本发明涉及一种用于内燃机的进气系统和用于制造进气系统的方法。
背景技术
内燃机的燃烧室通过进气系统被供应用于燃烧燃油的新鲜空气。该进气系统具有不同的空气流道。这些空气流道包括气缸盖中的通入到燃烧室中的进入通道。在该进入通道的上游设置了空气供应通道，该空气供应通道例如可以把进入空气分配给一个或多个气缸。进气系统可以具有其它组件，比如压缩机和增压空气冷却器。
在内燃机工作时，内燃机变热。特别地，安装到内燃机上的气缸盖变热。希望进入空气在流入到燃烧室中时具有低的温度，进而具有高的密度。进入空气可以在例如被压缩机压缩时变热，或者因在工作中变热的气缸盖的热传递而变热。
us4,300,494a公开了一种具有低油耗的汽油机。内燃机具有在气缸盖中的进入通道，该进入通道用热绝缘的材料予以涂层。
de4006583a1公开了一种柴油机。在该柴油机的气缸盖中的吸气道设置有热绝缘的护衬，该护衬由陶瓷材料构成。
jp2016118132(a)公开了用于在内燃机的气缸盖中的吸气道的热绝缘部件。
已知的这些措施可能尚不充分，致使新鲜空气仍总是都以太高的温度流入到内燃机的燃烧室中。
技术实现要素：
本发明的目的因此是，提出一种进气系统，其能实现把较冷的新鲜空气供应给内燃机的燃烧室。
该目的通过一种根据独立权利要求的进气系统得以实现。也公开了根据独立权利要求的用于该进气系统的制造方法。有利的改进在从属权利要求和说明书中给出。
进气系统具有气缸盖，气缸盖带有进入通道，用于把进入空气导入到内燃机的燃烧室中。进气系统还具有空气供应管节段，该空气供应管节段与气缸盖连接，且至少部分地形成通入到进入通道中的空气供应通道。此外，在空气供应通道中设置了热绝缘部，用于减少传递至在空气供应通道中流动的进入空气的热量。通过设置热绝缘部，可以使得进入空气在流经空气供应通道时减少变热。由于进入空气减少变热，进入空气的密度并不明显地减小。由此可以有更多的进入空气流入到燃烧室中。这可以提高内燃机的效率，进而在这种情况下有助于消耗更少的燃油。
空气供应管节段可以构造成空气分配管节段，用于把进入空气分配到内燃机的多个气缸上。
空气供应通道设置在进入通道的上游。
热绝缘部可以贴靠在空气供应通道的内壁面上。
空气供应管节段可以具有开口的型部，例如u-型部。
热绝缘部可以由耐受废气的材料制成，从而例如在带有废气反馈的实施方式中热绝缘部不会因废气而出现受损。
进气系统可以在空气供应管节段上游具有压缩机和/或增压空气冷却器。
气缸盖可以是单气缸-气缸盖或多气缸-气缸盖。
在一种设计变型中，空气供应管节段和热绝缘部由不同的材料制成。空气供应管节段可以特别是由金属合金、优选铝合金制成。替代地或补充地，热绝缘部可以特别是由塑料、橡胶和/或硅酮制成。由此可以例如由承载性的具有高的导热能力的金属合金制得空气供应管节段。相反，热绝缘部可以由具有低的导热能力的材料制成。
特别地，热绝缘部可以具有比空气供应管节段外壁的导热能力小的导热能力。
在另一种设计变型中，热绝缘部具有小于1w/(m·k)，特别是小于0.5w/(m·k)，优选小于0.1w/(m·k)的导热能力。由此可以明显减少传递至在空气供应通道中流动的进入空气的热量。
在一个实施例中，空气供应管节段安装到、特别是旋拧到气缸盖上。替代地，空气供应管节段和气缸盖彼此整体地由一整块构成，特别是形成整体的铸件。所提出的热绝缘部因而既可应用在带有安装的空气供应管节段的实施方式中，又可应用在带有浇铸的空气供应管节段的实施方式中。
在另一实施例中，热绝缘部具有内衬，特别是衬里。该内衬贴靠在空气供应通道的内壁面上。补充地，内衬可以特别是具有粘接层，用于把内衬粘接到空气供应通道的内壁面上。
在一种改进中，内衬被构造成柔性的、特别是可折叠的内衬。这可以便于把内衬安装在空气供应通道中。
在一种有利的改进中，内衬采用3d打印方法制得。由此也能以合理的消耗产生内衬的复杂的造型和精细的结构，用于模仿空气供应通道的内轮廓。
有利地，内衬附加地用作在气缸盖与空气供应管节段之间的过渡处的密封件。特别地，在有些实施方式中，空气供应管节段安装到气缸盖上，对于这些实施方式，可以通过内衬来改善空气供应管节段与气缸盖之间的密封。
在一个实施方式中，热绝缘部具有涂层。该涂层施加到空气供应通道的内壁面上。例如，该涂层可以通过喷涂方法予以施加。该涂层可以替代于或补充于内衬(衬里)而设置。涂层和内衬可以并排地或叠置地布置。
在一种改进中，热绝缘部附加地被设计用于抑制在内燃机的工作中在吸气通道内出现的吸气噪声，和/或用于给吸气通道隔音。为此，热绝缘部可以例如被设计用于引起在吸气通道内的声波(例如加强的或显著的)反射(隔音)，或者通过吸收来减小声音强度(消音)。这可以特别是导致在空气供应管节段外部感觉到的噪声减小了声强和/或改变了频率范围。这种声音效果可以特别是由热绝缘部的形状和/或材料/材料混合物引起。
在另一实施方式中，热绝缘部附加地设置在气缸盖的进入通道中。进入通道中的热绝缘部可以具有进入通道内壁面的涂层，和/或具有贴靠在该内壁面上的、特别是柔性的、优选可折叠的内衬例如衬里。这具有如下优点：进入空气的变热不仅在空气供应通道中、而且在进入通道中，都可以得到减小。
进入通道尤其是弯曲的。进入通道朝向燃烧室开口。进入通道的燃烧室开口可以被提升阀(圆盘阀)封闭。
空气供应通道可以基本上直线地伸展。空气供应通道(空气供应管节段)可以特别是沿着内燃机的并排布置的一排气缸伸展。
空气供应通道可以构造成空气供应分配通道，其带有用于多个进入通道的多个出口。这些进入通道可以通至内燃机的相同的或者特别是多个燃烧室。
空气供应管节段特别是构造成承载性的部件和/或铸件，优选金属铸件，用于安装内燃机的一个或多个组件。
在一个实施例中，气缸盖部分地形成了空气供应通道。气缸盖特别是形成了空气供应通道的通入到进入通道中的输出区域。替代地，空气供应管节段完全形成了空气供应通道。
热绝缘部的壁厚可以经过选择，从而保证空气供应通道中的进入空气的充分的热绝缘。空气供应管节段的壁厚可以经过选择，从而保证空气供应管节段的承载功能。
在另一实施例中，热绝缘部和空气供应管节段限定了空气供应通道的共同的壁厚。热绝缘部具有的壁厚处在小于共同壁厚的50％的范围内，特别是介于共同壁厚的30％和40％之间。由此一方面可以实现良好的热绝缘，另一方面能够实现空气供应管节段的承载功能。
热绝缘部可以例如具有大约3mm、优选小于3mm的厚度。
本发明还涉及一种带有如这里公开的进气系统的机动车、特别是商用车。
此外，本发明涉及一种用于制造内燃机进气系统的方法。该方法包括：浇铸气缸盖，其带有进入通道和浇铸的空气供应管节段。该空气供应管节段与气缸盖形成通入到进入通道中的空气供应通道。进入通道具有燃烧室开口，空气供应通道具有用于进入空气的入口。该方法还包括：把具有折叠的内衬特别是衬里的热绝缘部经由燃烧室开口或入口引入到空气供应通道中。该方法还包括：使得内衬在空气供应通道中展开，从而内衬贴靠到空气供应通道的内壁面上。
由此可以在浇铸的空气供应管节段中设置热绝缘部。
另外，本发明涉及用于制造内燃机的进气系统的另一种方法。该方法包括：浇铸空气供应管节段，以便安装到气缸盖上。空气供应管节段可这样安装：使得至少部分地由空气供应管节段构成的空气供应通道通入到气缸盖的进入通道中。该方法包括：利用涂层给空气供应通道的内壁面涂层以作为热绝缘部。替代地或附加地，该方法可以包括：把作为热绝缘部的内衬特别是衬里放入到或者引入到空气供应通道中。该方法还包括：把空气供应管节段安装到气缸盖上。
由此可以采用不同的方式将热绝缘部设置在安装的空气供应管节段中。
空气供应管节段的安装可以特别是在引入内衬之前、放入内衬之后或者在给内壁面涂层之后发生。内衬可以例如折叠地经由空气供应通道的入口或进入通道的燃烧室开口而引入到空气供应通道中，并可以在空气供应通道中展开。
用于制造进气系统的方法可以制得这里公开的进气系统。
附图说明
本发明的前述优选实施方式和特征可任意地相互组合。下面参照附图介绍本发明的其它细节和优点。其中：
图1为气缸盖的立体图，其带有安装上的空气供应管节段；
图2a为该气缸盖的立体图；
图2b为该空气供应管节段的立体图；
图3为在第一示范性的实施方式中的该气缸盖和该空气供应管节段的剖视图；
图4为在第二示范性的实施方式中的该气缸盖和该空气供应管节段的剖视图；
图5为在第三示范性的实施方式中的该气缸盖和该空气供应管节段的剖视图；和
图6为在第四示范性的实施方式中的该气缸盖和该空气供应管节段的剖视图。
这些图中所示的各实施方式至少部分地一致，因而给类似的或相同的部分标有相同的附图标记，在其阐述时，也参见针对其它实施方式或附图的说明，以避免重复。
具体实施方式
图1示出未详细绘出的内燃机的气缸盖10和空气供应管节段12。该内燃机例如可以用于驱动商用车。该商用车尤其可以是公交车或载重车。该空气供应管节段12与该气缸盖10连接。气缸盖10和空气供应管节段12形成了进气系统14。该进气系统14可以是增压空气系统或吸气系统。在图2a中示出了无空气供应管节段12的气缸盖10。在图2b中示出了无气缸盖10的空气供应管节段12。
气缸盖10可以为了密封一个或多个气缸而安装到内燃机的发动机缸体(未示出)上。在示出的实施方式中，气缸盖10是多气缸-气缸盖，其可安装到多个并排布置的气缸上。替代地，气缸盖也可以设计为用于单个气缸的单气缸-气缸盖。
如图2a中所示，气缸盖10具有多个进入通道16，这些进入通道在安装状态下通至内燃机的燃烧室。进入空气(新鲜空气)经由这些进入通道16供应给燃烧室。在有些实施方式中，可以经由进入通道16附加地把反馈的废气和/或空气-燃油混合物导入到燃烧室中。
进入空气经由空气供应通道18(见图1和图2b)被引导至进入通道16。空气供应通道18通入到进入通道16中。空气供应管节段12可以通过多个螺旋连接件安装到气缸盖10上。具体地，可以把螺钉(未示出)穿过空气供应管节段12中的螺钉孔20，并拧入到气缸盖10上的相应的安装孔22中。为明了起见，在图1、图2a和图2b中仅示出两个螺钉孔20和两个安装孔22。
空气供应通道18在气缸盖10与空气供应管节段12之间形成。空气供应管节段12为此具有开口的型部，该型部与气缸盖10上的开口的型部配合。在所示实施方式中，空气供应管节段12的开口的型部是u-型部。然而，视要求和安装空间而定，也可以考虑空气供应管节段12的其它型部形式。
在其它实施方式中，空气供应通道18可以完全由空气供应管节段12构成。同样可行的是，将空气供应管节段12直接浇铸到气缸盖10上。换句话说，气缸盖10可以在浇铸过程中与空气供应管节段12一起浇铸成一个整体的浇铸件。在此，气缸盖10例如形成空气供应通道18的通入到进入通道16中的输出区域。
空气供应通道18基本上直线地在纵向上沿着气缸盖10的(纵向)延伸。空气供应通道18的延展可以适配于外围构件的布置，例如以便绕过这些外围构件。空气供应通道18被构造成分配管道。从入口24，进入空气由空气供应通道18引导至多个进入通道16。该入口24可以布置在空气供应管节段12的一端，和/或布置在空气供应管节段12的两端之间的任何位置。为此，空气供应通道18可以具有用于多个进入通道16的多个出口。换句话说，空气供应管节段12可以构造成空气供应分配管节段。
空气供应管节段12被构造成承载部件，在该承载部件上可以安装内燃机的一个或多个其它的组件。空气供应管节段12特别是由金属合金比如铝合金制成。空气供应管节段12可以是浇铸件，例如压铸件。
进气系统14可以附加地具有增压空气冷却器(未示出)和/或压缩机(未示出)。增压空气冷却器和压缩机可以设置在(空气供应通道18的)空气供应管节段12的入口24的上游。压缩机可以压缩进入空气，并且例如是涡轮增压器的一部分。增压空气冷却器可以使得例如通过压缩变热的进入空气在流过时冷却。
图3～图6中所示为根据本发明的不同的增压空气系统的剖视图。剖切面在此经过选择，从而在每一示例中进入通道16的中轴线a都在该剖切面内伸展。
图3示出了一个实施例，在该实施例中，气缸盖10和空气供应管节段12分开地构造。特别地，如上面参照图1～图2b所述，将空气供应管节段12旋拧到气缸盖10上。
空气供应通道18直线地沿着纵轴线b延伸。纵轴线b基本上垂直于进入通道16的中轴线a。特别地，纵轴线b基本上垂直于多个进入通道16的全部中轴线a。
在空气供应通道18中流动的进入空气经由空气供应通道18的出口26流入到进入通道16的入口28中。于是，空气经由弯曲的进入通道16流入到燃烧腔中。提升阀(未示出)特别是圆盘阀可以部分地延伸穿过进入通道16。提升阀安置在容纳部30中，且用于打开和关闭进入通道16的燃烧腔开口32。
在空气供应通道18中设置了热绝缘部34。该热绝缘部34减少传递到流经空气供应通道18的进入空气上的热量。所述热量特别是来自于在工作中变热的气缸盖10和在工作中变热的内燃机周围空气。
热绝缘部34可以由塑料例如热塑性塑料、橡胶和/或硅酮制成。作为硅酮，特别是考虑用于汽车制造的硅酮。作为橡胶，例如可以采用fkm(氟碳橡胶)或fpm(氟聚合物橡胶)。
热绝缘部34特别是由不同于空气供应管节段12的材料构成。空气供应管节段12由可承载的材料比如导热能力强的金属构成，而热绝缘部34具有很小的导热能力。热绝缘部34的导热能力例如小于5w/(m·k)，特别是小于1w/(m·k)，优选小于0.1w/(m·k)。
热绝缘部34可以具有平滑的表面，以便能实现尽可能均匀地流经空气供应通道18。
在所示实施方式中，热绝缘部34具有涂层36。该涂层36至少部分地覆盖空气供应通道18(空气供应管节段12)的内壁面38。涂层36可以例如采用喷涂方法(例如注塑方法)予以施加。在喷涂方法中，可以例如施加碳纤维增强的热塑性塑料，比如pa66-cf35。当然也可以考虑其它涂层方法。通常，在空气供应管节段12安装到气缸盖10上之前，把涂层36施加到内壁面38上。
在空气供应管节段12的区域中，空气供应通道18具有壁厚d。该壁厚d作为涂层36(热绝缘部34)的壁厚(厚度)d1与空气供应管节段12的外壁的壁厚d2之和得到。涂层36的壁厚d1可以例如如此设计大小，使得它大约处在壁厚d的30％和40％之间的范围内。热绝缘部34的壁厚特别是经过选择，从而实际上实现足够的热绝缘的效果。
研究表明，热绝缘部(形式为内衬或涂层)的这种壁厚能实现与例如完全由塑料制成的空气供应管节段相仿的热绝缘。这些塑料供应管虽然能提供良好的热绝缘，却不是能把内燃机的其它组件安装在其上的可承载的构件。
图4示出了一个实施例，在该实施例中，气缸盖10和空气供应管节段12一体地构造成铸件。将空气供应管节段12浇铸到气缸盖10上。特别地，空气供应管节段12和气缸盖10以通常的浇铸方法构造。
在所示实施方式中，热绝缘部34构造成衬里形式的内衬40。内衬40设置在空气供应通道18中，并延伸到进入通道16中。内衬40贴靠在内壁面38上。内衬40可以单层地或者多层地构造。内衬40可以一体地构造，或者多部分地构造。在所示实施方式中，内衬40部分地伸展到进入通道16中。
内衬40可以具有粘接层(粘接覆层)或多个粘接部位，内衬40利用其被粘接在内壁面38上。内衬40也可以用另一种合适的固定方式固定在内壁上。但也可行的是，规定内衬40无粘接层或固定方式，例如如果内衬40被构造为使得它可以支撑到内壁面38上的话。内衬40的外轮廓与内壁面38的轮廓相仿，因此贴靠到内壁面38上。对于增压的电机来说，在正常工作中，在空气供应通道18内产生超压。该超压使得内衬40顶压到内壁面38上，并且防止内衬40并非所愿地滑落。然而在节流阀关闭时，即使对于增压的电机，也会在空气供应通道18内产生欠压，从而在此也要做好预防，以便防止内衬从内壁面脱离。
内衬40可以是柔性的，从而它特别是可折叠的。内衬40可以在折叠状态下经由燃烧腔开口32或入口24(见图1)引入到空气供应通道18中。在空气供应通道18中，内衬40可以展开，并贴靠到内壁面38上。
内衬40也可以应用在如下实施方式中，在这些实施方式中，空气供应管节段12安装到气缸盖10上。在这里，在安装空气供应管节段12之前，可以把内衬40置入到空气供应管节段12中。同样可行的是，内衬40在安装空气供应管节段12之后经由燃烧腔开口32或入口34(见图1)引入到空气供应通道18中。
在安装有空气供应管节段12的实施方式中，内衬40可以附加地适当设计大小，从而它遮盖气缸盖10与空气供应管节段12之间的接口(过渡部)。这样就能将内衬40附加地用作气缸盖10与空气供应管节段12之间的密封件。
内衬40可以例如采用3d打印方法制得。在这种3d打印方法中，内衬40可以例如作为热塑性的聚氨酯被3d打印机打印。
图5示出另一种实施方式，在该实施方式中，热绝缘部34附加地部分地设置在进入通道16中。在此，绝缘部34由涂层36和内衬40构成。内衬40在空气供应通道18的输出区域中延伸，且部分地在进入通道16中延伸。该内衬40可以类似于参照图4所述的实施方式的内衬40来制造和布置。内衬40可以特别是经过构造，使得它覆盖气缸盖10与空气供应管节段12之间的接触区域，以便密封(未示出)。
在有些实施方式中，热绝缘部34可以附加地在进入通道16中具有进入通道16的内壁面的涂层，和/或具有贴靠在进入通道16的内壁面上的内衬。
图6示出另一实施例，在该实施例中，热绝缘部34由设置在空气供应通道18中的内衬40构成。在所示实施方式中，空气供应管节段12仅仅设置成一种旋拧到气缸盖10上的盖件。空气供应通道18绝大部分由气缸盖10构成。内衬40可以例如经由燃烧腔开口32或空气供应通道18的入口插入，并在空气供应通道18中在已经安装空气供应管节段12的情况下展开。
本领域技术人员认识到，这里公开的进气系统可以采用各种不同的制造方法，这些方法可根据热绝缘部的构造而组合。
在一个实施方式中，空气供应管节段浇铸到气缸盖上，并且热绝缘部34具有内衬40(见图4)，在该实施方式中，内衬40可以经由燃烧腔开口32或入口24伸入到空气供应通道18中。为此，内衬40在插入之前折叠。在空气供应通道18中，内衬40展开。内衬40于是以其适配的外轮廓贴靠在空气供应通道18的内轮廓上。
在一个实施例中，空气供应管节段12安装到气缸盖10上，并且热绝缘部34具有内衬40(例如参见图6)，在该实施方式中，在空气供应管节段12安装到气缸盖10上之前或之后，内衬40可以设置在空气供应通道18中。特别地，在一些实施方式中，空气供应通道18完全地或主要地构造在空气供应管节段12中，在这些实施方式中，在空气供应管节段12安装到气缸盖10上之前，内衬40可以放置到空气供应管节段12中。在一些实施方式中(例如参见图6)，空气供应通道18构造在空气供应管节段12与气缸盖10之间，在这些实施方式中，内衬40可以优选在空气供应管节段12安装到气缸盖10上之后经由燃烧腔开口32或入口24插入。
在一种设计变型中，空气供应管节段12安装到气缸盖10上，并且热绝缘部34具有涂层36(例如参见图3)，在该设计变型中，可以特别是在安装空气供应管节段12之前施加施加涂层36。
本发明并不局限于上述优选的实施例。确切地说，可以有多种同样采用本发明的构思、因而落入保护范围内的改型和变型。本发明特别是也要求保护从属权利要求的主题和特征，而独立于所引用的权利要求。
附图标记清单
10气缸盖
12空气供应管节段(空气供应分配管)
14进气系统
16进入通道
18空气供应通道
20螺钉孔
22安装孔
24空气供应通道的入口
26空气供应通道的出口
28进入通道的入口
30提升阀的容纳部
32燃烧腔开口
34热绝缘部
36涂层
38空气供应通道/空气供应管节段的内壁面
40内衬(衬里)