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CN101137826B - 用于内燃机的增压器模块 - Google Patents

用于内燃机的增压器模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的增压器模块(1)，该增压器模块包括一个机械的增压器和两个在增压器下游设置的、用于冷却压缩的增压空气的增压空气冷却器。为了在不损害增压器模块(1)的刚度或结构稳定性的情况下降低的制造费用，根据本发明建议，增压器(2)和两个增压空气冷却器(3、4)安装到一个共同的壳体(5)内，所述壳体至少在底侧上和在两个对置的侧面上包围所述增压器(2)和两个增压空气冷却器(3、4)。

Description

用于内燃机的增压器模块
技术领域
本发明涉及一种增压器模块以及一种内燃机。
背景技术
在本专利申请的申请日尚未公开的本申请人的德国专利申请DE102004049027.9(2004年10月8日)中业已描述了一种开头所述类型的用于V型内燃机的增压器模块，其中在增压器左边和右边设置的两个增压空气冷却器支承在增压器壳体的侧向上伸出的两个固定板上，所述增压空气冷却器用于加固模块并且因此用于减小受工作中引起的振动的干扰。增压空气冷却器在那儿被一个构成为空气分配器的盖固定，该盖穿过增压空气冷却器的壳体与固定板拧接。
为了赋予增压空气冷却器一个足以在固定板和空气分配器盖之间夹紧的稳定性，并且在其上侧和底侧上确保与固定板或与空气分配器盖的空气密封的连接，增压空气冷却器必须具有一个稳定的铸造壳体，壳体在其上侧和底侧上具有平面的密封凸缘，这在制造中与按照轻量化构造方式由金属板制成的增压空气冷却器相比产生不可忽略的附加费用。
发明内容
由此出发，本发明的目的是，降低开头所述类型的增压器模块的制造费用，并且不损害增压器模块的刚度或结构强度。
上述目的如此实现，本发明的用于内燃机的增压器模块包括一个机械的增压器和两个在增压器下游设置的、用于冷却压缩的增压空气的增压空气冷却器，其中增压器和两个增压空气冷却器安装在一个共同的壳体内，所述壳体至少在底侧和两个对置侧面上包围增压器和两个增压空气冷却器。通过为增压器和两个增压空气冷却器使用一个稳定的共同的壳体，两个增压空气冷却器可以按照轻量化构造方式由金属板制造并且安装到壳体内，由此不仅可以减小整个增压器模块的制造费用并且可以改善从增压空气向冷却水的热传递。此外共同的壳体赋予增压器模块相对高的稳定性和刚度，由此可以实现振动小地连接至内燃机并且因此通过减小由于振动引起的噪声发展改善声学特性。
因为壳体由于在其内安装的各元件的数量具有相对复杂的形状，在各不同的侧面上具有一系列的开口，所以壳体优选以砂模铸造法由轻金属制成。
根据本发明的一个优选的实施方式，增压器模块应用在V型内燃机中，该内燃机具有一个内燃机缸体、两列V型设置在内燃机缸体内的气缸和两个在气缸列上方固定在内燃机缸体上的气缸头，其中增压器模块搭接两个气缸列的各气缸头之间的间隙。在这种设置中，增压器模块与两个气缸头的连接并且由此实现的增压器模块至内燃机缸体的双重连接确保了一种噪声特别低的结构。
符合目的的是，增压器在增压器模块内设置在两个增压空气冷却器之间的中心处，其中被增压器压缩的增压空气流过一个在增压器模块上侧上设置在增压器和增压空气冷却器之间的并且优选同样整合到增压器模块壳体内的空气分配器，通向两个增压空气冷却器，并且从那儿向下穿过相应的气缸头流入气缸内，由此通过增压器和气缸头之间的极短的气道可以显著改善了响应特性。
特别高的连接稳定性和特别短的气道也如此实现，即增压器模块的壳体在两个增压空气冷却器下方直接以其底侧支承在两个气缸头上并且固定拧接在气缸头或气缸头的气门法兰(Klappenflansch)上，其中许多在壳体底侧上的空气流出口直接在相应的通向气缸的空气通道中通入气缸头或气门法兰内。
将增压器设置在两个增压空气冷却器之间的中心处也使得增压器的借助于内燃机的曲轴的驱动变得容易，所述曲轴优选经由一个皮带传动装置与一个伸出于壳体端侧的增压器驱动轴连接。
除了增压器和两个增压空气冷却器外，壳体符合目的地还包括一个用于部分负荷调节的旁路，被增压器抽吸的空气的一部分可以通过该旁路可以被导回增压器的进气口并且在循环中穿过增压器引导。旁路优选在增压器的上方设置在壳体上侧上，由此气道可以通过旁路同样保持较短。
为了将增压器和两个增压空气冷却器安装在壳体内，壳体优选设有两个开口，增压器和两个增压空气冷却器通过所述开口可以导入或插入壳体内。用于安装增压器的开口符合目的地设置在壳体的两个端侧的其中一个上，优选在背对增压器的增压空气入口的那个端侧上。
而根据一个第一替换方式，两个增压空气冷却器可以从上方插入到壳体内，壳体在这种情况下在其上侧上符合目的地设有至少一个开口。在插入相应的增压空气冷却器之后所述开口被封闭，为此根据本发明的一个优选实施方式设置一个唯一的螺旋盖，该螺旋盖在壳体的整个宽度上延伸并且构成空气分配器，该空气分配器将在增压器中压缩的空气分配到两个增压空气冷却器上。
根据一个第二替换方式，两个增压空气冷却器分别通过一个端侧的开口推入壳体内。该替换方式使得可以取消在增压器模块的壳体上安装冷却水接头，因为冷却水接头可以自身安装在增压空气冷却器的与导入开口相邻的端部上，从而在增压空气冷却器被完全推入导入开口内之后冷却水接头位于壳体外部。在最后一种情况下，壳体在其上侧上优选通过一个与壳体的底部和侧壁一体构成的盖封闭，该盖在铸造时与壳体的剩余部分一起成型并且符合目的地同样在内部构成为空气分配器。
附图说明
下面借助于两个在附图中示出的实施例详细阐述本发明。附图表示：
图1用于V型内燃机的增压器模块的透视的上侧视图，所述增压器模块包括一个机械的增压器、两个增压空气冷却器和一个拧接的空气分配器盖；
图2相应于图1稍微放大的视图，然而取下了空气分配器盖；
图3增压器模块由另外一个视角的透视的上侧视图；
图4一个修改的增压器模块的透视的上侧视图，其具有构成为壳体的一体组成部分的空气分配器盖，然而没有增压器；
图5图4的增压器模块的上侧视图，然而具有部分切除的空气分配器盖。
具体实施方式
如最佳地由图2可以看到，在附图中示出的用于一个构成为6缸V型发动机的内燃机(未示出)的增压器模块1基本上包括一个机械的增压器2和在增压器2的两侧设置的两个增压空气冷却器3、4，它们安装在一个共同的壳体5内。
机械的增压器2涉及一个根据柱塞式原理工作的、具有或没有内部压缩的压缩机，其可以构成为鲁茨压缩机或者构成Lysholm形式的螺杆式压缩机。
增压器2包括两个具有平行的旋转轴线的旋转活塞或转子(未示出)，它们并排地设置在一个被壳体5包围的空腔6内。
旋转活塞或转子经由一个同步传动装置(不可见)与一个压缩机驱动轴7连接，该驱动轴越过壳体5的前端部9上的一密封盖8伸出并且借助于一个驱动皮带(未示出)被内燃机的曲轴驱动。通过增压器2的驱动，增压空气通过一个经由节气门与内燃机的空气滤清器和抽吸管(未示出)连接的、在壳体5的后端部11上的吸气口10被抽吸到增压器2内，增压空气从增压器出发，在旋转活塞或转子与空腔6的一分界壁之间穿过之后，通过一个在其上侧设置的排气口12重新排出，如最佳地在图5中示出。一空气分配器13位于排气口12的上方，该空气分配器将由排气口12流出的气流A划分成各部分流B并且将它们在壳体5内部均匀地向两侧朝增压空气冷却器3、4进一步引导。
在图1至图3中示出的增压器模块2中壳体5分两部分构成，其中壳体基本上包括一个容纳增压器2和两个增压空气冷却器3、4的下部件14和一个构成空气分配器13的螺旋盖，该两个部件以砂模铸造法由铝制成。
壳体5的下部件14在其前端侧9上具有一个导入开口用于插入增压器2，该导入开口在插入增压器后被密封盖8封闭。下部件14此外具有两个向上敞开的凹槽15，在空气分配器13拧接之前，两个增压空气冷却器3、4从上方插入所述凹槽内，从而插入壳体下部件14内，空气分配器而后跨接壳体5的整个上侧并且封闭凹槽15上侧上的导入开口。
在图4和图5中示出的增压器模块2中，同样以砂模铸造法由铝制成的壳体5却与构成整体的空气分配器盖13一体构成并且在其前端侧9上设有两个导入开口16，增压空气冷却器3、4可以通过所述导入开口从前部推入壳体5内。
如最佳由图5示出，两个按照轻量化构造方式由铝制成的增压空气冷却器3、4分别具有一个与凹槽15或导入开口16的形状相适配的冷却器壳体17，该冷却器壳体在其上侧和底侧上是敞开的并且包围一个在横截面上大致呈矩形的垂直的空气通道18。空气通道18从一个穿过空气分配器13与增压器2的排气口12连通的上进气口一直延伸至一个在冷却器壳体17的底侧上设置的排气口，在此处被冷却的增压空气通过在壳体5的底侧中的、与内燃机的气缸数量相当的数量的空气流出口19直接进入气缸头中进一步引导的空气通道内。冷却器壳体17分别包含许多平行的散热片20，其在增压空气冷却器3、4的纵向方向上，即与增压器2的压缩器轴平行地，设置在空气通道18的对置的各端侧的各分界壁之间并且被冷却水通流。冷却水通过一个设置在壳体5的前端侧上冷却水入口21输入散热片20内并且通过一个在旁边或下方设置的冷却水出口22重新由增压空气冷却器3、4中流出。
冷却水入口21和冷却水出口22在图1至图3的增压器模块1中整合到壳体5内，而它们在图4和图5的增压器模块1中构成一个密封盖23的一部分，所述密封盖封闭导入开口16、与壳体5拧接并且位于增压空气冷却器3、4的前端部上。
在组装之后，增压器模块1安装在内燃机的两个气缸头上，其中在增压空气冷却器3、4下方的壳体5的底侧贴靠两个坐落在内燃机的气缸头上的气门法兰(Klappenflansch)(CVTS法兰)并且排气19与气门法兰中的相应的进气口对齐。增压器模块的固定借助于固定螺钉24实现，固定螺钉穿过壳体5中的贯通孔25拧入气门法兰中的螺纹孔内。
如最佳地在图4中利用虚线的箭头C所示，壳体5此外包围一个在空气分配器13下方设置的、用于部分负荷调节的旁路，该旁路在增压器2和空气分配器13之间一直延伸至壳体5的后端侧11，在此处在需要时旁路借助于一个位于法兰连接在壳体5上的安装件27中的、可偏转的旁路盖26(图5)与进气11和增压器2之间的一个吸气通道连通，以便引导一部分增压空气在循环中穿过增压器2。
附图标记清单
1   增压器模块
2   增压器
3   增压空气冷却器
4   增压空气冷却器
5   壳体
6   空腔
7   驱动轴
8   密封盖
9   壳体端侧
10  吸气口
11  壳体端侧
12  排气口
13  空气分配器盖
14  壳体下部件
15  凹槽
16  导入开口
17  冷却器壳体
18    空气通道
19    空气流出口
20    散热片
21    冷却水入口
22    冷却水出口
23    密封盖
24    固定螺钉
25    贯通孔
26    旁路盖
27    安装件
A、B、C空气流动箭头

Claims (26)

1.用于内燃机的增压器模块，该增压器模块包括一个机械的增压器和两个在增压器下游设置的、用于冷却压缩的增压空气的增压空气冷却器，其特征在于，增压器(2)和两个增压空气冷却器(3、4)安装到一个共同的壳体(5)内，所述壳体至少在底侧上和在两个对置的侧面上包围所述增压器(2)和两个增压空气冷却器(3、4)。
2.如权利要求1所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)由轻金属制成。
3.如权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)以砂模铸造法制成。
4.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，增压器(2)设置在两个增压空气冷却器(3、4)之间的中心处。
5.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)此外包括一在增压器(2)和各增压空气冷却器(3、4)之间设置的空气分配器(13)。
6.如权利要求5所述的增压器模块，其特征在于，空气分配器(13)设置在增压器(2)和两个增压空气冷却器(3、4)的上方。
7.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)此外包围一用于部分负荷调节的旁路(25)。
8.如权利要求7所述的增压器模块，其特征在于，旁路(25)设置在增压器(2)的上方。
9.如权利要求1所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)在它其中一个端侧(9)上设有用于导入增压器(2)的开口。
10.如权利要求1所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)在它其中一个端侧上设有进气口(11)。
11.如权利要求9所述的增压器模块，其特征在于，用于导入增压器(2)的开口设置在壳体(5)的对置的各端侧上。
12.如权利要求10所述的增压器模块，其特征在于，进气口设置在壳体(5)的对置的各端侧上。
13.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)在其底侧上具有许多空气流出口(19)。
14.如权利要求13所述的增压器模块，其特征在于，空气流出口(19)设置在两个增压空气冷却器(3、4)的下方。
15.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，增压空气冷却器(3、4)在平行于壳体(5)的纵侧的方向上被冷却水通流，并且在增压空气的从上向下的横向流中被通流。
16.如上述权利要求1或2所述的增压器模块，其特征在于，增压空气冷却器(3、4)或壳体(5)在一端侧(9)上设有用于输入和输出冷却水的接头。
17.如权利要求1所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)在其上侧上通过一空气分配器盖(13)封闭。
18.如权利要求17所述的增压器模块，其特征在于，空气分配器盖(13)与壳体(5)的底板和侧壁构成一个整体。
19.如权利要求17或18所述的增压器模块，其特征在于，壳体(5)在它其中一个端侧(9)上设有开口(16)，用于导入两个增压空气冷却器(3、4)。
20.如权利要求17所述的增压器模块，其特征在于，空气分配器盖(13)构成为螺旋盖并且封闭至少一个用于插入增压空气冷却器(3、4)的开口。
21.如权利要求1所述的增压器模块，其特征在于，增压空气冷却器(3、4)按照轻量化构造方式由金属板制成。
22.内燃机，其具有一个内燃机缸体、两列V型设置在内燃机缸体内的气缸和两个在气缸列上方固定在内燃机缸体上的气缸头，其特征在于，设有一根据上述权利要求1至21之一的增压器模块(1)。
23.如权利要求22所述的内燃机，其特征在于，壳体(5)在两个增压空气冷却器(3、4)下方以其底侧支承在气缸头上。
24.如权利要求22或23所述的内燃机，其特征在于，壳体(5)固定拧接在气缸头上。
25.如权利要求22或23所述的内燃机，其特征在于，增压器模块(1)搭接两个气缸头之间的间隙。
26.如权利要求22或23所述的内燃机，其特征在于，增压器(2)经由一个皮带传动装置内燃机的曲轴连接。
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