專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求I前序部分所述類型的內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
DE 102 12 675 B4公開了一種具有排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機，其中，排氣渦輪增壓器包括具有兩個螺旋通道的渦輪機外殼。螺旋通道還具有各自的噴嘴截面，這些噴嘴截面環(huán)繞容納在渦輪機外殼內(nèi)的渦輪的旋轉(zhuǎn)軸分布設置在渦輪的圓周上，并且渦輪可以通過這些噴嘴截面加載內(nèi)燃機的排氣。排氣渦輪增壓器在此方面還具有降低其磨損的潛在可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種具有至少一個排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機，其中，排氣渦輪增壓器具有特別低的磨損。該目的通過具有權(quán)利要求I所述特征的內(nèi)燃機得以實現(xiàn)。本發(fā)明具有優(yōu)點的技術(shù)方案以及符合目的的和非凡的進一步構(gòu)成在從屬權(quán)利要求中予以說明。依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機包括至少一個排氣渦輪增壓器，該排氣渦輪增壓器包括渦輪機，該渦輪機設置在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)上并具有可以加載內(nèi)燃機的排氣的渦輪。內(nèi)燃機此外包括至少一個燃燒室，特別是氣缸，內(nèi)燃機的排氣可以從該燃燒室中通過排氣系統(tǒng)的排氣管道排出并輸送到渦輪機。渦輪機在此方面包括至少兩個螺旋通道，這些螺旋通道具有各自環(huán)繞渦輪的旋轉(zhuǎn)軸分布設置在渦輪圓周上的噴嘴截面，通過該噴嘴截面可以向渦輪加載排氣。該內(nèi)燃機的特征在于，從燃燒室導出的排氣在流動方向上在渦輪機上游借助排氣管道可以分成至少兩個排氣支流，每個這些排氣支流可以借助排氣管道輸送到一個螺旋通道。優(yōu)選借助排氣管道可以輸送一個排氣支流到一個螺旋通道并輸送另一排氣流到另一螺旋通道。換句話說，可以給渦輪機提供排氣的渦輪機供應體積被分開，并且來自該供應體積的排氣沿渦輪的圓周分散地輸送到渦輪。這減輕了負荷并因此使得渦輪的支承件或排氣渦輪增壓器的整個轉(zhuǎn)子支承件的磨損非常低，借助該轉(zhuǎn)子支承件支承渦輪、排氣渦輪增壓器壓縮機的壓縮機輪以及與渦輪和壓縮機輪抗扭連接并支承在渦輪增壓器軸承外殼內(nèi)的軸。這種非常低的負荷是因為，所產(chǎn)生的與渦輪的旋轉(zhuǎn)軸正交分布的力相互抵消或至少非常強地減小。此外，渦輪機的效率優(yōu)勢通過渦輪的脈沖加載的更好的轉(zhuǎn)換得到證實，隨之而來的還有通過排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機有效的脈沖增壓。在本發(fā)明一種具有優(yōu)點的實施方式中，螺旋通道的噴嘴截面均勻分布地設置在渦輪的圓周上。也就是說，如果例如具有兩個螺旋通道，由此使渦輪機是具有兩個扇形段的扇形段渦輪機，則這些扇形段以具有優(yōu)點的方式以180°彼此錯開設置在渦輪的圓周上，由此產(chǎn)生支承結(jié)構(gòu)非常低的負荷。如果具有兩個以上的螺旋通道，也就是扇形段，則這些扇形段成對以相同的角度彼此錯開設置在渦輪的圓周上。或者，螺旋通道的噴嘴截面可不均勻地設置在渦輪的圓周上。在兩個螺旋通道時也意味著，噴嘴截面以不同于180°的角度彼此錯開設置。這樣做的優(yōu)點是，由此例如可以通過排氣管道補償排氣的運行長度差。在本發(fā)明一種具有優(yōu)點的實施方式中，噴嘴截面具有彼此不同的截面，其中，截面例如在其尺寸、形狀和/或諸如此類的方面可以有所不同。這一點意味著噴嘴截面彼此不對稱地構(gòu)成。因此螺旋通道可用于彼此不同的目的。如果具有兩個螺旋通道，則例如一個螺旋通道可以起到所謂λ螺旋通道的功能，借助其可以調(diào)整內(nèi)燃機的空燃比。另一螺旋通道例如具有更小的噴嘴截面，由此該螺旋通道承擔所謂的EGR螺旋通道(EGR=排氣再循環(huán))的功能。這種EGR螺旋通道在此方面支持內(nèi)燃機的排氣再循環(huán)，因為借助EGR螺旋通道可 以良好噴射排氣并因此可以將特別大量的排氣從排氣系統(tǒng)再循環(huán)到內(nèi)燃機的進氣端。此外提出，螺旋通道具有彼此不同的包角。但它們也可以具有相同的包角。在另一種具有優(yōu)點的實施方式中，內(nèi)燃機具有多個燃燒室，其中，至少兩個這種燃燒室各自的排氣可以在燃燒室下游首先借助排氣管道共同輸送到至少一個匯流部位上并可以隨后在匯流部位下游且在沿渦輪機上游分成至少兩個排氣支流，每個排氣支流可以借助排氣管道輸送到各自一個螺旋通道。換句話說，來自兩個燃燒室的排氣首先共同輸送到一個總排氣流，該總排氣流隨后再分開并輸送到螺旋通道。這導致所述的非常低的支承負荷，隨之而來的是排氣渦輪增壓器非常小的磨損。此外，依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機提供的優(yōu)點是渦輪設計方面更大的自由度，由此減少內(nèi)燃機的燃料消耗和CO2排放。由此可以達到的另一個優(yōu)點是，更好的響應行為和由此至少幾乎無延遲地提供相應的增壓度，以提供內(nèi)燃機特定的轉(zhuǎn)矩或特定的功率。此外，依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機可以使轉(zhuǎn)子動態(tài)以及疲勞強度得到改進。此外，依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機可以在脈沖增壓模式中工作，因為通過從燃燒室到排氣管道的體積減小并因此在燃燒室與排氣渦輪增壓器之間的排氣輸送的體積減小，實現(xiàn)了脈沖增壓的效果。對依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機到目前所進行的詳細說明既適用于由排氣管道供給一個排氣流的渦輪機，也適用于供給兩個或多個排氣流的渦輪機。如果內(nèi)燃機例如具有多個燃燒室，其中，來自這些多個燃燒室的一部分的排氣借助排氣管道向第一排氣流并且來自多個燃燒室的另一部分的排氣向第二排氣流在燃燒室下游但在渦輪機上游共同輸送或可以共同輸送，則通過排氣管道獲取兩股排氣流，通過它們可以輸送各自一個排氣流到渦輪機。在更下游但仍在渦輪機上游，然后第一和第二排氣流均各自重新可以借助排氣管道分成兩個排氣支流，它們借助排氣管道輸送到或可以輸送到各自的渦輪機的一個螺旋通道。這意味著，首先渦輪機的兩個供給體積以兩股排氣流的形式分成四個排氣流并輸送到各自一個螺旋通道。這種原理可以毫無問題地應用于更高數(shù)量的排氣流上并在任何方面都導致排氣渦輪增壓器支承件的特別低的負荷并因此導致排氣渦輪增壓器非常小的磨損。


本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)可從下面優(yōu)選實施例的說明以及附圖得出。前面說明書中所述的特征和特征組合以及后面

中所述的和/或附圖中單獨示出的特征和特征組合不僅可以用于各自所示的組合中，而且也可以用于其他組合或單獨使用，而不偏離本發(fā)明的范圍。附圖中圖I示出具有六個氣缸和帶渦輪機的排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機的原理草圖，其中，借助排氣管道可以將三個氣缸各自的排氣分別輸送到一個排氣流，并且每個排氣流各自在渦輪機上游借助排氣管道分成兩個支流；圖2示出圖I內(nèi)燃機的排氣渦輪增壓器渦輪機的示意截面圖。
具體實施例方式圖I示出具有排氣渦輪增壓器12的內(nèi)燃機10，該排氣渦輪增壓器包括設置在內(nèi)燃機10進氣端14上的壓縮機16以及設置在內(nèi)燃機10的排氣系統(tǒng)18中的渦輪機20。壓縮機16包括與排氣渦輪增壓器12的軸24抗扭連接的壓縮機輪22。同樣與軸24抗扭連接的還有容納在渦輪機20的渦輪機外殼26內(nèi)的渦輪28，該渦輪可以由內(nèi)燃機10的排氣加載和 驅(qū)動。由此渦輪28通過軸24驅(qū)動壓縮機輪22。通過由渦輪28驅(qū)動的壓縮機輪22，由內(nèi)燃機10依據(jù)方向箭頭30所吸入的空氣被壓縮并在壓縮時被加熱。被壓縮和加熱的空氣依據(jù)方向箭頭32流過增壓空氣冷卻器34，通過該增壓空氣冷卻器34使空氣再得到冷卻。隨后被壓縮的空氣依據(jù)方向箭頭36流入空氣收集器38內(nèi)，空氣首先在收集器內(nèi)集聚并隨后輸送到內(nèi)燃機10的氣缸。如果是直噴式的內(nèi)燃機10，則空氣連同燃料噴入氣缸內(nèi)，然后這種燃料-空氣混合物通過自動或外部點火進行燃燒。由燃燒產(chǎn)生的排氣借助排氣管道40從內(nèi)燃機10的氣缸排出。如圖I所示，在此方面借助排氣管道40首先將六缸內(nèi)燃機的各自三個氣缸的排氣分別匯集成排氣流42和44共同輸送并輸送到潤輪機20。也就是說,六個氣缸中的三個氣缸的排氣匯集成排氣流42并且其他氣缸的排氣匯集成排氣流44。每個排氣流42和44在氣缸與渦輪機20之間的排氣輸送體積的與此相關的縮小導致脈沖增壓的效果，由此內(nèi)燃機10借助排氣渦輪增壓器12脈沖增壓。如圖I、特別是結(jié)合圖2所示，渦輪機20的渦輪機外殼26具有四個螺旋通道46、48、50和52，這些螺旋通道又具有各自的噴嘴截面Ak。噴嘴截面Ak在此方面環(huán)繞渦輪28的旋轉(zhuǎn)軸56分布設置在其圓周上。此外，渦輪28通過噴嘴截面Ak可以加載氣缸的排氣并因此可以得到驅(qū)動。為實現(xiàn)壓縮機輪22、軸24以及渦輪28的支承件特別低的負荷，經(jīng)排氣管道40從氣缸導出的和隨后分別匯集成排氣流42和44的排氣可以在渦輪機20的上游各自分成兩股排氣支流58和60或62和64，它們可以借助排氣管道分別導入螺旋通道46、48、50和52中的一個。也就是說，通過劃分排氣流42和44形成四股排氣支流58、60、62和64，其中，排氣支流58可以輸送到螺旋通道50，排氣支流60可以輸送到螺旋通道46，排氣支流62可以輸送到螺旋通道52，排氣支流64可以輸送到螺旋通道48。因為分別由共同的排氣流42或44供給排氣的螺旋通道48和52或螺旋通道46和50的噴嘴截面Ak至少基本上相對，所以由于排氣的氣體力，與旋轉(zhuǎn)軸56正交作用的力幾乎完全相互抵消。這使得排氣渦輪增壓器12的支承件負荷非常低并因此磨損非常低。螺旋通道46、48、50和52具有各自的包角(|>S，這些包角可以相同或彼此不同構(gòu)成。噴嘴截面Ak也可以在其形狀和/或其截面方面彼此不同或彼此不對稱地構(gòu)成。噴嘴截面Ae也不一定必須均勻分布設置在渦輪28的圓周上。不均勻的分布例如在補償排氣的運行長度差方面具有優(yōu)點。附圖標記說明10內(nèi)燃機12排氣渦輪增壓器14進氣側(cè)16壓縮機18排氣系統(tǒng) 20渦輪機22壓縮機輪24軸26渦輪機外殼28渦輪30方向箭頭32方向箭頭34增壓空氣冷卻器36方向箭頭38空氣收集器40排氣管道42排氣流44排氣流46螺旋通道48螺旋通道50螺旋通道52螺旋通道56旋轉(zhuǎn)軸58排氣支流60排氣支流62排氣支流64排氣支流Ae噴嘴截面(pS 包角
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(10)，具有至少一個排氣渦輪增壓器(12)并具有至少一個燃燒室，所述排氣渦輪增壓器包括設置在內(nèi)燃機(10)的排氣系統(tǒng)(18)中并具有可用內(nèi)燃機(10)的排氣加載的渦輪(28)的渦輪機(20)，內(nèi)燃機(10)的排氣可從所述燃燒室通過排氣系統(tǒng)(18)的排氣管道(40)排出并輸送到渦輪機(20)，其中，所述渦輪機(20)包括至少兩個螺旋通道(46、48、50、52)，這些螺旋通道具有各自環(huán)繞渦輪(28)的旋轉(zhuǎn)軸(56)分布設置在渦輪(28)圓周上的噴嘴截面(Ακ)，通過該噴嘴截面可向渦輪(28)加載排氣，其特征在于，從所述燃燒室排出的排氣在所述渦輪機(20)上游借助所述排氣管道(40)可分成至少兩個排氣支流(58、60、62、64)，這些排氣支流可分別借助所述排氣管道(40)輸送到一個螺旋通道(46、48、50、52)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述螺旋通道(46、48、50、52)的噴嘴截面(Ak)均勻地分布在所述渦輪(28)的圓周上，特別是以180°彼此錯開設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述螺旋通道(46、48、50、52)的噴嘴截面(Ak)不均勻地分布在所述渦輪(28)的圓周上，特別是以與180°不同的角度彼此錯開設置。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述噴嘴截面(Ak)彼此不同。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述螺旋通道(46、48、50、52)具有彼此不同的包角((ps)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(10)具有多個燃燒室，其中，至少兩個燃燒室各自的排氣在燃燒室的下游首先借助所述排氣管道(40)共同輸送到至少一個匯流部位上并隨后在所述匯流部位下游且在所述渦輪機(20)上游分成至少兩個排氣支流(58、60、62、64)，這些排氣支流可分別借助排氣管道(40)輸送到一個螺旋通道(46、48、50、52 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(10)，具有至少一個排氣渦輪增壓器(12)和至少一個燃燒室，該排氣渦輪增壓器包括設置在內(nèi)燃機(10)的排氣系統(tǒng)(18)中并具有可用內(nèi)燃機(10)的排氣加載的渦輪(28)的渦輪機(20)，內(nèi)燃機(10)的排氣可從所述燃燒室通過排氣系統(tǒng)(18)的排氣管道(40)排出并輸送到渦輪機(20)，其中，渦輪機(20)包括至少兩個螺旋通道(46、48、50、52)，這些螺旋通道具有各自環(huán)繞渦輪(28)的旋轉(zhuǎn)軸(56)分布設置在渦輪(28)圓周上的噴嘴截面(AR)，通過該噴嘴截面可向渦輪(28)加載排氣，其中，從燃燒室排出的排氣可在渦輪機(20)上游借助排氣管道(40)分成至少兩個排氣支流(58、60、62、64)，這些排氣支流可分別借助排氣管道(40)輸送到一個螺旋通道(46、48、50、52)。
文檔編號F02B37/02GK102933815SQ201180027879
公開日2013年2月13日 申請日期2011年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者T·庫恩, N·布林克特 申請人:戴姆勒股份公司