[發明專利]用于內燃發動機的增壓空氣引導元件

在審

• 申請號: 201380018839.1
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN104204442A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: B·巴金蒂;W·瑞貝雷恩;C·里克特;F·賽德爾
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒發動機有限及兩合公司
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04;F02M35/10;F01P3/02;F02F1/14
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明總體上涉及內燃發動機，更具體地涉及用于內燃發動機的增壓空氣系統和冷卻系統。

背景技術

中速內燃發動機包括大量構件。這些構件中的一些經受例如在氣缸單元的構件——諸如活塞——處進行維修。除物理磨損外，各種構件還可能遭遇化學活性物質，例如侵蝕性的燃料和排氣。

內燃發動機排出空氣污染物的復雜混合物。這些空氣污染物由諸如氮氧化物(NOX)的氣態化合物和也被稱為碳煙的固體顆粒物質組成。由于增強的環境保護意識，廢氣排放標準已變得越來越嚴格，可根據發動機的類型、發動機尺寸和/或發動機等級來規定由發動機排放到大氣中的NO_X和碳煙的量。

為了確保遵守對NO_X的規定，可實行用于使排氣混合到增壓空氣中的被稱為排氣再循環(EGR)的策略。EGR可降低NO_X排放。作為示例性的EGR系統，歐洲申請EP?2?218?896?A1公開了一種具有EGR的渦輪增壓發動機。作為另一示例，歐洲申請EP?2?333?292?A1公開了一種利用特別成形的混合管道構型進行排氣再循環的兩級渦輪增壓發動機。

除固有地遭受排氣的任何腐蝕的常規排氣系統外，EGR系統還通過向增壓空氣添加腐蝕性排氣而使增壓空氣系統的構件遭到排氣的腐蝕。

中速內燃發動機的大尺寸可能導致具有尺寸與燃燒發動機相似的大型增壓空氣系統和大型排氣系統。例如，增壓空氣或排氣管道可沿著內燃發動機從一個渦輪增壓器延伸到另一個渦輪增壓器。復雜的結構影響發動機的特定構件的可維修性(使用可靠性，耐用性)。

此外，中速內燃發動機可適于使用產生排氣——所述排氣對與之接觸的構件具有破壞性、例如腐蝕性——的燃料，諸如柴油、輕燃料油(LFO)、重燃料油(HFO)、包括第一代生物燃料(例如，棕櫚油、菜籽油、基于動物脂肪的油)和第二代生物燃料(例如，由非食品種子——即廢生物質——制成的油)的替代燃料。

本發明至少部分地針對改善或克服現有技術系統的一個或多個方面。

發明內容

根據本發明的一方面，用于具有多個氣缸單元的內燃發動機的進氣歧管的增壓空氣引導元件可包括通流部段和位于該通流部段的氣缸單元側的供給部段，所述通流部段包括使增壓空氣引導元件的前側與增壓空氣引導元件的后側流體連通的第一通路，所述供給部段包括使增壓空氣引導元件的頂側與第一通路流體連通的第二通路。所述增壓空氣引導元件還可包括結合到所述增壓空氣引導元件的壁結構中的冷卻水通道系統，所述冷卻水通道系統包括位于所述通流部段的氣缸單元側朝向所述增壓空氣引導元件的頂側敞開的至少一個開口、和位于所述增壓空氣引導元件的可接近側的至少一個開口，所述可接近側與所述氣缸單元側對向。

根據本發明的另一方面，用于安裝至內燃發動機的發動機缸體的水環元件可包括具有環繞通孔的壁結構以在所述水環元件的安裝狀態下提供用于相應的氣缸襯套的通路的氣缸襯套部段、和用于在水環元件的安裝狀態下冷卻氣缸襯套的冷卻系統，其中，所述冷卻系統可具有導管結構，所述導管結構具有位于所述壁結構的外側的至少一個開口，所述至少一個開口朝向所述水環元件的發動機缸體側敞開。

根據另一方面，一種內燃發動機可包括發動機缸體，所述發動機缸體具有：頂側；第一端側和第二端側，所述第二端側與所述第一端側對向；安裝在所述頂側并具有延伸到所述發動機缸體中的氣缸襯套的多個氣缸單元；和增壓空氣系統，所述增壓空氣系統包括用于將增壓空氣分配給所述多個氣缸單元中的每一個氣缸單元的進氣歧管，其中所述進氣歧管包括多個如上所述的增壓空氣引導元件。所述內燃發動機還可包括多個如上所述的水環元件，每個所述水環元件都安裝在所述頂側，使得每個水環元件的冷卻系統的所述至少一個開口和相應的增壓空氣元件的冷卻水通道系統的所述至少一個開口流體連通。

在增壓空氣引導元件的一些實施例中，所述冷卻水通道系統可包括供給通道和返回通道，所述供給通道和返回通道都具有位于所述通流部段的所述氣缸單元側的開口，所述開口基本上在第二排出開口敞開的方向上敞開。

在一些實施例中，增壓空氣引導元件可以是一體式鑄造部件。附加地或替代地，水環元件可以是一體式鑄造部件。

在一些實施例中，多個增壓空氣引導元件可構造成提供從壓縮的出口到氣缸單元中的每一者的流體連通結構。

一般而言，與集成在發動機缸體內的內部進氣歧管相比，位于發動機缸體外部的進氣歧管可提供良好的接近且可易于安裝、操作和更換。這特別是適用于由增壓空氣引導元件組成的進氣歧管。