专利名称：用于内燃机的增压空气管道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的增压空气管道。
背景技术：
DE 10 2007 040 661 Al公开一种用于内燃机的进气歧管，其中集成了热交换器， 冷却剂流经该热交换器以用于冷却增压空气。通过第一控制翻板阀，增压空气流可以以可调的方式被引导通过该热交换器或旁路管道。另外，第二独立调节翻板阀实现了节流片的功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括热交换器的增压空气管道以用于冷却增压空气，其中，通过简单装置使该管道适用于各种操作情况。根据本发明，通过以下特征为上述类型的增压空气管道实现该目的。通过功能整合，可以仅用单个控制元件使增压空气的路径选择适用于各种操作条件。尤其对于柴油发动机而言，包括常规操作(废气被导向经过热交换器)、冷启动操作(废气被导向经过旁路)和节流操作(例如用于再生微粒过滤器和/或关闭发动机)。本发明中的增压空气应该理解为混合和未混合大量再循环废气的压缩空气。本发明优选用于柴油发动机，但根据需要，也可以用于汽油发动机或其它内燃机。在本发明的一个一般优选实施例中，增压空气管道被设计作为内燃机的进气歧管。由此产生一种包括热交换器和控制元件的紧凑的集成单元，该集成单元可以直接与发动机的汽缸盖连接，并且允许冷却和根据操作模式进行各种增压空气路径选择。在一个优选实施例中，控制元件设于优选大体圆柱形的管道中，其中，在一种可能的具体设计中，增压空气流在管道的区域转向约90°。控制元件的这种设置允许以小的省空间设计实现大的增压空气产量。根据本发明的一个尤其优选实施例，控制元件被设计为可绕轴旋转的滚筒。这允许紧凑和可靠的构形。该滚筒被设计为例如中空滚筒，其中增压空气流轴向进入滚筒且从滚筒壁中的径向开口离开。根据滚筒在旋转方向上的位置，开口完全地、部分地或完全不与通向热交换器的供给元件或旁路的开口重合。控制元件还优选具有阻断表面，其中，阻断表面具有几何结构以减小通道截面。该几何机构可以被设计为例如控制元件的锯齿状边缘，例如中空滚筒的开口边缘，或者边缘区域中轮廓分明的齿孔。中空滚筒的壁形成阻断表面。于是，通道截面显然可以通过控制元件被精确调整。此外，几何结构可以在通道截面和控制元件运动之间形成非线性关系。这些措施也使得控制元件尤其适于用作汽油发动机的节流片，该节流片通常受制于被调整的通道截面精度方面的极高要求。在根据本发明的增压空气管道的一种紧凑和有效设计中，外壳包括用于增压空气 U形转向的转向区域，其中，在优选的具体设计中，转向区域设于一热交换器下游和辅助的热交换器上游。因为采用分开的热交换器，除了发动机舱中的可用安装空间的良好利用，增压空气的冷却可以设计为两级。可选地，热交换器和辅助热交换器也可以作为单个热交换器的不同部分。优选地，外壳通常至少由两部分组成。外壳部分可以在组装，或者螺接，或以其它方式连接后再彼此焊接。外壳部分可以优选由合成材料制成，例如聚酰胺。为了进一步优化，外壳上设有支杆，其中，支杆在控制元件的垫圈区域对外壳壁起加固作用。从而，即使在震动和/或高温高压条件下，防止垫圈区域的泄漏。在一个有利的具体设计中，通过根据控制元件的位置，控制元件滑动地座向至少一个垫圈以防止增压空气沿一个路径而不希望地泄流。有利地，垫圈可以与外壳一体铸成。通常外壳最好至少在一些部分具有多层壁设计，其中，在一个可能的具体设计中， 冷却剂在外壳壁之间流动。可选地或作为冷却剂流经的补充，可以设有例如由金属制成的隔热板。总之，即使在特定区域增压空气温度超过200°C，允许低成本的合成材料例如聚酰胺用于外壳。在本发明的另一实施例中，外壳可以通过平行的两行螺钉接头连接到内燃机，其中，在一个优选但不必要的具体设计中，至少一个螺钉接头穿过外壳的一部分。如此，可以以非常低的应力与内燃机的气体入口侧法兰连接。在一个一般优选的变形中，热交换器设于平行的螺钉接头的行间，使得它以省空间的方式设置且很好地抵抗振动。在本发明的一个优选变型中，另外设有辅助热交换器，以实现具有预定冷却能力的安装空间的最佳调整。在第一可选具体设计中，辅助热交换器也设于螺钉接头的行间，使得整体设置尤其稳定且紧凑。然而，根据安装空间的要求，第二热交换器也可以设于螺钉接头的行外，例如上行螺钉接头之上或下行螺钉接头之下。此外，允许设于螺钉接头行外的热交换器具有较大的结构高度。总之，在所有前述实施例中，如果没有螺钉接头穿过热交换器的网络区域或有效制冷表面都是有利的，因为对很多热交换器设计来说这是很难实现的。在根据安装空间要求可能是优选的变型中，热交换器可以具有垂直于流动方向的不同长度或相同长度。相同长度有利于零件设计的通用性和热交换器中流动阻力的平衡性。具有不同热交换器长度的设计允许已有安装空间被最优地利用。为了紧凑、小巧设计的目的，增压空气流在两热交换器中的上游热交换器之后和下游热交换器之前转向180°通常是有利的。在一个有利的变型中，增压空气流可以在两热交换器中的下游热交换器之后再次转向。在第一具体设计中，这可以以围绕控制元件的弯曲路径的方式实现。在一个可选或补充的具体设计中，转向至少90°。转向的顺序可以整体构成例如U形流的热交换器或S形流的热交换器。增压空气流转向的旋转方向可以改变它在两个前述具体设计中在增压空气管道路径的轨迹，从而以较小或几乎不存在的压降实现离开热交换器的空气的良好混合。在本发明的一个优选实施例中，螺钉接头的数量是四个或五个，四个优选用于与三缸发动机连接，五个优选用于与四缸发动机连接。如此，螺钉接头的数量被保持最小化， 其中，这也保证了增压空气管道与内燃机的无应力且安全的安装。为了安装简便和安全，设有与外壳由同种材料一体成型的腔，该腔用于穿过外壳的螺钉接头。根据安装空间，腔可以以沟槽或隧道形式设计，其中，所有变型也可设于同一CN 102459841 A说明书3/9 页
增压空气管道中。这种腔可以在由合成材料制造部分或全部外壳的注塑成型过程中制成。 基本上，不同于合成材料的外壳材料也是可以的，例如铝。在一个一般优选实施例中，热交换器包括一叠置扁管，其中冷却液流经扁管，而增压空气围绕扁管流动。扁管可以设于大约上箱和下箱之间。优选地，用于使冷却液流经扁管的所有接头设于一个箱上。根据要求，扁管、可选地设于扁管之间的翅片、箱以及冷却液接头可以在钎焊炉中被钎焊在一起以形成一个盒式铝热交换器。在一个一般优选的典型实施例中，除了控制元件，还设有节流元件。尤其优选地， 节流元件用于调节增压空气的完全阻断。这种完全阻断可以用于例如安全地关闭柴油发动机。此外，节流元件可以在部分负载操作范围内起支持作用，以便例如为废气再循环提供充分的负压。总之，就控制元件而言，通过控制元件实现增压空气流的严格节流或完全阻断的可能性可以省略，从而使得关于密封控制元件的设计复杂性被简化。尤其是当控制元件以滚筒形状成形时，设计可以保持简单。在本发明的一个有利的变型中，除了控制元件的电控致动器，节流元件也包括电控致动器。在一个优选但不必要的变型中，为了这个目的，节流元件的电控致动器和控制元件的电控致动器彼此直接电连接。如此，通过例如控制信号总线的分别控制可以省略，因此，例如输出段可以预知。这种电连接可以以简单形式实现，例如，通过接触开关。例如，当达到控制元件的关闭(或打开)位置时，接触开关可以被超过(或释放)，使得节流元件的致动器为了完全关闭(或打开)节流元件的目的而被直接驱动。在本发明的一个可选实施例中，节流元件和控制元件通过连接机构彼此连接。节流元件的单独驱动或致动器可以因此省略。连接机构通过滑动块、臂、轴和/或其它机构元件将例如控制元件的移动传递到节流元件。该机构可以被设计为，例如，仅控制元件关闭过程中的最终行程部分导致节流元件的关闭，而对于控制元件移动的主要部分节流元件保持打开。总之，根据要求，关于驱动控制元件和节流元件的调节的任意设置都可以存在，尤其是通过两个单独的电致动器，通过一个或两个机械致动器(例如真空致动器)，或者通过一个包括前述连接机构的电致动器。在本发明的另一实施例中，辅助热交换器设于热交换器下游，其中在第二位置时， 增压空气被导向通过旁路而绕过热交换器，且随后流经辅助热交换器。在一个优选但不必要的具体设计中，热交换器是高温热交换器，而辅助热交换器是低温热交换器。通常，具有常见操作温度例如90°C的发动机冷却剂流经高温热交换器，而较冷的冷却剂例如来自冷却系统低温分支的冷却剂流经低温热交换器。总之，当发动机处于操作温度时，这防止了在例如部分负载操作范围内的操作条件下，增压空气首先被第一热交换器加热。在部分负载操作范围内，离开增压器的增压空气很可能低于初始冷却剂的温度或低于90°C。因此，在部分负载操作范围内，增压空气的冷却效率可以提高，并且因此内燃机的效率可以提高。本发明的一个可能但不必要的实施例在于，增压空气管道仅包括一个旁路，选择该旁路使得增压空气总是被导向至少经过辅助热交换器。在包括两热交换器的另一个可能实施例中，在控制元件的第四位置时，增压空气有利地被从入口导向第二旁路，第二旁路汇入辅助热交换器的下游。如此，可以在相应操作条件下，例如在冷启动的时候，调节完全绕过热交换器或增压空气冷却。这尤其优选与废气再循环一起实现，以热交换器上产生冷凝，这在冷启动条件下尤其危险。根据安装空间的要求，在一个包括两热交换器的实施例中，控制元件可以与两热交换器大体设于同一平面中，另外尤其是与增压空气管道的出口在同一平面中。在这种设置中，用于将增压空气管道与内燃机连接的螺钉接头的设计可以非常简单地实现。在一个可选实施例中，两热交换器和出口还可能大体设于同一平面内，而控制元件设于该平面外，尤其是完全位于该平面之上或之下。这种设置非常紧凑和小巧，使得除了内燃机，多个增压空气管道的示例中的可用安装空间可以被最优地利用。本发明的其它优点和特征将体现在下述典型实施例中
以下将描述本发明的典型实施例，并根据附图进行详细解释。图1示出根据本发明的增压空气管道的立体图；图2示出在控制元件的第一位置时，图1的增压空气管道的剖视图；图3示出沿图2中的线A-A的剖视图；图4示出在控制元件的第二位置时，图2的增压空气管道；图5示出在控制元件的第三位置时，图2的增压空气管道；图6a至6d示出本发明的另一实施例的立体图、侧视图、正视图和后视图；图7a至7d示出本发明的另一实施例的立体图、侧视图、正视图和后视图；图8a至8d示出本发明的另一实施例的立体图、侧视图、正视图和后视图；图9示出了本发明的另一实施例的立体图；图IOa至IOe示出本发明的另一实施例的两张立体图以及俯视图、侧视图、正视图和后视图；图Ila至Ild示出本发明的另一实施例的立体图、俯视图和侧视图；图12a至12d示出本发明的另一实施例的立体图、俯视图和侧视图；图13是本发明的另一实施例的节流元件与控制元件的连接机构的示意图；图14是图13的连接机构的变型示意图；图15示出基于图13的示例的连接机构的具体变型。
具体实施例方式根据图1-图5，本发明的增压空气管道被设计作为内燃机的进气歧管，其中增压空气管道的外壳1围绕集流区域2，该外壳1由聚酰胺制成，在本例的柴油发动机中，集流区域2通过增压空气出口 2a与内燃机的气缸盖法兰连接。外壳1具有入口 3，增压空气流入入口 3，并通过压缩机例如废气涡轮增压器被压缩和加热。在本例中，入口 3具有圆形截面，并延伸进入圆柱形管道16，以滚筒方式成形的控制元件4设于圆柱形管道16中。控制元件4由木制滚筒构成，该滚筒可以通过致动器 (未示出)旋转，且该滚筒的壁上设有开口 5。木制滚筒4的壁示出为用于增压空气的径向排出口，首先，增压空气进入外壳后，轴向流入木制滚筒4，然后大体转过90 °后，通过开口 5离开木制滚筒4。圆柱形管道16中设有多个通道12、13，根据旋转位置该通道12、13与开口 5重合。为了防止增压空气的泄流，圆柱形管道16的壁上另外设有多个垫圈14，在本例中，垫圈14 被设计为密封条，该密封条与外壳材料一体铸成。为了为外壳1以及尤其是垫圈14的位置提供对于增压空气的压力和其它影响的充分稳定性，在圆柱形管道16附近的外壳1上另外设有支杆15。根据图2，在控制元件的第一位置时，开口 5与外壳1内的第一通道12重合。由此，增压空气流出控制元件4的开口 5并流向设置在外壳1内的液冷式热交换器6，接下来是转向区域7，以及在转向180°后进入另一个热交换器8。当增压空气流经热交换器6、8 时，其热能释放到热交换器的冷却液中。在本例中(参见图1)，热交换器6、8被设计作为单个热交换器嵌件9的不同区域或部分，热交换器嵌件9仅包括用于冷却液的一个流入口 10和一个流出口 11。然而，可选地，也可能设有两个单独的热交换器，每个热交换器具有用于相同冷却液或用于不同冷却液的一个流入口和一个流出口。由此，单独的热交换器可以带有温度互不相同的冷却液运行，以提高增压空气冷却的效率。相对于热交换器的增压空气管道的结构也可以被称为U 形流冷却器。增压空气流出辅助热交换器8后，流过集流区域2，然后进入内燃机。根据图4，在木质滚筒4的第二位置时，通向第一通道12的路径被作为阻断表面的木质滚筒的壁封闭，并且开口 5与第二通道13重合，该第二通道13作为位于邻接圆柱形管道16的集流区域2的壁中的旁路。由此，在该位置时，增压空气直接从入口 3经过木质滚筒4流入集流区域2，从而未经热交换器6、8冷却。例如，在冷启动阶段时，为了快速到达内燃机的操作温度，选择这种操作模式。尤其是，一些再循环废气可以被混入增压空气内。废气可以在进入根据本发明的增压空气管道之前混入，或者直接在增压空气管道内混入(图未示)。根据图5，在木质滚筒4的第三位置时，开口 5位于圆柱形管道16的壁的对面，从而使用于增压空气的通道截面被完全关闭或彻底减小。在未示出的中间位置时，开口 5可以仅与第一通道或第二通道13部分重合，从而实现通道截面的可调的、连续的减小，或实现增压空气流的可调的节流。为了确保调节的高精度，邻近开口 5的阻断表面或木质滚筒的壁不具有平滑的边缘，而是具有以锯齿14形式存在的几何结构(参见图3)。此外，锯齿可以向着滚筒中心成角度，以防止滚筒4旋转时绊在外壳1上。滚筒形节流阀也可以用于安装空间有限的汽油发动机，然而，为了这个目的，更多精确的节流方式应该是可行的，例如采用更大的锯齿。由于对功耗的优势不容易衡量，因此，此处开放旁路的位置可以忽略。如图所示，在操作时，滚筒4被从“节流片开放且增压空气冷却”位置(图2)至IJ “旁路开放”位置(图4)再到“节流片关闭”位置(图5)顺时针旋转。从图2所示的位置开始，通过逆时针旋转，可以实现不需使用旁路通道就可节流的选项。根据图6a至图9的所有典型实施例共有的特征在于，设有用于安装于三缸发动机的气缸盖上的两行螺钉接头17，即两个上螺钉接头17a和两个下螺钉接头17b，在本例中该两行螺钉接头17是平行的。图中，每个螺钉接头被示出为具有确定长度的圆柱形管道，仅其中的必要间隙被示出。用于将增压空气管道与气缸盖连接的螺钉或支杆未示出。
在本例中，平行的两行螺钉接头具有90mm的间距(管道中心的间距)。各典型实施例中，木质滚筒4的外径相似，各例中均在60mm至65mm之间。如同第一典型实施例中，图6a至图9的四个典型实施例中的每个实施例包括第一热交换器6和第二热交换器8，在两者之间，增压空气在转向区域7转向。第一通道12和第二通道或旁路13也存在于每个例子中，并且在每个例子中以中空滚筒4形式存在的控制元件4的基本功能也相同。在根据图6a至6d的实施例中，两热交换器6、8设于螺钉接头17的行17a、17b之间。在本例中，这将热交换器在垂直方向上的累积高度H限制为小于90mm，然而，在大部分情况下，允许纵向延伸长度L与气缸盖的总宽度一致。此外，这种构形提供将所有热交换器设计为单个热交换器嵌件的不同部分的尤其简单的选择配置，如同根据图1的示例一样。下螺钉接头17b在增压空气管道之下延伸并且基本上不与外壳碰撞。它们可以在增压空气出口 2a的边缘处配合，例如在未示出的固定凸耳上配合。在一些区域中，上螺钉接头17a在波纹形式的腔18中延伸，该腔18由同种材料制成且整体位于增压空气管道的第二转向区域19中，该增压空气管道还形成集流区域2。在所述所有典型实施例中，增压空气管道由合成材料制成，从而使腔18可以在注塑成型工艺中成形。第二转向区域19紧接第二热交换器8的下游并且为了优化安装空间而引导增压空气以半圆拱形围绕用于木质滚筒的安装空间，也就是说，围绕控制元件弯曲地导向增压空气。关于转向的旋转方向，基于图6a，首先在转向区域7顺时针地转向，然后在第二转向区域19的起点逆时针地转向，接着在第二转向区域19的另一段顺时针地转向，最后再次逆时针地转向。总之，这些旋转方向的转换和变化，导致热交换器6下游的增压空气被很好地混
I=I O在根据图7a至7d的典型实施例中，第一热交换器6设于平行的行17a，17b之外， 在本例中，优选主要位于下行17b之下。下行螺钉接头17穿过位于热交换器6、8之间的增压空气管道的外壳，该外壳带有由相同材料一体成型的隧道形腔。在一个未示出的实施例中，该腔可以位于两外壳部分的分割面中。较低的第一热交换器6被设计为纵向L上短于设于螺钉接头17a、17b的行间的第二热交换器8。这对中空滚筒4的长度也适用，从而使得额外的安装空间要求在外壳的倾斜区域20中被满足。尤其是，较短的第一热交换器可以设于两下螺钉接头17b之间，也就是说，以在图7b的侧视图中与下螺钉接头17b重合的方式存在。如此，可以保持增压空气管道在竖直方向H上的总高度较低。与根据图6a至6d的示例相比，在根据图7a至7d的示例中，可以存在热交换器6、 8的较大高度尤其是竖直方向H上的高度，从而减小压降。另外，在根据图7a至图7d的示例中，热交换器6、8可能被设计为单独热交换器嵌件的不同部分，尽管盒式设计比根据图6a至6d的示例略为复杂。与前述典型实施例不同的是，在根据图8a至8d的典型实施例中，所有热交换器6、 8延伸整个纵向L，其中下螺钉接头17b在热交换器6、8之间延伸，也就是说，下热交换器6完全设于螺钉组件17b之下。在侧视图(图8b)中，外壳示出为大体U形管道，其中，存在自由中心区域21，并且旁路13被设计为不仅作为外壳壁的简单穿孔，还作为中空滚筒4通往出口区域2的连接短管。根据图8a至8d的示例使得非常小的压降成为可能，但要求相对大的结构高度。图9示出另一示例，其中，在总的基底上存在S形流热交换器。热交换器6、8的形状和尺寸与根据图6a至6d的示例类似，但基本上旋转90°设置。尤其是作为单一热交换嵌件的部分的所有热交换器，完全设于螺钉接头17a，17b的行间。与其它示例中一样，增压空气不是在深度方向T上而是在垂直方向H上流过热交换器。热交换器6、8之间设有用于转向180°的第一转向区域7，第二热交换器8的下游设有第二转向区域22或集流区域2。第二转向区域22首先使增压空气在与第一转向区域的旋转方向相反的旋转方向上转向超过90°，于是再次发生相反方向的小转向。如同图6a至6d的示例中的第二转向区域，转向区域22由此具有转折点或者围绕纵向L的旋转方向改变的点。上螺钉接头17a穿过第一转向区域7中的隧道形腔18，第一转向区域7在此形成增压空气管道的最高部分。下螺钉接头穿过位于木质滚筒4和第一热交换器6之间的连接管5的隧道形腔18以及经过第二转向区域22或集流区域2的隧道形腔18。此后根据图IOa至12d描述的三个典型实施例都涉及辅助热交换器8设于热交换器6下游的设置。为了这个目的，在每例中，设有至少一个管形旁路13，旁路13起始于滚筒形控制元件4且汇入(第一)热交换器6的下游及辅助(第二)热交换器8的上游。在每例中，第一热交换器6被设计为整合于发动机冷却剂的冷却回路中的高温热交换器。本例中，用于操作温度下发动机的冷却剂的典型温度在90°C附近。随后的第二热交换器8被设计为连接于冷却回路的低温分支的低温热交换器。本例中的冷却剂温度相当低且可以达到环境空气温度。可选择地或可补充地，也可能由制冷回路的制冷剂流经低温热交换器。根据图IOa至12d的典型实施例的另一共同特征在于节流元件23，该节流元件23 设于滚筒形控制元件4的上游且可以通过电动致动器23a可驱动地调节。节流元件23a与滚筒形控制元件4设于同一圆柱形管道16中，并且成形为轴横向穿过圆柱形管道16的圆形节流片。节流元件23a可用于完全阻断入口 3或圆柱形管道16，以使例如在柴油发动机中发动机可以通过节流片关闭。如此，关于控制元件4的复杂的密封措施可以省略，否则， 如果目的是仅通过控制元件4实现完全阻断功能，密封措施是必要的。此外，节流片23可以维持极端节流范围内的节流设置，例如，在控制元件4下游的部分负载操作范围内为高压废气再循环产生充分的负压。此外，根据图IOa至12d的所有三个典型实施例满足与根据图6a至图9的前述实施例相同的关于与内燃机螺钉连接的空间要求。在根据图IOa至IOe的典型实施例中，增压空气管道的唯一旁路是汇入辅助热交换器8上游的旁路13。因此，在控制元件4的任意位置时，增压空气总是至少流经辅助热交换器8。根据图IOc的侧视图，带有控制元件4的圆柱形管道16和两热交换器6、8大体位于同一平面内，并且在增压空气流动方向上一个热交换器置于另一个之后。旁路13成形为在该平面之上延伸的弯曲扁管且通向热交换器6、8之间的中部空间24。与根据图6a至6d的示例类似，旁路13被设计为具有腔18，通过该腔18设有穿过外壳1的上螺钉接头。下螺钉接头完全在外壳1之下延伸，这也同样与根据图6a至6d的示例类似。此外，用于驱动控制元件4的电动致动器25设于外壳1的侧面，且位于圆柱形管道16的末端区域，与节流元件23相对。致动器25包括可线性移动的杆26，该杆26通过球形头连接安装于滚筒形控制元件的销27，该销27相对滚筒4的旋转轴偏心地设置。通过杆 26的驱动运动调节销27，通过销调节控制元件4的滚筒，从而调节上述各种增压空气的路径选择方式。与根据图IOa至IOe的示例不同的是，根据图Ila至Ild的典型实施例中存在辅助的第二旁路28。保留了控制元件4和每个热交换器6、8在同一平面内的设置，以及第一旁路管道13位于该平面之上的设置。此外，此时辅助旁路管道13设于该平面之下，呈与第一管道类似的扁管设计，且延伸遍及外壳1的宽度。第二旁路28汇入两热交换器6、8的下游，从而使得绕过所有热交换器6、8的增压空气路径成为可能。与第一旁路管道13类似，第二旁路管道28具有腔18，腔中设有用于与内燃机连接的增压空气管道的下螺钉接头。总之，根据图Ila至Ild的典型实施例的控制元件因此具有另外的第四位置，在该位置时增压空气被导向通过第二旁路28而完全绕开热交换器6、8。如前所述，在本发明所定义的第一位置，增压空气被导向从入口 3通过所有热交换器6、8到达出口 2a。在第二位置，增压空气被导向通过第一旁路13而至少部分绕过热交换器，在本例中完全绕过第一热交换器6。在控制元件4的第三位置，实现被导向通过两热交换器的增压空气的蓄意节流。一般来说，根据要求，增压空气的蓄意节流当然也可以通过第二和/或第四位置调节，也就是说，通过导向增压空气经过旁路13、28进行调节。图12a至12d示出本发明的另一典型实施例，如同根据图Ila至Ild的前述示例， 总之，其中具有第二旁路28以及增压空气管道的相同功能。与前述示例不同的是，外壳中的部件具有不同的空间配置，从而根据要求产生可能更有利的更高和更矮的设计。 为了这个目的，两热交换器6、8和出口 2a也被设于一个平面内且一个热交换器置于另一个之后。控制元件4没有设于该平面内，而是在该平面之上。三管道从控制元件4 的圆柱形管道16以风扇形式分叉，即主管道12a用于将增压空气导向通过两热交换器6、8， 第一旁路管道13用于将增压空气导向从入口 3到热交换器6、8之间的中部空间24，以及第二旁路管道28用于将增压空与根据图7a至7d或图8a至8d的示例相似，此处具有用于螺钉接头的隧道形腔 18，该隧道形腔18穿过控制元件的平面和热交换器6、8的平面之间的外壳1。在一个可选的设计中，控制元件可以被设于热交换器6、8之下而不是热交换器6、8之上(例如，通过将装置旋转180° )。图13示出本发明的另一实施例，如同根据图10至12d的示例，除了控制元件4还设有节流元件23。如同前述示例，节流元件23以固定于轴29上的节流片形式存在，其中轴 23b可驱动地旋转。然而，与前述典型实施例不同的是，轴29不是通过专用致动器(例如，见图IOa的致动器23a)而是通过控制元件4的运动驱动的，控制元件4的运动通过致动器25驱动且通过连接机构30传输到节流元件23。
连接机构30运作如下凸轮或沟槽结构32座向滚筒形控制元件4的端面31上， 推杆34的滑动块33相对该结构32在其纵向上了活动地安装。推杆34的相对端与旋转臂 35相连，该旋转臂35以旋转运动方式将直线运动传递给轴36。轴36被通过密封枢轴承 36a导向在外壳1之外且将旋转运动传递给旋转臂37和臂38，它们通过球形接头38a依次驱动旋转臂39。旋转臂39刚性连接到节流片23的轴29上，节流片23通过密封枢轴承40 回到外壳1中或增压空气管道中。第一弹簧41和第二弹簧42确保运动得到补偿且力在关闭方向上作用于节流片 23。总之，节流片可以由此根据控制元件4的位置直接被关闭。例如，如果需要，通过适当改变沟槽结构32的形状，节流片23可以仅在控制元件4的调整的直接末端区域被关闭。图14示出图13的连接机构的变型。与图13不同的是，此处滑动块被通过与沟槽结构32的啮合(通过凹槽33a)强制导向在两个方向上，在本例中沟槽结构32被设计为滚筒形控制元件4的圆周上径向突出的轨道。由于滑动块的强制导向比图13中更广泛，两弹簧41、42之一可省略。除此之外，滑动块33的运动被以根据图13的示例中大体相同的方式传递到节流片23。图15所示的连接机构的具体变型基于图13的示例，其中，滚筒形控制元件的运动通过位于端面的凸轮32传递到滑动块33。应当注意，该机构在此被示出与上面未示出的另一外壳形状的示例一致。该外壳包括位于两热交换器之间的转向区域7，带有通往该区域的(第二)旁路13，通过旁路13 热交换器6的上游可以被绕过。此外，与根据图4的第一典型实施例中的位置类似，滚筒形控制元件4也可以将空气流直接导入集流区域或出口 2而绕过所有热交换器6、8。因此，存在可选择的两旁路。当然，单个典型实施例的特征可以根据需要以任意方式彼此组合。例如，在尤其是具有或不具有连接机构的每个变型中，前述每个典型实施例上可以设有另外的节流元件 23。
权利要求
1.一种用于内燃机的增压空气管道，包括具有用于增压空气的至少一个入口(3)和至少一个出口(2a)的外壳(1)，设于外壳⑴中以冷却增压空气的热交换器(6、8)，设于外壳(1)上而至少部分绕过热交换器(6、8)的旁路(13)，设于外壳(1)上以改变增压空气流的控制元件(4)，在控制元件(4)的第一位置，增压空气从入口(3)被引导到热交换器(6、8)，以及在控制元件(4)的第二位置，增压空气从入口(3)被引导到旁路(13)，其特征在于，在第三位置，控制元件(4)使得用于增压空气的通道截面至少部分减少。
2.根据权利要求1的增压空气管道，其特征在于，增压空气管道以内燃机的进气歧管形式存在。
3.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，控制元件(4)设于圆柱形的管道(16)中，其中增压空气流在管道(16)的区域中转向90°。
4.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，控制元件(4)以可围绕轴旋转的滚筒形式存在。
5.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，控制元件(4)包括阻断表面，其中该阻断表面具有几何结构(14)以减小通道截面。
6.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，外壳(1)包括用于增压空气U形转向的转向区域(7)，其中，转向区域(7)设于热交换器(6)的下游和辅助热交换器⑶的上游。
7.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，外壳(1)由至少两个外壳部分(5)组成。
8.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，支杆(15)设于外壳(1) 上，其中，支杆(15)在控制元件的垫圈(14)区域对外壳壁起加固作用。
9.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，控制元件(4)滑动地位于至少一个垫圈(14)上。
10.根据权利要求9的增压空气管道，其特征在于，垫圈(14)与外壳(1)一体铸成。
11.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，外壳(1)至少在一些区域具有多层壁结构，其中，冷却剂在外壳壁之间流动。
12.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，外壳通过平行的两行 (17a, 17b)螺钉接头(17)与内燃机连接，其中，至少一个螺钉接头(17)延伸通过外壳的一部分。
13.根据权利要求12所述的增压空气管道，其特征在于，热交换器(6、8)设于螺钉接头 (17a, 17b)的平行行间。
14.根据权利要求13所述的增压空气管道，其特征在于，设有辅助热交换器(6、8)，其中，辅助热交换器(6、8)设于螺钉接头(17a，17b)的平行行间或的螺钉接头(17a，17b)平行行外。
15.根据权利要求14所述的增压空气管道，其特征在于，热交换器(6、8)在垂直于流动方向的纵向(L)上具有不同长度或相同长度。
16.根据项权利要求14或15所述的增压空气管道，其特征在于，在两热交换器中的上游热交换器(6)之后，在两热交换器中的下游热交换器(8)之前，增压空气流转向180°。
17.根据权利要求16所述的增压空气管道，其特征在于，增压空气流在第二转向区域 (19,22)即两热交换器(8)的下游进行另一转向，该转向以围绕控制元件的弯曲路径方式， 或者转向至少90°的方式。
18.根据权利要求12至17中任意一项的增压空气管道，其特征在于，螺钉接头(17)的数量是四个，用于与三缸发动机连接，或是五个，用于与四缸发动机连接。
19.根据权利要求12至18中任意一项的增压空气管道，其特征在于，用于穿过外壳的螺钉接头(17)的腔(18)以沟槽或隧道形式与外壳由相同材料一体成型。
20.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，热交换器包括一叠置扁管，其中，冷却液流经扁管且增压空气围绕扁管流动。
21.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，除了控制元件(4)之外还设有节流元件(23)，通过该节流元件(23)调节增压空气的完全阻断。
22.根据权利要求21所述的增压空气管道，其特征在于，除了控制元件(4)具有电控致动器(25)，节流元件也包括电控致动器(23a)，其中，节流元件和控制元件的电控致动器彼此直接电连接。
23.根据权利要求21所述的增压空气管道，其特征在于，节流元件和控制元件通过连接机构(30)彼此连接。
24.根据前面任意一项权利要求的增压空气管道，其特征在于，辅助热交换器(8)设于热交换器(6)的下游，其中，在第二位置，增压空气被导向通过旁路(13)而绕过热交换器且随后流经辅助热交换器(8)。
25.根据权利要求24的增压空气管道，其特征在于，热交换器(6)以高温热交换器形式存在，而辅助热交换器(8)以低温热交换器形式存在。
26.根据权利要求24或25所述的增压空气管道，其特征在于，在控制元件(4)的第四位置，增压空气被导向从入口(3)到第二旁路(28)，其中第二旁路(28)汇入辅助热交换器 (8)的下游。
27.根据权利要求24至26中任意一项的增压空气管道，其特征在于，控制元件(4)与两热交换器(6、8)大体设于同一平面内，与增压空气管道的出口(2a)也在同一平面内。
28.根据权利要求24至26中任意一项的增压空气管道，其特征在于，两热交换器(6、 8)和出口(2a)大体设于同一平面内，其中控制元件(4)设于该平面之外，尤其是完全置于该平面之上或之下。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的增压空气管道，包括外壳(1)，外壳(1)具有用于增压空气的至少一个入口(3)和至少一个出口(2a)，其中第一热交换器(6、8)设于外壳(1)中以冷却增压空气，其中旁路(13)设于外壳(1)上而至少部分绕过热交换器(6、8)，其中一致动器(4)设于外壳(1)上以改变增压空气流，在致动器(4)的第一位置，增压空气从入口(3)被引导到热交换器(6、8)，以及其中在致动器(4)的第二位置，增压空气从入口(3)被引导到旁路(13)，而在第三位置，致动器(4)使得用于增压空气的通道截面至少部分减少。
文档编号F02D9/16GK102459841SQ201080026501
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月12日 优先权日2009年4月17日
发明者乌尔里克·德嫩, 伯恩哈德·胡德曼, 卡尔-恩斯特·赫梅尔, 巩特尔·亨切尔, 约翰尼斯·迪默, 罗夫·缪勒, 阿希姆·雷曼 申请人:曼胡默尔福奥公司, 贝洱两合公司