具有增压空气冷却的内燃发动机制造技术

本发明专利技术涉及内燃发动机（1），其具有：至少一个汽缸盖（1a），其具有至少一个汽缸并且容纳至少部分气门传动机构；机罩（8），其可以被连接到至少一个汽缸盖（1a），并且覆盖由汽缸盖（1a）容纳的部分气门传动机构，至少一个进气管路，其属于进气系统（2）并用来给至少一个汽缸供给增压空气，每个汽缸都具有至少一个入口端用于输入增压空气；排气排出系统，用于排出排气；和冷却剂供给增压空气冷却器（7），其被设置在进气系统（2）中并且包含冷却剂可以流过的元件。本发明专利技术提供所提及类型的内燃发动机（1），通过该内燃发动机，现有技术中已知的在使用低压EGR系统期间与增压空气冷却和形成冷凝物相关的问题被消除，并且通过该内燃发动机可以同时实现整个驱动单元的密集封装。这通过所提及类型的内燃发动机（1）实现，其通过以下事实被区分：机罩（8）容纳并以外壳的形式包围增压空气冷却器（7）的元件，从而元件被设置在至少一个汽缸盖（1a）和机罩（8）之间。

【技术实现步骤摘要】
具有增压空气冷却的内燃发动机
本专利技术涉及内燃发动机，该内燃发动机具有-至少一个汽缸盖，其具有至少一个汽缸并且容纳至少部分气门传动机构，-机罩，其可以被连接到至少一个汽缸盖，并且覆盖由汽缸盖容纳的部分气门传动机构，-至少一个进气管路，其属于进气系统并用来给至少一个汽缸供给增压空气，每个汽缸都具有至少一个入口端用于输入增压空气，-排气排出系统，用于放出排气，和-冷却剂供给增压空气冷却器，其被设置在进气系统中并且包含冷却剂可以流过的元件。
技术介绍
在本专利技术的背景中，术语“内燃发动机”不仅包括柴油发动机和火花点火发动机，而且包括混合内燃发动机，即使用混合燃烧过程运行的内燃发动机。内燃发动机具有汽缸体和至少一个汽缸盖，其被连接到彼此从而形成至少一个汽缸。为了容纳活塞和汽缸衬套，该汽缸体具有汽缸孔。以轴向可移动方式在汽缸衬套中引导活塞，并且活塞与汽缸衬套和至少一个汽缸盖一起形成内燃发动机的燃烧室。现代内燃发动机几乎都是通过四冲程运行方法运行。增压循环包括经由至少一个汽缸的至少一个出口端排出燃烧气体，以便经由排气排放系统排放排气，并且包括通过至少一个入口端经由进气系统填充新鲜混合物或者增压空气。为了控制增压循环，内燃发动机需要控制元件和用于致动所述控制元件的致动装置。为了控制增压循环，用于四冲程发动机的控制元件几乎都是往复阀门，其在内燃发动机运行期间执行摆动行程运动，并且以这种方式打开并关闭入口端和出口端。阀门运动所需的阀门致动机构，包括阀门本身，被称作气门传动机构。至少一个汽缸盖通常被用来容纳这个气门传动机构。也在根据本专利技术的内燃发动机的情形中，至少一个汽缸盖容纳由机罩覆盖的至少部分气门传动机构，其中该机罩被(优选可释放地)连接到汽缸盖并且以外壳的方式围绕所述部分气门传动机构。为了阀门的致动，一方面使用阀门弹簧装置，以便在阀门关闭位置的方向上预加载阀门，即，使其受到预载力，并且另一方面使用阀门致动装置，以便与阀门弹簧装置的预载力相反地打开阀门。阀门致动装置包括凸轮轴，在凸轮轴上设置有多个凸轮，并且绕其纵轴的转动通过曲轴(例如通过链传动)以如下方式被传递给凸轮轴，即凸轮轴与后者，凸轮一起以一半的曲轴速度旋转。在低置凸轮轴和顶置凸轮轴之间区分基本的区别。在这个背景中，参考点是汽缸盖和汽缸体之间的分割面。如果凸轮轴在这个分割面上方，那么其为顶置凸轮轴，否则其为低置凸轮轴。顶置凸轮轴通常由汽缸盖容纳，即在与分割面相对的汽缸盖的一侧上。气门传动机构的目的是在适当时候打开和关闭汽缸的入口端和出口端，目标是快速打开尽可能大的流通截面积，以便最小化流入和流出气流中的节流损耗并且确保用新鲜的混合物有利填充燃烧室并且有效(即，完全)去除排气。通向入口端的进气管路和被连接到出口端的排气管路被至少部分整合到汽缸盖中。汽缸的排气管路被聚集在一起从而形成公共的整体排气管路或者成组聚集在一起从而形成多个整体排气管路，由此形成排气排出系统。通常，进气系统的进气管路从公共的整体进气管路供给(即，供应)新鲜混合物或者增压空气。内燃发动机正越来越频繁地装配有增压系统，增压主要是用于提升动力的方法，其中发动机燃烧过程所需要的增压空气被压缩，因此使得在每个工作循环中更大量的增压空气能够被供给到每个汽缸。由此，可能增加燃料质量并因此增加平均压力。通常，排气涡轮增压器用于增压，其中压缩机和涡轮被设置在相同的轴上，热排气流被供给到涡轮，在所述涡轮中膨胀并且在该过程中释放能量，并由此将旋转传递给该轴。由排气流释放到轴的能量被用于驱动压缩机，压缩机同样被设置在该轴上。该压缩机转送并压缩被供给至其的增压空气，并且由此实现汽缸的增压。如在根据本专利技术的内燃发动机的情形中，增压空气冷却器优选地被设置在该进气系统中，通过该冷却器，经压缩的增压空气在进入至少一个汽缸之前被冷却。该冷却器降低增压空气的温度并因此增加增压空气的密度，并且冷却器也因此有助于更好地填充至少一个汽缸，即更大的空气质量。冷却导致密度增加。如在根据本专利技术的内燃发动机的情形中，优选地使用冷却剂供给增压空气冷却器，其包含冷却剂流过的元件，增压空气在这些元件之间流动并且被冷却。为了符合未来对污染物排放的限制，并且尤其为了减少氮氧化物排放物，通常采用排气再循环(EGR)，其中从出口侧上的排气排出系统带走燃烧气体，并将其送回到入口侧上的进气系统中。随着排气再循环率的增加，能够显著减少氮氧化物排放物。排气再循环率xEGR由xEGR＝mEGR/(mEGR+mfreshair)确定，其中mEGR表示送回的排气的质量，并且mfreshair表示送入的新鲜空气。为了实现氮氧化物排放物的显著减少，需要高排气再循环率，并且这可以是大约xEGR≈60％到70％。在具有排气涡轮增压和排气再循环的同步使用的内燃发动机的运行期间，如果通过高压EGR从涡轮上游的排气排出系统带走再循环排气并且不再可以用来驱动涡轮，那么可能产生冲突。由于排气再循环率增加，被引入涡轮的排气流同时减少。流过涡轮的排气质量减少必然伴有涡轮压力比降低，并因此增压比同样减少，并且这相当于压缩机质量流量降低。除了增压压力降低，在压缩机的运行中可能产生关于波动限制的额外问题。因此，需要充分地确保高增压压力同时具有高排气再循环率的概念，特别是在部分负荷范围中。所谓的“低压EGR”提供了一种解决方案。与已经提到的高压EGR系统相反，高压EGR系统从涡轮上游的排气排出系统带走排气并且将其引入压缩机下游的进气系统，而在低压EGR情形中该过程在排气已经流过涡轮之后将排气送回到入口侧。为了这个目的，低压EGR系统包含再循环管路，其从涡轮下游的排气排出系统分支并且通向压缩机上游的进气系统。通过低压EGR被供给回到入口侧的排气与压缩机上游的新鲜空气混合。以这种方式产生的新鲜空气与再循环排气的混合物形成被供给到压缩机并被压缩的增压空气，压缩的增压空气在增压空气冷却器中压缩机的下游被冷却。排气通过作为低压EGR部件的压缩机的事实不具有负面影响，因为通常使用已经受到涡轮下游的排气后处理的排气，更具体地是在微粒过滤器中的排气后处理。因此不需要害怕压缩机中的沉积，该沉积改变压缩机几何形状、特别是改变流通截面积，并且以这种方式损害压缩机的效率。此外，出于同样的理由，通过高压EGR再循环的未处理的排气不通过增压空气冷却器，因为这会导致冷却器中的污染和沉积。另一方面，由于压缩增压空气的冷却，在压缩机的下游可能出现问题。根据现有技术，增压空气冷却器经常被设置到内燃发动机的侧面并靠近内燃发动机，例如在曲柄箱的水平，即在汽缸体或者油底壳的水平。这么做也是为了整个驱动单元的密集封装。在冷却期间，如果气态增压空气流的一个成分的露点是小于额定值，那么之前仍以气态形式存在于增压空气尤其在水中的液体能够冷凝出。由于设置增压空气冷却器和沉淀的冷凝物没有从增压空气流连续去除并由于动力学以非常小的量被供给到汽缸的事实，该冷凝物可以在增压空气冷却器中聚集，并且然后从增压空气冷却器不能预料地突然以相对大的量被引入进气系统，例如在由于转弯、斜坡或者隆起的横向加速的情形中。后一种情形也被称为水击作用，水击作用不仅可能导致内燃发动机的运行的严重破坏，并且还可能导致对冷却器下游的部件的不可挽回的破坏。上述问题随着再循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机（1），其具有?至少一个汽缸盖（1a），其具有至少一个汽缸并且容纳至少部分气门传动机构，?机罩（8），其可以被连接到所述至少一个汽缸盖（1a），并且覆盖由所述汽缸盖（1a）容纳的所述部分气门传动机构，?至少一个进气管路，其属于进气系统（2）并用来给所述至少一个汽缸供给增压空气，每个汽缸都具有至少一个入口端用于输入所述增压空气，?排气排出系统，用于排出所述排气，和?冷却剂供给增压空气冷却器（7），其被设置在所述进气系统（2）中并且包含冷却剂可以流过的元件，其中所述机罩（8）容纳并以外壳的形式包围所述增压空气冷却器（7）的所述元件，从而所述元件被设置在所述至少一个汽缸盖（1a）和所述机罩（8）之间。

【技术特征摘要】
2012.02.21 DE 102012202659.21.一种内燃发动机(1)，其具有-至少一个汽缸盖(1a)，其具有至少一个汽缸并且容纳至少部分气门传动机构，-机罩(8)，其能够被连接到所述至少一个汽缸盖(1a)，并且覆盖由所述汽缸盖(1a)容纳的所述部分气门传动机构，-至少一个进气管路，其属于进气系统(2)并用来给所述至少一个汽缸供给增压空气，每个汽缸都具有至少一个入口端用于输入所述增压空气，-排气排出系统，用于排出所述排气，和-冷却剂供给增压空气冷却器(7)，其被设置在所述进气系统(2)中并且包含冷却剂能够流过的元件，其中所述机罩(8)容纳并以外壳的形式包围所述冷却剂供给增压空气冷却器(7)的所述元件，从而所述元件被设置在所述至少一个汽缸盖(1a)和所述机罩(8)之间，所述冷却剂供给增压空气冷却器(7)在所述内燃发动机(1)中的安装位置被设置所述进气系统(2)中的地理位置最高点，以及所述增压空气沿着U形冷却段流过由所述机罩(8)容纳的所述冷却剂供给增压空气冷却器(7)。2.根据权利要求1所述的内燃发动机(1)，其中提供至少一个排气涡轮增压器(6)，其包含被设置在所述排气排出系统中的涡轮和被设置在所述进气系统(2)中的压缩机。3.根据权利要求2所述的内燃发动机(1)，其中所述压缩机被设置在所述进气系统(2)中所述冷却剂供给增压空气冷却器(7)的上游。4.根据权利要求2或3所述的内燃发动机(1)，其中提供排气再循环系统，其包含再循环管路，该再循...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·格罗斯切，A·库斯克，C·W·维吉尔德，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：