CN204099044U

CN204099044U - 增压内燃发动机

Info

Publication number: CN204099044U
Application number: CN201420170039.3U
Authority: CN
Inventors: H·G·奎科斯; F·A·萨默候夫; A·库斯克
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: US9103275B2; DE102014206644A1; DE102014206644B4; RU150916U1; US20140299112A1

Abstract

本实用新型涉及增压内燃发动机。提供一种方法和系统来经由压缩机冷却剂管道加热和冷却进气系统中的充气空气，以减少冷凝物形成。冷却剂回路控制被加热的发动机冷却剂穿过热交换器到压缩机冷却剂管道的输送，所述热交换器与被加热的冷却剂联接。响应于充气空气温度调节布置在热交换器周围的旁通管线中的截流元件以控制输送。

Description

增压内燃发动机

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年4月9日提交的德国专利申请No.102013206230.3的优先权，其全部内容为所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本实用新型涉及增压内燃发动机及操作所述类型内燃发动机的方法。

背景技术

内燃发动机可利用增压器或涡轮增压器来压缩进入发动机的环境空气，以增加功率。进一步地，发动机可以增加的速率从排气管线再循环排气的一部分到增压器的压缩机的上游以降低NOx排放。在高排气再循环率下，气体成分在充气空气中的比例增加。当充气空气的温度，即环境空气和再循环排气的混合物的温度降到露点温度以下时，冷凝物可在压缩机和/或进气管线中形成。冷凝物的形成可导致压缩机叶轮的损伤和/或压缩机的下游部件的不可逆损伤。

一种避免冷凝物形成的示例方法由Eitel等人在EP 1724453中示出。在其中，两级排气冷却器被放置在排气再循环(EGR)管线上，以使温度降到露点温度以下，随后放置冷凝物阱以移除排气中不需要的组分。然后，在冷凝物移除后排气与压缩机下游的进气混合。另一个示例方法由Raunio在EP 2513449中示出。高温冷却回路和低温冷却回路被用于冷却进气。该系统使用串联的多个热交换器并包括一个连接处，以向位于压缩机上游的低温冷却回路热交换器提供高温冷却剂。

然而，本发明人在此已经认识到了这种系统的潜在问题。作为一个示例，降低EGR管线的温度并不能防止可在进气管线中发生的冷凝物形成，从而导致能不可逆地损伤系统部件的冷凝物形成。在另一示例中，利用多个热交换器导致了增加的成本和系统复杂性。

实用新型内容

本发明人在此已经认识到了上述问题，并开发了增压内燃发动机，其包括布置在进气系统中的用于供给充气空气到该内燃发动机的至少一个进气管线。布置在进气管线中的至少一个压缩机包括安装在可转动的轴上的至少一个转子和其中布置了所述至少一个转子的壳体，其中该壳体具有至少一个集成的冷却剂管道且配备有液体式冷却装置。进一步地，提供了布置在排气排放系统中的至少一个排气管线用于排出排气，其中包括排气再循环装置，该排气再循环装置的再循环管线从排气排放系统分支并连接于（issue into）压缩机上游的进气系统。该系统形成了液体式冷却装置，其中冷却回路穿过在壳体内集成的至少一个冷却剂管道被提供，且其中热交换器被布置在壳体上游的冷却回路中，该热交换器起加热冷却剂的作用，并且该至少一个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件。

作为一个示例，该热交换器可被联接到加热的冷却剂，以从该加热的冷却剂转移热量到冷却剂。然后该加热的冷却剂可直接从热交换器传递到进气压缩机壳体冷却剂管道，以便加热的充气空气以减少冷凝物形成。进一步地，穿过热交换器的发动机冷却剂流可通过切换设置在旁通管线中的截流阀来响应于超过阈值的充气空气温度而进行调节，该旁通管线在热交换器的上游分支并在热交换器的下游和进气压缩机壳体的上游再连接。在一个示例中，当充气空气温度低于露点温度时，切换截流阀到关闭位置，使冷却剂流过热交换器并阻止冷却剂流过旁通。在另一个示例中，当充气空气温度高于第一阈值时，切换截流阀到打开位置使冷却剂流过旁通管线并阻止冷却剂流过热交换器。然后可调节冷却剂温度，以减少冷凝并允许高的排气再循环率。

在另一个示例中，一种方法包括：经由热交换器从被加热的冷却剂中转移热量至发动机冷却剂；响应于超过阈值的充气空气温度而调节流过所述热交换器的所述发动机冷却剂；和直接传递来自所述热交换器的被加热的发动机冷却剂到进气压缩机壳体。

在另一个示例中，调节包括当所述充气空气温度低于露点温度阈值时增加所述发动机冷却剂的流量。

在另一个示例中，所述露点温度阈值是基于水的性质来确定的。

在另一个示例中，方法进一步包括当所述充气空气温度高于第一温度阈值时减少所述发动机冷却剂的流量。

在另一个示例中，方法进一步包括在所述内燃发动机的冷启动期间增加所述发动机冷却剂的流量。

在另一个示例中，所述被加热的冷却剂是排气。

在另一个示例中，所述被加热的冷却剂是来自所述发动机冷却剂的在单独的冷却回路中的高温发动机冷却剂。

在另一个示例中，一种方法包括：当充气空气温度低于露点时切换定位在旁通管线中的截流阀到关闭位置，所述旁通管线从热交换器上游的冷却回路分支并在壳体和所述热交换器之间再次连接于所述冷却回路；和当所述充气空气温度高于第一阈值时切换定位在所述旁通管线中的截流阀到打开位置。

在另一个示例中，切换所述截流阀到关闭位置阻碍了冷却剂流过所述旁通管线并允许冷却剂流过所述热交换器。

在另一个示例中，切换所述截流阀到打开位置允许冷却剂流过所述旁通管线并阻碍了冷却剂流过所述热交换器。

应当理解的是，提供上面的概要来以简化形式引入所选择的概念，其在详细说明中进一步进行描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，所要求保护的主题的范围由接着详细说明的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文或本公开内容的任何部分中提及的任何缺点的实现。

附图说明

图1示意性示出了增压内燃发动机的第一实施例。

图2示意性示出了增压内燃发动机的第二实施例。

图3示意性示出了具有多部件壳体的压缩机的一个示例。

图4示意性示出了具有不能分割的壳体的压缩机的一个示例。

图5示意性示出了具有在压缩机壳体中的集成冷却剂管道的涡轮增压器。

图6示出了压缩机冷却回路的示例方法。

图7A和7B示出了压缩机冷却回路的加热和冷却。

具体实施方式

本申请涉及一种增压内燃发动机，其包括被分配到进气系统的至少一个进气管线，用于供给充气空气到该内燃发动机；被分配到排气排放系统的至少一个排气管线，用于排放排气；被布置在至少一个进气管线中的至少一个压缩机，且其包括安装在可转动的轴上的至少一个转子和其中布置了所述至少一个转子的壳体，其中该压缩机配备有液体式冷却装置，为此目的，该壳体具有至少一个集成的冷却剂管道；以及排气再循环装置，该排气再循环装置的再循环管线从排气排放系统分支并连接到压缩机上游的进气系统内。该内燃发动机进一步包括，为形成液体式冷却装置，引入在壳体中集成的至少一个冷却剂管道的冷却回路，其中热交换器被布置在壳体上游的冷却回路中，该热交换器起加热冷却液体的作用，并且该至少一个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件。

本申请还涉及操作所述类型内燃发动机的方法。

使用所描述类型的内燃发动机例如作为机动车辆的驱动器。在本申请的上下文内，词语“内燃发动机”涵盖柴油发动机、奥托循环发动机、以及利用混合燃烧过程的混合内燃发动机和混合驱动装置，该混合驱动装置包括内燃发动机以及被连接用于驱动内燃发动机的电机，该电机从内燃发动机接收功率或作为可切换的辅助驱动装置输出附加功率。

内燃发动机正在越来越普遍配备有增压，其中增压是增加功率的主要方法，其中用于发动机中的燃烧过程的充气空气被压缩，其结果是，可为每个汽缸的每个工作循环提供较大质量的充气空气。用这种方式，可增加燃料质量并因此增加平均有效压力。

对于增压，通常利用排气涡轮增压器，其中压缩机和涡轮都被布置在相同的轴上，该热排气流被供给至涡轮，其在所述涡轮内膨胀从而释放能量，从而使轴处于旋转中。由排气流供给至轴的能量被用于驱动同样布置在该轴上的压缩机。该压缩机传递并压缩提供给它的充气空气，其结果是获得了汽缸的增压。

然而，还利用为了传输功率的目的而具有机械连接到内燃发动机的机械增压器。机械增压器直接从内燃发动机获取能量以驱动它，而该排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。

增压内燃发动机的转矩特性可通过提供并联或串联连接的多个排气涡轮增压器，和/或排气涡轮增压和机械增压器的组合得到增强。根据本申请所述的内燃发动机具有至少一个压缩机。该至少一个压缩机包括至少一个可转动地安装的转子，如果它被形成为多级压缩机那么也可具有两个或更多转子，以及一个或更多导向轮。

增压是增加内燃发动机功率同时保持不变的扫气容积，或减少扫气容积同时保持相同功率的合适手段。增压导致了容积功率输出的增加和增强的功率-重量比。因此，对于相同车辆的边界条件，向更高的负荷转换负荷集合是可能的，在该情形下比燃料消耗较低。

增压帮助了内燃发动机开发中致力使燃料消耗最小化，即提高内燃发动机的效率。用增压的目标配置获得有关排气排放的优势也是可能的。因此，用合适的增压例如柴油发动机的增压，可降低氮氧化物的排放而无效率损失。同时可有利地影响碳氢化合物的排放。直接与燃料消耗相关的二氧化碳排放，同样随燃料消耗的下降而减少。

然而，为了遵循未来的污染物排放阈值，可考虑进一步的措施。这里，除其他外，开发工作的重点在例如柴油发动机中的具有高相关度的氮氧化物排放的减少。由于氮氧化物在过量的空气以及高温中形成，降低氮氧化物的排放的一个设想包括开发具有较低燃烧温度的燃烧过程。

这里，排气再循环（EGR），即燃烧气体从出口侧到进口侧的再循环，适于达到这个目标，其中氮氧化物的排放随着排气再循环率的增加大幅减少是可能。这里，在排气再循环率x_EGR被确定为x_EGR=m_EGR/(m_EGR+m_新鲜空气)，其中m_EGR表示再循环排气的质量和m_新鲜空气表示供给的新鲜空气。

为获得氮氧化物排放的大量减少，高排气再循环率是必需的，其可具有x_EGR≈60%至70%的量级。

当操作具有排气涡轮增压和排气再循环装置的内燃发动机时，如果再循环的排气通过高压EGR从涡轮上游的排气排放系统抽出并不再可用于驱动涡轮，那么冲突可发生。

在排气再循环率增加的情况下，那么引入涡轮的排气流相应地减少。通过涡轮的减小的排气质量流量导致较低的涡轮压力比，其结果是充气压力比也下降，这相当于较小的压缩机质量流量。除减小充气压力之外，潜在的问题可出现在压缩机的运行中，例如关于喘振极限的问题。关于污染物排放的劣势也可出现，例如关于加速期间柴油发动机中碳烟的形成。

出于此原因，需要构思-例如在部分负荷范围中-更好地使足够高的充气压力具有高排气再循环率。一个提出的解决方案被称为低压EGR。

相对于上面提到的高压EGR装置，其中排气从涡轮上游的排气排放系统抽出并引入压缩机下游的进气系统，在低压EGR装置的情况下已经流过涡轮的排气被再循环到进口侧。为此，该低压EGR装置包括从涡轮下游的排气排放系统分支并连接于压缩机上游的进气系统的再循环管线。

通过压缩机增压且其中EGR装置的再循环管线连接于压缩机上游的进气系统的内燃发动机也是本申请的主题。

将通过低压EGR装置再循环至进口侧的排气与压缩机上游的新鲜空气混合。以这种方式产生的新鲜空气和再循环排气的混合物形成了充气空气，该充气空气被提供给压缩机并在压缩机下游的充气空气冷却器中被压缩，其中该压缩的充气空气通常也被冷却。

这里，在低压EGR的过程期间通过压缩机传导排气不是不利的，因为一般使用已进行排气后处理，例如在微粒过滤器中处理的排气。因此，没有在压缩机中沉积的风险，该沉积可改变压缩机的几何形状，特别是流横截面，从而削弱了压缩机的效率。

相反，除其他外，由于压缩机的冷却，在压缩过程中，例如在内燃发动机的冷启动之后潜在的问题可出现。在冷却和压缩的过程期间，先前包含在充气空气中的液体仍然以气态形式，例如水，且如果气态充气空气流的组分的露点温度下冲，那么其可冷凝。如果析出的冷凝物未被排放，并在动力学的基础上通过充气空气流连续地以非常小的量供给至汽缸，那么冷凝物可积聚在进气系统中，例如在压缩机和/或充气空气冷却器中，然后该冷凝物突然被不可预测地并且以比较大的量从进气系统引入汽缸，例如，在转弯过程中横向加速的情况下或当在斜坡上或越过隆起行驶时。后者也被称为水锤，可导致内燃发动机操作中的严重破坏且也可导致压缩机下游的组件的不可逆损伤。

上述潜在问题随着增加再循环率而加剧，因为随着再循环排气流速的增加，充气空气中的单个排气组分的比例，特别是包含在排气中的水的比例，不可避免地增加。因此，在现有技术中通过低压EGR装置再循环的排气流速被限制，以便减少冷凝水的量。低压EGR的限制阻挠了通过EGR大幅降低氮氧化物排放的目标，并阻挠了通过低压EGR降低高压EGR再循环率，以便减少关于充气压力和/或充气空气质量的潜在问题的目标。

在现有技术中，所需要的高再循环率可通过高压EGR来获得，其中相关联的劣势出现。低压EGR的优势可在有限的程度被利用。

针对上述的背景，本申请的一个目的是根据本实用新型提供增压内燃发动机，通过它克服了从关于冷凝物形成的现有技术中已知的劣势，且具体是通过它高排气再循环率可通过低压EGR来实现。

进一步的子目的是具体说明操作所述类型的内燃发动机的方法。

第一子目的是通过增压内燃发动机达到的，其包括被分配到进气系统的至少一个进气管线，用于供给充气空气到该内燃发动机；被分配到排气排放系统的至少一个排气管线，用于排放排气；被布置在至少一个进气管线中的至少一个压缩机，且其包括安装在可转动的轴上的至少一个转子和其中布置了所述至少一个转子的壳体，其中该压缩机配备有液体式冷却装置，为此目的，该壳体具有至少一个集成的冷却剂管道，以及排气再循环装置，该排气再循环装置的再循环管线从排气排放系统分支并连接于压缩机上游的进气系统；该内燃发动机进一步包括，为形成液体式冷却装置，引入在壳体中集成的至少一个冷却剂管道的冷却回路被提供，其中热交换器被布置在壳体上游的冷却回路中，该热交换器起加热冷却剂液体的作用，并且该至少一个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件。

根据本申请所述的内燃发动机具有液体冷却的压缩机，其中该冷却装置可以是或被用于增加压缩机中的充气空气温度，即充当加热器。为此，热交换器被提供于压缩机壳体上游的冷却回路中，该热交换器用于加热冷却剂液体，其中在热交换器中被加热的冷却剂，随着它向下游流过在壳体上集成的至少一个冷却剂管道，向壳体引入了热量，从而也间接加热了位于压缩机中的充气空气。

升高充气空气温度至特定露点温度以上的温度抵消了以气态形式包含在充气空气中的组分的冷凝物，例如包含在充气空气中的水的冷凝物。用根据本申请所述的内燃发动机，即使在不利的运行条件下，诸如，在冷启动之后和/或在低环境温度下，冷凝物仍可被可靠地减少。

这里，特定的露点温度可以是气态充气空气流中的任何组分的露点温度。例如，以气态形式包含在充气空气中的水的露点温度。

冷凝的减少也减少了与之相关的潜在问题；特别是冷凝物在进气系统中的积累，和通常作为结果出现水锤。

根据本申请，为了形成液体式冷却装置，壳体具有至少一个集成的冷却剂管道，使得温度基本上可在该外壳的大部分上被影响。

液体式冷却装置对应于其原始预期目的也可被用于冷却充气空气。通过压缩过程中的冷却，压缩机效率被影响是有利地可能的。为了简单起见，如果压缩被视为压力的阶梯上升，那么压缩过程中的空气冷却具有每次增量压力增加后呈现出比在未冷却压缩的情况下更低的压缩温度的效应。较低的压缩温度产生较高的压缩燃烧空气的密度及因此较低的体积流量，这又意味着对于离散压力上升需要较低的压缩机功率，因此提高了效率，因为对于给定的质量流量，用较少的压缩机工作达到了相同的充气压力。因为较高的效率本身导致了较低的压缩温度，所以在冷却过程期间甚至获得了协同效应。

压缩机的液体式冷却必须使外壳配备有至少一个冷却剂管道，即必须提供穿过壳体传导冷却剂的冷却剂管道。热量最初并不传导到壳体表面以便被排放，反而是已经在壳体的内部被耗散到冷却剂中，该冷却剂通常是配备有添加剂的水。这里，冷却剂通过布置在冷却回路中的泵来供给，以使所述冷却剂在冷却剂管道中循环。耗散到冷却剂中的热量以这种方式从壳体的内部排出，并在热交换器中再次从冷却剂中抽出。

压缩机的冷却还提供关于供给至压缩机上游的进气系统的通风流的优势，该通风流充当曲轴箱的通风且，作为构成成分，还包括可在压缩机中，具体是在壳体壁上和转子的叶片上沉积的油和未燃烧的碳氢化合物。特别地，测试已表明，压缩机的出口温度是对于压缩机结垢的发生和程度有显著影响的变量。此外，已确定只要出口温度不超过阈值温度就可大幅减少结垢。

内燃发动机达到了基于本申请的第一个目的，即提供增压内燃发动机，通过它克服了从关于冷凝物形成的现有技术中已知的劣势，且具体是通过它高排气再循环率可通过低压EGR来实现。

根据本申请，该至少一个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件。例如相对于机械增压器，排气涡轮增压器的优势是在增压器和内燃发动机之间传送功率的机械连接是不需要的。机械增压器从内燃发动机获得用于驱动它的能量，从而降低了功率输出和效率。

然而，根据本申请所述的内燃发动机可具有作为附加压缩机的机械增压器。特别地，在内燃发动机通过排气涡轮增压而增压的情况下，如果一定的转速下冲，那么可观察到显著的扭矩下降。

如果人们考虑到在排气涡轮增压器的情况下，充气压力比取决于涡轮压力比，那么所述扭矩下降是可以理解的。例如，如果在柴油发动机的情况下降低发动机转速，或如果在奥托循环发动机的情况下降低负荷，这导致更小的排气质量流量，并因此导致较低的涡轮压力比。其结果是，分别对于较低的发动机转速或负荷，充气压力比同样地减小，这相当于扭矩下降。

机械增压器优于排气涡轮增压器的是，甚至在低转速下也可提供足够高的充气压力。

所描述的关系往往还具有多个涡轮增压器或排气涡轮增压和机械增压的组合被用于增强转矩特性的效应。根据本申请所述的内燃发动机可具有以并联或串联布置的多个压缩机，且该多个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件或是机械增压器。

增压内燃发动机的进一步有利实施例将连同从属权利要求进行讨论。

增压内燃发动机的实施例是有利的，其中充气空气冷却器在该至少一个压缩机的下游被提供，通过该充气空气冷却器，压缩的充气空气在进入该至少一个汽缸之前被冷却。冷却器降低了温度，并且从而增加了充气空气的密度，使得该冷却器也有助于汽缸的增强充气，即更大的空气质量。实际上，压缩通过冷却而发生。

增压内燃发动机的实施例是有利的，其中压缩机是离心式压缩机。压缩机构造的径向型促进了，即简化了，具体是充气空气在压缩过程中的冷却，特别地使得待被压缩的充气空气可遍及径向向外延伸的转子的大部分被冷却，当使用轴向压缩机时这不是轻易可能的，该轴向压缩机为充气空气在转子区域中的冷却提供了很少的安装空间。然而，根据本申请所述的内燃发动机也可配备有轴式构造压缩机。

在压缩机的情况下，这些术语是指从转子叶片流出的方向。因此，在离心式压缩机的情况下，流出基本上是径向的。在此上下文中，“基本上”意味着在径向方向上的速度分量大于轴向速度分量。如果流出是完全径向的，那么流动的速度向量相交压缩机的轴或轮轴具体为直角。即临近的流动可以，而且应该优选地，是轴向的。

如下增压内燃发动机的实施例是有利的，其中该壳体具有作为多部件的壳体的模块形式，并包括至少两个壳体部分。为了能够在壳体中定位转子，可使用壳体的模块化和因而可拆卸的设计。

然而，其中该壳体具有不能分割形式的增压内燃发动机的实施例也可是有利的。于是省去了连接元件诸如例如螺钉等等和该至少两个壳体部件的组装。

其中提供绕过热交换器的旁通管线的增压内燃发动机的实施例是有利的，其中该旁通管线从热交换器上游的冷却回路分支并在壳体和该热交换器之间再次连接于冷却回路。

这里，如下增压内燃发动机的实施例是有利的，其中在旁通管线中提供了截流元件。

如果压缩机的液体式冷却装置违背其预期目的不被用作加热器，以便升高压缩机中的充气空气温度，即加热充气空气，那么冷却剂体可通过打开截流元件绕过热交换器经由旁通管线直接供给到压缩机的壳体中。然后液体式冷却装置对应于其原本预期目的被用于冷却充气空气。

如果液体冷却装置对应于其实际预期目的被用于冷却压缩机，那么即使在相对低的负荷和例如110℃的相对低的压缩温度的情况下，充气空气温度也可通过低温冷却降低。通过低温冷却装置，被供给到在壳体中集成的冷却剂套的冷却剂可被冷却到例如30℃、40℃或50℃的温度，使得60℃或70℃的充气空气温度可被实现。在此范围内的温度也适用于提高压缩机的效率。

因此，其中冷却回路是低温回路的增压内燃发动机的实施例也是有利的。

这里，增压内燃发动机的实施例是有利的，其中充气空气冷却器布置在低温回路中的壳体下游。

增压内燃发动机的实施例是有利的，其中为形成发动机冷却装置而提供了高温回路。

内燃发动机的冷却装置采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式是基本可能。因为增压内燃发动机的汽缸盖和汽缸体被热装载的程度比自然吸气式发动机的更高，而且因为液体具有显著大于空气的热容量，即可通过液体式冷却装置耗散的热量显著大于通过空气式冷却装置耗散的热量，所以增压内燃发动机通常配备有液体式冷却装置。

为了形成液体式冷却装置，即发动机冷却装置，内燃发动机，即汽缸盖和/或汽缸体，可配备有也可提供冷却剂管道的至少一个冷却剂套，该冷却剂管道穿过汽缸盖和/或汽缸体传导冷却剂。热量在盖或体的内部被耗散到冷却剂，通常是配有添加剂的水中。这里，冷却剂通过布置在冷却回路中的泵递送，使得所述冷却剂循环。耗散到冷却剂中的热量以这样的方式从盖或体的内部排出，并在热交换器中再次从冷却剂抽出。

与上面描述的其中冷却剂是在例如30℃、40℃、50℃的温度下的低温回路相反，内燃发动机的发动机冷却装置在目前情况下是高温回路，因为从内燃发动机的冷却回路中抽出的冷却剂通常是在80℃或更高的温度下，特别是即使所述冷却剂是从例如汽缸盖或汽缸体的进口上游的内燃发动机的冷却回路中抽出的。

在具有发动机冷却装置的增压内燃发动机的情况下，因此，如下实施例也是有利的，其中热交换器被联接到该发动机冷却装置，使得来自高温回路的冷却剂可充当加热冷却剂的热源。

如下增压内燃发动机的实施例也可是有利的，其中，热交换器被联接到排气排放系统，使得来自内燃发动机的热排气充当加热冷却剂的热源。

上述的其中来自高温回路的冷却剂或来自内燃发动机的热排气充当热源的两个实施例的特征在于，不需要、使用和消耗用于加热冷却剂的额外能量，而是使用由已经存在的能量供给，特别是在任何情况下产生的热排气且其是另外排到环境中、未使用的，或另外的来自发动机冷却装置的热冷却剂组成，来自该能量供给的热量被连续地抽出，以便能够首先冷却发动机并从发动机抽出热量。

然而，如下增压内燃发动机的实施例也可是有利的，其中该热交换器是电力可被加热的，使得冷却剂可被电力地加热。于是适当省略了如上所述的能量回收的优势。另一方面，如果来自发动机冷却装置的冷却剂本身仍是冷的并可被加热和/或排气的温度不够高和/或当排气流过热交换器下游的排气排放系统时其温度显著下降，那么例如如果内燃发动机冷启动发生，优势也可出现。

特别地，具体说明操作上述类型的增压内燃发动机的方法的第二子目的通过一种方法来达到，其中压缩机的液体式冷却装置被运行，使得被压缩的充气空气的温度不降到低于包含在充气空气中的水的露点温度。

已经连同根据本申请所述的内燃发动机进行说明的内容，同样适用于根据本申请所述的方法。

如下方法变体是有利的，其中冷却剂在热交换器内被加热，以便被压缩的充气空气的温度不降到低于包含在充气空气中的水的露点温度。

这里，如下方法变体是有利的，其中冷却剂在内燃发动机冷启动之后于热交换器内被加热。

图1是示出可在车辆，诸如被配置用于道路行驶的车辆中实现的增压内燃发动机1的液体式冷却装置10的第一实施例的示意图。发动机1包括布置在进气系统13中的用于向内燃发动机1供给充气空气的进气管线13a。压缩机11被布置在进气管线13a中并通过定位在压缩机 11上游的进气口21被供给空气。充气空气从压缩机11传到压缩机11下游提供的液体冷却的充气空气冷却器12，用于冷却被压缩的充气空气。发动机1进一步包括布置在排放排气的排气排放系统中的排气管线16和未示出的排气再循环装置（EGR），其中该再循环管线从排气排放系统分支并连接于压缩机11上游的进气系统13。

为形成发动机冷却装置2，提供了高温回路（虚线）。内燃发动机1包括液体冷却的汽缸盖1a和液体冷却的汽缸体1b，其中冷却剂在进口侧处经由进料口3被供给到汽缸体1b。液体冷却的汽缸盖1a具有经由汽缸体1b二次供给冷却剂的冷却剂套。为了排出冷却剂，卸料口4被提供在汽缸盖1a中的出口侧，与该体相关联的冷却剂套中的冷却剂，和在汽缸盖1a中集成的冷却剂套内的冷却剂，可自该卸料口被排出。

为了形成回路，出口侧卸料口4可具体地经由其中布置有散热器6的再循环管线5，和/或经由绕过散热器6的旁通管线9被连接到进口侧进料口3，其中旁通管线9以及再循环管线5二者连接于恒温阀7，进料管线8从该恒温阀7通向进口侧进料口3。

除了发动机冷却装置2的高温回路，布置在进气管线13a中的压缩机11配备有在目前情况下具有低温冷却装置（实线）的液体式冷却装置10，为此目的，本文中也被称为壳体的压缩机壳体11a具有至少一个集成的冷却剂管道。低温回路10可结合压缩机11和充气空气冷却器12。压缩机11可是排气涡轮增压器的组成部件，或可以是机械增压器。低温回路10的冷却剂具有相对于发动机冷却装置2中的高温回路冷却剂的温度较低的温度。

低温回路10引入在壳体11a中集成的该至少一个冷却剂管道并在壳体11a上游引入可用于加热冷却剂的热交换器14。为了绕过热交换器14，提供了旁通管线15，其从热交换器14上游的冷却回路10分支并在壳体11a和换热器14之间再次连接于冷却回路10。截流元件15a被布置在旁通管线15中。可切换该截流元件以允许流过热交换器或旁通管线。例如，该截流元件可以连续可变的方式进行操作。将热交换器14联接到排气排放系统，使得在排气管线16中的热排气流充当用于加热低温回路10中的冷却剂的热源16a。

发动机1的低温冷却回路10向压缩机11和充气空气冷却器12供给冷却流体。冷却流体从壳体上游的热交换器14被供给到压缩机和充气空气冷却器12，其中该压缩机壳体具有至少一个集成的冷却剂管道。发动机冷却剂从压缩机11和充气空气冷却器12排出并传送至用来循环冷却剂的泵18。为了形成低温回路，泵18递送冷却剂至用于冷却冷却流体的散热器17，然后回到热交换器。

图2示意性示出了内燃发动机1的第二实施例。它试图解释有关图1所示的实施例的差异，由于这个原因，仅做出了对图1和相关描述的参考。相同的参考符号已被用于相同的组件。

热交换器14被联接到形成发动机冷却装置2的高温回路，使得冷却剂充当加热低温回路10的冷却流体的热源19，该冷却剂在来自高温回路的汽缸盖1a和汽缸体1b中被加热。因此，从发动机冷却装置2的旁通管线9分支的供给管线20，在进口侧处引入热交换器14并连接于恒温阀7。因此，在热交换器中经由单独冷却回路中的冷却剂加热冷却剂。

图3示出了包括多部件壳体的压缩机的示意图300。该压缩机具有进气口302，其中，例如，环境空气和再循环排气的空气的混合物可流入压缩机，和压缩机空气排放装置304，其中被压缩的空气被引向发动机汽缸。压缩机壳体306具有作为多部件壳体的模块形式。在一个示例中，壳体包括可通过孔308用螺钉连接的至少两个壳体部分。在另一个示例中，壳体部分可通过焊接连接。

图4示出了包括不能分割形式的壳体的压缩机壳体的示意图400。壳体402是无接缝、焊缝、缝合等的单一的无缝件。例如，壳体可被铸铝而无需连接元件存在。

图5示出了排气涡轮增压器的组成部件压缩机的示意图500，其中压缩机壳体具有至少一个集成的冷却剂管道。涡轮增压器包括压缩机502和涡轮504，该压缩机502包括压缩机转子508，该涡轮504包括涡轮转子512。涡轮504可经由排气流来驱动，并可使压缩机旋转。压缩机502可经配置成增加进气的压力。涡轮增压器可进一步包括可转动的轴510，可转动地穿过轴承箱506联接压缩机转子508到涡轮转子512。涡轮转子512、压缩机转子508、和可转动的轴510都包括在可调节芯518中。壳体514沿周向围绕可调节芯518的至少一部分。在一个示例中，壳体514沿周向包围压缩机转子508、涡轮转子512和可转动的轴510。壳体514进一步具有在压缩机侧上的至少一个集成的冷却剂管道516。例如，冷却剂管道516穿过壳体514延伸并经配置成穿过压缩机壳体循环冷却剂，以从充气空气中移除热量。在另一示例中，冷却剂管道可从热交换器循环冷却剂，以向充气空气添加热量。如图1和2所示，可将集成的冷却剂管道516连接到液体式冷却装置上，以形成冷却剂回路。

图6示出了操作如图1和2所示的液体式冷却装置的示例方法600。该方法包括从被加热的冷却剂，例如热排气或高温冷却剂中传递热量至在低温冷却回路中提供的发动机冷却剂。在被加热的冷却剂包括高温发动机冷却剂的示例中，被加热的冷却剂可在来自发动机冷却剂的单独冷却回路中。该方法可通过冷却充气空气，或增加充气空气的温度而如预期的操作冷却装置。该方法还包括响应于高于阈值的充气空气温度而调节发动机冷却剂流过热交换器。

在602，该方法可测量充气空气的温度。例如，充气空气的温度可在进气管线中的压缩机下游通过进气温度传感器测量。在另一个示例中，充气空气的温度可在压缩机中测量。

在604，该方法可确定气体组分的露点温度。新鲜空气和再循环排气包含可在低于特定温度，在本文中称为露点温度时冷凝的多种气体组分。露点温度可基于环境温度、环境压力、湿度、EGR流速等来确定。在一个示例中，露点温度可基于水的性质来确定。

在606，该方法可确定充气空气的温度是否低于露点温度。如果充气空气的温度低于露点温度，则该方法可进到610并在图7A处继续，以增加发动机冷却剂流量。例如，充气空气的温度低于该点可允许冷凝在进气管线中形成。如果充气空气温度不低于露点温度，该方法可进到608。

在608，该方法可确定充气空气的温度是否高于第一温度阈值。例如，第一温度阈值可基于产生更高密度的压缩燃烧空气的压缩温度。如果充气空气温度高于第一温度阈值，则该方法可进到612并在图6B处继续。如果充气空气温度不高于第一温度阈值，则该方法可进到614并保持对压缩机管道的加热或冷却。在一个示例中，本文中也称为截流阀的截流元件的位置可被保持，且泵速可被保持。然后该方法可结束。

转到图7A，当充气空气的温度低于露点时，方法700可在702增加布置在液体式冷却装置中的压缩机管道的加热。为了增加对压缩机的加热，该方法可在704减小截流阀开度，以减少通过旁通管线的冷却剂流量。这增加了流过热交换器的发动机冷却剂流，然后通过从该热交换器直接传送发动机冷却剂到进气压缩机壳体冷却剂管道，从而增加充气空气的温度。此外，该方法可在706操作泵，以增加冷却剂流速。

在708，该方法可确定充气空气的温度。

在710，该方法可确定充气空气的温度是否小于露点温度。若是，充气空气的温度低于露点温度，在712施加附加加热到的系统。若不是，充气空气的温度高于露点温度，该方法可结束。

转到图7B，当充气空气的温度高于第一阈值温度时，方法700可在714减少布置在液体式冷却装置中的压缩机管道的加热。为了减少对压缩机管道的加热，流过热交换器的发动机冷却剂减少。该方法可在716增加截流阀开度，以减少流过热交换器的冷却剂并增加流过旁通管线的冷却剂。进一步地，该方法在718可增加泵速以循环更多的发动机冷却剂。

在720，该方法可确定充气空气的温度。

在722，该方法可确定充气空气的温度是否高于第一温度阈值。若是，该方法在724可继续冷却。若不是，该方法可结束。

注意，本文中包括的示例控制和估计程序可用于各种发动机和/或车辆的系统配置。本文所公开的控制方法和程序可以被存储为非临时性存储器中的可执行指令。本文所描述的具体例程可表示任意数量的处理策略中的一种或更多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种行为、操作、和/或功能可以示出的顺序来执行、并行执行，或在某些情况下省略。类似地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述提供的。取决于所使用的具体策略，可重复执行所示的行为、操作和/或功能中的一个或更多个。此外，所描述的行为、操作、和/或功能可用图形表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储内的代码。

应理解的是，在本文中公开的配置和例程本质上是示例性的，因为大量的变体是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4，及其它发动机类型。本实用新型的主题包括在本文中公开的各种系统和配置，及其它特征、功能、和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖和非易见的某些组合及子组合。这些权利要求可指“一个”元素或“第一”元素或其等价物。这样的权利要求应被理解为包括对一个或更多这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或更多这样的元素。所公开的特征、功能、元素、和/或性质的其它组合及子组合可通过本实用新型权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新的权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本实用新型的主题之内。

Claims

1.一种增压内燃发动机，其包括：

被布置在进气系统中的至少一个进气管线，用于供给充气空气到所述内燃发动机；

被布置在排气排放系统中的至少一个排气管线，用于排放排气；

被布置在所述至少一个进气管线中的至少一个压缩机，其包括安装在可转动的轴上的至少一个转子和所述至少一个转子被布置在其中的壳体，其中所述压缩机配备有液体式冷却装置，为此目的，所述壳体具有至少一个集成的冷却剂管道，以及排气再循环装置，所述排气再循环装置的再循环管线从所述排气排放系统分支并连接于所述压缩机上游的进气系统；

其中，为形成所述液体式冷却装置，提供了引导通过在所述壳体中集成的至少一个冷却剂管道的冷却回路，其中热交换器被布置在所述壳体上游的所述冷却回路中，所述热交换器起加热冷却液体的作用；并且

所述至少一个压缩机是排气涡轮增压器的组成部件。

2.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中充气空气冷却器被提供在所述至少一个压缩机的下游。

3.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述至少一个压缩机是离心式压缩机；

所述壳体具有作为多部件壳体的模块形式；并且

所述壳体包括至少两个壳体部分。

4.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述壳体具有不能分割形式。

5.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中提供了绕过所述热交换器的旁通管线；

其中所述旁通管线从所述热交换器上游的冷却回路分支并在所述壳体和热交换器之间再次连接于所述冷却回路；和

其中在所述旁通管线中提供了截流元件。

6.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述冷却回路是低温冷却回路且充气空气冷却器布置于所述低温回路中的所述壳体的下游。

7.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中为形成发动机冷却装置提供了高温回路；和

其中所述热交换器被联接到所述发动机冷却装置上，使得来自所述高温回路的冷却剂充当加热所述冷却液体的热源。

8.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述热交换器被联接到所述排气排放系统上，使得来自所述内燃发动机的热排气充当加热所述冷却液体的热源。

9.根据权利要求1所述的增压内燃发动机，其中所述热交换器是可电加热的，使得所述冷却液体能被电加热。