具有汽缸盖和涡轮的内燃发动机制造技术

本实用新型专利技术涉及具有汽缸盖和涡轮的内燃发动机，提供一种具有带至少两个汽缸的至少一个汽缸盖和至少一个涡轮的增压内燃发动机，汽缸盖在安装端侧连接到汽缸体，在汽缸盖中每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口，每个排气口与排气管邻接，其中，至少一个涡轮为具有带两个进气道的进气区域的双流涡轮，至少两个汽缸配置为形成两个汽缸组，每个汽缸组具有至少一个汽缸，每个汽缸组的汽缸的排气管结合形成集成的排气歧管，以在汽缸盖中形成整体排气管，两个整体排气管连接到双流涡轮，在每个汽缸组中的一个整体排气管开口通向进气道。通过本实用新型专利技术，可以实现在增压特别是扭矩特性上优化的内燃发动机。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及具有带至少两个汽缸的至少一个汽缸盖和至少一个涡轮的增压内燃发动机，该汽缸盖可以在安装端侧连接到汽缸体，在该汽缸盖中每个汽缸具有从该汽 缸释放出排气的至少一个排气口 ，其中每个排气口与排气管邻接。
技术介绍
在本技术的上下文中，术语内燃发动机包括柴油发动机、火花点火发动机 以及混合动力内燃发动机。 内燃发动机具有彼此连接的汽缸体和汽缸盖以便形成单个汽缸即燃烧室，在汽缸 盖和汽缸体中提供用于连接的孔。在组装中，通过以使孔彼此对准的方式一个叠在另一个 之上设置的汽缸体和汽缸盖的安装端侧，使汽缸体和汽缸盖相对于彼此设置。然后通过插 入且旋紧在汽缸盖和汽缸体的孔中的螺栓产生连接。 为保持活塞或汽缸套，汽缸体具有相应数量的汽缸孔。活塞以轴向移动方式在汽 缸套中受导向且与汽缸套和汽缸盖一起形成内燃发动机的燃烧室。因此，在每个例子中由 活塞、汽缸套及汽缸盖一起形成和界定燃烧室。在汽缸体和汽缸盖之间通常设置密封以密 封燃烧室。 汽缸盖通常用来保持气门驱动。为控制进气交换，内燃发动机需要控制元件和驱 动控制元件的驱动装置。在进气交换中，通过排气口释放燃烧废气，通过进气口使燃烧室进 气即引入新鲜混合物或新鲜空气。为控制进气交换，在四冲程发动机中，几乎专门使用提升 气门作为控制元件，在内燃发动机的操作中该提升气门执行振荡提升运动，以此方式该提 升气门开启和关闭进气口和排气口。包括气门本身的移动气门所要求的气门驱动机构称为 气门驱动。 气门驱动装置包括设置有多个凸轮的凸轮轴。下置凸轮轴和顶置凸轮轴之间具有 基本的不同。在此参考汽缸盖和汽缸体之间的分型面(parting plane)。若凸轮轴位于所 述分型面之上凸轮轴为顶置凸轮轴；否则所述凸轮轴为下置凸轮轴。 顶置凸轮轴通常同样安装在汽缸盖中，顶置凸轮轴的气门驱动具有摆动杆、倾斜 杆或挺杆作为其他的气门驱动构件。 气门驱动的目标是在正确的时刻开启和关闭燃烧室的进气口和排气口，期望快速 开启最大可能流动横截面以便在气流流进和流出中保持低节流损失，且确保以新鲜混合物 对燃烧室的最佳可能进气和有效的即完全的排气释放。因此，根据现有技术，燃烧室通常且 越来越多地提供有两个或多个进气口和排气口 。 根据现有技术，通向进气口的进气道和邻接排气口的排气道或排气管至少部分地 集成在汽缸盖中。在此，单个汽缸的排气口的排气管基本上结合，在汽缸盖中形成关联于汽 缸的部分排气管，所述部分排气管然后在汽缸外结合以形成所谓的歧管；通常形成单个整 体排气管。 在歧管的下游，若合适的话，排气然后供应到排气涡轮增压器的涡轮和/或一个或多个排气后处理系统。 在此，首先期望设置一个或多个排气涡轮增压器尽可能接近内燃发动机的排气口 以便能够最佳使用热排气的排气焓，这主要由排气压力和排气温度决定，且以此方式确保 涡轮增压器的快速响应特性。其次，热排气通向各种排气后处理系统的路径还应该尽可能 短以便排气能够在尽可能短的时间冷却，及排气后处理系统尽可能快地达到其操作温度或 起燃温度，特别是在内燃发动机的冷起动之后。 关于这一点，因此基本上期望最小化在汽缸的排气口和排气后处理系统之间或在 汽缸的排气口和排气涡轮增压器或涡轮之间的排气管的一部分的热惯性，这可以通过减少 所述部分的质量和长度实现。 此外，关于使用涡轮增压器，期望保持排气流中的压力损失尽可能低直到进入涡 轮，这可以通过合适的流动导向和尽可能縮短跨越的距离即縮短相应的排气管实现。为改 进响应特性，在涡轮的上游的排气管中的排气体积应尽可能小。 为最小化涡轮上游的排气管中的压力损失，排气流在方向上不应频繁偏离或经受 最小可能的方向上的变化。例如由于排气管的弯曲造成的排气流方向上的任何变化导致排 气流中的压力损失，从而导致能量损失。 为改进内燃发动机的增压或增压内燃发动机的扭矩特性，进一步的措施是必要 的，为此在下文简述作为最广泛使用的增压技术的排气涡轮增压。 总之，使用排气涡轮增压器增压内燃发动机，其中压縮机和涡轮设置在相同的轴 上，热排气流供应到涡轮且膨胀以便在所述涡轮中释放能量，因此轴设定为旋转。从排气流 中散出的能量进入到涡轮并最终进入到轴用于驱动同样设置在轴上的压縮机。压縮机传输 和压縮供应到其中的进气，因此实现汽缸的增压。 增压主要用来增加内燃发动机的功率。在此，压縮燃烧过程所要求的空气，因此每 工作循环可以供应更大的空气质量到每个汽缸。以此方式，可以增加燃料质量，且从而增加 平均有效压力PM。 因此增压是不改变排量增加内燃发动机的功率或保持功率水平不变减少排量的 合适的方法。在任何情况中，增压导致体积功率输出增加或导致更有利的功率重量比。对 于特定的车辆边界工况，集中的负载有可能转换到更高的负载，其中燃料消耗率较低。这也 称为縮小尺寸。 增压因此有助于在内燃发动机的发展中继续作用以最小化燃料消耗，即改进内燃 发动机的效率。又一个基本的目标是减少污染物质排放。增压内燃发动机在解决该问题上 同样有利。随着增压的目标设计，特别可能在效率和排气排放中具有优点。 根据现有技术，在特定的发动机转速未达到预定目标的情况中注意到明显的扭矩 下降。所述影响是不希望的且是排气涡轮增压的最严重的缺点之一。 若考虑进气压力比取决于涡轮压力比所述扭矩下降是可以理解的。例如，若在柴油发动机中，减少发动机转速，这导致较低的排气质量流量，且从而导致较低的涡轮压力比。这具有导致较低发动机转速，进气压力比同样下降的结果，这等于扭矩下降。 在此，基本上有可能通过减少涡轮横截面的尺寸和相应增加涡轮压力比可以抵消进气压力的下降。因此扭矩下降最终抵消到较小的程度，且扭矩下降在低发动机转速的方向上进一步移动。此外，所述方法即涡轮横截面的尺寸的减少是有限的，因为期望的增压和功率增加应该是可能的而没有限制且在较高的发动机转速中达到期望的程度。 根据现有技术，试图使用多种措施改进增压内燃发动机的扭矩特性。 例如一个方法是设计较小的涡轮横截面且提供同时的排气释放，其中通过进气压力或排气压力可以控制排气释放。所述类型的涡轮还称为废气门涡轮。若排气质量流量超过临界值，在所称的排气释放的背景中，通过旁通管引导一部分排气流旁通过涡轮。然而，如上所述，所述方法具有在相对高发动机转速时增压特性不令人满意的缺点。进一步的可能性是较小涡轮横截面设计和进气释放一起，及所述方法的变体在能量方面有缺点。 具有可变涡轮几何尺寸的涡轮允许涡轮几何尺寸或有效涡轮横截面适应于内燃发动机的各操作点，以便有可能相对于低发动机转速和高发动机转速以及低负载和高负载调节涡轮几何尺寸。 基本上有可能改进使用的多个涡轮增压器的扭矩特性，其中涡轮增压器的涡轮或 压縮机串联或并联设置。
技术实现思路
在上述背景下，本技术的目标包括提供在增压特别是在扭矩特性上优化的增 压内燃发动机。 通过一种增压内燃发动机可以实现上述目标，该增压内燃发动机具有带至少两个汽缸的至少一个汽缸盖和至少一个涡轮，该汽缸盖可以在安装端侧连接到汽缸体，在汽缸盖中每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口 ，每个排气口与排气管邻接；其 中，至少一个涡轮是具有带两个进气道的进气区域的双流涡轮；至少两个汽缸配置为形成两个汽缸组，每个汽缸组具有至少一个汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增压内燃发动机，所述增压内燃发动机具有带至少两个汽缸的至少一个汽缸盖和至少一个涡轮（７ａ），所述汽缸盖可以在安装端侧连接到汽缸体，在汽缸盖中每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口（３ａ、３ｂ），每个排气口（３ａ、３ｂ）与排气管（４ａ、４ｂ）邻接，其特征在于，　　所述至少一个涡轮（７ａ）为具有带两个进气道（９ａ）的进气区域（９）的双流涡轮（７ａ）；　　所述至少两个汽缸配置为形成两个汽缸组，每个汽缸组具有至少一个汽缸；　　每个汽缸组的汽缸的排气管（４ａ、４ｂ）结合形成集成的排气歧管（２’、２”），以在汽缸盖中形成整体排气管（６’、６”）；及　　两个整体排气管（６’、６”）连接到双流涡轮（７ａ），在每个汽缸组中的一个整体排气管（６’、６”）开口通向进气道（９ａ）。

【技术特征摘要】
EA 2008-6-27 081045643一种增压内燃发动机，所述增压内燃发动机具有带至少两个汽缸的至少一个汽缸盖和至少一个涡轮(7a)，所述汽缸盖可以在安装端侧连接到汽缸体，在汽缸盖中每个汽缸具有从该汽缸释放出排气的至少一个排气口(3a、3b)，每个排气口(3a、3b)与排气管(4a、4b)邻接，其特征在于，所述至少一个涡轮(7a)为具有带两个进气道(9a)的进气区域(9)的双流涡轮(7a)；所述至少两个汽缸配置为形成两个汽缸组，每个汽缸组具有至少一个汽缸；每个汽缸组的汽缸的排气管(4a、4b)结合形成集成的排气歧管(2‘、2“)，以在汽缸盖中形成整体排气管(6‘、6“)；及两个整体排气管(6‘、6“)连接到双流涡轮(7a)，在每个汽缸组中的一个整体排气管(6‘、6“)开口通向进气道(9a)。2. 如权利要求1所述的增压内燃发动机，其特征在于，所述至少一个汽缸盖具有直列 设置的至少三个汽缸，其中，第一汽缸组包括外汽缸，第二汽缸组包括至少一个内汽缸。3. 如权利要求1或2所述的增压内燃发动机，其特征在于，所述至少一个汽缸盖具有直 列设置的四个汽缸，其中，第一汽缸组包括两个外汽缸，第二汽缸组包括两个内汽缸，第一 汽缸组的两个外汽缸的排气管(4a、4b)结合形成第一集成的排气歧管(2')，以在汽缸盖中 形成第一整体排气管(6')，而第二汽缸组的两个内汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯库尔巴赫，赖讷弗里德费尔特，格温特尔巴尔奇，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]