用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)，包括：至少一個第一廢氣連接接口和一個第二廢氣連接接口(1.1、1.2)，用于流體分開地排出來自內(nèi)燃機燃燒室的燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣；至少兩管式構(gòu)造的廢氣渦輪增壓器(2)，其為了流體分開地輸入燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣具有至少一個第一輸入連接接口和一個第二輸入連接接口(3.1、3.2)，其中構(gòu)造有第一連接通道(4.1)用于使第一廢氣連接接口(1.1)與第一輸入連接接口(3.1)流體連接和構(gòu)造有第二連接通道(4.2)用于使第二廢氣連接接口(1.2)與第二輸入連接接口(3.2)流體連接。本發(fā)明設(shè)置連接通道(4.1、4.2)中的至少一個至少部分構(gòu)造得能借助于封閉元件(5)封閉。
【專利說明】用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]開頭提到的類型的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)根據(jù)DE 10 2009 050 952 Al被公知。參考該文獻的圖3和關(guān)于內(nèi)燃機或活塞式馬達的一個缸，該廢氣系統(tǒng)包括:至少一個第一廢氣連接接口和至少一個第二廢氣連接接口，用于流體分開地排出來自內(nèi)燃機燃燒室(燃燒腔)的在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣；至少一個至少兩管式構(gòu)造的廢氣渦輪增壓器，該廢氣渦輪增壓器為了流體分開地輸入在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣而具有至少一個第一輸入連接接口和至少一個第二輸入連接接口，其中構(gòu)造有第一連接通道用于使第一廢氣連接接口與第一輸入連接接口流體連接和構(gòu)造有第二連接通道用于使第二廢氣連接接口與第二輸入連接接口流體連接。在按照DE 10 2009 050 952 Al的圖3的解決方案中設(shè)置了四個燃燒室(缸)，其中，每個燃燒室此外設(shè)有第一廢氣連接接口和第二廢氣連接接口。在這些廢氣連接接口上銜接著連接通道，這些連接通道與廢氣渦輪增壓器的剛好一個第一輸入連接接口和剛好一個第二輸入連接接口連接。在此，內(nèi)燃機上的總共八個廢氣連接接口與廢氣渦輪增壓器上的總共兩個輸入連接接口的連接通過如下方式來實現(xiàn)，即，第一或第二廢氣連接接口的四個連接通道在到達所述第一輸入連接接口或第二輸入連接接口之前分別以被引導(dǎo)到一起的方式構(gòu)造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)是改善開頭提到的類型的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)。
[0004]該任務(wù)利用開頭提到類型的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)，通過在權(quán)利要求1的特征部分中實施的特征來解決。
[0005]根據(jù)本發(fā)明因此設(shè)置:這些連接通道中的至少一個連接通道至少部分地構(gòu)造得能借助于一封閉兀件封閉。
[0006]換句話說，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置:廢氣渦輪增壓器的加載能夠通過所述連接通道的打開和閉合被影響。該標準能夠?qū)崿F(xiàn):廢氣渦輪增壓器能夠在廢氣質(zhì)量流不同時進而在內(nèi)燃機或活塞式馬達的轉(zhuǎn)速不同時被至少兩級式驅(qū)動，其中，根據(jù)還要詳細闡釋的本發(fā)明也可以給每個缸設(shè)置多于兩個的廢氣連接接口、連接通道、輸入連接接口。如果例如給每個缸設(shè)置三個連接通道，那么所述廢氣渦輪增壓器可以在廢氣質(zhì)量流低的情況下(即在轉(zhuǎn)速低的情況下)僅通過每個缸一個輸入連接接口被加載，在中間的廢氣質(zhì)量流的情況下(即在中間轉(zhuǎn)速的情況下)通過每個缸兩個輸入連接接口被加載，在廢氣質(zhì)量流高的情況下(即轉(zhuǎn)速高的情況下)通過每個缸三個輸入連接接口被加載。所述廢氣渦輪增壓器的加載由此與廢氣質(zhì)量流相關(guān)地進行，其中，已描述的分級性變得越均勻，那么要總體上給每個缸設(shè)置更多的連接通道。遵循典型的方式，在常見空間關(guān)系的內(nèi)燃機中，每個缸兩個連接通道是用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的解決方案的最小標準，每個缸三個連接通道是合理的中間標準，每個缸四個連接通道就已經(jīng)處在耗費和收益之間的邊界區(qū)域中。
[0007]再次簡短地總結(jié)，這樣的方案適用于根據(jù)本發(fā)明的解決方案:必須給每個缸設(shè)置至少兩個連接通道；每個缸的這些連接通道中的至少一個連接通道必須構(gòu)造得(至少部分)能閉合；廢氣渦輪增壓器具有至少兩倍于內(nèi)燃機總共具有的缸的輸入連接接口(也稱作涌入口)。
[0008]在權(quán)利要求1中使用的術(shù)語“廢氣連接接口”在此包括下列可選方案中的至少一個:
[0009]在具有每個缸一個出口閥的內(nèi)燃機的情況下，給該出口閥后接一(例如屬于廢氣系統(tǒng)的)分流器，該分流器將所述廢氣質(zhì)量流分開成至少兩個部分流。在此，所述廢氣連接接口剛好處在所述分開的部位上。
[0010]在具有每個缸兩個(或更多個)出口閥的內(nèi)燃機中，適用地直接在內(nèi)燃機的缸頭上布置這些廢氣連接接口，這是因為不需要另外的分流器，以便將所述廢氣質(zhì)量流分開到兩個(或更多個)廢氣連接接口上。
[0011]在每個缸雖然有兩個出口閥，但是同時應(yīng)設(shè)置三個廢氣連接接口的情況下，又會設(shè)置一分流器，該分流器在兩個出口閥的基礎(chǔ)上提供所述三個廢氣連接接口。
[0012]在權(quán)利要求1的特征部分中所限定的標準“至少部分”考慮了這樣的可選方案，廢氣渦輪增壓器的加載也可以在各個級之間在需要時借助于封閉元件被連續(xù)地提高或減小。
[0013]此外，一連接通道的可封閉性的該標準僅僅意味著:通過在完全閉合狀態(tài)下的該連接通道不能向廢氣渦輪增壓器引導(dǎo)廢氣。通過該標準不排除廢氣例如經(jīng)過所述廢氣渦輪增壓器被(旁通經(jīng)過地)導(dǎo)向內(nèi)燃機的實際排放裝置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的解決方案具有這樣的優(yōu)點:廢氣的脈動能量可以被特別良好地充分使用，因為廢氣渦輪增壓器的加載根據(jù)實際廢氣質(zhì)量流進行。在此，在下面還要詳細闡釋地在所述廢氣渦輪增壓器之內(nèi)設(shè)置有到所述運轉(zhuǎn)輪上的用于廢氣的固定入流角度(在沒有附加的導(dǎo)向葉片或類似裝置的情況下)，也就是說廢氣渦輪增壓器的殼體的幾何形狀可以特別簡單地設(shè)計(這同樣在下面詳細闡釋)。此外，連接通道的打開和閉合特別優(yōu)選地利用這樣的閥或類似裝置進行，它們布置在廢氣渦輪增壓器之外進而布置在被最高熱負載的區(qū)域之外。
[0015]用于內(nèi)燃機的根據(jù)本發(fā)明的廢氣系統(tǒng)的另外的有利改進方案由從屬權(quán)利要求獲得。
[0016]鑒于完整性還要參考DE 10 2007 037 540 Al。在該解決方案中，在內(nèi)燃機與廢氣渦輪增壓器之間，在一(唯一的！)連接管道中布置有一具有可變的噴嘴幾何形狀的管形噴嘴。該噴嘴的可調(diào)節(jié)的排出橫截面自稱允許了在廢氣質(zhì)量流小的情況下，例如在內(nèi)燃機被部分負載或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速低的情況下通過噴嘴橫截面的變窄相對于靜壓部分提高了廢氣的動壓部分，而在廢氣質(zhì)量流大的情況下反轉(zhuǎn)地，例如在內(nèi)燃機全負載運行或內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高的情況下能夠通過擴寬所述排出橫截面引起在噴嘴區(qū)域中的小的壓力損失。但是， 申請人:意識到所追求的噴嘴效應(yīng)還在流動到達廢氣渦輪增壓器的運轉(zhuǎn)輪之前就消失了，即最終該系統(tǒng)僅引起在所述級上的摘提聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]隨后根據(jù)不同實施例的附圖來詳細闡釋根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)，包括它的根據(jù)從屬權(quán)利要求的有利改進方案。
[0018]示意性地:
[0019]圖1示出了用于單缸內(nèi)燃機的根據(jù)本發(fā)明的廢氣系統(tǒng)，該單缸內(nèi)燃機具有兩個出口通道、一封閉元件和一雙管式廢氣渦輪增壓器(僅部分示出)；
[0020]圖2示出了一單缸內(nèi)燃機，其具有一出口通道和一適配元件(分流器)，該適配元件用于形成第一廢氣連接接口和第二廢氣連接接口 ；和
[0021]圖3示出了用于四缸內(nèi)燃機的根據(jù)本發(fā)明的廢氣系統(tǒng)，該四缸內(nèi)燃機具有每個缸三個連接通道，總共八個封閉元件和一個十二管廢氣渦輪增壓器。

【具體實施方式】
[0022]用于內(nèi)燃機的在附圖中所示的廢氣系統(tǒng)的所有實施方式包括:至少一個第一廢氣連接接口和至少一個第二廢氣連接接口 1.1、1.2，用于流體分開地排出來自內(nèi)燃機燃燒室的在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣；至少一個至少兩管式構(gòu)造的廢氣渦輪增壓器2，該廢氣渦輪增壓器為了流體分開地輸入在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣而具有至少一個第一輸入連接接口和至少一個第二輸入連接接口 3.1、3.2，其中構(gòu)造有第一連接通道4.1用于使第一廢氣連接接口 1.1與第一輸入連接接口 3.1流體連接和構(gòu)造有第二連接通道4.2用于使第二廢氣連接接口 1.2與第二輸入連接接口 3.2流體連接。
[0023]現(xiàn)在對于根據(jù)本發(fā)明的廢氣系統(tǒng)重要的是:連接通道4.1,4.2中的至少一個連接通道至少部分地構(gòu)造得能借助于一封閉元件5封閉。在此，考慮到高的溫度負載而特別優(yōu)選地設(shè)置:所述封閉元件5構(gòu)造為能引入到連接通道4.1,4.2中的滑塊。
[0024]在圖1中首先為了較容易理解本發(fā)明而示意性示出了單缸內(nèi)燃機的一實施方式，該單缸內(nèi)燃機例如因為在兩個入口閥之外也設(shè)置兩個出口閥(關(guān)鍵詞:每缸四個閥)而在缸頭上具有兩個出口開口。這兩個出口開口在該情況下形成廢氣連接接口 1.1、1.2，在這兩個出口開口上銜接總共兩個連接通道4.1、4.2，這兩個連接通道又與在該情況下兩管式構(gòu)造的廢氣渦輪增壓器2的兩個輸入連接接口 3.1、3.2連接。這兩個連接通道中的一個連接通道4.2設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的封閉元件5，該封閉元件本身構(gòu)造得能通過一調(diào)節(jié)機構(gòu)7操縱。所述封閉元件5可以(在所有實施方式下)選擇性地完全打開，完全閉合，但是也可以定位在任何中間位置中。為此，每個優(yōu)選地設(shè)有一調(diào)節(jié)機構(gòu)7的封閉元件5構(gòu)造得與一上一級的(未附加示出的)調(diào)節(jié)單元連接。
[0025]在圖2中同樣示意性示出了一單缸內(nèi)燃機；但是，該單缸內(nèi)燃機在它的缸頭上僅具有一出口開口。為了盡管如此，即使第一和第二廢氣連接接口 1.1、1.2能夠構(gòu)造得不直接與相應(yīng)的、在外地布置在內(nèi)燃機的缸頭上的出口開口連接，提供至少兩個廢氣連接接口1.1、1.2，根據(jù)本發(fā)明可以設(shè)置一適配元件8，該適配元件在所示的實施例中使出口開口與兩個廢氣連連接接口 1.1、1.2連接。替換地(未附加示出)，適配元件8但是也可以使出口開口與三個廢氣連接接口連接。此外也例如可以是這樣的適配元件8，該適配元件使兩個出口開口與三個廢氣連接接口連接。
[0026]在圖3中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的解決方案的針對實際的解決方案。該解決方案示出了這樣的四缸內(nèi)燃機，其具有每缸三個連接通道和十二管式廢氣渦輪增壓器2。如清楚看到的那樣，一燃燒室的三個連接通道中的兩個連接通道分別設(shè)有一封閉元件5。一般性表達地，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置:在每個燃燒室m個連接通道4.1,4.2的情況下設(shè)置至少m-1個且最多m個封閉元件5。在此，表述“最多m個”表示:如果希望并且有意義，也可以每個連接通道設(shè)有一封閉元件5。在此也可以如前面提到的那樣設(shè)置(典型方式是通過另一在這里未附加示出的廢氣連接接口):廢氣例如經(jīng)過所述廢氣渦輪增壓器2被(旁通經(jīng)過地)導(dǎo)向內(nèi)燃機的實際排放裝置。
[0027]此外優(yōu)選地設(shè)置:在多個燃燒室的情況下，一燃燒室的對應(yīng)剛好一個封閉元件5構(gòu)造得能夠與其它燃燒室的對應(yīng)剛好一個封閉元件5 —起被操縱。參考圖3，這意味著:連接通道4.1始終打開，因為它們不具有封閉元件5。在功率低或轉(zhuǎn)速低的情況下，其余的封閉元件5閉合。如果現(xiàn)在轉(zhuǎn)速被提高，那么本發(fā)明的目的是盡可能恒定地保持每個輸入連接接口的質(zhì)量流，也就是根據(jù)本發(fā)明每個燃燒室打開至少一個另外的封閉元件5。在全負載下與之相應(yīng)地打開所有封閉元件5，也就是廢氣通過所有連接通道4.1,4.2分開地導(dǎo)向所述廢氣渦輪增壓器2。
[0028]如清楚看到的那樣，內(nèi)燃機5構(gòu)造得能與內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速相關(guān)地被調(diào)節(jié)的標準造成，廢氣的脈動保持獲得并且可以更好地由廢氣渦輪增壓器2使用，其中，能夠同時取消廢氣渦輪增壓器2上的耗費的、能調(diào)節(jié)的導(dǎo)向葉片，關(guān)于這些下面還要談到。如開頭已經(jīng)闡釋的那樣，每個燃燒室根據(jù)本發(fā)明需要至少兩個連接通道。圖3示出了具有每個缸三個連接通道的實施方式。每個缸四個連接通道也是不難想象的；在五個和更多個連接通道的情況下然后可預(yù)見的是，耗費和收益之間的關(guān)系不再是有利的，如果相同地也存在本發(fā)明范疇中的這樣的解決方案的話。
[0029]如此外由圖1和圖3能看到的那樣，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置:封閉元件5沿連接通道4.1、4.2的延伸方向看比距離輸入連接接口 3.1、3.2布置得距離廢氣連接接口 1.1、1.2更近。該標準具有這樣的優(yōu)點:用于分配廢氣流的調(diào)節(jié)部件(尤其是封閉元件5和調(diào)節(jié)機構(gòu)7)被轉(zhuǎn)移出廢氣渦輪增壓器的殼體，這引起增壓器的使用壽命的提高和成本下降。
[0030]此外根據(jù)本發(fā)明設(shè)置:在η個燃燒室的情況下設(shè)置至少2*η個連接通道4.1、4.2。參考圖3中的實施例具體設(shè)置:四個燃燒室(η = 4)與總共十二個(即3*η)連接通道連接。
[0031]此外，為了能夠如已提到的那樣盡可能優(yōu)化地使用廢氣的脈動能量，廢氣連接接口 1.1,1.2與輸入連接接口 3.1、3.2之間的連接通道4.1,4.2的通流橫截面不變地構(gòu)造，也就是該通流橫截面優(yōu)選在連接通道的全部長度上保留相同大小。
[0032]此外如由這些圖能夠看到的那樣優(yōu)選地設(shè)置:廢氣系統(tǒng)上的廢氣連接接口 1.1、1.2的總數(shù)剛好相當(dāng)于廢氣渦輪增壓器2上的輸入連接接口 3.1,3.2的總數(shù)。
[0033]就這樣的廢氣渦輪增壓器2而言，該廢氣渦輪增壓器根據(jù)本發(fā)明(并且與內(nèi)燃機不同地)屬于廢氣系統(tǒng)并且該廢氣渦輪增壓器可以選擇性地構(gòu)造為徑向渦輪(示出)或構(gòu)造為軸向渦輪(未示出)，還優(yōu)選地設(shè)置:借助于布置在輸入連接接口 3.1,3.2與廢氣渦輪增壓器2的運轉(zhuǎn)輪2.1之間的流動通道6確定了到所述運轉(zhuǎn)輪2.1上的不能改變的入流角度，其中，該入流角度(與定位在運轉(zhuǎn)輪2.1的邊緣上的圓切線相關(guān)地)優(yōu)選在65°和75°之間、特別優(yōu)選如所示那樣為70°。換句話說可以無導(dǎo)向葉片地構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器2，其中，此外為了保持脈動能量優(yōu)選地設(shè)置:流動通道6具有如連接通道4.1,4.2那樣的相同的通流橫截面。
[0034]最后，首先一般性表述地優(yōu)選設(shè)置:分別屬于不同的燃燒室的連接通道4.1,4.2為了渦輪增壓器2的均勻加載而構(gòu)造得與多個這樣的輸入連接接口 3.1、3.2連接，這些輸入連接接口相對于廢氣渦輪增壓器2的運轉(zhuǎn)輪2.1的轉(zhuǎn)動軸線布置得旋轉(zhuǎn)對稱。參考根據(jù)圖3的實施例，該標準具體地意味著:(從上數(shù))第三燃燒室的連接通道例如以180°相對于第一燃燒室的連接通道錯開地構(gòu)造得在所述廢氣渦輪增壓器2上通入。相同的情況相應(yīng)地適用于第二和第四燃燒室的連接通道或輸入連接接口，其中，具體的角度明顯相關(guān)于內(nèi)燃機具有多少燃燒室和每個燃燒室設(shè)置有多少廢氣連接接口。
[0035]附圖標記列表
[0036]1.1廢氣連接接口
[0037]1.2廢氣連接接口
[0038]2 廢氣渦輪增壓器
[0039]2.1運轉(zhuǎn)輪
[0040]3.1輸入連接接口
[0041]3.2輸入連接接口
[0042]4.1第一連接通道
[0043]4.2第二連接通道
[0044]5 封閉元件
[0045]6 流動通道
[0046]7 調(diào)節(jié)機構(gòu)
[0047]8 適配元件
【權(quán)利要求】
1.用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)，所述廢氣系統(tǒng)包括:至少一個第一廢氣連接接口和至少一個第二廢氣連接接口(1.11.2),用于流體分開地排出來自內(nèi)燃機燃燒室的在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣；至少兩管式構(gòu)造的至少一個廢氣渦輪增壓器(2),所述至少一個廢氣渦輪增壓器為了流體分開地輸入在燃燒過程中產(chǎn)生的廢氣而具有至少一個第一輸入連接接口和至少一個第二輸入連接接口(3.13.2),其中，構(gòu)造有第一連接通道(4.1)用于使所述第一廢氣連接接口(1.1)與所述第一輸入連接接口(3.1)流體連接和構(gòu)造有第二連接通道(4.2)用于使所述第二廢氣連接接口(1.2)與所述第二輸入連接接口(3.2)流體連接， 其特征在于， 這些連接通道(4.14.2)中的至少一個連接通道至少部分地構(gòu)造得能借助于一封閉元件⑶封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 在每個燃燒室III個連接通道(4.1,4.2)的情況下設(shè)置至少(111-1)個且最多III個封閉元件⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 在多個燃燒室的情況下，一燃燒室的對應(yīng)剛好一個封閉元件(5)構(gòu)造得能夠與其它燃燒室的對應(yīng)剛好一個封閉元件(5) —起被操縱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 所述封閉元件(5)構(gòu)造得能根據(jù)所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 所述封閉元件(5)沿所述連接通道(4.1,4.2)的延伸方向看布置得比距離所述輸入連接接口(3.1,3.2)距離所述廢氣連接接口(1.1^1.2)更近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 在II個燃燒室的情況下設(shè)置至少2袖個連接通道(4.1、4 2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 所述廢氣連接接口(1.1、1丨2)與所述輸入連接接口(3.1,3.2)之間的連接通道(4.1、4.2)的通流橫截面不變地構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 所述廢氣系統(tǒng)上的廢氣連接接口(1.11.2)的總數(shù)剛好相當(dāng)于所述廢氣渦輪增壓器(2)上的輸入連接接口(3.13.2)的總數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 分別屬于不同的燃燒室的連接通道(4.1,4.2)為了使所述廢氣渦輪增壓器(2)均勻加載而構(gòu)造得與多個這樣的輸入連接接口(3.13.2)連接，這些輸入連接接口相對于所述渦輪增壓器(2)的運轉(zhuǎn)輪(2.1)的轉(zhuǎn)動軸線布置得旋轉(zhuǎn)對稱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的用于內(nèi)燃機的廢氣系統(tǒng)， 其特征在于， 借助于布置在所述輸入連接接口(3.13.2)與所述廢氣渦輪增壓器(2)的運轉(zhuǎn)輪(2.1)之間的流動通道(6)確定了到所述運轉(zhuǎn)輪(2.1)上的不能改變的入流角度，其中，該入流角度優(yōu)選在65。和75。之間，尤其是70。。
【文檔編號】F02B37/02GK104334853SQ201380026582
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】S·查朗德, E·迪紹爾 申請人:斯圖加特大學(xué)