專利名稱：用于渦輪增壓活塞式內燃機的新鮮混合氣供給裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新鮮混合氣供給裝置，用于具有新鮮混合氣管道裝 置的渦輪增壓活塞式內燃機，包括一個側向通入到管狀內腔的帶有流量 調節裝置的壓縮空氣接頭，以及一個同樣設在內腔中用于流量調節的可 調活門，其中，內腔由一個用于流入的第一端部接頭和一個用于廢氣渦 輪增壓器的增壓空氣流出的第二端部接頭限定邊界。
背景技術：
按本發明類型的新鮮混合氣供給裝置用于支持廢氣渦輪增壓器。尤 其在渦輪增壓活塞式內燃機的低轉速區，連接的廢氣渦輪增壓器由于沒 有足夠的驅動能量大多不能提供需要的增壓壓力。司機可以察覺從低轉 速開始在供氣時發生這些情況，這作為所謂的渦輪孔效應(Turbolocheffekt)是已知的。為了補償這種渦輪孔效應，在需要的情 況下從汽車壓縮氣罐出發將附加的壓縮空氣輸入活塞式內燃機的吸氣管 內。多種類型的汽車，如商用車、大客車，反正有壓縮空氣網路，從那 里尤其供給氣動剎車裝置。
由WO2005/064134A1得知一種按此類型的用于渦輪增壓活塞式內 燃機的新鮮混合氣供給裝置。借助廢氣渦輪增壓器壓縮的增壓空氣經吸 氣管進入汽缸容積內。此外從側面在吸氣管內通入一根壓縮空氣管，它 通過一個閥電子控制地打開或關閉。為了補償渦輪孔效應將閥打開，因 此在這里從壓縮空氣系統的壓縮氣罐取出的外來的壓縮空氣進入吸氣腔 內。為避免此附加輸入的壓縮空氣回流，在吸氣管內渦輪增壓器之前設 一個強制操縱的單向閥。
在這種技術方案中業已證實的缺點是，這些附加的新鮮混合氣管道 裝置是新鮮混合氣供給裝置總體的組成部分并設計為發動機個性化的。 因此在修理的情況下需要更換大量構件。對于系列的渦輪增壓活塞式內
燃機，有和沒有新鮮混合氣管道裝置的改型"^殳計相應地也比較麻煩。 發明內容因此本發明的目的是，創造一種用于渦輪增壓式內燃機的新鮮混合 氣供給裝置，它可按選擇配備新鮮混合氣管道裝置，這些新鮮混合氣管 道裝置可通用地安裝在渦輪增壓式內燃機中。此目的從權利要求1的前序部分所述的新鮮混合氣供給裝置出發并 結合其特征部分的特征達到。后續的從屬權利要求說明本發明有利的進 一步發展。本發明包括下述技術教導新鮮混合氣管道裝置設計為一個單獨的 模件的形式，在其外殼上兩個端部接頭設計為管道接頭的形式，它們除 此之外還適合作為用于模件的支承裝置。按本發明方案的一個優點是，渦輪增壓活塞式內燃機可以簡單地按 選擇用它配備。因此，獨立的模件可以在需要時耦合到增壓空氣通道上。 這就呈現出老舊的渦輪增壓活塞式內燃機也有重新裝備的可能性，無需 任何附加的新鮮混合氣管道裝置。由于這種模件結構，所以可以提供完 全不同的新鮮混合氣管道裝置，它們分別與相關的活塞式內燃機相配。 由此，那些參數，如附加壓縮空氣的單位時間流量、閥的有效直徑之類， 可以靈活地與對應的活塞式內燃才幾相匹配。優選地，在模件外殼上兩個管道接頭按軟管連接的類型設計，以便 將軟管借助卡箍之類與它們固定。此外也可以將兩個管道接頭按管子連 接的類型設計，以便借助管接頭將管道固定在其上。與上述兩種實施形式不同，還可以設想將至少兩個管道接頭之一按 法蘭的類型設計，以便能借助螺釘固定。優選地，法蘭應當設在發動機 側，從而可借助它將模件穩定地固定在活塞式內燃機上。優選地，用于控制附加供給壓縮空氣的閥的流量調節裝置、用于主 動控制活門位置的活門機電式調整裝置以及為它配設的位置測定裝置安 裝在模件外殼的內部。所有這些屬于新鮮混合氣管道裝置的元器件均能 節省結構空間地集成在此外殼內。在外殼外面除了壓縮空氣接頭外還安 裝至少一個電接頭用于同樣集成在外殼內的電子控制單元。電子控制單
元可通過電接頭與工作電壓和例如汽車電子設備的CAN總線相連。按另 一項改進本發明的措施，模件外殼優選地設計為兩部分組成。 在蓋的下方優選地可從外部接近地安裝集成的電子控制單元，為的是例 如便于修理和維護。優選地，在電子控制單元上連接一個壓力傳感器，它的壓力計設在 活門與第一端部接頭之間的管狀內腔中，以及還連接另一個接頭，第二 壓力傳感器通過它設在活門與第二端部接頭之間的管狀內腔中。按本發 明的 一種實施形式，借此獲得的壓力測量值直接在電子控制單元中評估， 為此目的電子控制單元有一個形式上為微處理器的計算機，它用相應的 運行和功能軟件工作。此外，電子控制單元也可以不配備這種計算機， 而只有一個用于控制流量調節裝置和調整裝置的功率電子設備。在這種 情況下其余的控制可借助在外部的發動機/汽車電子設備分散地實施。按另 一項改進本發明的措施規定，可更換的影響流量的節流器安裝 在通向流量調節裝置的壓縮空氣管道內。通過選擇節流器，可以方便地 對流量調節裝置的參數，亦即流量施加影響。
下面借助附圖結合對本發明優選的實施例的說明詳細闡述改進本發 明的其他措施。其中圖1具有新鮮混合氣供給裝置的渦輪增壓活塞式內燃機的簡圖； 圖2新鮮混合氣供給裝置的設計為模件的新鮮混合氣管道裝置的簡 圖；圖3模件的第一種實施形式的透視圖 圖4模件的第二種實施形式的透視圖 圖5按圖4的模件的局部分解透視圖；以及 圖6模件的第三種實施形式的透視圖。
具體實施方式
按圖1,裝置l包括一臺渦輪增壓活塞式內燃機2，它有六個直列式 汽缸3，它們的吸氣管4連接在有連接法蘭7的總管5上，新鮮混合氣管
段模件8將其用于流出的第二端部接頭9與連接法蘭7相連。用于流入 的第一端部接頭10通過管道11與增壓空氣冷卻器13的流出口 12耦合， 它的流入口 14通過管道15與渦輪壓縮機17的流出口 16耦合。空氣濾 19通過管道20與渦輪壓縮機17的流入口 18連接。渦輪壓縮機17構成 廢氣渦輪增壓器22的一部分，它的廢氣渦輪23將其流入口 24連接在排 氣總管26的流出口 25上。渦輪壓縮機17和廢氣渦輪23固定在軸21上。 汽缸3通過排氣管27與排氣總管26相連。廢氣渦輪23的流出口 28與 廢氣管29連接在一起。汽缸3的供油通過噴嘴30進行，它們的調整從電子控制單元38的 第一接頭32通過導線31實施。在電子控制單元38的接頭37上通過導 線36連接加速踏板33的接頭34。加速踏板33設有操縱機構，它按已知 的方式由汽車駕駛員操縱。電子控制單元38的電/電子接頭39，通過總 線40與新鮮混合氣管段模件8電子控制單元35的電/電子接頭41連接 在一起。新鮮混合氣管段模件8有一個壓縮空氣接頭42，它通過管道43與壓 縮氣罐45的出口接頭44連接。壓縮氣罐45的供氣接頭46通過管道47 連接在空氣壓縮機49的壓縮空氣接頭48上。在管道47內裝入調壓器50 和空氣干燥器51。空氣壓縮機49有一根設有空氣濾53的吸氣接管52。 空氣壓縮機49的軸54通過皮帶驅動裝置55與汽車的渦輪增壓式柴油機 主軸56連接。圖2表示模件8設計為管狀以及有第一端部接頭10和第二端部接頭 9，在它們之間存在一個其直徑為D的圓形橫截面的內腔57。用于商用 車和大客車發動機的流動直徑可以用下列經驗^^式計算D[國]=11- F[/f5,戶[Zw〗05 + 35,式中V是排量(升)和p是最大絕對增壓壓力(bar )。在發動機結 構系列中提供排量。功率組則典型地通過增壓壓力調整設計。在發動機 結構系列中應用的由最大增壓壓力給出的直徑，決定優選選擇的模件尺 寸，這一模件尺寸可以覆蓋整個發動機結構系列。恰當地，內腔57被壁 58圍繞，在其中支承并穿過活門60的軸59。活門60將內腔57分成兩
部分，亦即在第一端部接頭IO與活門60之間形成的流入腔61以及在第 二端部接頭9與活門60之間形成的流出腔62。活門60有一個關閉的終端位置和一個全開終端位置以及任意的中間 位置，它們通過轉動軸59調整。在本實施例中調整裝置66設計為電動 機并配備有電調整裝置接頭74，它通過導線79與電子控制單元35的第 一接頭80連接。調整裝置66通過調整裝置接頭74供電；從位置測定傳 感器63的接頭65取出有關活門60位置的信號；接頭65又通過導線81 與模件8的電子控制單元35的接頭82連接。此外，在第二端部接頭9與活門60之間的壁58內設計一個壓縮空 氣流入口 67，配備有流量調節裝置68的壓縮空氣接頭42與之連接。流 量調節裝置68還有一個全關位置。有一個閥70的流量調節裝置68的電 控制接頭69通過導線77與模件8的電子控制單元35的接頭78連接。固定在壁58上的壓力傳感器72的接頭71通過導線75耦合到電子 控制單元35的接頭76上；壓力傳感器72的壓力計73插入新鮮混合氣 管段模件8的流出腔62內。固定在壁58上的壓力傳感器72的類似接頭 71通過導線83耦合到模件35的接頭84上。壓力傳感器72的壓力計73 插入^^莫件8的流入腔61內。模件8的電子控制單元35設有接頭41，總線40與之連接。總線40 設計為通信線，它與圖上沒有表示的包括一個^L有相應軟件的中央控制 單元(ECU)的發動機電子設備連接。新鮮混合氣管段模件8在兩端設有管道接頭86和87,它們適用于密 封地裝入管道ll內，通過管道ll實施向渦輪增壓式柴油機的新鮮混合 氣供給。管道接頭86和87設計為，使它們適用于固定新鮮混合氣管段 模件8。流量調節裝置68在流入口旁有可更換的節流器85，借此限制流量或 模件式與發動機尺寸相配。電子控制單元35也設計為模件式可更換的，在這里圖3和圖4表示 兩種不同的方案圖3拉開地表示新鮮混合氣管段模件8外殼89連接面90的下蓋91。
在這里，電子控制單元35a沒有配備自己的計算機和軟件。
圖4中的電子控制單元35b正相反配備有自己的計算機88和軟件。 軟件通過接頭41儲存在計算機88內。
圖5表示電子控制單元35b的另一種方案，在這里它含有電/電子壓 力傳感器72和壓力傳感器73,它們設計為固定在外殼89中的短的管段。
計算機88的軟件協調閥70與活門60的操縱。在正常的轉速狀態， 當操縱活門60時形成約30至40ms延遲，雖然在操縱閥70時延遲量僅 10ms。因此，當活門60差不多關上時，閥70的流量調節裝置68準確地 得到一個操縱脈沖，從而實際上只是在活門60剛好關閉時才流入附加的 壓縮空氣。為了確定閥70的操縱時刻，在傳感技術上通過位置測定傳感 器63確定活門60的當前位置并在計算機88內進行處理。
在低轉速狀態，岡70的流量調節裝置68與存在的工作條件相比較 較早得到其操縱脈沖，從而仍有一些附加的壓縮空氣通過管道ll朝渦輪 壓縮機17的方向回流并因而限制增壓壓力。
在載貨車(Lkw)或大客車中，壓縮空氣從壓縮氣罐45取出，以及 壓縮空氣接頭42和管道43按剎車裝置的技術規范設計。恰當地，閥70 也按此要求設計。剎車裝置的一種電操縱的所謂ABS閥是適用的。在發 動機搶內可以節省位置地安裝一個裝置，其中，帶節流器85的壓縮空氣 管道43與內腔57有平行的幾何軸線，因為管道11平行于通常可以提供 足夠的空間。
模件8按模件結構方式設計用于不同的柴油機類型。大批量生產的 發動機按排量的范圍分級，或制造規定的排量大小，據此選擇控制器和 保險等級。在發動機技術中新鮮空氣的最高速度通常不允許超過一個規 定的值。例如新鮮混合氣管道與之協調的直徑屬于一種排量大小。采用 模件結構方式，可按級選擇流入口 10或流出口 9規定的直徑。屬于此的 有按級規定的用于裝入管道ll中的管接頭直徑。
圖6表示模件8的法蘭方案，它的第二端部接頭"流出"與前面介 紹的兩種實施例不同設計為法蘭92,法蘭整體成形在外殼89上以及制有 一些孔93用于未表示的固定螺釘。由此，模件8可以通過法蘭固定在總
管5上。附圖標記清單1裝置26排氣總管2活塞式內燃機27排氣管3汽缸3028流出口4吸氣管29廢氣管5總管30噴嘴6汽缸體31導線7連接法蘭32接頭8新鮮混合氣管段模件3533加速踏板9第二端部接頭"流出，:>34接頭10第一端部接頭"流入，:>35電子控制單元11管道35a電子控制單元(無計算12流出口機)13增壓空氣冷卻器4035b電子控制單元(有計算14流入口機)15管道36導線16流出口37接頭17渦輪壓縮枳i38柴油機電子控制單元18流入口4539接頭19空氣濾40總線20管道41接頭21軸42壓縮空氣接頭22廢氣渦輪增壓器43管道23廢氣渦輪5044出口接頭24流入口45壓縮氣罐25流出口46供氣接頭10 47管道2571接頭48壓縮空氣接頭72壓力傳感器49空氣壓縮才幾73壓力計50調壓器74調整裝置接頭51空氣干燥器75導線52吸氣接管3076接頭53空氣濾77導線54軸78接頭55皮帶驅動裝置79導線56主軸80接頭57內腔3581導線58壁82接頭59軸83導線60活門84接頭61流入腔85節流器62流出腔4086管道接頭63位置測定傳感器87管道接頭64外表面88計算機65接頭89外殼66調整裝置90連接面67壓縮空氣流入口4591蓋68流量調節裝置92法蘭69電控制接頭93孑匕70閥
權利要求
1.新鮮混合氣供給裝置，用于具有新鮮混合氣管道裝置的渦輪增壓活塞式內燃機(2)，包括一個側向通入到管狀內腔(57)的帶有流量調節裝置(68)的壓縮空氣接頭(42)，以及一個設在內腔(57)中用于流量調節的可調活門(60)，其中，內腔(57)由一個用于流入的第一端部接頭(10)和一個用于廢氣渦輪增壓器(22)的增壓空氣流出的第二端部接頭(9)限定邊界，其特征為，新鮮混合氣管道裝置設計為一個單獨的模件(8)的形式，在其外殼(89)上兩個端部接頭(9、10)設計為管道接頭(86、87)的形式，它們除此之外還適合作為用于模件(8)的支承裝置。
2. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，兩個管 道接頭(86、 87)按軟管連接的類型設計，以便借助卡箍將軟管固定在 其上。
3. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，兩個管 道接頭(86、 87)按管子連接的類型設計，以便借助管接頭將管道固定 在其上。
4. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，至少其 中一個管道接頭(86、 87)按法蘭的類型設計，以便能借助螺釘固定。
5. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，用于附 加的壓縮空氣的流量調節器(68)、用于活門(60)的調整裝置(66)以 及為該活門配設的位置測定裝置(63)安裝在外殼(89)內部。
6. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，在外殼 (89)外面設一個用于集成的電子控制單元(35)的電接頭(41)。
7. 按照權利要求1所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，外殼(89 ) 具有一個連接面(90)， 一個蓋(91)可拆地固定在連接面上，在蓋的下 方設一個電子控制單元(35; 35a; 35b ),它至少控制流量調節器(68 ) 和調整裝置(66 )。
8. 按照前列諸權利要求之一所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為， 在電接頭(71、 69、 74、 65)上連接電子控制單元(35)的對向的電接 頭(76、 78、 80、 82、 84)。
9. 按照權利要求6所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，在電子 控制單元(35)上， 一方面連接第一壓力傳感器(72)的接頭(71)，它 的壓力計(73)設在活門(60)與第一端部接頭(10)之間的管狀內腔(61)中，而另一方面連接第二壓力傳感器(72)的接頭(71)，它的壓 力計(73)設在活門(60)與第二端部接頭(9)之間的管狀內腔(62) 中。
10. 按照權利要求6所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，電子控 制單元(35b)具有一個計算機(88),該計算機含有運行和功能軟件。
11. 按照權利要求6所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，電子控 制單元(35a)只有一個用于控制的功率電子設備，其中，其余的控制可 借助在外部的發動機/汽車電子設備實現。
12. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為， 一個可 更換的、影響流量的節流器(85)安裝在通向流量調節裝置(68)的壓 縮空氣管道(43)內。
13. 按照權利要求l所述的新鮮混合氣供給裝置，其特征為，帶有節 流器(85)的壓縮空氣管道(43)與內腔(57)具有平行的幾何軸線。
全文摘要
本發明涉及一種新鮮混合氣供給裝置，用于具有新鮮混合氣管道裝置的渦輪增壓活塞式內燃機(2)，包括一個側向通入到管狀內腔(57)的帶有流量調節裝置(68)的壓縮空氣接頭(42)，以及一個設在內腔(57)中用于流量調節的可調活門(60)，其中，內腔(57)由一個用于流入的第一端部接頭(10)和一個用于廢氣渦輪增壓器(22)的增壓空氣流出的第二端部接頭(9)限定邊界，其中，新鮮混合氣管道裝置設計為一個單獨模件(8)的形式，這兩個在其外殼(89)上的端部接頭(9、10)設計為管道接頭(86、87)的形式，它們除此之外還適合作為模件(8)的支承裝置。
文檔編號F02B37/04GK101160461SQ200680011972
公開日2008年4月9日 申請日期2006年2月24日 優先權日2005年2月24日
發明者H·內梅特, L·帕爾科維克斯 申請人:克諾爾商用車制動系統有限公司