CN112654774B - 用于涡轮增压器的流道连接和流道分离的截止机构以及具有这样的截止机构的内燃机和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的涡轮增压器(33)的截止机构(16；116)，所述截止机构具有：第一流道(17)；第二流道(18)，所述第二流道通过壁(19)与第一流道(17)分开；截止机构开口(20)，所述截止机构开口构造在所述壁(19)中，以便连接第一和第二流道(17、18)；用于选择性地打开和关闭所述截止机构开口(20)的截止机构体(21)；冷却通道(24)，所述冷却通道在所述壁(19)中延伸并且至少部分包围所述截止机构开口(20)。本发明还涉及一种具有这样的截止机构的内燃机以及一种机动车。

Description

用于涡轮增压器的流道连接和流道分离的截止机构以及具有 这样的截止机构的内燃机和车辆
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮增压器的流道连接和流道分离的截止机构。通过这样的流道连接和流道分离可以实现在用于内燃机的涡轮增压器的恒压增压与脉冲增压之间的切换。本发明还涉及一种具有这样的截止机构的内燃机以及一种具有这样的内燃机或截止机构的车辆。
背景技术
由现有技术已知用于连接和分离涡轮增压器的流道的截止机构。这样的切换可以在弯管几何形状相同的情况下用于在低转速范围中在截止机构关闭时引起脉冲增压并且用于在高转速范围中在闭锁机构打开时引起恒压增压。这具有如下优点，即可以在内燃机的整个发动机转速范围内更好地利用涡轮增压器上的废气能量。然而，这样的截止机构在运行中经受非常高的温度。因此可能发生变形，例如截止机构开口从圆形的形状变成略微椭圆形的形状。这又会导致截止机构不再完全关闭。
发明内容
因此，本发明的任务是，至少部分消除上述缺点。
根据本发明的一种实施例，提供一种用于内燃机的涡轮增压器的截止机构。所述截止机构具有：第一流道；第二流道，所述第二流道通过壁与第一流道分开；截止机构开口，所述截止机构开口构造在所述壁中，以便连接第一流道和第二流道；用于选择性地打开和关闭截止机构开口的截止机构体，以及冷却通道，所述冷却通道在所述壁中延伸并且至少部分包围所述截止机构开口。通过在截止机构上有针对性的冷却可以在较大的温度范围上实现截止机构的按照规定的功能并且因此实现恒压-脉冲切换的改善的功能。
根据本发明的另一种实施例，冷却通道环状地完全包围所述截止机构开口。由此实现对截止机构开口的均匀冷却，由此能够在较大的温度范围上保持截止机构开口的形状稳定性。
根据本发明的另一种实施例，冷却通道设置有入口和出口，利用所述入口和出口能够将冷却通道接入到冷却或制冷回路中。
根据本发明的另一种实施例，所述入口和出口设置在截止机构开口的相对置的两侧上。这使得到冷却或制冷回路中的接入变得容易并且提供良好的流动特性。
根据本发明的另一种实施例，截止机构构造成单独的构件。
根据本发明的另一种实施例，截止机构与内燃机的气缸盖壳体一件式地、尤其是整体地构造。
根据本发明的另一种实施例，冷却通道接入到冷却回路中，所述冷却回路构造在气缸盖壳体的材料中。
本发明还提供一种内燃机，所述内燃机具有：第一气缸，在所述第一气缸中构造有第一燃烧室；第二气缸，在所述第二气缸中构造有第二燃烧室；以及这样的截止机构，其中，所述第一燃烧室的废气出口与第一流道的入口连接，并且与此分开地，所述第二燃烧室的废气出口与第二流道的入口连接。
本发明还提供一种具有这样的截止机构或具有这样的内燃机的机动车。
附图说明
下面参照附图对本发明的各优选实施方式进行说明。附图如下：
图1示意性地示出根据本发明的第一实施例的具有根据本发明的截止机构并且具有涡轮增压器的内燃机；
图2更详细地示出图1中的实施例的截止机构；并且
图3示意性地示出根据本发明的第二实施例的具有根据本发明的截止机构并且具有涡轮增压器的内燃机。
具体实施方式
图1示意性地示出内燃机、例如汽油机或柴油机，其构造有多个气缸1～4、例如四个或六个气缸。在此涉及机动车、尤其是轿车的内燃机。在示出的实施例中，所述内燃机具有第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3和第四气缸4。这些气缸1～4构造在发动机机体5中，所述发动机机体以已知的方式具有曲轴箱和气缸盖壳体。在每个气缸1～4中以已知的方式构造有燃烧室，也就是说，第一气缸1形成燃烧室6，第二气缸2形成燃烧室7，第三气缸3形成燃烧室8，并且第四气缸4形成燃烧室9。在运行中，每个燃烧室6～9都经由至少一个相应配设的废气出口10～13排出燃烧废气，废气在所述废气出口处离开所配设的燃烧室6～9，也就是说，来自第一燃烧室6的废气经由第一废气出口10被排出，来自第二燃烧室7的废气经由第二废气出口11被排出，来自第三燃烧室8的废气经由第三废气出口12被排出，并且来自第四燃烧室9的废气经由第四废气出口13被排出。
在废气出口10～13上连接有弯管14、15，所述弯管将废气出口与截止机构16连接。所述截止机构16用于使涡轮增压器的流道彼此连接或分离。这又可以用于实现涡轮增压器的恒压-脉冲切换。然而，所述功能不限于此。因此，所述流道连接还用于扩大涡轮增压器的涡轮的可流入面积。
图2更精确地示出这样的以阀形式的截止机构16。同样可以代替所示出的阀而使用以滑动件形式或者以翻板形式的截止机构。图2中的截止机构16具有两个流道17、18，所述两个流道借助于壁19彼此分开。在截止机构16中，所述两个流道17、18在截止机构16内仅能经由穿透所述壁19的截止机构开口20彼此连接。所述截止机构开口20优选以圆形横截面(沿穿透方向观察)完全穿透壁19。然而，其它横截面也是可能的，例如椭圆形、正方形、长方形等。此外，截止机构体21设置有截止机构阀盘，其中，所述截止机构阀盘选择性地关闭或打开截止机构开口20。所述截止机构体21可在与流道18、19中废气的流动方向垂直的方向上移动。截止机构阀头例如是圆形的并且尺寸确定成，使得它可以封闭截止机构开口。截止机构体也可以以滑动件、翻板或类似物的形式构造。对应地，该截止机构体然后被推动、翻转、旋转等，以进行打开和关闭。流道17的位于截止机构开口20的上游(关于废气流)的入口22经由弯管14与废气出口10和13连接(参见图1)。所述入口22不与废气出口11和12连接。流道18的位于截止机构开口20的上游(关于废气流)的入口23经由弯管15与废气出口11和12连接(参见图1)。所述入口23不与废气出口10和13连接。流道17、18构造在例如由实心材料构成的壳体25中，所述壳体25包括与壳体25的其余部分一件式地、优选整体地构造的壁19。
根据本发明，冷却通道24在所述壁19中延伸，所述冷却通道至少部分包围截止机构开口20。尤其地，冷却通道24封闭地环状地包围截止机构开口20。冷却通道24的环状的区段在相对置的两侧上设有尤其是直线延伸的流入部26和尤其是直线延伸的流出部27。在流入部和流出部离开壳体25的位置处构造有入口28和出口29，利用所述入口和出口能够将冷却通道24接入到冷却或制冷回路中。所述冷却回路例如是内燃机的冷却回路，冷却剂可以在所述冷却回路中循环，制冷剂回路例如是空调设备的制冷回路，制冷剂可以在所述制冷回路中循环。也可以考虑如下冷却回路，在所述冷却回路中循环有流体或气体、例如空气。同样也可设想，在没有冷却回路的情况下，引导空气穿过冷却通道24，其中，空气从周围环境中被取用并且随后又被排出至周围环境。所述壳体25例如借助于3D打印或通过铸造来制造。
流道17的设置于截止机构开口20的下游的出口30经由涡轮增压器涡管通向涡轮32，并且与此分开地，流道18的设置于截止机构开口20的下游的出口31经由涡轮增压器涡管通向涡轮32。涡轮32是涡轮增压器33的涡轮，所述涡轮驱动对内燃机进行增压的压缩机34。图1还示出排气管系35以及进气管系36。
图3示意性地示出根据本发明的第二实施例的具有根据本发明的截止机构并且具有涡轮增压器的内燃机。在此涉及机动车、尤其是轿车的内燃机。
图3中的内燃机例如是汽油机或者柴油机，其构造有多个气缸101～104，例如四个或者六个气缸。在示出的实施例中，所述内燃机具有第一气缸101、第二气缸102、第三气缸103和第四气缸104。这些气缸101～104构造在发动机机体105中，所述发动机机体以已知的方式具有曲轴箱和气缸盖壳体。在每个气缸101～104中以已知的方式构造有燃烧室，也就是说，第一气缸101形成燃烧室106，第二气缸102形成燃烧室107，第三气缸103形成燃烧室108，并且第四气缸104形成燃烧室109。在运行中，每个燃烧室106～109都经由至少一个相应配设的废气出口110～113排出燃烧废气，废气在所述废气出口处离开相应配设的燃烧室106～109，也就是说，来自第一燃烧室106的废气经由第一废气出口110被排出，来自第二燃烧室107的废气经由第二废气出口111被排出，来自第三燃烧室108的废气经由第三废气出口112被排出，并且来自第四燃烧室109的废气经由第四废气出口113被排出。
在废气出口110～113上构造有以内部通道形式的废气通道114并且构造有以内部通道形式的废气通道115，所述两个废气通道将废气出口110～113与截止机构116连接，以尤其是用于恒压-脉冲切换。所述废气通道114和115可以作为内部通道构造在气缸盖壳体的材料中。
在第一实施例中，截止机构16是单独的构件，尤其是与气缸盖壳体分开，所述截止机构利用弯管14、15与发动机机体5、尤其是气缸盖壳体连接；而在第二实施例中设置有如下截止机构116，所述截止机构集成到发动机机体105中。也就是说，截止机构116的壳体25与发动机机体105的气缸盖壳体一件式地、尤其是整体地构造。
所述截止机构116对应于第一实施例中的截止机构16，区别在于，截止机构116与气缸盖壳体一件式地构造。在其余方面，关于截止机构116，参见对根据第一实施例的截止机构16的说明。代替可连接至入口28和出口29以便将冷却通道24接入到冷却或制冷回路中的外部管路，在第二实施例中可以设置有内部管路，所述内部管路构造在由气缸盖壳体和壳体25一件式地构造的单元的材料中。
在其余方面，关于元件32～36，也参见对第一实施例的说明。
尽管在附图和上述说明中详细地阐释和说明了本发明，但所述阐述和说明仅可理解为阐释性的或示例性的并且不应理解为限制性的，并且不应有意地将本发明限制于所公开的实施例。在不同要求保护的技术方案中提及某些特征的纯事实不应意味着这些特征的组合也不能被有利地使用。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的涡轮增压器(33)的截止机构(16；116)，所述截止机构具有：
第一流道(17)；
第二流道(18)，所述第二流道通过壁(19)与第一流道(17)分开；
截止机构开口(20)，所述截止机构开口构造在所述壁(19)中，以便连接第一流道(17)和第二流道(18)；
用于选择性地打开和关闭所述截止机构开口(20)的截止机构体(21)；
其特征在于，所述截止机构具有冷却通道(24)，所述冷却通道在所述壁(19)中延伸并且至少部分包围所述截止机构开口(20)，其中，截止机构与内燃机的气缸盖壳体一件式地构造，其中，所述冷却通道(24)接入到冷却回路中，所述冷却回路构造在气缸盖壳体的材料中。
2.根据权利要求1所述的截止机构(16；116)，其中，所述冷却通道(24)环状地完全包围所述截止机构开口(20)。
3.根据权利要求1或2所述的截止机构(16；116)，其中，所述冷却通道(24)设置有入口(28)和出口(29)，利用所述入口和出口能够将冷却通道(24)接入到冷却或制冷回路中。
4.根据权利要求3所述的截止机构(16；116)，其中，所述入口(28)和出口(29)设置在截止机构开口(20)的相对置的两侧上。
5.一种内燃机，所述内燃机具有：
第一气缸(1；101)，在所述第一气缸中构造有第一燃烧室(6；106)；
第二气缸(2；102)，在所述第二气缸中构造有第二燃烧室(7；107)；以及
根据权利要求1至4中任一项所述的截止机构(16；116)，其中，所述第一燃烧室(6；106)的废气出口(10；110)与第一流道(17)的入口(22)连接，并且与此分开地，所述第二燃烧室(7；107)的废气出口(11；111)与第二流道(18)的入口(23)连接。
6.一种机动车，所述机动车具有根据权利要求1至4中任一项所述的截止机构(16；116)或具有根据权利要求5所述的内燃机。
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