CN103382883A - 带有排气涡轮增压器和排气歧管的功能模块 - Google Patents

带有排气涡轮增压器和排气歧管的功能模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有排气涡轮增压器和排气歧管的功能模块，具体而言涉及用于机动车中的涡轮增压的内燃机的带有排气涡轮增压器和排气歧管的功能模块，其中，该内燃机具有带有再循环阀的排气再循环装置、带有旁通阀片的增压压力控制装置以及布置在排气系统中以控制发动机制动作用的制动阀片。在制造技术方面且在构造方面有利的以及装配简单的功能模块由此来获得，即将再循环阀(8)、制动阀片(10)以及旁通阀片(14a)集成到功能模块(1)中。

Description

带有排气涡轮增压器和排气歧管的功能模块
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车中的涡轮增压的内燃机的功能模块，该功能模块带有排气涡轮增压器和排气歧管。
背景技术
对于机动车中的涡轮增压的内燃机中通常已知的是将排气涡轮增压器或者其排气涡轮在构造上可能的范围内直接附装到内燃机的排气歧管处，以避免效率损失且在不稳定运行中确保涡轮增压器的快速响应。用于借助于旁通阀片进行增压压力调节和如有可能用于将排气再循环到内燃机的进气系统中的装置也是常见的，以便尤其满足关于排气净化的规定。此外对于商用车还在排气系统中使用制动阀片以在机动车的惯性运行(Schubbetrieb)中获得增强的发动机制动作用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种这种类型的功能模块，其在生产技术方面有利地且在构造方面简单地实施。
该目的根据本发明利用权利要求1的特征来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案为从属权利要求的对象。
根据本发明提出将发动机制动装置的制动阀片(Bremsklappe)、增压压力调节系统的旁通阀片(Bypassklappe)以及如有可能排气再循环装置的排气再循环阀集成到功能模块中。根据本发明的功能模块为一种可良好操作的、紧凑的且功能集成的装配单元，其可仅与相应的电子控制器相连接并且其已经提前实现或者可调准(einjustierbar)有关的系统诊断。然后可快速且无问题地实施附装到内燃机处。
如果制动阀片和/或旁通阀片以及如有可能再循环阀的操纵装置或执行器(电动式和/或气动式和/或液压式)已经附装到功能模块处，在此这是特别有利的。
为了获得功能模块的牢固的且此外还抗振的结构可在排气涡轮增压器处设置支撑托架，其同时以有利的方式在排气歧管处形成隔热板。该隔热板尤其避免在机动车的发动机室中的过高的热辐射和环境温度并且可通过起绝缘作用的气隙至少局部地与排气歧管分开或者隔开。
此外用于制动阀片和排气再循环系统的执行器可在功能模块的安装位置中以可良好地接近的方式定位在功能模块的上侧处并且固定在支撑托架处，由此来减轻检验工作或调节工作。同样适用于用于增压压力控制系统的执行器，其优选在压缩机罩壳处固定在其上侧处。在此基本上所有的执行器可在排气歧管的联接凸缘和支撑托架之上布置在同一水平面中。
在优选的实施方式中，排气再循环阀可通过简单的、可控制进入到任意的中间位置中的节流阀片(Drosselklappe)形成，其布置在模制到排气歧管处的用于排气再循环管路的联接接管中。
此外在生产技术方面有利的且装配技术方面简单的另一设计方案中，发动机制动装置的制动阀片可在排气涡轮增压器的排气涡轮附近插入到排气歧管的管路区段中。但制动阀片还可直接定位在排气涡轮的罩壳内部，这在此处然而如有可能需要特别的结构上的改型。
用于增压压力控制系统的旁通阀片原则上在将压缩机的引离的增压压力管路与排气涡轮相连接的旁通管路中布置到排气涡轮增压器中。
在本发明的铸造技术上有利的改进方案中，排气涡轮的罩壳和排气歧管可分别一件式地实施为铸造件且经由彼此关联的联接区域尤其联接凸缘互相连接或者彼此固定，例如通过至少一个螺纹连接。
备选地，排气涡轮的罩壳和排气歧管还可由一件式地尤其以材料统一的方式和/或整体式地制造的构件尤其铸造构件形成，尤其在一次浇铸中制造为整体件。
此外对此备选地，排气涡轮的罩壳和排气歧管还可实施成如此两件式地一起铸造且彼此固定，即两个部件的分型面放置成近似沿着集成在排气歧管中的管路的中轴线。那么排气歧管以两个壳的形式制造成带有延伸到排气涡轮的罩壳中的平的分型面。然后两个部件可例如互相拧紧或者如有可能甚至焊接在一起。
排气歧管此外可一件式或者整体式地构造，例如构造且制造为一件式的浇铸件。但是对此备选地，排气歧管还可多件式地来构造，其中，单个的歧管件于是在完成装配的状态中固定地互相连接并且歧管件中的至少一个形成了根据本发明的功能模块的组成部分。
在排气歧管处在通到排气涡轮的管路区段上游可设置例如铸造另一管路区段，经由该另一管路区段可引入内燃机的另外的气缸的排气。因此功能模块可被用于具有不同的气缸数的内燃机，其中，管路区段提供必要的兼容性。
最后，排气涡轮增压器可为内燃机的分级增压系统(Registeraufladung)(其带有高压增压器和在排气侧位于下游的低压增压器)的高压涡轮增压器。
附图说明
接下来根据示意性的附图来更详细地阐述本发明的两个实施例。在其中：
图1以立体的图示在朝向排气歧管的联接凸缘的视角中显示了用于商用车的内燃机的功能模块，其带有排气涡轮增压器、排气歧管以及支撑托架；
图2在斜向上观察排气涡轮增压器和用于增压压力调节、用于控制制动阀片和排气再循环阀的执行器的视角中显示了根据图1的功能模块；
图3显示了在根据图1的线III–III的分型面中通过两件式的排气歧管和排气涡轮的罩壳的视图，其中示出了制动阀片和排气再循环阀的节流阀片；
图4显示了沿着图1的线IV–IV通过排气歧管和排气涡轮的罩壳的横截面；以及
图5在详细图示中显示了功能模块的备选的一件式的排气歧管，其中，在制动阀片和排气再循环阀的节流阀片的区域中部分截开。
参考标号列表
1 功能模块
2 排气涡轮增压器
3 排气歧管
3a 联接凸缘
3b 凸缘
3c 管路区段
3d 排气通道
3e 联接接管
3f 管路区段
4 支撑托架
4a 区段
5 排气涡轮
5a 流入凸缘
5b 流入通道
6 压缩机
6a 增压压力管路
7 轴
8 节流阀片
9 执行器
10 制动阀片
11 轴
12 执行器
13 执行器
14 旁通管路
14a 旁通阀片
15 排气管路
16 分型面或者截面。
具体实施方式
图1和图2在立体的图示中显示了用于涡轮增压的直列式内燃机的功能模块1，该功能模块带有具有铸造罩壳的排气涡轮增压器2(只要无另外说明，具有已知的结构型式)和排气歧管3(或者多件式的排气歧管的部分区域)，排气歧管3的联接凸缘3a在排气侧联接到内燃机(未示出)的此处例如两个气缸的气缸盖处。
功能模块1经由仅极其示意性地示出或者表明的支撑托架4支撑在内燃机处，其中，支撑托架4例如经由未示出的螺纹连接固定在排气涡轮增压器2处和/或固定在内燃机的缸体处。
支撑托架4利用优选在保留所限定的气隙的情况下包围排气歧管3的区段4a同时构造成隔热板。
排气涡轮增压器2由排气涡轮5和压缩机6组合而成，在其中仅示出了优选以铸造技术制造的罩壳，但未示出转子叶轮、转子的轴以及支承。
在第一实施例中，排气涡轮5或者其罩壳经由流入凸缘5a(图4)直接联接到凸缘3b处，凸缘3b构造在一件式的排气歧管3的共同的管路区段3c处。管路区段3c(图4)联接到排气歧管3的两个通入到联接凸缘3a中的排气通道3d处。
此外联接接管3e可模制到排气歧管3处，通到内燃机的进气系统的未示出的排气再循环管路联接到该联接接管3e处。在联接接管3e中经由轴7支承有作为排气再循环阀的节流阀片8，其可借助于执行器9(图1和图2)被控制并且取决于内燃机的运行参数确定排气再循环量。
此外，在排气歧管3的管路区段3c中在凸缘3b附近(图4)将制动阀片10支承在轴11上，该制动阀片10取决于预设的运行参数(例如针对主动的制动功率作用、针对喷射器喷嘴的冷却等)可借助于另一执行器12调整到打开的或者多或少闭合的位置中以调控(Einsteuerung)发动机制动作用。
因此不仅排气再循环阀或者节流阀片8而且制动阀片10可取决于所限定的预设的内燃机的运行参数被分别无极地调整或者设定。
此外在压缩机6的罩壳处固定有执行器13以用于内燃机的增压压力调节，该执行器13利用旁通阀片(具有已知的结构型式，未示出)来控制设置在排气涡轮增压器2内部的旁通管路。旁通管路(图4以虚线14显示了其中轴线)以已知的方式将从压缩机6引离的增压压力管路6a(图2)与排气涡轮5的涡轮流入通道5b(图4)相连接，从而在以调节方式降低的情况下(im Abregelfall)可经由在图4中仅示意性地示出或者表明的旁通阀片14a减少内燃机的增压压力。此外，在中间引离的排气管路15联接到排气涡轮5处，排气管路15可与内燃机的另外的排气系统相连接。
执行器9,12,13可例如电动地、液压地、气动地或者电液地来操纵并且可经由未继续列举的连杆或者杆或者类似物来作用于节流阀片8的轴7和制动阀片10的轴11上以及作用于增压压力调节系统的旁通阀片14a。
如尤其从图1和图2可见的那样，执行器9,12,13在功能模块在内燃机处的安装位置中在功能模块1的上侧或者在排气歧管3之上布置在基本上相同的水平面中，其中执行器9,12固定在支撑托架4处，而用于增压压力调节的执行器13固定在压缩机6的罩壳处。固定例如通过未更详细示出的螺纹连接来形成。
在排气歧管3(图5)处模制有另一与联接接管3e相对而置的管路区段3f，经由该管路区段3f可将内燃机的另外的气缸或者其排气引入到功能模块1中。应理解的是，排气涡轮增压器2或者其排气涡轮5必须针对相应的排气质量流量来设计。
图3显示了排气歧管3和排气涡轮5的备选的设计方案，在其中两构件实施成以整体式的方式一起铸造或者在浇铸技术方面以分割成两部分的方式一起铸造。因此可以取消固定凸缘5a和3b。
图3在此仅显示了排气涡轮5和排气歧管3的下半部，其中，在浇铸技术方面以分割成两部分的方式一起铸造的变体的情况中，同一平的分型面16例如在排气歧管3的管路区段3c,3d,3e,3f的中轴线中伸延，使得此处在脱模时不存在侧凹(Hinterschnitt)。于是排气歧管3和排气涡轮5的罩壳上部部分(未示出)同样可实施成无侧凹。但构件还可如上面已经提到的那样通过铸造以全部整体式的方式来构造，从而那么图3的图示对于16仅仅显示成截面。
功能模块1可制造为独立的单独的预装配单元，其中，已经可在相应的试验台上提前诊断和调准执行器9,12,13的控制功能。
然后功能模块1可以很少的装配消耗固定在内燃机处并且执行器9,12,13以可从上面良好地接近的方式联接到电子的发动机控制器处以及如有可能联接到液压的控制装置(未示出)处。
不同于这些实施例，排气歧管3如有可能还可构思成无排气再循环阀8。功能模块1的排气涡轮增压器2可在内燃机分级增压的情况下为高压增压器，低压增压器可在排气涡轮的下游联接到该高压增压器处。
如同样已经提到的那样，排气歧管3可原则上整体式地来构造或者多件式地来构造，其中，那么在后者的情况中单个的歧管件相应地互相连接。

Claims (16)

1. 一种用于机动车中的涡轮增压的内燃机的功能模块，该功能模块带有至少一个排气涡轮增压器和排气歧管，其中，所述内燃机具有带有旁通阀片的增压压力控制装置、布置在排气系统中以控制发动机制动作用的制动阀片，其特征在于，所述制动阀片(10)和所述旁通阀片(14a)集成到所述功能模块(1)中。
2. 根据权利要求1所述的功能模块，其特征在于，所述内燃机此外具有带有再循环阀(8)的排气再循环装置，该再循环阀(8)同样集成到所述功能模块(1)中。
3. 根据权利要求1或者2所述的功能模块，其特征在于，此外用于操纵所述制动阀片(10)和/或所述旁通阀片(14a)和/或排气再循环装置的再循环阀(8)的操纵装置尤其执行器(9,12,13)为所述功能模块(1)的组成部分，尤其相应的所述执行器(9,12,13)分别附装到所述功能模块(1)处。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，在所述排气涡轮增压器(2)处设置有支撑托架(4)，该支撑托架同时形成用于所述排气歧管(3)的隔热板(4a)。
5. 根据权利要求4所述的功能模块，其特征在于，所述支撑托架(4)通过起绝缘作用的气隙与所述排气歧管(3)分开和/或隔开。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，用于排气再循环和/或所述制动阀片(10)的操纵装置尤其执行器(9,12)在所述功能模块(1)的安装位置中定位在该功能模块(1)的上侧处且固定在所述支撑托架(4)处。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，用于增压压力控制系统的操纵装置尤其执行器(13)固定在压缩机罩壳(6)处，针对安装位置固定在压缩机罩壳的上侧处。
8. 根据权利要求6或者7所述的功能模块，其特征在于，所有的操纵装置尤其执行器(9,12,13)在所述排气歧管(3)的联接凸缘(3a)和所述支撑托架(4)之上基本上布置在同一水平面中。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，所述排气再循环阀通过节流阀片(8)形成，该节流阀片布置在模制到所述排气歧管(3)的联接接管(3e)处。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，所述制动阀片(10)在所述排气涡轮增压器(2)的所述排气涡轮(5)附近插入到所述排气歧管(3)的管路区段(3c)中。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，所述旁通阀片(14a)在将所述压缩机(6)的引离的增压压力管路(6a)与所述排气涡轮(5)相联接的旁通管路(14)中布置到所述排气涡轮增压器(2)中。
12. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，排气涡轮(5)的罩壳和所述排气歧管(3)分别由单独的构件尤其通过单独的以及通过铸造制造的构件形成，该构件优选地经由作为联接区域的联接凸缘(5a,3b)互相连接，或者所述排气涡轮(5)的罩壳和所述排气歧管(3)通过一件式地尤其以材料统一的方式和/或整体式地制造的构件尤其铸造构件来形成或者所述排气涡轮(5)的罩壳和所述排气歧管(3)实施成这样两件式地一起铸造，即所述排气歧管(3)具有延伸到所述排气涡轮(5)的罩壳中的平的分型面，尤其地两个部件的所述分型面近似沿着集成在所述排气歧管(3)中的管路(3c,3d,3e,3f)的中轴线伸延，其中，所述两个部件互相固定地相连接，尤其借助于至少一个螺纹连接来固定地相连接。
13. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，所述排气歧管(3)一件式或者多件式地来构造，其中，在多件式地构造排气歧管(3)的情况中单个的歧管件互相连接并且所述歧管件中的至少一个形成所述功能模块的组成部分。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，在所述排气歧管(3)处在引导至所述排气涡轮(5)的管路区段(3c)上游设置尤其铸造有另一管路区段(3f)，经由该另一管路区段可引入内燃机的至少另一气缸的排气。
15. 根据上述权利要求中任一项所述的功能模块，其特征在于，所述排气涡轮增压器(2)为带有高压增压器和在排气侧位于下游的低压增压器的内燃机的分级增压系统的高压涡轮增压器。
16. 机动车，尤其为商用车，带有根据上述权利要求中任一项或多项所述的功能模块。
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