CN104919158B - 动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力系统，所述动力系统包括内燃机和与内燃机连接的不同构件和/或管道，其中包括排气歧管和/或涡轮增压器，所述动力系统装配有罩住所述内燃机的至少一部分和所述构件/管道的至少一部分的绝热屏(B)，所述绝热屏设置有开口组(7，8)，所述开口组布置成至少与排气歧管和/或涡轮增压器的涡轮机对应，每个开口组都包括多个开口，所述多个开口以气孔形式并排布置并且每个开口都限定有细长形状的切口以及在车辆内的装配位置上引导空气在内燃机上方或向内燃机前部从绝热屏的内部向外部流动的自由边缘。

Description

动力系统
技术领域
本发明涉及尤其用于装配到机动型车辆上的动力系统，更具体地，涉及包括内燃机的动力系统。本发明涉及车辆内燃机罩下方空间内的内燃机环境热保护。
背景技术
事实上，内燃机和可与其连接的零件/管道/构件、尤其是排气管的周围环境可包括热敏感构件，如塑料材料的零件、电气线束。然而，在运行时，内燃机和与其连接的构件具有超过500℃的极高温度。因此通常设置罩住内燃机的绝热屏，以抵御所传播的热量来保护内燃机环境以及限制来自内燃机和与其联结的构件/管道的热气流。
在下文中，为了简洁，可无区别地使用内燃机这一术语用于表示内燃机本身以及内燃机和与其连接的所有零件/管道/构件，尤其是排气管，当内燃机运行时，所述所有零件/管道/构件易具有高温外表面，即热表面。
该绝热屏的主要材料通常为金属并且与需隔离的内燃机的形状相匹配，以及在内燃机壁与绝热屏壁之间留出几毫米到几厘米的空间。通过将温度显著地降低到附近的温度，对于防止内燃机罩下方的内燃机环境中可能的构件热损坏是有效的。
反之，已经证实了通过将热量限制在绝热屏和内燃机之间，该类型的绝热屏可有助于引起、或至少加剧了在内燃机上产生热点，尤其在内燃机与排气歧管的联接处或在内燃机所装配的涡轮增压器的涡轮机的位置处产生热点。将“热点”理解为内燃机或相联结的构件/管道的热表面的局部过热，所具有的温度例如大于650℃或者700℃。
然而，在内燃机罩下方的内燃机冷却系统的冷却流体泄漏的情况下，根据一些构造，该泄漏的液体能够通过内燃机和绝热屏之间：如果该泄漏的液体到达热点，存在空气与达到或超过冷却流体燃烧温度的冷却流体的混合物产生的风险。即使冷却流体的燃烧风险很小，也应该避免。在本发明中将冷却流体理解为在常温和标准大气压下呈气态并且在冷却/空调系统中使用的压强和温度条件下呈液态的流体。还将该术语理解为所有流体，尤其是油类液体，所述油类流体严格意义上不具有冷却功能并且也在这些系统中流动，这些油类流体在这些系统中通常与严格意义上具有冷却功能的流体联结并且还可造成尤其是严格意义上的这些冷却流体的燃烧风险增加。
发明内容
本发明的目的在于改善该类型的绝热屏的设计，以使所述绝热屏能够继续对内燃机环境进行热保护，同时还可限制/去除该内燃机上的所有热点，或至少使这些热点保持在阈值温度之下。
本发明的目的在于提供一种动力系统，所述动力系统包括内燃机和与该内燃机连接的不同构件和/或管道，其中包括排气歧管和/或涡轮增压器。所述动力系统装配有罩住所述内燃机的至少一部分和所述构件/管道的至少一部分的绝热屏，所述绝热屏设置有开口组，所述开口组布置成至少与排气歧管和/或涡轮增压器的涡轮机对应。每个开口组都包括多个开口，所述多个开口以气孔形式并排布置并且每个开口都限定有细长形状的切口以及在车辆内的装配位置上引导空气在内燃机上方或向内燃机前部从绝热屏的内部向外部流动的自由边缘。
因此本发明适用于内燃机绝热屏的设计，以调和看似对立的两个目的，即一方面对内燃机环境进行热保护，另一方面避免在绝热屏和内燃机之间的区域内的局部过热使内燃机表面产生热点。根据本发明，首先辨认最有可能形成热点或热点超过被认为是关键性的阈值温度(例如接近700℃)的区域，其中包括排气歧管与内燃机联接的区域，在该区域内极热的排放气体在内燃机输出端处流动，以及包括涡轮增压机的涡轮机与内燃机联接的区域。然后以特定方式在绝热屏上添加与这些关键的热区域对应的开口，即设置气孔形式的细长开口组。设置多个相邻开口而非单一开口的情况具有至少两个优点：一方面，绝热屏的机械性能被最佳保留(保持了硬度)；另一方面，避免了在关键区域上方形成单一“大”开口，这可通过大气流的热传播而损坏布置在绝热屏附近的热敏感零件。因此在绝热屏的具有所有相同开口的表面上，已经证实了将开口分布为开口组是有利的。细长形状(而非例如圆柱形形状)的开口还能够使热空气的通过面最大化。最后，在绝热屏上选择气孔形式的实用开口能够非常有利地利用气孔的自由边缘，以用于向上引导热空气，以促进热空气通过自然对流从内燃机以及/或者向内燃机前部流动，即向装配有内燃机的车辆前部、因此向通常未设置热敏感零件的区域流动。可无需去除材料而得到气孔形式的开口：所述开口通过在平坦的绝热屏上实施切口并且提起至少一个纵向边缘来得到。还可考虑提起两个纵向边缘，其中一个在绝热屏(外壳)平面上方，另一个在所述平面下方。还可通过选择一个或多个被提起边缘的定向来便于引导空气从内燃机和绝热屏之间的-内部-空间向绝热屏和内燃机罩下方的环境之间的在绝热屏上方的-外部-空间流动。这些特定开口可通过已知的冲压技术来得到。
以非限制性方式，已提出如排气歧管或涡轮增压器的涡轮机在内燃机输出端处的连结区域内的热表面。还可尤其包括在排气管路中刚好装配在的排气歧管下游的去污装备。
有利地，所述绝热屏包括通过隔热材料(例如陶瓷纤维材料)层彼此联结的两块金属片。可选地，所述绝热屏可包括单块金属片或包括多于两块金属片的叠层，每块金属片通过隔层与相邻金属片分隔。可选地，金属片通过所述金属片之间的简单密封气隙分隔。优选地，绝热屏由一体件形成。
有利地，至少其中一个开口组、尤其是所有开口组包括至少三个开口。
有利地，至少其中一个开口、尤其是每个开口的面积在150mm2和500mm2之间。
有利地，至少其中一个开口、尤其是每个开口具有细长形状，该细长形状的长度为至少20mm、尤其在20mm和50mm之间。
优选地，至少其中一个开口、尤其是每个开口具有细长形状，该细长形状的宽度为至少2mm、尤其在2mm和6mm之间。
有利地，绝热屏的厚度在0.5mm和2mm之间。
根据实施例，与涡轮增压器的涡轮机对应的绝热屏具有沿纵向轴线的部分圆柱形形状，所述绝热屏在该区域上的开口相对于所述绝热屏的表面径向布置并且基本平行于所述纵向轴线定向。
根据实施方式，与排气歧管对应的绝热屏具有包括多个开口的开口组，所述多个开口基本相互平行并且彼此纵向偏移。
优选地，所述系统包括将绝热屏固定在内燃机上的部件。这保证了绝热屏和内燃机之间的一定程度的密封并且限制了热损耗。固定模式能够是简单的，例如借助于紧固螺钉固定在为此形成于内燃机壳体上的凸缘上。
本发明的目的还在于提供一种车辆，所述车辆装有前述的这种动力系统。
附图说明
通过阅读以下详细说明和示意性示出了非限制性实施例中的内燃机及其绝热屏的附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：
-图1示意性示出了符合本发明的动力系统和其绝热屏的部分分解图；
-图2为图1中的根据本发明的绝热屏的放大视图；
-图3为前面附图中的绝热屏在与属于图1中的动力系统一部分的涡轮增压器对应的区域内的剖面图。
具体实施方式
这些附图是示意性的并且元件不必按比例示出，以便于阅读。所有附图示出了装配在机动型车辆内燃机罩下方的空间位置上的元件。
因此图1一方面示出了总附图标记为A的内燃机和与其联结的构件，另一方面示出了用于罩住组件A的绝热屏B。坐标轴X，Y，Z采用机动车辆的惯例，其中X表示车辆纵向轴，Y表示横向轴以及Z表示竖直轴，车辆安置在平坦且水平的表面上。
在本发明的范围内，内燃机和与其联结的构件A包括内燃机1本身(限定内燃机所包括的三个气缸的燃烧室)、设置有由部分圆柱形形状的壳体罩住的涡轮机3的涡轮增压器2以及分别与三个气缸的输出口连接的三个排气歧管4。还示出了三个进气管道5。
因此绝热屏B用于罩住三个气缸1、三个排气歧管4和涡轮增压器的涡轮机3的组件：所述绝热屏的形状与这些构件的外部形状整体上大致相匹配，以及扩大因素能够在绝热屏和构件之间保留大约10mm的空间。所述绝热屏由大约0.3mm厚度的两块不锈钢型冲压金属板构成，所述两块金属板通过隔层彼此联结，以形成大约1mm的总厚度。第一金属片、即更接近内燃机的内金属片用于最佳地反射内燃机发送的热量，隔层参与热阻隔，以及第二金属片、即外金属片能够降低绝热屏外表面的温度，以保护绝热屏的周围环境。该绝热屏任选地设置有开口，如能够使电气线束例如穿过绝热屏的圆柱形开口6。根据本发明，绝热屏B还包括两个开口组：与涡轮增压器的涡轮机3对应的开口组7以及与排气歧管4对应的开口组8。在该内燃机的构造中，事实上在这些区域内产生热点的风险更高。
图2和图3能够详细描述这些开口7和8。开口组8包括三个细长形状的气孔型开口：这些开口布置成基本彼此平行并且沿纵向轴略微偏移。相对于绝热屏形状在本身所处的区域内提起的自由边缘定向成沿由箭头F1指示的方向、沿轴线Z向高处引导来自内燃机和绝热屏之间的区域的热空气，同时促进空气通过自然对流来流动。切口的长度大约为30mm，宽度大约为5mm，自由边缘具有弯曲、凹陷的形状。
同样如图3中详细示出的，在绝热屏区域内，开口组7与涡轮增压器2的涡轮机3对应，该绝热屏区域具有部分圆柱形形状，以匹配涡轮机的外部形状(或更确切地涡轮机壳体形状)。这些开口的数量同样为三，所有开口具有细长形状并且布置成与该部分圆柱形区域的虚拟纵向轴线基本平行。这些开口径向分布并且同样呈气孔形式，这些开口的自由边缘向上、即沿轴线Z(箭头F3)以及/或者向前部、即沿轴线X(箭头F2)引导来自内燃机与绝热屏之间的空间的热空气。这些开口的长度大约为40mm，宽度大约为5mm。
绝热屏B优选地固定在内燃机模块或气缸盖上。例如可借助于螺钉在形成于内燃机壳体上的凸缘处实施固定。
本发明还能够通过使绝热屏与内燃机之间所有危险的过热风险最小化来对布置在车辆内燃机罩下方空间内的附件进行热保护。还避免了(超过700℃的)极热空气腔在绝热屏下方产生的风险，所述空气腔可与易燃流体、例如冷却流体接触。
根据本发明绝热屏的多种变形能够适用于内燃机的不同种可能构造：而且，如果内燃机未装配涡轮增压机，可去除开口组；如果内燃机装配在还可升高到极高温度的氧化催化剂型去污装置的排气管上，可添加开口组。可增加开口组的开口数量，例如增加到5至8个，并且改变开口尺寸。还可对齐设置开口。

Claims (10)

1.一种动力系统，所述动力系统包括内燃机和与内燃机连接的不同构件(A)，其中包括排气歧管(4)和/或涡轮增压器(2)，其特征在于，所述动力系统装配有罩住所述内燃机的至少一部分和所述构件的至少一部分的绝热屏(B)，所述绝热屏设置有开口组(7，8)，所述开口组布置成至少与排气歧管(4)和/或涡轮增压器(2)的涡轮机(3)对应，每个开口组都包括多个开口，所述多个开口以气孔形式并排布置并且每个开口都限定有细长形状的切口以及在车辆内的装配位置上引导空气在内燃机上方或向内燃机前部从绝热屏(B)的内部向外部流动的自由边缘。
2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述绝热屏(B)包括通过隔热材料层彼此联结的两块金属片。
3.根据前述权利要求中任一项所述的动力系统，其特征在于，至少其中一个开口组(7，8)包括至少三个开口。
4.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，至少其中一个开口的面积在150mm2和500mm2之间。
5.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，至少其中一个开口具有细长形状，所述细长形状的长度为至少20mm。
6.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，至少其中一个开口具有细长形状，所述细长形状的宽度为至少2mm。
7.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，绝热屏(B)的厚度在0.5mm和2mm之间。
8.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，与涡轮增压器(2)的涡轮机(3)对应的绝热屏(B)具有沿纵向轴线的部分圆柱形形状的区域，所述绝热屏的开口(7)在该区域内相对于所述绝热屏的表面径向布置并且基本平行于所述纵向轴线定向。
9.根据权利要求1或2所述的动力系统，其特征在于，与排气歧管(4)对应的绝热屏(B)具有包括多个开口的开口组(8)，所述多个开口基本相互平行并且彼此纵向偏移。
10.一种车辆，所述车辆装有根据前述权利要求中任一项所述的动力系统。
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