專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器的制作方法
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器說(shuō)明書(shū)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器。朗肯(Rankine)循環(huán)過(guò)程基本適合于利用來(lái)自排氣渦輪增壓器和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱，在不同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和速度狀態(tài)以及溫度水平下可利用的能量的數(shù)量成為高效利用這樣一種朗肯過(guò)程的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的解決方案中，例如為了提供足夠的能量已經(jīng)提出了作為用于排氣系統(tǒng)的附加設(shè)備的排氣再循環(huán)冷卻器或大的且昂貴的換熱器，以便通過(guò)使用朗肯過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料消耗的顯著改善。然而，由于這些現(xiàn)有解決方案不盡如人意，這是由于除高成本外它們還表示出占據(jù)大量整體空間的額外器具，如上述的冷卻器和換熱器，本發(fā)明的目的是創(chuàng)建一種在權(quán)利要求I的前序部分中所指明類(lèi)型的排氣渦輪增壓器，這種排氣渦輪增壓器將允許來(lái)自渦輪增壓器/內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的廢熱的高效利用。這一目的是通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與依賴于使用多個(gè)附加單元的現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明該渦輪機(jī)殼體和/或在一個(gè)特別優(yōu)選的進(jìn)一步的實(shí)施例中排氣歧管被用作換熱器，這是由于就朗肯過(guò)程的整合而言這提供了一種利用來(lái)自排氣渦輪增壓器和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱的極其節(jié)省空間且更成本有效的可能性。具體地說(shuō)，為了蒸發(fā)該工作流體，根據(jù)本發(fā)明可以使用壁熱傳導(dǎo)原理將來(lái)自排氣的熱量傳遞到該渦輪機(jī)殼體或排氣歧管。該工作流體相應(yīng)地在該渦輪機(jī)殼體的蒸發(fā)器中被蒸發(fā)并且然后在操作性地連接到該蒸發(fā)器的管線安排的一個(gè)蒸汽渦輪機(jī)中膨脹，這之后其通過(guò)冷凝器而轉(zhuǎn)化成液態(tài)并被返回該渦輪機(jī)殼體之中，以便重復(fù)之前描述的工作流體的蒸發(fā)、膨脹、冷凝以及返回的循環(huán)。除驅(qū)動(dòng)該渦輪機(jī)并由此驅(qū)動(dòng)該排氣渦輪增壓器外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的能量可因此被額外地用來(lái)驅(qū)動(dòng)該蒸汽渦輪機(jī)，該蒸汽渦輪機(jī)根據(jù)可利用的能量的數(shù)量來(lái)傳送一個(gè)相應(yīng)的輸出功率。在此有可能通過(guò)該渦輪機(jī)殼體和/或排氣歧管來(lái)控制或調(diào)整該工作流體的流動(dòng)，以便能夠改變被帶走的熱量的數(shù)量。此外，通過(guò)控制或調(diào)整該工作流體的流動(dòng)可維持該渦輪機(jī)殼體和/或排氣歧管的所希望的壁溫。這些從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的多個(gè)有利發(fā)展。因而，有可能在該渦輪機(jī)殼體中和/或在該排氣歧管中提供多個(gè)溫度傳感器以便執(zhí)行先前說(shuō)明的這些過(guò)程。此外有可能在管線安排中提供一個(gè)用于該工作流體的關(guān)閉閥，以便防止入口處的工作流體流動(dòng)進(jìn)入該渦輪機(jī)殼體和/或排氣歧管中。此外如果有意地阻止進(jìn)入渦輪機(jī)殼體中的流動(dòng)，有可能對(duì)該渦輪機(jī)殼體和/或排氣歧管提供一個(gè)用于該工作流體的出口，以便工作流體全部能夠從該渦輪機(jī)殼體和/或排氣歧管排出。此外，本發(fā)明允許對(duì)于車(chē)輛工況的調(diào)節(jié)，通過(guò)改變所帶走的能量的數(shù)量來(lái)優(yōu)化用于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出或用于乘坐舒適性的環(huán)境溫度或其他參數(shù)。最終，有可能將一個(gè)用于該工作流體的預(yù)熱裝置提供為一個(gè)附加單元，例如有可能利用該系統(tǒng)中其他點(diǎn)處的冷卻器中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液或排氣。本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征將在以下通過(guò)參照附圖
的示例性實(shí)施例的說(shuō)明進(jìn)行闡述。以高度示意性地簡(jiǎn)化表示，單個(gè)附圖示出了一個(gè)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行說(shuō)明的框圖。因此提供了一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的一個(gè)排氣渦輪機(jī)增壓器1，該排氣渦輪增壓器I包括一個(gè)壓縮機(jī)3和一個(gè)渦輪機(jī)4，該渦輪機(jī)被驅(qū)動(dòng)連接到該壓縮機(jī)3上并且該渦輪機(jī)安排在一個(gè)潤(rùn)輪機(jī)殼體5中。 如該圖中簡(jiǎn)化的表示所展示的，該渦輪機(jī)殼體5配備有一個(gè)蒸發(fā)器6，源于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的該排氣溫度的排氣的熱量能夠被該蒸發(fā)器接受以用來(lái)蒸發(fā)一種工作流體。在所示的實(shí)施例中，蒸發(fā)器6包括三個(gè)蒸發(fā)管道10、11和12，這些蒸發(fā)管道攜帶該工作流體并且這些蒸發(fā)管道被流動(dòng)的連接到一個(gè)管線安排7。在蒸發(fā)器6中蒸發(fā)的工作流體的流動(dòng)方向S上觀察，一個(gè)蒸汽渦輪機(jī)8安排在該管線安排7的一個(gè)第一管線部分7A中，該蒸發(fā)渦輪機(jī)由蒸發(fā)的工作流體驅(qū)動(dòng)并且傳送一個(gè)功率P。在該管線安排7的鄰接該管線部分7A的管線部分7B中，一個(gè)冷凝器9安排在蒸汽渦輪機(jī)8的下游，該冷凝器將在該蒸汽渦輪機(jī)8中膨脹的工作流體再冷凝成液態(tài)并且通過(guò)一個(gè)泵13將共泵送至一個(gè)管線部分7C中并泵送至一個(gè)鄰接的管線部分7D中。被冷凝的工作流體從管線部分7D返回該蒸發(fā)器6的這些管線10、11、12中，以便能夠重復(fù)先前描述的工作流體的蒸發(fā)、膨脹、冷凝和返回該蒸發(fā)器6中的循環(huán)過(guò)程。為了能夠阻止冷凝的工作流體返回蒸發(fā)器6中，在該管線部分7D中進(jìn)一步安排了一個(gè)關(guān)閉閥14。在所示的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2配備有一個(gè)排氣歧管15，該排氣歧管被整合到汽缸蓋中并且該排氣歧管依次被冷卻液管道16、17、18、19、20和21封閉。如同蒸發(fā)器6，這些管道也可實(shí)施為一個(gè)蒸發(fā)器并且可以被操作性地連接到管線安排7及其先前描述的多個(gè)部件上，以便允許一個(gè)另外的處于最初描述的朗肯過(guò)程形式的工作流體循環(huán)的可替代的或附加的性能。附圖中所表示的該系統(tǒng)的其他部件可從以下參考號(hào)清單中看到，盡管可將它們有利地操作性地連接到先前描述的系統(tǒng)上，這些部件的詳細(xì)說(shuō)明對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的原理的說(shuō)明不是必要的。除本發(fā)明的書(shū)面披露外，在此將明確參考旨在補(bǔ)充本披露的附圖的圖形表示。參考號(hào)清單I排氣渦輪增壓器2內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)3壓縮機(jī)
4渦輪機(jī)5渦輪機(jī)殼體6蒸發(fā)器7管線安排7A至7D管線安排7的管線部分8蒸汽渦輪機(jī)9冷凝器10-12蒸發(fā)管道13泵14關(guān)閉閥15排氣歧管16-21內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的蒸發(fā)器或冷卻液管道22排氣調(diào)節(jié)器23進(jìn)氣調(diào)節(jié)器24進(jìn)氣歧管25高壓排氣再循環(huán)冷卻器26高壓排氣再循環(huán)閥27進(jìn)氣節(jié)流閥28空氣冷卻器29低壓排氣再循環(huán)閥30低壓排氣冷卻器31后處理裝置32排氣節(jié)流閥33排氣管34廢氣門(mén)閥
35廢氣門(mén)管線
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣渦輪增壓器(I) -具有一個(gè)壓縮機(jī)(3)，并且 -具有一個(gè)渦輪機(jī)(4 )，該渦輪機(jī)具有一個(gè)渦輪機(jī)殼體(5 )， 其特征在于， -該潤(rùn)輪機(jī)殼體(5)包括一個(gè)蒸發(fā)器(6),源于該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)排氣的熱量能夠被該蒸發(fā)器接納來(lái)用于一種工作流體的蒸發(fā)，并且其特征在于 -該蒸發(fā)器(6)被流動(dòng)的連接到一個(gè)管線安排(7)上，在該工作流體的流動(dòng)方向(S)上觀察，該管線安排中安排了 一個(gè)蒸汽渦輪機(jī)(8 )并在其下游安排一個(gè)冷凝器(9 )。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該蒸發(fā)器(6)包括整合到該渦輪機(jī)殼體(5)中的多個(gè)蒸發(fā)管道(10，11，12)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于在該工作流體的流動(dòng)方向(S)上觀察，一個(gè)泵(13)在該管線安排(7)中安排在該冷凝器(9)的下游。
4.如權(quán)利要求3所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于在該工作流體的流動(dòng)方向(S)上觀察，一個(gè)關(guān)閉閥(14)在該管線安排(7)中安排在該泵(13)的下游。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)包括一個(gè)整體的排氣歧管(15)，該排氣歧管配備有一個(gè)蒸發(fā)器(16至21 )，該蒸發(fā)器被操作性地連接到該管線安排(7)以及其蒸汽渦輪機(jī)(8)以及其冷凝器(9)上。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該渦輪機(jī)殼體(5)的材料是鋁或鑄鐵。
7.如權(quán)利要求5所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該排氣歧管(15)的材料是鋁或鑄鐵。
8.如權(quán)利要求1至4之一或6所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該渦輪機(jī)殼體(5)配備有至少一個(gè)溫度傳感器。
9.如權(quán)利要求5或7所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于該排氣歧管(15)配備有至少一個(gè)溫度傳感器。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的排氣渦輪增壓器，其特征為一種用于該工作流體的預(yù)熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣渦輪增壓器(1)，該排氣渦輪增壓器具有一個(gè)壓縮機(jī)(3)，并且具有一個(gè)渦輪機(jī)(4)，該渦輪機(jī)包括一個(gè)渦輪機(jī)殼體(5)，其中該渦輪機(jī)殼體(5)包括一個(gè)蒸發(fā)器(6)，源于該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣的熱量能夠被該蒸發(fā)器接納以用于一種工作流體的蒸發(fā)，并且其中該蒸發(fā)器(6)被流動(dòng)連接到一個(gè)管線安排(7)，在該工作流體的流動(dòng)方向(S)上觀察，在該管線安排中安排了一個(gè)蒸汽渦輪機(jī)(8)并在其下游安排一個(gè)冷凝器(9)。
文檔編號(hào)F02B37/18GK103154467SQ201180046532
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
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