阅读说明：本技术 进气系统总成和用于制造所述总成的方法 (Air intake system assembly and method for manufacturing said assembly ) 是由 大卫·弗里斯克 维克托·马丁内兹 约翰·杰弗里·法伊弗 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“进气系统总成和用于制造所述总成的方法”。一种进气系统总成包括进气歧管和晶格结构,所述进气歧管包括限定与进气门流体连通的内部导管的外壳,所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸。所述晶格结构包括多个交叉的壁,并且所述晶格结构和所述外壳形成连续的材料块。(The present disclosure provides "air induction system assemblies and methods for manufacturing the same". An intake system assembly includes an intake manifold including a housing defining an internal conduit in fluid communication with an intake valve, and a lattice structure extending from an outer surface of the housing. The lattice structure includes a plurality of intersecting walls, and the lattice structure and the housing form a continuous block of material.)

进气系统总成和用于制造所述总成的方法

技术领域

本描述总体上涉及具有进气歧管和晶格结构的进气系统总成。

背景技术

在某些发动机设计中，进气被冷却以向发动机的气缸递送密度增加的空气，从而提高燃烧效率。举例来说，已经在具有压缩机、排气再循环(EGR)布置、以上的组合等的发动机中采用中间冷却器和其他液体冷却剂热交换器。

例如，US 2013/0220289公开了一种进气总成，所述进气总成具有一体形成到进气歧管中的增压空气冷却器。增压空气冷却器引导冷却液通过歧管中的通道以冷却压缩进气气流，从而降低进气的温度。然而，发明人已经认识到US 2013/0220289中公开的进气总成所具有的若干问题。举例来说，US 2013/0220289中公开的增压空气冷却器的结构可能是复杂的，因此增加了总成的建造成本和出现劣化、故障、事故等的可能性。此外，增压空气冷却器还可能会增加进气气流的损耗，因而减少通过涡轮增压器空气压缩实现的一些效率增益。此外，增压空气冷却器的易劣化性可能会导致消费者的维修成本和可靠性相关问题增加。

发明内容

为了克服前面提及的问题中的至少一些，在一个实例中，提供了一种进气系统总成。所述进气系统总成包括进气歧管和晶格结构，所述进气歧管具有限定与进气门流体连通的内部导管的外壳，且所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸。晶格结构包括多个交叉的壁，并且与进气歧管的外壳形成连续材料块。所述晶格结构不仅为进气歧管提供结构加固，而且还允许从经由延伸通过晶格结构的气流风道经过歧管的气流提取热量。以这种方式，晶格结构充当空气对空气热交换器，并且充当进气歧管的结构构件。

晶格结构和歧管外壳可以以增材方式制造，以形成连续的形状。晶格结构和歧管外壳二者的增材制造允许设计出更为复杂的形状，诸如沿着结构的高度、宽度和/或长度弯曲的网格结构。

应当理解，提供以上发明内容以便以简化形式介绍一系列概念，所述概念在

具体实施方式

中进一步描述。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由在具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出包括具有进气系统总成的发动机的车辆的示意图，所述进气系统总成具有进气歧管和晶格结构。

图2示出进气系统总成的实例。

图3示出图2中示出的进气系统总成的俯视图。

图4示出图2中示出的进气系统总成中的晶格结构的详细视图。

图5示出进气系统总成的另一实例。

图6至图9示出可以包括在图2和图5中示出的进气系统总成中的晶格结构中的晶胞的不同实例。

图10示出一种用于制造进气系统总成的方法。

图11示出一种用于制造进气系统总成的更详细的方法。

具体实施方式

本文描述了一种进气系统，所述进气系统包括以增材方式制造的结构总成。所述总成具有进气歧管和晶格结构，所述晶格结构从歧管的外壳的外表面延伸。由于是增材制造，所以进气歧管和晶格结构形成了连续的形状。另外，晶格结构具有多个交叉的壁，所述多个交叉的壁用于以下双重用途：对歧管进行加固，以及提供从流动通过歧管的进气中吸出热量的气流通道。因此，与包括分开制造的部件的先前进气系统相比，晶格结构既实现了增加的歧管结构加固，又实现了增加的排热能力。具体地，通过对进气歧管和晶格结构进行增材制造，可以形成结构比采用分开制造的歧管和热交换器的先前系统更为复杂的连续形状。举例来说，晶格结构可以包括壁，所述壁具有沿其长度、宽度和/或高度弯曲的2维弯曲。以这种方式制造进气歧管和晶格结构允许对晶格结构的结构加固和热量传递特征进行协调，以满足终端用途设计目标。这种设计目标可以包括增加从流动通过进气歧管的进气移除的热量的量，以及增加总成的强度重量比。因此，在实现期望的热量传递和结构加固目标的同时，所述总成可以适于多种多样的进气系统布置。

图1示出包括发动机和具有总成的进气系统的车辆的示意图，所述总成具有进气歧管和晶格结构。图2示出包括以增材方式制造的进气歧管和晶格结构的进气系统总成的实例。图3示出图2中示出的进气系统总成的俯视图。图4示出图2中示出的晶格结构的一部分的详细视图。图5示出进气系统总成的另一实例。图6至图9示出可以包括在图2至图5中示出的进气系统总成中的晶格结构中的晶胞的不同实例。图10示出一种用于制造进气歧管总成的方法。图11示出一种用于制造进气歧管总成的更详细的方法。

图1示出包括内燃发动机102的车辆100的示意图。虽然图1提供了各种发动机和发动机系统部件的示意图，但是应当了解，所述部件中的至少一些可以具有不同的空间位置和比图1中示出的部件更高的结构复杂性。具体地，图2至图4中示出了图1中示出的进气系统总成120的详细实例，并且在本文中更加详细地进行描述。

图1中还示出了向气缸106提供进气的进气系统104。应当了解，气缸可以被称作燃烧室。气缸106可以被概念地划分成第一气缸组108和第二气缸组110。每一气缸组包括一个或多个气缸。具体地，在示出的实例中，第一气缸组108和第二气缸组110分别包括三个气缸。然而，已经设想了具有另外数量气缸(例如，单个气缸、不止三个气缸等)的气缸组。此外，已经设想了具有一个气缸组的发动机，诸如直列气缸配置、单个气缸发动机等。

活塞112定位在气缸106中的每个中。活塞112经由活塞杆(未示出)和/或其他合适的机械部件联接到曲轴114。因此，活塞的往复运动可以转换成曲轴旋转运动。应当了解，曲轴114可以联接到变速器，从而向驱动轮(未示出)提供原动力。

进气系统104包括进气导管116和联接到进气导管的节气门118。节气门118被配置成调节提供给气缸106的气流的量。举例来说，节气门118可以包括可旋转的板，从而改变传递通过所述可旋转的板的进气的流率。然而，已经设想了众多节气门配置。

在一个实例中，可以经由涡轮增压器和/或机械增压器使发动机102升压。因此，发动机102可以包括压缩机117，所述压缩机117被设计成增加流动通过所述压缩机117的气体的压力。压缩机117可以包括具有叶片的转子，所述叶片围绕轴旋转，以实现进气气流的压力增加。然而，已经设想了其他类型的压缩机。此外，在其他实例中，压缩机117可以从进气系统省略。应当了解，在一个实例中，压缩机117可以旋转地联接到定位在排气系统140中的涡轮机(未示出)。然而，在其他实例中，压缩机117可以旋转地联接到曲轴114。

在所描绘的实例中，节气门118将空气馈送到进气系统总成120。图1中示意性地示出了进气系统总成120。然而，应当了解，进气系统总成120具有比图1中示出的总成更高的结构复杂性。本文相关于图2至图4更加详细地描述了进气系统总成120的结构特征。

进气系统总成120包括进气歧管122，所述进气歧管122包括第一区段124和第二区段126。在示出的实例中，第一区段124与第二区段126间隔开。因此，第一区段124和第二区段126可以是流体地分开的离散区段。以这种方式，通过每一区段的气流可以是离散的。然而，在其他实例中，所述区段可以具有不同的配置。举例来说，所述区段可以共用共同的入口，并且然后沿着歧管的长度分开，和/或共用共同的壁，所述壁限定每一区段中的内部气流导管。第一区段124具有流道128，所述流道128从所述第一区段124延伸，并且将进气歧管122流体地联接到第一气缸组108中的气缸。同样地，第二区段126具有流道130，所述流道130从所述第二区段126延伸，并且将进气歧管122流体地联接到第二气缸组110中的气缸。以这种方式，进气歧管122可以将空气馈送给气缸106。流道128和130被示为彼此间隔开的独立导管。然而，已经设想了其他流道布局。举例来说，流道可以是共用邻接的壁的流体地分开的导管。

应当了解，在其他实例中，进气歧管122可以被形成为单个区段。在这种实例中，进气歧管的外壳可以用连续的材料形成连续的形状，在一个实例中，所述连续的材料未被连接接头、接缝中断并且不具有用连接元件(诸如，螺栓或螺钉)或胶水/粘合剂固持在一起的独立块。然而，在其他实例中，进气歧管可以包括不止两个离散区段。在这种实例中，进气歧管的区段可以彼此间隔开。

进气系统总成120还包括晶格结构132。如本文所描述，晶格结构是具有晶胞的几何结构，所述晶胞沿一个或多个轴线重复(例如，镶嵌)以使得晶胞之间无间隙。在一些实例中，晶胞中的每个可以包括以预确定角度在节点处连接的区段。应当了解，晶格结构的增材制造可以允许晶胞具有诸如弯曲区段、锥形区段等较高的结构复杂性，与诸如铸造、挤出等其他制造技术相比，这允许更大量的热量传递。在一个实例中，晶胞可以形成微观结构，所述微观结构可以布置成宏观结构。举例来说，晶格结构中的壁可以分别由多个晶胞的独立集合形成。又可以对壁进行布置，以使得它们交叉以形成气流通道，从而形成宏观结构。然而，在其他实例中，晶胞可以直接形成宏观结构。举例来说，晶胞可以是围绕气流通道的平行四边形。然而，已经设想了众多晶胞结构和布置。

晶格结构132在进气歧管122的第一区段124与第二区段126之间延伸。晶格结构132和进气歧管122可以以增材方式制造，以使得形成连续且不中断的形状。具体地，在一个实例中，进气歧管122和晶格结构132可以由连续的材料形成，所述连续的材料未被连接接头、接缝中断并且不具有用连接元件(诸如，螺栓或螺钉)或胶水/粘合剂固持在一起的独立块。

晶格结构132包括多个交叉的壁，在本文中相关于图2至图9更加详细地描述。晶格结构132被设计成增加进气歧管的结构完整性，并且增加从流动通过进气歧管的空气移除的热量的量。在一些实例中，晶格结构132还可以设计有顺应特征。具体地，晶格结构可以被设计成作为空气对空气热交换器起作用，以实现从晶格结构到周围环境中的空气的热量传递。在这种实例中，晶格结构还用于对进气歧管122进行结构加固。交叉的壁之间的空气通道可以用作热交换器机构的一部分。以这种方式，可以降低经过进气歧管的进气的温度，因而增加进入气缸下游的进气的密度。因此，可以提高发动机燃烧效率，并且可以减少排放。在一个实例中，在增压发动机的情况下，当进气系统总成中使用晶格结构时，在一些实例中可以减小发动机中的空气对液体热交换器(例如，增压空气冷却器)的尺寸，或者在其他实例中可以省略。当进气系统中使用晶格结构时，也可以减小计划用于冷却排气再循环流的冷却器的尺寸。因此，可以减小进气系统的成本和尺寸。因此，可以视需要将进气系统有效地装在车辆中，并且可以减小进气系统的成本。

进气系统总成120可以由连续材料块形成。以这种方式，进气系统总成120可以具有完整的形状。为此，进气系统总成120可能不具有与所述总成的其他区段不连续(例如，分离)的任何离散的区段。因此，晶格结构的壁之间的接口以及歧管区段之间的接口可以是无缝的。也就是说，在一个实例中，晶格结构132与歧管区段124和126之间的接口处可能不存在焊缝、机械附接装置(例如，螺钉、螺栓等)。

此外，进气系统总成120的该连续且不中断的形状可以通过增材制造过程(例如，3-D打印过程)实现。因此，进气系统总成120可以分层打印。用连续的样式制造进气系统总成120增加了总成的结构完整性，并且与分开制造部件并且然后焊接、栓接和/或以其他方式将部件机械地附接在一起的先前制造过程相比，可以降低制造成本。应当了解，进气系统总成120还可以由单一类型的材料(例如，金属)构造而成。具体地，在一个实例中，进气系统总成120可以由铝构造而成。然而，在其他实例中，进气系统总成120可以由诸如聚合材料、钢等另一种合适的材料或材料的组合构造而成。

此外，当以增材方式制造进气系统总成120以使得其形成连续形状时，可以视需要从所述总成省略在晶格结构与进气歧管之间的附接机构(例如，螺钉、螺栓、焊缝、夹具等)。因此，可以降低总成的制造成本。举例来说，在一个实例中，进气系统总成120可能不包括任何附接机构，诸如螺钉、螺栓、夹具、焊缝、以上的组合等。此外，应当了解，当以连续的形状形成进气系统总成120时，与包括彼此焊接或栓接的零件的总成相比，可以增加总成的结构完整性。

在图1中示出的实例中，进气系统总成120定位在发动机舱134中。然而，在其他实例中，进气系统总成120的至少一部分定位在发动机舱134外部。在一个实例中，发动机舱134可以封装发动机102至少数个部分，诸如气缸106且具体地气缸组108和/或110。

进气系统总成120的晶格结构132中的气流通道(在图2至图5中示出且在本文中更加详细地描述)可以被设计成在一个实例中从发动机舱内部或者在另一实例中从发动机舱外部的气流接收气流，取决于进气系统总成120的配置。举例来说，发动机舱上方的气流，诸如沿车辆发动机罩行进的气流，可以被引导到晶格结构132中的气流通道中。在其他实例中，晶格结构132可以定位在发动机舱134下方。在这种实例中，晶格结构132可以被定向成与在车辆下方行进的气流成直线，以使得空气被引导到晶格结构132中的气流通道中。然而，在其他实例中，晶格结构132可以包括在发动机舱134中，并且气流通道可以与舱室中的气流模式互补地布置，以使得通过所述通道的气流增加。此外，在这种实例中，晶格结构132的流出可以被引导到发动机舱134的与围绕舱室的区域流体连通的区段中。以这种方式，可以将加热的空气从晶格结构引开。

进气系统104还包括联接到气缸106的进气门136。进气门136打开和关闭，以允许进气气流在期望的时间进入气缸106。在一个实例中，进气门136可以分别包括提升阀，所述提升阀具有阀杆和在处于关闭位置的气缸端口上的阀头座和阀门密封件。然而，已经设想了众多合适的气门配置。

排气门138也联接到气缸106。排气门138打开和关闭，以允许排气在期望的时间从气缸106排出。排气门138可以是提升型阀或具有其他合适的配置，其具有打开/关闭以允许/抑制排气流向下游部件的功能。

排气门138包括在排气系统140中。排气系统140还包括排气歧管142，所述排气歧管142具有第一区段144和第二区段146。第一区段144从第一气缸组108接收排气。同样地，第二区段146从第二气缸组110接收排气。排气歧管142经由排气导管150与排放控制装置148流体连通。排放控制装置148可以包括用于减少排气尾管排放的过滤器、催化剂、吸收器、以上的组合等。举例来说，排放控制装置148可以包括三元催化剂、过滤器等。

发动机102还包括点火系统152，所述点火系统152包括被设计成向点火装置156(例如，火花塞)提供能量的能量存储装置154。举例来说，能量存储装置154可以包括电池、电容器、飞轮等。合适的电气导管可以用于将能量存储装置154电气地联接到点火装置156。另外或可选地，发动机102可以执行压缩点火。因此，在一个实例中，点火系统152可以从发动机102省略。

图1还示出燃料递送系统158。燃料递送系统158向燃料喷射器160提供加压燃料。在示出的实例中，燃料喷射器160是联接到气缸106的直接燃料喷射器。另外或可选地，燃料递送系统158还可以包括进气道燃料喷射器，所述进气道燃料喷射器被设计成将气缸106上游的燃料喷射到进气系统104中。举例来说，进气道燃料喷射器可以是具有喷嘴的喷射器，所述喷嘴在期望的时间将燃料喷洒到进气道中。燃料递送系统158包括燃料箱162和燃料泵164，所述燃料泵164被设计成使加压燃料流动到下游部件。举例来说，燃料泵164可以是通过发动机的旋转输出驱动的泵，其中燃料箱中的活塞和入口将燃料引入所述泵中，并且将加压燃料递送到下游部件。然而，已经设想了其他合适的燃料泵配置。应当了解，燃料管线(未示出)在燃料泵164与燃料喷射器160之间提供流体连通。燃料递送系统158可以包括诸如较高压力泵、阀门(例如，止回阀)、返回管线等另外部件，以支持燃料递送系统以期望的压力和时间间隔喷射燃料。

在发动机操作期间，发动机106中的每个气缸通常经历四冲程循环，包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常来说，排气门关闭并且进气门打开。空气经由对应的进气导管被引入燃烧室中，并且活塞移动到燃烧室的底部，以便增加燃烧室内的容积。本领域技术人员通常将活塞靠近燃烧室底部并在其冲程的终点(例如，当燃烧室处于其最大容积时)的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门和排气门关闭。活塞朝向气缸盖移动以便压缩燃烧室内的空气。本领域技术人员通常将活塞在其冲程的终点并且最接近气缸盖(例如，当燃烧室处于其最小容积时)的点称为上止点(TDC)。在本文称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在本文称为点火的过程中，经由来自点火装置的火花点燃燃烧室中的喷射燃料，从而引起燃烧。然而，在其他实例中，压缩可以被用来点燃燃烧室中的空气燃料混合物。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴将这种活塞运动转换成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，在传统设计中，排气门打开以将残余的燃烧的空气燃料混合物释放到对应的排气通道，并且活塞返回TDC。

图1还示出了车辆100中的控制器180。具体地，控制器180在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元181、输入/输出端口182、只读存储器183、随机存取存储器184、保活存储器185和常规数据总线。控制器180被配置成从联接到发动机102的传感器接收各种信号。传感器可以包括发动机冷却液温度传感器190、排气成分传感器191、排气气流传感器192、进气气流传感器193、歧管压力传感器194、发动机转速传感器195等。

另外，控制器180还被配置成从联接到踏板197的踏板位置传感器196接收踏板位置信号，所述踏板197由操作者198致动。控制器180还被配置成从节气门位置传感器199接收节气门位置信号。应当了解，对踏板197的位置进行调整可以促进节气门118的调整。

另外，控制器180可以被配置成触发一个或多个致动器和/或向部件发送命令。举例来说，控制器180可以触发节气门118、燃料递送系统158(例如，燃料喷射器160、燃料泵164等)、点火系统152等的调整。具体地，在一个实例中，控制器180可以发送有关增大和减小节气门的打开/关闭程度的信号给节气门118中的致动器，以促进节气门调整。因此，控制器180还可以发送信号给节气门118，以改变发动机转速。此外，控制器180可以被配置成发送控制信号给燃料泵164和燃料喷射器160中的致动器，以控制提供给气缸106的燃料喷射的量和定时。发动机102中从控制器180接收命令的其他合适的部件也以类似的方式起作用。

在另一实例中，部件、装置、致动器等的调整量可以以经验为主确定，并且存储在预确定查找表和/或功能中。例如，一个表格可以对应于与节气门位置有关的条件，而另一表格可以对应于与燃料喷射计量有关的条件。此外，应当了解，控制器180可以被配置成实现本文所描述的方法、控制策略等。具体地，控制器180可以包括存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，当所述指令被执行时致使控制器180实现本文所描述的方法、控制策略等。

图2示出进气系统总成200的实例。应当了解，图2中示出的进气系统总成200是图1中示出的进气系统总成120的实例。为此，进气系统总成200向图1中示出的发动机气缸106提供进气。此外，图2中示出的进气系统总成200的特征可以包括在图1中示出的进气系统总成120中，或反之亦然。此外，应当了解，图2中示出的进气系统总成200的组成可以形成连续的形状，所述连续的形状可以经由诸如本文相关于图10至图11所描述的过程等增材制造过程实现。

图2至图5中提供了参考轴X、Y和Z用作参考。在一个实例中，X轴可以是横向轴，而Y轴可以是纵向轴。另外，Z轴可以平行于重力轴。应当了解，已经设想了轴的其他取向。

具体地参看图2，进气系统总成200被示为包括进气歧管202。进气歧管202包括第一区段204和第二区段206。第一区段204和第二区段206被设计成经由流道208使进气流动到下游气缸。如图所示，流道208从第一区段204和第二区段206竖直地延伸。另外，在示出的实例中，流道208具有笔直的样式。然而，已经设想了其他流道取向和样式。举例来说，在其他实例中，流道可以相对于X轴走弧线，以与进气门连接。流道208可以被设定大小，以在进气系统中实现期望的气流速率。

第一区段204包括入口部分210，所述入口部分210可以联接到诸如节气门、压缩机、进气导管等上游部件，并且从所述上游部件接收空气。同样地，第二区段206包括入口部分212。入口部分210和212包括具有开口216的法兰214，所述开口216可以接纳附接到上游部件的附接设备(例如，螺栓、螺钉等)。

进气系统总成200包括晶格结构218，所述晶格结构218在第一区段204与第二区段206之间延伸。晶格结构218包括多个交叉的壁220。在一个实例中，多个壁220包括第一组壁，所述第一组壁以类似的角度与第二组壁相交。以这种方式，所述壁形成晶格形状。在这种实例中，第一组壁中的壁可以彼此平行，且第二组壁中的壁可以彼此平行。另外，在一个实例中，所述壁可以是平面的。具体地，所述壁可以具有为矩形形状的两个平坦面。然而，在其他实例中，所述壁可以沿其长度和/或高度弯曲。在其他实例中，所述壁的面中的一个或多个可以具有诸如弯曲或凸出形状或纹理形状等非平坦轮廓，这有助于减小传递通过晶格结构的空气的扰动。

空气可以经过的多个气流通道222可以定位在多个壁220之间。特别地，多个壁220形成气流通道222的边界。壁220在进气歧管202的第一区段与第二区段之间横向延伸。另外，在一个实例中，壁220可以在竖直方向上延伸，并且在水平方向上延伸跨过歧管。此外，气流通道222从晶格结构218的顶侧260延伸到晶格结构218的底侧262。

壁220被示为从进气歧管202的外壳223延伸。外壳223限定进气流动通过的内部导管225。内部导管225与流道208流体连通，所述流道208向诸如图1中示出的进气门136等下游进气门提供空气。应当了解，在一个实例中，流道208可以直接联接到进气门。此外，应当了解，流道208的入口通向内部导管225中。在示出的实例中，流道208被示为包括法兰227。法兰227可以联接到下游部件。然而，在其他实例中，法兰227可以从进气系统总成200中省略。

如图所示，晶格结构218横向地定位在进气歧管202的第一区段204与第二区段206之间(例如，插置)。具体地，晶格结构218在第一区段204的内侧230与第二区段206的内侧232之间延伸。第一区段204还包括外侧234，且第二区段206同样地包括外侧236。第一区段204还包括上游侧240和下游侧244，入口242位于所述上游侧240。同样地，第二区段206包括上游侧246和下游侧250，入口248位于所述上游侧246。第一区段204包括顶侧252和底侧254。同样地，第二区段206包括顶侧256和底侧258。晶格结构218被示为从歧管区段的顶侧延伸到歧管区段的底侧。然而，已经设想了众多晶格结构样式。举例来说，在其他实例中，壁220可以沿着流道208的长度的至少一部分竖直地延伸。在这种实例中，壁220还可以在从两个歧管区段突出的流道之间延伸。然而，在其他实例中，所述壁可以不在流道之间横向地延伸。尽管如此，在更多其他实例中，晶格结构218可以在横向偏移的流道的一部分之间延伸。在另一实例中，晶格结构218可以沿着流道208延伸到其与进气门的接口。然而，在其他实例中，晶格结构218可以沿着流道208中的每个的上部区段延伸，或者在一些情况下，可以沿着流道的一部分中的上部区段延伸。举例来说，晶格结构218可以在前对流道和/或后对流道之间延伸。然而，已经设想了众多晶格结构配置。

图2还示出被设计成将气流引导到晶格结构218中的引流器224，所述引流器224包括在进气系统总成200中。引流器224被示为联接到进气歧管202的外壳223的外表面226。引流器224与进气歧管202的外壳223形成角度228。在一个实例中，角度228可以是非垂直角度。然而，已经设想了引流器224与外壳223之间的众多角度取向。

应当了解，引流器224可以与进气歧管202和晶格结构218一起以增材方式制造。引流器224可以被布置成将空气转移到定位在晶格结构中的交叉的壁220之间的气流通道222中。在一个实例中，金属激光烧结过程可以用于制造所述总成。然而，已经设想了众多类型的增材制造过程。本文相关于图10和图11更加详细地描述了所述制造方法。

图3示出图2中示出的进气系统总成200的俯视图。同样示出了进气歧管202的第一区段204和第二区段206，其中晶格结构218在所述区段之间延伸。然而，在其他实例中，晶格结构218可以在竖直方向和/或纵向方向上在进气歧管区段之间延伸。应当了解，在示出的实例中，第一区段204和第二区段206具有镜像样式。然而，已经设想了所述区段之间的几何变型。

图3中示出了第一区段204的内侧230、外侧234、上游侧240、下游侧244、底侧254和顶侧252。同样地，图3中还示出了第二区段206的内侧232、外侧236、上游侧246、下游侧250、底侧258和顶侧256。同样描绘晶格结构218的交叉壁220和气流通道222，以及第一区段204的入口242和第二区段206的入口248。

图3中还示出了包括在进气系统总成200中的引流器224。引流器224用于将气流引导到气流通道222中。然而，在其他实例中，引流器224可以从总成中省略。另外，在其他实例中，另外的或可替代的引流器可以包括在总成中。举例来说，引流器可以分别从第一区段204的入口210和第二区段206的入口212延伸。然而，已经设想了众多引流器位置和/或样式。

此外，在一个实例中，在进气歧管是由单个主体形成的情况下，晶格结构218的一端可以从进气歧管202的外壳的外表面延伸，同时具有与第一端相对的第二端，所述第二端未附接到进气歧管的外壳。以这种方式，晶格结构中的壁可以被建造成悬臂。此外，在其他实例中，晶格结构中的壁的一部分可以与进气歧管的外壳连接。此外，在其他实例中，晶格结构中的壁可以弯曲以匹配进气歧管外壳的弯曲轮廓。

图4示出晶格结构218中的交叉的壁220中的两个的详细视图。具体地，第一壁400被示为以角度404与第二壁402交叉。在一个实例中，角度可以是30°、45°，或者在一些实例中可以是90°。具体地，在一个实例中，角度404可以是在30°至60°之间的角度。在另一实例中，角度可以在30°至90°之间。当所述壁以这种方式布置时，可以生成通过晶格结构的期望的气流模式，所述气流模式有助于增加从晶格结构到周围环境的热量传递的量。

第一壁400在交叉点406处与第二壁402交叉。在交叉点406处，形成了连续的形状，其中形成晶格结构的材料不被中断。当以这种方式形成晶格结构时，可以增加结构的结构完整性，同时保持允许期望的空气量传递通过气流通道的形状。因此，与包括连接歧管区段的材料的固体区段的先前进气歧管相比，图2和图3中示出的进气系统总成200的结构完整性增加，同时还增加了从进气到周围环境的热量传递的量。

可以基于图2和图3中示出的围绕进气系统总成200的预期气流模式而选择角度404，以增加流动通过通道222的空气的量。第一壁和第二壁可以以增材方式制造，以使得结构的层以逐步方式形成。本文相关于图10和图11更加详细地讨论了增材制造过程。

图2和图3中示出的进气系统总成200中的气流通道222定位在壁220之间。如先前所讨论的，可以对气流通道222进行定向，以使得围绕进气系统总成200的气流被引导通过气流通道222，以增加从晶格结构218到周围环境的热量传递。

图5示出进气系统总成500的第二实例。进气系统总成500可以包括在车辆100中，并且具体地包括在图1中示出的进气系统104中。此外，进气系统总成500包括晶格结构502，所述晶格结构502具有与图2至图4中示出的晶格结构218不同的取向。然而，应当了解，附接有晶格结构502的进气歧管504可以具有与图2至图3中示出的进气歧管202类似的形状和特征。此外，如先前所讨论的，进气歧管504和晶格结构502可以经由增材制造形成。举例来说，形成在进气歧管504与晶格结构502之间的未中断结构可能不包括任何连接接头、接缝等，并且可能不是经由连接元件(例如，螺钉、螺栓、夹具等)粘合剂等固持在一起的。

晶格结构502包括多个壁520。所述壁520交叉以形成流通道522。流通道沿着进气歧管504纵向地延伸。以这种方式，空气可以在与进气气流的总体方向成直线的方向上循环通过进气歧管。以这种方式，当外部气流沿着总体纵向方向时，通过晶格结构从进气气流传递到周围环境的热量的量可以增加。然而，应当了解，已经设想了众多合适的晶格结构设计。

进气歧管504包括外壳506、第一区段508和第二区段510。另外，进气歧管504包括与上游进气系统部件以及下游部件流体连通的内部导管512，所述上游进气系统部件诸如一个或多个节气门、空气滤清器、导管等，所述下游部件诸如进气流道、进气歧管、进气门等。

应当了解，可以基于歧管的重量减小与期望结构完整性之间的折衷而选择晶格结构502以及本文所述的其他晶格结构的形状。举例来说，如果用于进气歧管的终端使用环境预期经历较高应力，那么晶格结构可以被设计成具有较厚的壁，以增加歧管总成的强度。另一方面，如果终端使用环境中的预期应力较低，那么可以减小壁厚。此外，晶格结构还可以被设计成在选定区域中具有期望的顺应性，以允许能量吸收，从而缓冲外部载荷。晶格结构的顺应性是其几何结构和用于制造晶格结构的材料的函数。

此外，在其他实例中，已经设想了其他晶格结构配置。举例来说，图2中示出的晶格结构132和/或图5中示出的晶格结构502可以具有两个不同的晶胞。晶胞可以是用于形成晶格结构的基本单元。因此，基本单元可以被镶嵌以形成具有基本几何单元的几何重复的晶格结构。应当了解，在一些实例中，晶格结构可以被划分(例如，横向、纵向、对角等)成具有不同晶胞的不同区段。举例来说，晶格结构的上部或前部可以由第一晶胞形成，而晶格结构的底部或后部可以由与第一晶胞不同的第二晶胞形成。以这种方式，晶格结构的选定区段可以具有不同的几何结构，所述不同的几何结构具有诸如热量传递、结构加固等不同的特征和/或载荷阻尼特征。因此，晶格结构的适应性增加，因而扩展了结构的适用性。

图6至图9示出了可以包括在图2中示出的晶格结构218和/或图5中示出的晶格结构502中的晶胞的不同实例。图6至图9中示出的晶胞是微观结构，所述微观结构可以被镶嵌以在晶格结构中形成诸如壁等宏观结构。然而，已经设想了众多晶胞布置。

图6具体地示出了晶胞600，所述晶胞600具有连接在节点602处的弯曲区段601。图7示出了另一晶胞700，所述晶胞700具有连接在节点704处的基本笔直的区段702。图8示出了具有区段802的晶胞800，所述区段802在节点804处具有外部曲率。图9示出了晶胞900的弯曲区段902。应当了解，图6至图9中示出的晶胞可以是微观结构，所述微观结构可以被设定大小和布置成宏观结构，所述宏观结构引导空气或冷却液(例如，水)通过以将热量从进气歧管传递离开。如先前所讨论的，微观结构(例如，晶胞形状)可以跨晶格结构的长度、宽度等改变，以实现期望的热量传递和/或结构加固特征。

图2至图9示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果被示为彼此直接接触或直接联接，那么至少在一个示例中这类元件可以分别被称为直接接触的或直接联接的。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此邻接或相邻的元件可以分别是彼此邻接的或相邻的。作为示例，放置成彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开使得仅在其间具有间隔而没有其他部件的元件可以被称作如此。作为又一示例，被示为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或者在彼此的左侧/右侧的元件相对于彼此可以被称作如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴而言的，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件竖直地定位在其他元件上方。作为又一个示例，图中示出的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆形、倒角的、成角度等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，显示在另一个元件内或显示在另一个元件外的元件可以被称作如此。例如，作为一个实例，图2示出了相对于重力竖直的Z轴。

图10示出一种用于制造进气系统总成的方法1000。方法1000以及本文所述的其他制造方法可以用来制造上面相关于图1至图9所描述的进气系统总成。然而，在其他实例中，制造方法可以用来制造其他合适的进气系统总成。此外，图10中所描述的制造方法1000以及本文所述的其他制造方法可以经由增材制造设备来实现。所述设备可以包括被设计成分层打印进气系统总成的装置，诸如激光器(例如，固态激光器)、托架、滚子、机械臂、光学传感器、温度传感器、位置传感器、金属粉末储层、光学部件(例如，扫描镜、透镜等)活塞等。此外，增材制造设备可以包括控制器，所述控制器包括存储器(例如，非暂时性存储器)和处理器。指令可以作为代码存储在存储器中，所述代码可由设备中的处理器执行，以实现本文所描述的制造过程。然而，在其他实例中，方法步骤的至少一部分可以手动地实现。

另外，增材制造设备可以包括可以在显示器上呈现的界面(例如，图形用户界面)。在一些实例中，所述界面可以被配置成允许制造过程至少部分地被手动控制，和/或还可以支持人员在制造期间监测制造过程的不同方面。增材制造设备还可以包括用于接收/发送诸如进气系统总成的样式等数据的输入/输出端口。以这种方式，增材制造设备可以与外部计算装置连接。

在1002处，所述方法包括确定包括进气歧管和晶格结构的进气系统总成的样式。举例来说，在一个实例中，进气系统总成可以包括：进气歧管，所述进气歧管的两个区段彼此间隔开来；以及晶格结构，所述晶格结构在所述两个歧管区段之间延伸。然而，已经设想了众多进气系统总成样式。举例来说，在一个实例中，进气歧管可以形成为单个区段，并且晶格结构的一侧可以联接到进气歧管的外壳。在这种实例中，晶格结构的第二侧可能未联接到进气系统部件。

接着，在1004处，所述方法包括打印多个金属层以形成进气系统总成，所述进气系统总成包括形成连续形状的进气歧管和晶格结构。如先前所讨论的，进气歧管包括外壳，所述外壳限定与进气门流体连通的内部导管。此外，晶格结构从外壳的外表面延伸，并且所述晶格结构包括多个交叉的壁。此外，在一个实例中，晶格结构可以定位在发动机舱外部，或者晶格结构和/或总成的一部分可以定位在发动机舱外部。然而，在其他实例中，晶格结构可以至少部分定位在发动机舱内。

在一个实例中，所述多个层可以是金属层，所述金属层在一个实例中诸如铝。然而，其他合适的材料可以用来构造进气系统总成，所述材料诸如钢、聚合材料等。此外，在一个实例中，打印多个金属层可以包括实施直接激光金属烧结过程。在一个实例中，直接激光金属烧结过程可以包括使用高功率密度激光将金属粉末熔化并熔合在一起以形成所述总成。

图11示出一种用于制造进气系统总成的方法1100。在1102处，所述方法包括为结构材料和流体路径生成3D建模包。举例来说，通过进气系统的期望气流的流体路径可以加载到3D建模包中。

接着，在1104处，所述方法包括生成进气系统总成的目标设计特征。目标设计特征可以包括边界条件、热要求、包装样式等。举例来说，可以使用进气系统配置的各种方面来确定进气系统中期望的进气温度，所述进气系统配置诸如压缩机类型、节气门位置、进气导管样式、进气导管长度、空气滤清器样式/尺寸等。

在1106处，所述方法包括基于流体路径和输入载荷而生成进气系统总成的样式。举例来说，可以确定进气系统总成的外壳和/或总成的内部流径的样式以及预期的外部载荷。在1108处，所述方法包括基于目标设计特征而修改总成的拓扑布局。例如，可以改变进气系统总成的拓扑布局，以实现总成的热要求。因此，在一种情况下，可以减小进气歧管外壳的选定区段中的厚度，以增加从进气到进气歧管的热量传递速率。

在1110处，所述方法包括基于应力分布而确定包括在总成中的晶格结构的样式。举例来说，可以确定晶格结构的预期载荷，并将其***到晶格结构的应力分布模拟中。应当了解，可以基于应力模拟而改变晶格结构的样式。在一些实例中，可以基于顺序地执行的外部载荷模拟而迭代地改变晶格结构的样式。具体地，在一个实例中，可以选择晶格结构的样式，以使得在减轻总成的重量的同时满足结构完整性目标。

在1112处，所述方法包括基于外部气流路径而修改晶格结构的样式。举例来说，可以预测围绕进气系统总成的预期气流路径，并且气流模式可以用来设计晶格结构，所述晶格结构接收通过所述晶格结构的目标量的气流。举例来说，在一个实例中，所述总成可以定位在发动机舱外部，并且晶格结构中的气流通道的入口可以与发动机舱外部的区域中的总体气流方向对准。以这种方式，晶格结构可以被设计成基于终端使用环境中的预期气流模式而增加通过结构中的空气通道的气流。因此，可以增加从行进通过歧管的空气传递到周围环境的热量的量。

在1114处，所述方法包括对进气系统总成执行应力分析和多体动力学。在1116处，所述方法包括为增材制造设备生成总成切片。举例来说，进气系统总成可以被划分成多个层以便在3D打印过程中使用。举例来说，进气系统总成可以被划分成可以平行于图2至图4中示出的X-Y平面的多个平面。然而，在其他实例中，所述总成可以被划分成平行于图2至图5中示出的Z-Y平面或Z-X平面。因此，所述平面允许总成的三维样式体现在计划用于打印的各区段中。

接着，在1118处，所述方法包括使用增材制造过程构造进气系统总成。在一个实例中，增材制造过程可以包括打印各金属层，以基于在步骤1102至步骤1116中生成的样式而形成进气系统总成。因此，可以以逐步的方式形成各层，以使用期望的样式构造总成。此外，在一个实例中，增材制造过程可以是直接激光金属烧结过程，其中使用激光(例如，高功率密度激光)将金属粉末熔化并熔合在一起，从而以选定样式形成所述总成。举例来说，可以将一层金属粉末涂覆到表面，并且然后高功率密度激光传递跨过所述表面，从而以期望的样式烧结金属。可以对总成的每一层重复该过程，以使用连续的样式形成进气系统总成。另外，在一个实例中，金属粉末可以包括铝，而在其他实例中，金属粉末可以包括钢。

本文所描述的进气系统总成具有以下技术效果：在提供增强的热量传递功能的同时增加总成的结构完整性。举例来说，本文所描述的晶格结构充当空气对空气热交换器，并且增加总成的剪切、压缩和拉伸强度。因此，可以增加发动机的发动机燃烧效率，并且由于进气温度降低，可以减少排放。此外，由于进气系统总成的热量移除功能，可以减小进气系统中其他热交换器(例如，中间冷却器)的尺寸，或者在一些情况下从进气系统省略。因此，可以减小进气系统的成本和尺寸。

下面的段落中将进一步描述本发明。在一个方面，提供了一种进气系统总成，所述进气系统总成包括：进气歧管，所述进气歧管包括限定与进气门流体连通的内部导管的外壳；以及晶格结构，所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸，其中所述晶格结构包括多个交叉的壁，并且其中所述晶格结构和所述外壳形成连续的材料块。

在另一方面，提供了一种用于制造进气系统总成的方法，所述方法包括打印多个金属层以形成进气系统总成，所述进气系统总成包括形成连续形状的进气歧管和晶格结构，其中所述进气歧管包括限定与进气门流体连通的内部导管的外壳，其中所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸，并且其中所述晶格结构包括多个交叉的壁。

在另一方面，提供了一种进气系统总成，所述进气系统总成包括以增材方式制造的进气歧管和形成连续形状的晶格结构，其中所述进气歧管包括限定与向多个进气门提供进气的多个进气流道流体连通的内部导管的外壳，其中所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸，并且其中所述晶格结构包括限定定位在多个交叉的壁之间的多个冷却通道的多个交叉的壁。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气歧管可以包括第一区段和第二区段，并且晶格结构在第一区段与第二区段之间延伸。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，第一区段可以与第一气缸组流体连通，且第二区段与第二气缸组流体连通。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气系统总成还可以包括引流器，所述引流器联接到外壳并且将气流引入晶格结构中。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，引流器可以相对于外壳的外表面以非垂直角度布置。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构可以定位在发动机舱外部。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构和外壳可以由同等材料构造而成。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，同等材料可以是铝。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气歧管和晶格结构可以使用增材制造来协同地构造。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，多个金属层可以是铝层。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，打印多个金属层可以包括实施直接激光金属烧结过程。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构可以定位在发动机舱外部。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气歧管可以包括第一区段和第二区段，并且晶格结构在第一区段与第二区段之间延伸。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气歧管可以包括第一区段和第二区段，并且晶格结构在所述两个区段之间延伸，并且其中第一区段与第一气缸组流体连通，且第二区段与第二气缸组流体连通。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构可以定位在发动机舱外部，并且其中发动机舱可以至少部分地封装第一气缸组和第二气缸组。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气歧管的外壳和晶格结构可以由铝构造而成。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，进气系统总成还可以包括引流器，所述引流器联接到所述外壳并且将气流引入晶格结构中，并且其中引流器相对于外壳的外表面以非垂直角度布置。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构中的多个交叉的壁可以包括第一壁，所述第一壁以与第三壁与第四壁之间形成的角度不同的角度与第二壁交叉。

在各方面中的任何一个中或在各方面的组合中，晶格结构中的多个交叉的壁可以包括第一壁，所述第一壁以在30度与60度之间的角度与第二壁交叉。

应当了解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制含义，因为众多变化形式是可能的。例如，上述技术可以应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提及“一个”要素或“第一”要素或其等效形式。这些权利要求应当被理解成包括一个或多个此类要素的并入，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合可以通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论在范围上与原始权利要求书相比更宽、更窄、相同或是不同，同样被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明，提供了一种进气系统总成，所述进气系统总成具有：进气歧管，所述进气歧管包括限定与进气门流体连通的内部导管的外壳；以及晶格结构，所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸；所述晶格结构包括多个交叉的壁；所述晶格结构和所述外壳形成连续的材料块。

根据一个实施例，所述进气歧管包括第一区段和第二区段，并且所述晶格结构在所述第一区段与所述第二区段之间延伸。

根据一个实施例，第一区段与第一气缸组流体连通，且第二区段与第二气缸组流体连通。

根据一个实施例，本发明的特征还在于引流器，所述引流器联接到所述外壳并且将气流引入晶格结构中。

根据一个实施例，引流器相对于外壳的外表面以非垂直角度布置。

根据一个实施例，晶格结构定位在发动机舱外部。

根据一个实施例，晶格结构和外壳由同等材料构造而成。

根据一个实施例，所述同等材料是铝。

根据一个实施例，进气歧管和晶格结构使用增材制造来协同地构造。

根据本发明，一种用于制造进气系统总成的方法，所述方法包括：打印多个金属层以形成进气系统总成，所述进气系统总成包括形成连续形状的进气歧管和晶格结构；其中所述进气歧管包括限定与进气门流体连通的内部导管的外壳；其中所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸；并且其中所述晶格结构包括多个交叉的壁。

根据一个实施例，所述多个金属层是铝层。

根据一个实施例，打印多个金属层包括实施直接激光金属烧结过程。

根据一个实施例，晶格结构定位在发动机舱外部。

根据一个实施例，所述进气歧管包括第一区段和第二区段，并且所述晶格结构在所述第一区段与所述第二区段之间延伸。

根据本发明，提供了一种进气系统总成，所述进气系统总成具有：以增材方式制造的进气歧管和形成连续形状的晶格结构；其中所述进气歧管包括限定与向多个进气门提供进气的多个进气流道流体连通的内部导管的外壳；其中所述晶格结构从所述外壳的外表面延伸；并且其中所述晶格结构包括限定定位在多个交叉的壁之间的多个气流通道的多个交叉的壁。

根据一个实施例，进气歧管包括第一区段和第二区段，并且晶格结构在所述两个区段之间延伸，并且其中第一区段与第一气缸组流体连通，且第二区段与第二气缸组流体连通。

根据一个实施例，晶格结构定位在发动机舱外部，并且其中发动机舱至少部分地封装第一气缸组和第二气缸组。

根据一个实施例，进气歧管的外壳和晶格结构由铝构造而成。

根据一个实施例，本发明的特征还在于引流器，所述引流器联接到所述外壳并且将气流引入晶格结构中，并且其中引流器相对于外壳的外表面以非垂直角度布置。

根据一个实施例，晶格结构中的多个交叉的壁包括第一壁，所述第一壁以在30度与60度之间的角度与第二壁交叉。