專利名稱：內(nèi)燃機(jī)和汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)和一種汽車。
背景技術(shù)：
在德國專利申請(qǐng)文件DE 19706859A1中描述了一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)配備有至少為兩級(jí)的進(jìn)氣壓縮裝置，該進(jìn)氣壓縮裝置具有中間冷卻器和再冷卻器并且與隨后的增壓空氣部分減壓裝置相連。進(jìn)氣的壓縮過程至少在兩級(jí)中實(shí)施。在第一壓縮機(jī)級(jí)后在增壓空氣冷卻器(用作中間冷卻器)中進(jìn)行增壓空氣的散熱。在此之后再次壓縮已經(jīng)預(yù)壓縮的空氣并且在第二增壓空氣冷卻器中再冷卻。緊接著絕熱地完成增壓空氣的部分減壓。然而對(duì)于這種形式的空氣壓縮設(shè)置了兩個(gè)增壓空氣冷卻器，也就是說用于中間冷卻的第一增壓空氣冷卻器和用于再冷卻的第二增壓空氣冷卻器。這導(dǎo)致了附加的制造成本 和裝配成本。此外，所述兩個(gè)增壓空氣冷卻器在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中需要較大的結(jié)構(gòu)空間。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)。該技術(shù)問題通過一種內(nèi)燃機(jī)解決，其具有用于雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣冷卻系統(tǒng)，具有在第一壓縮機(jī)級(jí)壓縮進(jìn)氣的第一渦輪增壓機(jī)，具有將在第一渦輪增壓機(jī)中壓縮的空氣在第二壓縮機(jī)級(jí)繼續(xù)壓縮并且然后將繼續(xù)壓縮后的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)的第二渦輪增壓機(jī)，具有設(shè)置在第一和第二渦輪增壓機(jī)之間的增壓空氣冷卻器，該增壓空氣冷卻器設(shè)計(jì)用于冷卻被第一渦輪增壓機(jī)壓縮的空氣。該技術(shù)問題還通過一種具有按本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的汽車，尤其是轎車解決。通過緊接在第一壓縮機(jī)級(jí)后冷卻空氣，能夠改善內(nèi)燃機(jī)的響應(yīng)性能，因?yàn)榈诙u輪增壓機(jī)由于空氣被冷卻而能夠壓縮更多的空氣并且隨后將其輸送給內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明的基礎(chǔ)理念在于，提升由第二渦輪增壓機(jī)輸送給內(nèi)燃機(jī)的空氣量。為此，在空氣被第一渦輪增壓機(jī)壓縮之后在其輸送給第二渦輪增壓機(jī)之前首先被冷卻。由此，第二渦輪增壓機(jī)能夠壓縮更多的空氣并且將其輸送給內(nèi)燃機(jī)。由此，可向內(nèi)燃機(jī)輸送更多燃料并且提聞內(nèi)燃機(jī)的功率。在一種按照本發(fā)明的實(shí)施形式中，第一渦輪增壓機(jī)通過第一管道與增壓空氣冷卻器相連，用以將在第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣輸送給增壓空氣冷卻器。由此，在第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的熱的空氣首先被冷卻，因此能夠向隨后的第二渦輪增壓機(jī)輸送更多的空氣用來壓縮。被第二渦輪增壓機(jī)壓縮的更大量的空氣然后又輸送給內(nèi)燃機(jī)。輸送給內(nèi)燃機(jī)的更大空氣量意味著，也向內(nèi)燃機(jī)輸送了更多的燃料并且內(nèi)燃機(jī)由此獲得更高的功率。在另一種按照本發(fā)明的實(shí)施形式中，所述增壓空氣冷卻器通過第二管道與第二渦輪增壓機(jī)相連，用以將在第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣和在增壓空氣冷卻器中冷卻的空氣輸送給第二渦輪增壓機(jī)。所述第二渦輪增壓機(jī)能夠壓縮更大量的空氣，因?yàn)樵摽諝庵耙呀?jīng)被冷卻了。由此提高了內(nèi)燃機(jī)的功率并且相應(yīng)地改善了其響應(yīng)特性。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施形式，第二渦輪增壓機(jī)通過第三管道與內(nèi)燃機(jī)相連，用以將在第二壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。因此，不需要在將第二渦輪增壓機(jī)出口處的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)之前進(jìn)一步冷卻該空氣，因?yàn)橥ㄟ^冷卻在第一壓縮機(jī)級(jí)的出口端提供的空氣已經(jīng)為內(nèi)燃機(jī)輸送了較大量的空氣并且由此已經(jīng)提升了內(nèi)燃機(jī)的功率。在另一種按照本發(fā)明的實(shí)施形式中，所述增壓空氣冷卻器和內(nèi)燃機(jī)通過第四管道相連，在該第四管道中優(yōu)選地設(shè)置閥裝置。所述閥裝置優(yōu)選地設(shè)計(jì)成止回閥。由此能夠防止將太大量的空氣輸送給第二渦輪增壓機(jī)進(jìn)行壓縮。在這種情況下通過第四管道直接將一部分空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。在一種按照本發(fā)明的實(shí)施形式中，所述第四管道在增壓空氣冷卻器和內(nèi)燃機(jī)之間與第二管道相連，該第二管道將第二渦輪增壓機(jī)與增壓空氣冷卻器相連。由此在需要時(shí)可將一部分空氣直接輸送給內(nèi)燃機(jī)而不是第二渦輪增壓機(jī)。在一種典型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了吸入空氣，第一渦輪增壓機(jī)在進(jìn)氣端與進(jìn)氣管相 連，其中，在進(jìn)氣管中設(shè)置有空氣過濾器。所述兩個(gè)前后設(shè)置的渦輪增壓機(jī)優(yōu)選這樣確定尺寸，使得所述第一渦輪增壓機(jī)可比第二渦輪增壓機(jī)壓縮更多的空氣。上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和擴(kuò)展設(shè)計(jì)只要合理就可任意地相互組合。本發(fā)明其它可行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、擴(kuò)展設(shè)計(jì)和實(shí)施方式還包括之前或之后參照實(shí)施例描述的本發(fā)明特征的未詳細(xì)描述的組合。尤其還可由本領(lǐng)域技術(shù)人員增加單方面的特征作為對(duì)本發(fā)明各個(gè)基本形式的改進(jìn)或補(bǔ)充。


以下結(jié)合在示意性附圖中說明的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在附圖中圖I顯示的是汽車內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)式增壓空氣冷卻系統(tǒng)的示意圖；并且圖2顯示的是按照本發(fā)明一種實(shí)施形式的汽車內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣冷卻系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式所述附圖應(yīng)進(jìn)一步幫助理解本發(fā)明的實(shí)施形式。所述附圖顯示實(shí)施形式并且用于與說明部分相關(guān)地解釋本發(fā)明的原理和理念。其它的實(shí)施形式和多個(gè)所述優(yōu)點(diǎn)可參照附圖得出。附圖中的元件不一定是彼此按比例顯示的。在附圖中相同的、功能相同的和相同作用的元件、特征和組件在沒有不同說明的情況下分別配設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。在圖I中示出具有傳統(tǒng)增壓空氣冷卻系統(tǒng)2的內(nèi)燃機(jī)I的示意圖。內(nèi)燃機(jī)I具有彼此耦連的第一和第二渦輪增壓機(jī)3、4。每個(gè)渦輪增壓機(jī)3、4具有渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。渦輪機(jī)由汽車的廢氣流驅(qū)動(dòng)并且又驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)將空氣壓縮并且將其輸送給內(nèi)燃機(jī)
I。所述兩個(gè)渦輪增壓機(jī)3、4的兩個(gè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于對(duì)由內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣進(jìn)行兩級(jí)式壓縮。壓縮的空氣隨后如前所述地輸送給內(nèi)燃機(jī)I。如圖I中的實(shí)施例所示，第一渦輪增壓機(jī)3與進(jìn)氣管5相連，空氣通過該進(jìn)氣管5被吸入第一潤輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)中。該進(jìn)氣管5具有吸氣口(Schnorcheleinlass) 6作為用于吸入空氣的進(jìn)氣口。除此之外在進(jìn)氣管5和第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)之間設(shè)置有空氣過濾器7，在吸入空氣進(jìn)入第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)之前先在空氣過濾器7中進(jìn)行過濾。第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)在第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮吸入空氣。壓縮空氣緊接著通過管道8輸送給第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)，管道8將兩個(gè)渦輪增壓機(jī)3、4的第一和第二壓縮機(jī)連接。在第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)中，熱的空氣在第二壓縮機(jī)級(jí)中被進(jìn)一步壓縮。壓縮空氣緊接著通過管道9輸送給增壓空氣冷卻器10。管道9將第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)與冷卻壓縮空氣的增壓空氣冷卻器10連接。已壓縮冷卻的空氣緊接著通過管道11輸送給內(nèi)燃機(jī)I，管道11將增壓空氣冷卻器10與內(nèi)燃機(jī)I相連。如圖I所示，第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)還額外通過管道12與增壓空氣冷卻器10 相連。管道12從管道8中分支出來，管道8將渦輪增壓機(jī)3、4的兩個(gè)壓縮機(jī)相互連接并且與管道9相連，管道9將第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)與增壓空氣冷卻器10相連。在此，在管道12中在第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)和增壓空氣冷卻器10之間設(shè)置有閥裝置13。當(dāng)由第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)壓縮的空氣量對(duì)于第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)過大時(shí)，至少部分空氣可以不輸送給第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)，而是直接通過管道12和閥裝置13導(dǎo)入增壓空氣冷卻器10中。由此可防止空氣倒流回第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)。為此，例如是止回閥裝置的閥裝置13被打開并且允許空氣從第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)直接流向增壓空氣冷卻器10，同時(shí)該閥裝置13在相反方向上關(guān)閉管道12，因此空氣不會(huì)從增壓空氣冷卻器10流回第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)。在圖I所示的傳統(tǒng)系統(tǒng)2中，被內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣通過第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)壓縮。該壓縮后的熱的空氣緊接著被第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮，然后該空氣在輸送給內(nèi)燃機(jī)I之前在增壓空氣冷卻器中被冷卻。在這樣的傳統(tǒng)系統(tǒng)2中這會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在加速時(shí)相對(duì)較慢地響應(yīng)。因此，按照本發(fā)明提供增壓空氣冷卻系統(tǒng)14，如在圖2的實(shí)施例中所示的那樣，該增壓空氣冷卻系統(tǒng)14改進(jìn)了雙增壓內(nèi)燃機(jī)I例如在加速時(shí)的響應(yīng)性能或響應(yīng)特性。該增壓空氣冷卻系統(tǒng)14同樣對(duì)被內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣進(jìn)行兩級(jí)式壓縮。為此，如圖2的實(shí)施例所示，被內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣首先被第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)壓縮并且然后在連接的增壓空氣冷卻器10中冷卻。該被冷卻的并且在第一壓縮機(jī)級(jí)中被壓縮的空氣緊接著輸送給與第一渦輪增壓機(jī)3耦連的第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)并且在那在第二壓縮機(jī)級(jí)中被繼續(xù)壓縮。被第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)壓縮的空氣隨后輸送給內(nèi)燃機(jī)I。通過在將空氣輸送給第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)之前冷卻空氣，能夠向第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)輸送并且由之壓縮更大的空氣量。由此能夠提高內(nèi)燃機(jī)I的功率并且向其輸送給更多的燃料，因?yàn)榈诙u輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)為內(nèi)燃機(jī)I提供了更多的壓縮空氣。如圖2的實(shí)施例所示，內(nèi)燃機(jī)I的第一和第二渦輪增壓機(jī)3、4相互耦連。兩個(gè)渦輪增壓機(jī)3、4分別具有渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。在此，所述渦輪機(jī)如前所述通過汽車廢氣驅(qū)動(dòng)并且又驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)將由內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣壓縮并且緊接著將其輸送給內(nèi)燃機(jī)I。渦輪增壓機(jī)3、4的兩個(gè)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)用于兩級(jí)式壓縮由內(nèi)燃機(jī)I吸入的空氣。第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)與進(jìn)氣管5相連，通過該進(jìn)氣管5吸入空氣。除此之夕卜，在進(jìn)氣管5中在第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)之前例如設(shè)置有空氣過濾器7，用于在將空氣輸送給壓縮機(jī)之前過濾空氣。在圖2所示的實(shí)施例中，進(jìn)氣管5在空氣過濾器之前的部分具有例如吸氣口 6。在空氣在第一渦輪增壓機(jī)3的壓縮機(jī)中被壓縮之后，空氣通過將該壓縮機(jī)和增壓空氣冷卻器10連接的管道15輸送給增壓空氣冷卻器10并且在那被冷卻。被冷卻的并且在第一壓縮機(jī)級(jí)中被壓縮的空氣緊接著通過將增壓空氣冷卻器10和第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)相連的管道16輸送給第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)。第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)在第二壓縮機(jī)級(jí)中進(jìn)一步壓縮空氣并且最后通過管道17將該壓縮空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)I。第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)通過管道17與內(nèi)燃機(jī)I相連。此外，在增壓空氣冷卻器10和內(nèi)燃機(jī)I之間可設(shè)置附加管道18，其中，在管道18中設(shè)置閥裝置13，例如是止回閥裝置。管道18從管道16分支出來，管道16將增壓空氣冷卻器10與第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)相連。
管道18和閥裝置13用于在空氣量過大時(shí)能夠直接將至少部分空氣通過管道18輸送給內(nèi)燃機(jī)，而不需要先在第二渦輪增壓機(jī)4的壓縮機(jī)中壓縮。為此，所述閥裝置13朝內(nèi)燃機(jī)I的方向打開管道18，同時(shí)其朝增壓空氣冷卻器10的方向關(guān)閉管道18，因此不會(huì)有空氣從內(nèi)燃機(jī)I倒流回增壓空氣冷卻器10中。第一渦輪增壓機(jī)3在圖2所示的實(shí)施例中例如相比第二渦輪增壓機(jī)4具有更大的尺寸。但是，兩個(gè)渦輪增壓機(jī)3、4可以例如具有相同大小的尺寸。如前所述，本發(fā)明的目的是提供雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)更好的響應(yīng)特性。通過被第一渦輪增壓機(jī)3壓縮的熱的空氣在輸送給第二渦輪增壓機(jī)4之前首先在冷卻裝置10 (如增壓空氣冷卻器10)中被冷卻，可以將更大量的空氣輸送給第二渦輪增壓機(jī)4且由其壓縮并且提供給內(nèi)燃機(jī)I。在第二渦輪增壓機(jī)4中的冷卻的增壓空氣改善了渦輪增壓機(jī)4的響應(yīng)性能。另一優(yōu)點(diǎn)是，在第二渦輪增壓機(jī)4和進(jìn)氣管5之間減小了的空氣體積量同樣進(jìn)一步改善了發(fā)動(dòng)機(jī)I的響應(yīng)性能。雖然以上結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例全面闡述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所述實(shí)施例，而是可以通過各種方式方法進(jìn)行修訂。附圖標(biāo)記清單I.內(nèi)燃機(jī)2.增壓空氣冷卻系統(tǒng)3.第一渦輪增壓機(jī)4.第二渦輪增壓機(jī)5.進(jìn)氣管6.吸氣口7.空氣過濾器8.(連接第一渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)和第二渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)的)管道9.(連接第二渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)和增壓空氣冷卻器的)管道10.增壓空氣冷卻器11.(連接增壓空氣冷卻器和內(nèi)燃機(jī)的)管道12.(附加地連接第一渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)和增壓空氣冷卻器的)管道
13.閥裝置14.增壓空氣冷卻系統(tǒng)15.(連接第一渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)和增壓空氣冷卻器的)管道16.(連接增壓空氣冷卻器和第二渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)的)管道 17.(連接第二渦輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的)管道18.(連接增壓空氣冷卻器和內(nèi)燃機(jī)的)管道
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)(I)，其具有用于雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣冷卻系統(tǒng)(14)， 具有在第一壓縮機(jī)級(jí)壓縮進(jìn)氣的第一渦輪增壓機(jī)(3)， 具有將在所述第一渦輪增壓機(jī)(3)中壓縮的空氣在第二壓縮機(jī)級(jí)繼續(xù)壓縮并且然后將繼續(xù)壓縮后的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)(I)的第二渦輪增壓機(jī)(4)， 具有設(shè)置在所述第一和第二渦輪增壓機(jī)(3、4)之間的增壓空氣冷卻器(10)，該增壓空氣冷卻器(10)設(shè)計(jì)用于冷卻被第一渦輪增壓機(jī)(3)壓縮的空氣。
2.按照權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述第一渦輪增壓機(jī)(3)通過第一管道(15)與所述增壓空氣冷卻器(10)相連，用以將在所述第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣輸送給所述增壓空氣冷卻器(10)。
3.按照前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述增壓空氣冷卻器(10)通過第二管道(16)與所述第二渦輪增壓機(jī)(4)相連，用以將在所述第一壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣和在所述增壓空氣冷卻器(10)中冷卻的空氣輸送給所述第二渦輪增壓機(jī)。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述第二渦輪增壓機(jī)(4)通過第三管道(17)與所述內(nèi)燃機(jī)(I)相連，用以將在所述第二壓縮機(jī)級(jí)中壓縮的空氣輸送給所述內(nèi)燃機(jī)⑴。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述增壓空氣冷卻器(10)和所述內(nèi)燃機(jī)(I)通過第四管道(18)相連，在該第四管道中設(shè)置有閥裝置(13)。
6.按照權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述閥裝置(13)設(shè)計(jì)成止回閥。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述第四管道(18)在所述增壓空氣冷卻器(10)和所述內(nèi)燃機(jī)(I)之間與所述第二管道(16)相連，該第二管道(16)將所述第二渦輪增壓機(jī)(4)與所述增壓空氣冷卻器(10)相連。
8.按照前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，為了吸入空氣，所述第一渦輪增壓機(jī)(3)在進(jìn)氣端與進(jìn)氣管(5)相連，其中，在所述進(jìn)氣管(5)中設(shè)置有空氣過濾器(7)。
9.按照前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述第一渦輪增壓機(jī)(3)設(shè)計(jì)用于比所述第二渦輪增壓機(jī)(4)壓縮更多的空氣。
10.一種汽車，尤其是轎車，其具有按照權(quán)利要求I至9之一所述的內(nèi)燃機(jī)(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，其具有用于雙增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣冷卻系統(tǒng)，具有在第一壓縮機(jī)級(jí)壓縮進(jìn)氣的第一渦輪增壓機(jī)，具有將在第一渦輪增壓機(jī)中壓縮的空氣在第二壓縮機(jī)級(jí)繼續(xù)壓縮并且然后將繼續(xù)壓縮后的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)的第二渦輪增壓機(jī)，具有設(shè)置在第一和第二渦輪增壓機(jī)之間的增壓空氣冷卻器，該增壓空氣冷卻器設(shè)計(jì)用于冷卻被第一渦輪增壓機(jī)壓縮的空氣。本發(fā)明還涉及一種具有所述內(nèi)燃機(jī)的汽車。
文檔編號(hào)F02B37/013GK102777249SQ20121013887
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者K.考茲曼 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司