第二端部接头(9)限定边界，其中，新鲜混合气管道装置设计为一个单独模件(8)的形式，这两个在其外壳(89)上的端部接头(9、10)设计为管道接头(86、87)的形式，它们除此之外还适合作为模件(8)的支承装置。
文档编号F02B37/04GK101160461SQ200680011972
公开日2008年4月9日 申请日期2006年2月24日 优先权日2005年2月24日
发明者H·内梅特, L·帕尔科维克斯 申请人:克诺尔商用车制动系统有限公司