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CN102345504A - 用于增压空气冷却的装置 - Google Patents

用于增压空气冷却的装置 Download PDF

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CN102345504A
CN102345504A CN2011102142376A CN201110214237A CN102345504A CN 102345504 A CN102345504 A CN 102345504A CN 2011102142376 A CN2011102142376 A CN 2011102142376A CN 201110214237 A CN201110214237 A CN 201110214237A CN 102345504 A CN102345504 A CN 102345504A
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cooling
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CN2011102142376A
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T·劳贝
M·韦塞尔斯
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

一种用于增压空气冷却的装置(20)，尤其是用于冷却在至少一个排气涡轮增压器的压缩机中被压缩并且将被供应给一个内燃机的增压空气，其中至少两个增压空气冷却器(22，23)被安排在一个共用的壳体(21)中，其方式为使得有待冷却的增压空气能够经过由这个共用的壳体(21)提供的在各自情况中的一个分开的进气室(24，25)而被分开地供应给安排在该共用的壳体(21)中的这些增压空气冷却器(22，23)，并且其方式为使得冷却的增压空气能够从安排在该共用的壳体(21)中的这些增压空气冷却器(22，23)经过由该共用的壳体(21)提供的一个共用的排气室(32)而一同被排出。

Description

用于增压空气冷却的装置
技术领域
本发明涉及一种用于增压空气冷却的装置。本发明还涉及一种具有增压的内燃机的机动车辆。
背景技术
一种用于减少机动车辆的燃料消耗和二氧化碳排放的有效措施已经被证实是减小内燃机的排量并结合对其进行增压，即所谓的小型化。结合燃料直接喷射，在此有可能产生对于减少燃料消耗和二氧化碳排放的相当大的潜能。具体地讲这是作为更小的排量和/或减少的气缸数量的结果通过减小的内部摩擦、通过将内燃机的工作点转换到更高的负载范围之中、并且(并非最不重要地)通过减轻内燃机的重量来实现的。对于尽可能有效的内燃机增压而言，所谓的增压空气冷却是现有技术。
图1示出了一个具有增压的内燃机10的机动车辆的示意图，其中图1中的内燃机10具有两个气缸列或气缸组11，它们在各自情况中具有三个气缸12。每个气缸组11在各自情况中配有一个排气涡轮增压器13，其中每个排气涡轮增压器13分别包括一个涡轮机14以及分别一个压缩机15。从这些气缸组11的气缸12流出的排气在这些排气涡轮增压器13的涡轮机14中减压，其中在此所获得的能量被用来驱动对应的排气涡轮增压器13的对应的压缩机15，以便在这些排气涡轮增压器13的压缩机15中将增压空气(它被引导经过一个空气过滤器16)压缩、并且将所述已压缩的增压空气引导经过增压空气冷却器17，这样使得在这些压缩机15中被压缩的增压空气由此在这些增压空气冷却器17中得到冷却。在图1中，每个排气涡轮增压器13配有一个分开的增压空气冷却器17，其中增压空气在被冷却后从这些增压空气冷却器17中排出经由一个共用的节流阀18并经由一个共用的收集器19而供应给这些气缸组11的这些气缸12。因此，在图1中，这些增压空气流是在这些增压空气冷却器17的下游以及该节流阀18的上游处汇合。
在此处应该指出的是类似地在现有技术中已知为每个气缸列11提供一个分开的收集器，其中从这些增压空气冷却器17中排出的冷却的增压空气然后经由分开的节流阀被供应给相应的收集器。
在实践中已知的具有一个增压的内燃机和多个增压空气冷却器的机动车辆中，这些单独的增压空气冷却器被构造为多个分开的组件。如果要将构造为分开组件的多个增压空气冷却器整合到一台具有有限的安装空间的机动车辆之中，这会导致安装空间的问题。此外，如果将构造为分开组件的多个增压空气冷却器整合到一个机动车辆中，就会导致关于该机动车辆的重量以及关于组装所需要的组装时间的诸多缺点。
发明内容
以此作为一个出发点，本发明所基于的目的是提供一种用于增压空气冷却的新颖的装置以及一种具有增压的内燃机和新颖的增压空气冷却的机动车辆。
根据一个第一方面，所述目的被如下实现，即，提供了一种用于增压空气冷却的装置，即用于冷却在至少一个增压装置的压缩机中被压缩并且待被供应给一个内燃机的增压空气，其中至少两个增压空气冷却器被设置在一个共用的壳体中，即其方式为，使得有待冷却的增压空气可以经过由这个共用的壳体提供的、分别一个单独的进气室而被分开地供应给设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器，并且使得冷却的增压空气能够从设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器经过由这个共用的壳体提供的一个共同的排气室而被一同排出。
根据所述方案，至少两个增压空气冷却器被安排在一个共用的壳体中，即其方式为，使得有待冷却的增压空气能够经过由这个共用的壳体提供的一个分开的进气室而分开地供应给安排在这个共用的壳体中的这些增压空气冷却器，并且使得冷却的增压空气能够从安排在这个共用的壳体中的这些增压空气冷却器经过由这个共用的壳体提供的一个共用的排气室一同排出。
根据一个第二方面，本发明是通过这样一种用于增压空气冷却的装置来实现的，即，提出了一种用于增压空气冷却的装置，即用于冷却在一个增压装置的压缩机中被压缩并且待被供应给一个内燃机的增压空气，其中至少两个增压空气冷却器被设置在一个共用的壳体中，即其方式为，使得有待冷却的增压空气可以经过由该共用的壳体提供的一个共用的进气室而被一同供应给设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器，并且使得被冷却的增压空气可以从设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器经过由这个共用的壳体提供的、各一个单独的排气室而被分开地排出。
根据所述方案，至少两个增压空气冷却器被安排在一个共用的壳体中，即其方式为，使得待冷却的增压空气能够经过由这个共用的壳体提供的一个共用的进气室而一同供应给安排在这个共用的壳体中的这些增压空气冷却器，并且使得冷却的增压空气能够从安排在这个共用的壳体中的这些增压空气冷却器分别经过一个由这个共用的壳体提供的分开的排气室被分开地排出。
通过本发明的这两个方面，在此提出将多个增压空气冷却器安排在一个共用的壳体中，也就是说使多个增压空气冷却器组合起来形成一个模块并且因此形成一个组件。
以此方式，这首先能提供一种用于增压空气冷却的装置的紧凑设计，并且其次这导致成本和重量上的优点并且还有所需要的组装时间的减少。
有利的是，设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器被有待冷却的增压空气以及冷却空气流过。
有利的是，设置在该共用的壳体中的这些增压空气冷却器被有待冷却的增压空气以及冷却水流过。
有利的是，在该共用的壳体上定位了用于冷却电部件和/或用于冷却一个空调系统的空气的至少一个低温冷却器，即其方式为，使得这些增压空气冷却器的冷却空气也用作这个或每个低温冷却器的冷却空气。
有利的是，在该共用的壳体上构造了支座和/或固定装置，尤其是用于缆线、软管或管道的支座和/或固定装置。
按照本发明，提出了一种具有增压的内燃机的机动车辆，该内燃机包括至少两个气缸列或气缸组，所述气缸列或气缸组分别具有多个气缸，每个气缸组分别配有一个单独的增压装置，例如一个排气涡轮增压器，并且在这些增压装置的每一个中被压缩的增压空气可被引导经过一个用于增压空气冷却的装置，以便在该压缩的增压空气被供应到这些气缸组的气缸中之前对所述被压缩的增压空气冷却，其中，该用于增压空气冷却的装置是按照权利要求1、3、4、5和6之一构造的，这样使得在这些增压装置的每一个中被压缩的增压空气可以分别经过一个分开的进气室而被供应给一个分开的增压空气冷却器，并且进而，在这些增压空气冷却器中冷却的增压空气可以经过一个共用的排气室并且经过一个共用的节流阀以及一个共用的收集器而供应给这些气缸组的气缸。
按照本发明，提出了一种具有增压的内燃机的机动车辆，该内燃机包括至少两个气缸列或气缸组，所述气缸列或气缸组分别具有多个气缸，这些气缸组配有一个共用的增压装置，并且在该增压装置中压缩的增压空气可被引导经过一个用于增压空气冷却的装置，以便在该压缩的增压空气被供应到这些气缸组的气缸中之前对所述压缩的增压空气冷却，其中，所述用于增压空气冷却的装置是根据权利要求2、3、4和5之一构造的，使得在该共用的增压装置中压缩的增压空气可以经过一个共用的进气室而被供应给用于每一个气缸组的一个分开的增压空气冷却器，并且进而，在这些增压空气冷却器中冷却的增压空气可以经过一些分开的排气室并且经过一些分开的节流阀以及一些分开的收集器而被供应给相应的气缸组的这些气缸。
附图说明
本发明的多个优选的改进将在从属权利要求以及以下的说明中显现。本发明的实施例将被结合附图予以更详细地说明，而本发明并不被局限于所述实施例。在附图中：
图1示出了一个如从现有技术中已知的具有一个增压的内燃机的机动车辆的示意图；
图2示出了根据本发明的一个第一方面用于增压空气冷却的、根据本发明的装置的示意性图解；
图3示出了根据本发明的一个第二方面用于增压空气冷却的、根据本发明的装置的示意性图解；
图4示出了根据本发明的一个第三方面用于增压空气冷却的、根据本发明的装置的示意性图解；
图5示出了根据本发明的一个第四方面用于增压空气冷却的、根据本发明的装置的示意性图解。
具体实施方式
本发明涉及一种用于增压空气冷却的装置，确切地说是用于冷却如下的增压空气：该增压空气在至少一个增压装置的压缩机中被压缩并且该增压空气待被供应给一个内燃机，并且本发明涉及具有这种用于增压空气冷却的装置的内燃机。在本发明的背景下，该增压装置被设计为一种排气涡轮增压器、蜗卷式增压器、电动增压器或机械式压缩机。
图2示出了根据本发明的一个第一方面用于增压空气冷却的一个根据本发明的装置20，其中在至少一个排气涡轮增压器的压缩机中被压缩并且将被供应给一个内燃机(确切地说是供应给它的气缸)的增压空气是在图2中所示的装置20中进行冷却的。
根据图2的装置20具有一个壳体21，在该壳体中设置了多个增压空气冷却器，在所示出的实施例中是两个增压空气冷却器22、23。根据图2，这两个增压空气冷却器22、23被设置在该装置20的壳体21中，其方式为使得有待冷却的增压空气能够分别经过一个独立的进气室24和25而供应给设置在这个共用的壳体21中的这些增压空气冷却器22、23。有待冷却的增压空气因此能够经由一个进气端口27在箭头26的方向上供给进气室24，而有待冷却的增压空气能够经由一个进气端口29在箭头28的方向上供给进气室25。
引入进气室24中的有待冷却的增压空气在箭头30的方向上被引导经过增压空气冷却器22，而供应给进气室25的有待冷却的增压空气在箭头31的方向上被引导经过增压空气冷却器23。
装置20的壳体21(这两个增压空气冷却器22和23被定位在其中)还提供了一个共用的排气室32，其中引导经过该增压空气冷却器22的增压空气并且还有引导经过该增压空气冷却器23的增压空气二者根据箭头30与31被引导进入排气室32，以便在该排气室32中进行混合并作为冷却的增压空气在箭头33的方向上经由该排气室32的一个排气端口34从该装置20中排出并且供应给内燃机。
在图2中示出的用于增压空气冷却的根据本发明的装置20可以被使用来替换在图1中示出的、构造为多个分开的组件的增压空气冷却器17，其中，已经冷却的增压空气则从该排气端口34供应给这个共用的节流阀18并且被供应给这些气缸列11的共用的收集器19。
如果该内燃机是一台具有例如十二或十六个气缸的内燃机，可以提供四个排气涡轮增压器，于是其中对于在各自情况中具有三个气缸的一个气缸组或在各自情况中具有四个气缸的一个气缸组配有一个共用的排气涡轮增压器。在这种情况下，在一个所述类型的机动车辆中可以安装根据本发明按照图2的两个装置20，以便将各来自两个排气涡轮增压器的压缩增压空气供应给根据本发明的这样的一个装置20。
在本发明的另一个有利的改进中，可以在图2的装置20的共用的壳体21上固定至少一个低温冷却器，其中这样的一个低温冷却器例如用于冷却机动车辆的多个电气部件和/或用于冷却空调系统的制冷剂。一个这样的低温冷却器然后被与根据本发明的装置20的这些增压空气冷却器22、23一样由相同的冷却空气所冲击或流动通过。以这种方式可以提高功能整合的水平。可以获得进一步的成本和重量的节省以及组装时间的减少。
根据本发明的另一个有利的改进，在根据本发明的装置20的共用的壳体21上可以构造多个支座和/或固定装置，尤其是用于电线、通水软管或管道的支座和/或固定装置。以这种方式可以进一步提高功能整合的水平。以这种方式有可能实现进一步的成本和重量的节省以及安装时间的减少。例如这就有可能将一个扫气鼓风机、一个鼓风机或者机械式或电的冲压空气阀(Stauluftklappen)整合到装置20的壳体21上。
如已经陈述的，图2的根据本发明的装置20具体被用在具有增压的内燃机的机动车辆中，该内燃机包括两个气缸列或气缸组，这些气缸列或气缸组分别具有一个排气涡轮增压器。在这种情况下，从这些排气涡轮增压器开始，在其中被压缩的增压空气被分开地供应给这些分开的进气室24、25，以便然后在对增压空气的冷却之后从这个共用的排气室32经由一个共用的节流阀以及一个共用的收集器而供应给该内燃机的这些气缸列或气缸组11的这些气缸。
在图3中示出了根据本发明的一个第二方面的一种装置35，其中图3的装置35也是以下情况，即两个增压空气冷却器37、38被定位或安排在一个共用的壳体36中。在图3的实施例中，这两个增压空气冷却器37和38被定位在这个共用的壳体36中，这样使得有待冷却的增压空气能够被引入装置35的一个共用的进气室39之中，确切地说是在箭头40的方向上经由这个进气室39的进气端口41。根据图3的装置35的这两个增压空气冷却器37和38的共用的进气室39是由这个共用的壳体36提供的。
引入这个共用的进气室39的有待冷却的增压空气从这个共用的进气室39引导经过这两个增压空气冷却器37和38，也就是说一个第一部分量的增压空气在箭头42的方向上被引导经过该增压空气冷却器37并且一个第二部分量的增压空气在箭头43的方向上被引导经过该增压空气冷却器38。
根据图3定位在装置35的共用的壳体36中的这两个增压空气冷却器37、38对应地配有分开的排气室44和45，这些排气室类似地是由这个共用的壳体36提供的。这两个分开的排气室44、45中的每一个具有一个排气口46和47，其中由增压空气冷却器37冷却的增压空气是从根据本发明的装置35中从排气室44在箭头48的方向上经由出气端口46而排出，而由增压空气冷却器38冷却的增压空气是从根据本发明的装置35中从该排气室45在箭头49的方向上经由该排气端口47而排出。
如果在一台具有两个气缸列或气缸组的内燃机上仅提供了一个排气涡轮增压器，通过该排气涡轮增压器一方面引导这两个气缸列的排气、并且通过该排气涡轮增压器另一方面压缩用于两个气缸列的增压空气，则按照图3的根据本发明的装置35尤其是被使用。在这种情况下，由该排气涡轮增压器为这两个气缸列压缩的增压空气在箭头40的方向上被引入该装置35的共用的进气室39中，并且从这些排气室44和45经由一些单独的节流阀以及一些单独的收集器被供应给这两个气缸列或气缸组的这些气缸。
在其余的细节上，图3的实施例与图2的实施例一致，这样为了避免不必要的重复，请参见以上陈述。
与图2中示出的结构相比，在图4中示出的根据本发明的用于增压空气冷却的装置20附加地具有一个分隔壁50，该分隔壁用于在该排气室32内有目的地引导增压空气，并且通过该分隔壁防止了这两股增压空气流在该装置20内的混合。
与图3中示出的结构相比，在图5中示出的根据本发明的用于增压空气冷却的装置35附加地具有一个分隔壁51，该分隔壁用于在该进气室39内有目的地引导增压空气，并且通过该分隔壁防止了这两股增压空气流在该装置35内的混合。
本发明涉及一种用于增压空气冷却、即用于冷却在至少一个排气涡轮增压器的压缩机中被压缩的并且待被供应给一个内燃机的增压空气的装置20、35，其中至少两个增压空气冷却器22、23被设置在一个共用的壳体21、36中，确切地说其方式为，使得有待冷却的增压空气能够经过由这个共用的壳体21提供的、分别一个单独的进气室24、25而被分开地供应给安排在这个共用的壳体21中的这些增压空气冷却器22、23，并且使得冷却的增压空气能够从安排在这个共用的壳体21中的这些增压空气冷却器22、23经过由这个共用的壳体21提供的一个共用的排气室32而被共同地排出。
参考标号清单
10内燃机
11气缸列/气缸组
12气缸
13排气涡轮增压器
14涡轮机
15压缩机
16空气过滤器
17增压空气冷却器
18节流阀
19收集器
20装置
21壳体
22增压空气冷却器
23增压空气冷却器
24进气室
25进气室
26箭头
27进气端口
28箭头
29进气端口
30箭头
31箭头
32排气室
33箭头
34排气端口
35装置
36壳体
37增压空气冷却器
38增压空气冷却器
39进气室
40箭头
41进气端口
42箭头
43箭头
44排气室
45排气室
46排气口
47排气口
48箭头
49箭头
50分隔壁
51分隔壁

Claims (8)

1.一种用于增压空气冷却的装置，即用于冷却在至少一个增压装置的压缩机中被压缩并且待被供应给一个内燃机的增压空气，其中至少两个增压空气冷却器(22，23)被设置在一个共用的壳体(21)中，即其方式为，使得有待冷却的增压空气可以经过由这个共用的壳体(21)提供的、分别一个单独的进气室(24，25)而被分开地供应给设置在该共用的壳体(21)中的这些增压空气冷却器(22，23)，并且使得冷却的增压空气能够从设置在该共用的壳体(21)中的这些增压空气冷却器(22，23)经过由这个共用的壳体(21)提供的一个共同的排气室(32)而被一同排出。
2.一种用于增压空气冷却的装置，即用于冷却在一个增压装置的压缩机中被压缩并且待被供应给一个内燃机的增压空气，其中至少两个增压空气冷却器(37，38)被设置在一个共用的壳体(36)中，即其方式为，使得有待冷却的增压空气可以经过由该共用的壳体(36)提供的一个共用的进气室(39)而被一同供应给设置在该共用的壳体(36)中的这些增压空气冷却器(37，38)，并且使得被冷却的增压空气可以从设置在该共用的壳体(36)中的这些增压空气冷却器(37，38)经过由这个共用的壳体(36)提供的、各一个单独的排气室(44，45)而被分开地排出。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置在该共用的壳体(21；36)中的这些增压空气冷却器(22，23；37，38)被有待冷却的增压空气以及冷却空气流过。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置在该共用的壳体(21；36)中的这些增压空气冷却器(22，23；37，38)被有待冷却的增压空气以及冷却水流过。
5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，在该共用的壳体(21；36)上定位了用于冷却电部件和/或用于冷却一个空调系统的空气的至少一个低温冷却器，即其方式为，使得这些增压空气冷却器(22，23；37，38)的冷却空气也用作这个或每个低温冷却器的冷却空气。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，在该共用的壳体(21，36)上构造了支座和/或固定装置，尤其是用于缆线、软管或管道的支座和/或固定装置。
7.一种具有增压的内燃机的机动车辆，该内燃机包括至少两个气缸列或气缸组，所述气缸列或气缸组分别具有多个气缸，每个气缸组分别配有一个单独的增压装置，例如一个排气涡轮增压器，并且在这些增压装置的每一个中被压缩的增压空气可被引导经过一个用于增压空气冷却的装置，以便在该压缩的增压空气被供应到这些气缸组的气缸中之前对所述被压缩的增压空气冷却，其特征在于，该用于增压空气冷却的装置(20)是按照权利要求1、3、4、5和6之一构造的，这样使得在这些增压装置的每一个中被压缩的增压空气可以分别经过一个分开的进气室(24，25)而被供应给一个分开的增压空气冷却器(22，23)，并且进而，在这些增压空气冷却器(22，23)中冷却的增压空气可以经过一个共用的排气室(32)并且经过一个共用的节流阀以及一个共用的收集器而供应给这些气缸组的气缸。
8.一种具有增压的内燃机的机动车辆，该内燃机包括至少两个气缸列或气缸组，所述气缸列或气缸组分别具有多个气缸，这些气缸组配有一个共用的增压装置，并且在该增压装置中压缩的增压空气可被引导经过一个用于增压空气冷却的装置，以便在该压缩的增压空气被供应到这些气缸组的气缸中之前对所述压缩的增压空气冷却，其特征在于，所述用于增压空气冷却的装置(35)是根据权利要求2、3、4和5之一构造的，使得在该共用的增压装置中压缩的增压空气可以经过一个共用的进气室(39)而被供应给用于每一个气缸组的一个分开的增压空气冷却器(37，38)，并且进而，在这些增压空气冷却器(37，38)中冷却的增压空气可以经过一些分开的排气室(44，45)并且经过一些分开的节流阀以及一些分开的收集器而被供应给相应的气缸组的这些气缸。
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