RU2575594C2

RU2575594C2 - Ice with water-cooled turbine and turbine cooling process

Info

Publication number: RU2575594C2
Application number: RU2011140401/06A
Authority: RU
Inventors: Ян МЕРИНГ; Людвиг ШТУМП; Кай Себастьян КУЛЬБАХ; Бернд ШТАЙНЕР; Карстен Вебер; Франц Й. БРИНКМАНН; Франк КРЕМЕР; Енс ГРЁГЕР
Original assignee: Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to ICE with at least one liquid-cooled turbine with the casing and at last one cooling jacket build in said casing to make the liquid cooling system. Invention discloses the cooling of at least one turbine of said ICE. It proposes the equipment of said ICE with the optimised turbine. Claimed engine is provided with at least one cooling jacket built in the casing relates to the oil circuit.

EFFECT: reduced heat transfer in the turbine casing owing to application of oil.

12 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему по меньшей мере одну турбину с жидкостным охлаждением, в котором турбина содержит кожух турбины, содержащий одну или несколько рубашек охлаждения, встроенных в кожух для формирования системы жидкостного охлаждения.The present invention relates to an internal combustion engine comprising at least one liquid cooled turbine, in which the turbine comprises a turbine housing comprising one or more cooling jackets integrated in the housing to form a liquid cooling system.

Настоящее изобретение относится также к способу охлаждения по меньшей мере одной турбины двигателя внутреннего сгорания.The present invention also relates to a method for cooling at least one turbine of an internal combustion engine.

Уровень техникиState of the art

Двигатели внутреннего сгорания часто оснащены турбиной или несколькими турбинами. Это вызвано различными причинами. Наиболее часто целью является утилизация внутренней энергии горячих выхлопных газов, путем использования турбины в системе турбонаддува от выхлопных газов, для сжатия воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, со стороны впуска. Например, в документе ЕР 1640596 В1 раскрыт двигатель внутреннего сгорания рассматриваемого типа, в котором двухступенчатое сжатие воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, может быть выполнено двумя турбокомпрессорами на выхлопных газах, расположенными последовательно, либо, в зависимости от объемного расхода выхлопных газов, одноступенчатое сжатие также может выполняться одним из двух нагнетателей, имеющих различные размеры.Internal combustion engines are often equipped with a turbine or several turbines. This is due to various reasons. Most often, the goal is to utilize the internal energy of the hot exhaust gas by using a turbine in the turbocharger system from the exhaust gas to compress the air entering the engine cylinders from the intake side. For example, document EP 1640596 B1 discloses an internal combustion engine of the type in question, in which two-stage compression of the air entering the engine cylinders can be performed by two exhaust turbochargers arranged in series, or, depending on the volumetric flow rate of the exhaust gases, also one-stage compression can be performed by one of two superchargers having different sizes.

При необходимости, после прохождения по меньшей мере одной турбины, выхлопные газы проходят через одну или несколько систем доочистки выхлопных газов.If necessary, after passing through at least one turbine, the exhaust gases pass through one or more exhaust gas aftertreatment systems.

Себестоимость турбины сравнительно высока, поскольку для изготовления кожуха турбины, выдерживающего высокие термические нагрузки, используется дорогой материал, содержащий никель, в особенности эта разница заметна по сравнению с материалом, обычно используемым для изготовления головки цилиндров, например алюминием. Высока стоимость не только самих материалов, используемых для изготовления кожуха турбины, но и стоимость их обработки.The cost of the turbine is relatively high, since an expensive nickel-containing material is used to make a turbine housing that can withstand high thermal loads, and this difference is especially noticeable in comparison with the material commonly used to make a cylinder head, such as aluminum. The high cost is not only the materials themselves used for the manufacture of the casing of the turbine, but also the cost of their processing.

Поэтому, с точки зрения стоимости, чрезвычайно выгодно было бы изготавливать турбину из менее дорогостоящего материала, например алюминия. Применение алюминия обеспечит также выигрыш в весе турбины. Особо следует принять во внимание, что расположение турбины рядом с двигателем, что принципиально необходимо, приводит к тому, что кожух должен быть сравнительно крупноразмерным и объемным, поскольку для соединения турбины с головкой цилиндров посредством фланца и болтов требуется большая площадь сечения входного отверстия турбины, вследствие значительных пространственных ограничений, а также необходимости обеспечить дополнительное пространство для сборочных инструментов. Увеличение объема кожуха приводит к соответствующему увеличению веса. Таким образом, весовое преимущество алюминия над высокотемпературными сплавами особенно ярко проявляется в случае расположения турбины вблизи двигателя, вследствие сравнительно большого объема используемого материала.Therefore, from a cost point of view, it would be extremely beneficial to produce a turbine from a less expensive material, such as aluminum. The use of aluminum will also provide a gain in the weight of the turbine. It should be especially taken into account that the location of the turbine near the engine, which is fundamentally necessary, leads to the fact that the casing must be relatively large and voluminous, since a large cross-sectional area of the turbine inlet is required to connect the turbine to the cylinder head via flange and bolts, due to significant spatial limitations, as well as the need to provide additional space for assembly tools. An increase in casing volume leads to a corresponding increase in weight. Thus, the weight advantage of aluminum over high-temperature alloys is especially pronounced in the case of the location of the turbine near the engine, due to the relatively large volume of material used.

Для того чтобы при изготовлении турбины можно было использовать более дешевые материалы, в соответствии с имеющимся уровнем техники, турбина оборудуется системой охлаждения, например системой охлаждения жидкостного типа, которая значительно уменьшает термическую нагрузку на турбину и на кожух турбины, возникающую под действием выхлопных газов и, таким образом, позволяет использовать менее жаростойкие материалы.In order to make it possible to use cheaper materials in the manufacture of the turbine, in accordance with the prior art, the turbine is equipped with a cooling system, for example, a liquid-type cooling system, which significantly reduces the thermal load on the turbine and on the turbine casing caused by the exhaust gases and, thus, allows the use of less heat-resistant materials.

Обычно для формирования системы охлаждения кожух турбины оборудуется по меньшей мере одной охладительной рубашкой. На современном уровне техники известны две технологии: в одной из них кожух представляет собой литую деталь, а охладительная рубашка формируется в процессе литья, как цельная составная часть монолитного кожуха, в другой кожух представляет собой модульную конструкцию, в которой в процессе сборки формируется полость, служащая охладительной рубашкой.Typically, to form a cooling system, a turbine casing is equipped with at least one cooling jacket. At the present level of technology, two technologies are known: in one of them the casing is a molded part, and the cooling jacket is formed during casting as an integral part of a monolithic casing, in the other casing is a modular design in which a cavity is formed during assembly a cooling shirt.

Турбина, выполненная в соответствии со второй технологией, описана, например, в открытой спецификации Германии DE 102008011257 A1. Система жидкостного охлаждения турбины формируется посредством оснащения фактического кожуха турбины корпусом, так что полость, в которой может быть введена охлаждающая жидкость, формируется между кожухом и по меньшей мере одним корпусным элементом, расположенным на расстоянии от него. Таким образом, кожух, увеличенный за счет корпуса, образует охладительную рубашку, по этой причине, в контексте настоящего изобретения, указанный кожух также рассматривается как кожух турбины.A turbine made in accordance with the second technology is described, for example, in the German open specification DE 102008011257 A1. The turbine liquid cooling system is formed by equipping the actual turbine housing with a housing, so that a cavity in which coolant can be introduced is formed between the housing and at least one housing element located at a distance from it. Thus, the casing enlarged by the casing forms a cooling jacket, for this reason, in the context of the present invention, said casing is also considered as a turbine casing.

Аналогичным образом, в документе ЕР 1384857 А2 раскрыта турбина, кожух которой содержит охладительную рубашку, заполненную морской водой. Корпус турбины представляет собой единую литую деталь.Similarly, EP 1384857 A2 discloses a turbine, the casing of which comprises a cooling jacket filled with sea water. The turbine housing is a single molded part.

Вследствие большой удельной теплоемкости воды, которая обычно используется в качестве теплоносителя, способом жидкостного охлаждения можно отводить от кожуха большое количество тепла. Тепло рассеивается в теплоноситель внутри кожуха и отводится вместе с теплоносителем. Далее тепло выводится из теплоносителя в теплообменник.Due to the large specific heat capacity of water, which is usually used as a heat carrier, a large amount of heat can be removed from the casing by liquid cooling. Heat is dissipated into the coolant inside the casing and is removed together with the coolant. Next, the heat is removed from the coolant to the heat exchanger.

Обычно возможно оборудование системы охлаждения турбины отдельным теплообменником, либо, в случае двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, использование теплообменника системы охлаждения двигателя, то есть для этой цели используется теплообменник другой системы жидкостного охлаждения. Для последнего случая требуется только установить соединение между двумя контурами.It is usually possible to equip the turbine cooling system with a separate heat exchanger, or, in the case of a liquid-cooled internal combustion engine, use a heat exchanger of the engine cooling system, that is, a heat exchanger of another liquid cooling system is used for this purpose. For the latter case, you only need to establish a connection between the two circuits.

Оборудование турбин системой жидкостного охлаждения дает возможность изготовления кожуха из менее термически стойких материалов, например, из низколегированной стали, чугуна или алюминия. С другой стороны, в данном случае, количество теплоты, абсорбируемое теплоносителем в кожухе турбины, может достигать 40 кВт и более. Практика показывает, что довольно проблематично извлечь такое количество большое теплоты из теплоносителя и рассеять его в окружающую среду при помощи потока воздуха в теплообменнике.The equipment of turbines with a liquid cooling system makes it possible to manufacture a casing from less heat-resistant materials, for example, from low alloy steel, cast iron or aluminum. On the other hand, in this case, the amount of heat absorbed by the coolant in the casing of the turbine can reach 40 kW or more. Practice shows that it is quite problematic to extract such a large amount of heat from a heat carrier and dissipate it into the environment using an air stream in a heat exchanger.

Современные автомобильные двигатели в установленном порядке оборудуются мощными вентиляторами, которые обеспечивают массовый поток воздуха через теплообменник, достаточный для адекватной передачи теплоты. Однако, другой параметр, важный для обеспечения передачи теплоты, а именно, площадь поверхности теплового обмена, не может быть выполнен произвольно большим или увеличен произвольным образом, вследствие ограниченности пространства в передней части автомобиля, где в основном располагаются различные теплообменники.Modern automobile engines are equipped in the prescribed manner with powerful fans that provide a massive air flow through the heat exchanger, sufficient for adequate heat transfer. However, another parameter important for ensuring heat transfer, namely, the heat exchange surface area, cannot be arbitrarily large or increased arbitrarily, due to the limited space in the front of the car, where various heat exchangers are mainly located.

Кроме теплообменника для охлаждения двигателя, в современных автомобилях часто имеются дополнительные теплообменники, в частности приборы охлаждения.In addition to a heat exchanger for engine cooling, modern cars often have additional heat exchangers, in particular cooling devices.

На стороне впуска двигателя внутреннего сгорания с наддувом обычно располагается охладитель воздуха турбонаддува для того, чтобы выполнить увеличение наполнения цилиндров воздухом. Рассеяние тепла через поддон картера путем теплопередачи и естественной конвекции часто является недостаточным для того, чтобы не превышать максимально допустимую температуру масла, поэтому в некоторых двигателях устанавливаются охладители масла. Кроме того, современные двигатели внутреннего сгорания все чаще оборудуются системами повторного сжигания отработанных газов. Повторное сжигание отработанных газов является мерой, противодействующей образованию окислов азота. Для получения существенного уменьшения выброса окислов азота необходим высокий уровень дожигания отработанных газов, для чего необходимо охлаждение дожигаемых выхлопных газов, а именно сжатие выхлопных газов путем охлаждения. Могут устанавливаться и дополнительные системы охлаждения, например, для охлаждения трансмиссионного масла в случае автоматической трансмиссии и/или для охлаждения гидравлических жидкостей, в частности гидравлического масла, которое используется в регулирующих устройствах с гидравлическим приводом и/или в гидроусилителе рулевого управления. Конденсатор системы кондиционирования воздуха также представляет собой теплообменник, который должен при работе рассеивать теплоту в окружающую среду, то есть требует достаточно большого потока воздуха, а потому должен быть установлен в передней части автомобиля.A turbocharger air cooler is typically located on the intake side of a supercharged internal combustion engine in order to increase the filling of the cylinders with air. Heat dissipation through the oil pan through heat transfer and natural convection is often insufficient to not exceed the maximum allowable oil temperature, which is why oil coolers are installed in some engines. In addition, modern internal combustion engines are increasingly equipped with exhaust gas re-combustion systems. Re-burning of exhaust gases is a measure that counteracts the formation of nitrogen oxides. To obtain a significant reduction in the emission of nitrogen oxides, a high level of afterburning of the exhaust gases is necessary, for which it is necessary to cool the afterburned exhaust gases, namely, the compression of the exhaust gases by cooling. Additional cooling systems can be installed, for example, for cooling transmission oil in the case of automatic transmission and / or for cooling hydraulic fluids, in particular hydraulic oil, which is used in hydraulic control devices and / or in the power steering. The condenser of the air conditioning system is also a heat exchanger, which must dissipate heat into the environment during operation, that is, it requires a sufficiently large air flow, and therefore must be installed in front of the car.

С учетом чрезвычайно ограниченного пространства в передней части автомобиля и большого количества теплообменников, отдельный теплообменник не может иметь необходимых размеров.Given the extremely limited space in the front of the car and the large number of heat exchangers, a separate heat exchanger cannot have the required dimensions.

На практике невозможно разместить в передней части автомобиля теплообменник для жидкостного охлаждения турбины достаточно большого размера, который мог бы рассевать такое большое количество теплоты, при использовании материалов с низкой термической стойкостью.In practice, it is impossible to place a heat exchanger for liquid cooling a turbine of a sufficiently large size in the front of the car that could dissipate such a large amount of heat when using materials with low thermal resistance.

Таким образом, в конструкции турбины с жидкостным охлаждением необходимо достигнуть компромисса между возможностью охлаждения и материалом.Thus, in the design of a liquid-cooled turbine, it is necessary to achieve a compromise between the possibility of cooling and the material.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

На основании изложенного выше, задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, содержащего турбину с жидкостным охлаждением, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, который оптимизирован в отношении турбины.Based on the foregoing, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine comprising a liquid-cooled turbine according to the preamble of claim 1, which is optimized for a turbine.

Еще одной подзадачей настоящего изобретения является создание способа охлаждения по меньшей мере одной турбины двигателя внутреннего сгорания указанного типа.Another sub-objective of the present invention is to provide a method of cooling at least one turbine of an internal combustion engine of the specified type.

Первая задача достигается посредством двигателя внутреннего сгорания, содержащего по меньшей мере одну турбину с жидкостным охлаждением, в котором турбина, которая содержит кожух турбины, содержит по меньшей мере одну охладительную рубашку, встроенную в кожух, для формирования системы жидкостного охлаждения, при этом двигатель внутреннего сгорания характеризуется тем, что по меньшей мере одна охладительная рубашка, встроенная в кожух, относится к масляному контуру так, что по меньшей мере одна охладительная рубашка заполнена маслом, циркулирующим в масляном контуре.The first objective is achieved by means of an internal combustion engine comprising at least one liquid-cooled turbine, in which the turbine, which comprises a turbine casing, comprises at least one cooling jacket integrated in the casing to form a liquid cooling system, wherein the internal combustion engine characterized in that at least one cooling jacket integrated in the housing relates to the oil circuit so that at least one cooling jacket is filled with oil, c rkuliruyuschim in the oil circuit.

В соответствии с изобретением в качестве теплоносителя используется масло вместо воды. Это дает многочисленные преимущества.According to the invention, an oil instead of water is used as a heat carrier. This provides numerous benefits.

Установка на турбину системы жидкостного охлаждения дает возможность использовать для изготовления кожуха менее термически стойкие материалы, например возможно использование низколегированной стали, чугуна или алюминия.The installation of a liquid cooling system on the turbine makes it possible to use less heat-resistant materials for the manufacture of the casing, for example, low alloy steel, cast iron or aluminum can be used.

В частности, при использовании в качестве теплоносителя масла, передача тепла теплоносителю может быть ограничена и значительно уменьшена по сравнению с водой в качестве теплоносителя, так что устраняется проблема, известная из уровня техники, которая возникает при использовании воды в качестве охладителя, и заключается в распределении очень большого количества теплоты, выделяющегося при работе, то есть которую необходимо снова извлечь из воды, служащей теплоносителем.In particular, when using oil as a heat carrier, heat transfer to the heat carrier can be limited and significantly reduced compared to water as a heat carrier, so that the problem known from the prior art, which occurs when water is used as a coolant, is eliminated and consists in the distribution a very large amount of heat released during operation, that is, which must again be removed from the water that serves as the coolant.

Тот факт, что количество теплоты, предаваемой в теплоноситель, может быть уменьшено путем использования масла в качестве теплоносителя, может приписываться inter alia к неотъемлемым физическим свойством масла.The fact that the amount of heat transferred to the coolant can be reduced by using oil as the coolant can be attributed inter alia to the inherent physical property of the oil.

При помощи числа Нуссельта, безразмерного показателя из теории подобия, можно описать теплопередачу в текущую жидкость, а также, например, передачу теплоты в теплоноситель во время протекания теплоносителя по кожуху турбины. Число Нуссельта зависит от материала, а потому конкретным для жидкости показателем. Оно пропорционально коэффициенту теплопереноса при теплопередаче в результате конвекции, а потому является мерой качества, то есть величины передачи теплоты.Using the Nusselt number, a dimensionless indicator from the theory of similarity, we can describe the heat transfer to the flowing fluid, as well as, for example, the transfer of heat to the coolant during the flow of coolant through the casing of the turbine. The Nusselt number depends on the material, and therefore, a specific indicator for a liquid. It is proportional to the heat transfer coefficient during heat transfer as a result of convection, and therefore is a measure of quality, that is, the amount of heat transfer.

Число Нуссельта для воды в несколько раз больше числа Нуссельта для масла, в результате чего передача теплоты путем конвекции, при идентичных остальных граничных условиях, значительно выше при использовании воды в качестве теплоносителя, чем при использовании масла для охлаждения. При описании фигур отличия будут объяснены более детально на базе физического примера.The Nusselt number for water is several times greater than the Nusselt number for oil, as a result of which the heat transfer by convection, under other identical boundary conditions, is significantly higher when using water as a coolant than when using oil for cooling. In the description of the figures, the differences will be explained in more detail based on a physical example.

При условии, что имеется система жидкостного охлаждения, кожух турбины может быть изготовлен из более дешевых материалов, без необходимости рассеяния больших количеств теплоты, поскольку теплопередача в кожухе целенаправленно уменьшается путем использования масла, в соответствии с настоящим изобретением.Provided that there is a liquid cooling system, the turbine casing can be made of cheaper materials, without the need to dissipate large amounts of heat, since the heat transfer in the casing is purposefully reduced by using the oil in accordance with the present invention.

Во-первых, в соответствии с изобретением, при изготовлении кожуха турбины двигателя внутреннего сгорания можно исключить материалы с высокой термической стойкостью, в частности никелевые сплавы, поскольку турбина оборудована, в соответствии с изобретением, системой жидкостного охлаждения. Во-вторых, производительность охлаждения, то есть передача теплоты в теплоноситель, уменьшена путем использования масла, так что количество рассеиваемого тепла не создает технических проблем.Firstly, in accordance with the invention, in the manufacture of a casing of a turbine of an internal combustion engine, materials with high thermal stability, in particular nickel alloys, can be eliminated, since the turbine is equipped in accordance with the invention with a liquid cooling system. Secondly, the cooling performance, that is, the transfer of heat to the coolant, is reduced by using oil, so that the amount of heat dissipated does not create technical problems.

Двигатель внутреннего сгорания в соответствии с изобретением позволяет исключить применение более дорогостоящих материалов, поскольку нет необходимости в рассеянии больших количеств теплоты в связи с охлаждением турбины.The internal combustion engine in accordance with the invention eliminates the use of more expensive materials, since there is no need to dissipate large quantities of heat in connection with the cooling of the turbine.

Таким образом, решается задача изобретения, а именно заключающаяся в создании двигателя внутреннего сгорания турбиной с жидкостным охлаждением, оптимизированным в отношении турбины.Thus, the problem of the invention is solved, namely, the creation of an internal combustion engine with a liquid-cooled turbine optimized for the turbine.

Должно быть сделано различие между системой масляного охлаждения в соответствии с изобретением, и системой подачи масла, служащего для смазки маслом вала турбины или подшипников вала. В принципе, указанная система подачи масла также обеспечивает охлаждение деталей турбины или кожуха турбины. Однако, система подачи масла к валу турбины не содержит охладительной рубашки, что явным образом разграничивает систему масляного охлаждения в соответствии с изобретением от системы подачи масла.A distinction must be made between the oil cooling system of the invention and the oil supply system used to lubricate the turbine shaft or shaft bearings with oil. In principle, said oil supply system also provides cooling of turbine parts or turbine housing. However, the oil supply system to the turbine shaft does not contain a cooling jacket, which clearly distinguishes the oil cooling system according to the invention from the oil supply system.

Количество теплоты, передаваемой в охлаждающую жидкость, может быть значительно уменьшено путем использования масла, и не только за счет эффектов, описанных в связи с числом Нуссельта. Кроме того, следует принять во внимание тот факт, что масло можно нагревать до значительно более высоких температур, чем воду, которая при атмосферном давлении испаряется при 100°С. Вследствие этого теплопередачу в кожухе можно еще более уменьшить, уменьшив разность температур между кожухом и охлаждающей жидкостью, то есть маслом, путем нагрева масла. При некоторых условия масло можно нагреть до 200°С или более высокой температуры.The amount of heat transferred to the coolant can be significantly reduced by using oil, and not only due to the effects described in connection with the Nusselt number. In addition, one should take into account the fact that the oil can be heated to significantly higher temperatures than water, which evaporates at atmospheric pressure at 100 ° C. As a result, the heat transfer in the housing can be further reduced by reducing the temperature difference between the housing and the coolant, i.e. oil, by heating the oil. Under certain conditions, the oil can be heated to 200 ° C or higher.

Конструкция турбины может быть радиального или осевого типа, то есть поток, поступающий на лопатки ротора, поступает в основном в радиальном или в осевом направлении. Здесь «в основном в радиальном направлении» означает, что составляющая скорости в радиальном направлении превышает составляющую скорости в осевом направлении. Вектор скорости потока пересекает ось или вал турбины, в частности, под прямыми углами, если подаваемый поток течет в точности радиально. Если составляющая скорости в осевом направлении больше, то это турбина осевого типа конструкции.The design of the turbine can be of radial or axial type, that is, the flow entering the rotor blades comes mainly in the radial or axial direction. Here, “mainly in the radial direction” means that the velocity component in the radial direction exceeds the velocity component in the axial direction. The flow velocity vector intersects the axis or shaft of the turbine, in particular at right angles, if the feed stream flows exactly radially. If the velocity component in the axial direction is greater, then this is an axial-type turbine of the design.

Для того чтобы на лопатки ротора попадал поток в радиальном направлении, предпочтительно, чтобы зоны впуска турбины для подачи выхлопных газов была выполнена в виде кожуха с круговой спиралью или червячным ходом, с тем, чтобы входящий поток выхлопных газов к турбине протекал в основном радиально.In order for the radial flow to flow onto the rotor blades, it is preferable that the inlet zones of the turbine for supplying exhaust gases be made in the form of a casing with a circular helix or a worm stroke, so that the incoming stream of exhaust gases to the turbine flows mainly radially.

Турбина может быть оборудована измененяемой геометрией, что обеспечивает более точную адаптацию к рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания путем регулировки геометрии турбины или эффективного поперечного сечения турбины. Для этой цели в зоне впуска турбины устанавливаются направляющие лопатки, управляющие направлением потока. В отличие от лопаток ротора, установленных на вращающемся роторе, направляющие лопатки не вращаются на валу турбины.The turbine can be equipped with variable geometry, which provides more accurate adaptation to the operating mode of the internal combustion engine by adjusting the geometry of the turbine or the effective cross section of the turbine. For this purpose, guide vanes are installed in the turbine inlet area to control the flow direction. Unlike rotor blades mounted on a rotating rotor, the guide vanes do not rotate on the turbine shaft.

Если турбина имеет фиксированную, неизменяемую геометрию, направляющие лопатки устанавливаются в области подачи не только стационарно, но и полностью неподвижно, то есть жестко зафиксированными. Наоборот, при использовании турбины с изменяемой геометрией, направляющие лопатки также соответственно установлены стационарно, но не являются полностью неподвижными, а могут поворачиваться вокруг своей оси, так чтобы влиять на поток, попадающего на лопатки ротора.If the turbine has a fixed, unchanging geometry, the guide vanes are installed in the supply area not only stationary, but also completely motionless, that is, rigidly fixed. Conversely, when using a turbine with a variable geometry, the guide vanes are also respectively stationary, but they are not completely stationary, but can rotate around their axis so as to affect the flow entering the rotor blades.

Дополнительные преимущественные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания будут рассмотрены в отношении зависимых пунктов формулы изобретения.Additional advantageous embodiments of an internal combustion engine will be discussed with respect to the dependent claims.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания для формирования масляной системы выполнены выпускная линия для выпуска масла по меньшей мере из одной охладительной рубашки, и линии подачи для подачи масла по меньшей мере в одну охладительную рубашку.In preferred embodiments, an internal combustion engine for forming an oil system includes an exhaust line for discharging oil from at least one cooling jacket, and a supply line for supplying oil to at least one cooling jacket.

Кроме того, в преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего в масляном контуре выполнен насос для подачи масла и теплообменник. Насос позволяет управлять скоростью расхода через кожух, то есть устанавливать скорость расхода, и, таким образом, позволяет дополнительно влиять на охлаждение кожуха и передачу теплоты маслу, служащему теплоносителем.In addition, in preferred embodiments of the internal engine, an oil pump and a heat exchanger are provided in the oil circuit. The pump allows you to control the flow rate through the casing, that is, set the flow rate, and, thus, allows you to further influence the cooling of the casing and the transfer of heat to the oil serving as a coolant.

В преимущественных вариантах двигателя внутреннего сгорания выполнена система подачи масла, которая обеспечивает подачу масла по меньшей мере одному потребителю, и служит, в частности, для смазки движущихся деталей двигателя внутреннего сгорания. В контексте смазки, масло служит для уменьшения доли сухого трения, и дополнительно, в лучшем случае, для реализации чисто жидкостного трения вместо обычного смешанного трения между деталями, движущимися относительно друг друга. Это главным образом служит для увеличения долговечности деталей, а также снижает потери на трение.In preferred embodiments of the internal combustion engine, an oil supply system is provided that provides oil supply to at least one consumer, and serves, in particular, to lubricate the moving parts of the internal combustion engine. In the context of lubrication, oil serves to reduce the fraction of dry friction, and additionally, at best, to implement purely fluid friction instead of the usual mixed friction between parts moving relative to each other. This mainly serves to increase the durability of parts, and also reduces friction losses.

Потребителем в указанном выше контексте является коленчатый вал, в подшипники которого должно подаваться смазочное масло. Для установки и крепления коленчатого вала служат по меньшей мере два подшипника, установленные в картере двигателя, при этом подшипники обычно имеют конструкцию, состоящую из двух часть, и содержат в каждом случае одно гнездо подшипника и одну крышку подшипника, которая может быть соединена с гнездом подшипника. Коленчатый вал устанавливается в области шеек коленчатого вала, которые располагаются на некотором расстоянии друг от друга по оси коленчатого вала и в целом выполнены в виде утолщений вала. Крышки и гнезда подшипников могут быть выполнены в виде отдельных деталей или выполнены как одна деталь с картером двигателя, то есть с половинками картера. Вкладыши подшипников могут располагаться в виде промежуточных элементов между коленчатым валом и подшипниками.The consumer in the above context is the crankshaft, into the bearings of which lubricating oil should be supplied. At least two bearings mounted in the crankcase are used to mount and fasten the crankshaft, while the bearings usually have a two-piece design and in each case contain one bearing housing and one bearing cover that can be connected to the bearing housing . The crankshaft is installed in the region of the necks of the crankshaft, which are located at some distance from each other along the axis of the crankshaft and are generally made in the form of thickenings of the shaft. Covers and bearing housings can be made in the form of separate parts or made as one part with the crankcase, that is, with halves of the crankcase. The bearing shells may be located as intermediate elements between the crankshaft and the bearings.

В собранном виде каждое гнездо подшипника соединено с соответствующей крышкой подшипника. В каждом случае одно гнездо подшипника и одна крышка подшипника, при необходимости совместно с вкладышем подшипника в качестве промежуточного элемента, образуют канал для установки шейки коленчатого вала. В эти каналы обычно подается машинное масло, то есть смазочное масло так, что при вращении коленчатого вала между внутренней поверхностью каждого канала и шейкой коленчатого вала образуется воспринимающая нагрузку смазочная пленка, аналогично тому, как это происходит в подшипнике скольжения.When assembled, each bearing housing is connected to a corresponding bearing cap. In each case, one bearing seat and one bearing cover, if necessary together with the bearing shell as an intermediate element, form a channel for installing the crankshaft journal. Typically, engine oil is supplied to these channels, i.e., lubricating oil so that when the crankshaft rotates between the inner surface of each channel and the neck of the crankshaft, a load-bearing lubricating film is formed, similar to what happens in a plain bearing.

Для подачи масла в подшипники, в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, используется система подачи масла.An oil supply system is used to supply oil to the bearings in accordance with this embodiment.

Дополнительным потребителем, к которому должно подаваться масло при помощи системы подачи масла, может быть распределительный вал, который обычно устанавливается на так называемых опорах распределительного вала, состоящих из двух деталей. Требования, приведенные выше для системы опорных подшипников коленчатого вала, применяются аналогичным образом. В опору распределительного вала также обычно подается смазочное масло. Для этого может быть предусмотрен канал подачи, который проходит, например, от опоры коленчатого вала к опоре распределительного вала, расположенной ниже по потоку. Альтернативно, может быть выполнена линия подачи, проходящая от насоса, установленного в системе подачи масла, непосредственно к опоре распределительного вала.An additional consumer to which oil is to be supplied by means of an oil supply system may be a camshaft, which is usually mounted on so-called camshaft bearings, consisting of two parts. The requirements given above for the crankshaft thrust bearing system are applied in a similar way. Lubricating oil is also usually supplied to the camshaft support. For this, a feed channel may be provided which extends, for example, from a crankshaft support to a camshaft support located downstream. Alternatively, a supply line can be made extending from a pump installed in the oil supply system directly to the camshaft support.

В контексте настоящего изобретения коленчатый вал и распределительный вал, либо связанные с ними подшипники, то есть опоры, рассматриваются как потребители, поскольку они потребляют или используют машинное масло, то есть в них должно подаваться машинное масло для того, чтобы они выполняли и сохраняли свои функции.In the context of the present invention, the crankshaft and the camshaft, or related bearings, i.e. bearings, are considered consumers because they consume or use engine oil, i.e. engine oil must be supplied to them in order to fulfill and maintain their functions .

Другими потребителями могут быть, например, подшипники шатунов, либо выравнивающий вал, который может устанавливаться при необходимости. Аналогично, потребителем в этом смысле может быть система охлаждения распылением масла, которая смачивает машинным маслом, с целью охлаждения, головку поршня двигателя при помощи распылителей, расположенных снизу, то есть со стороны картера двигателя, и, таким образом, использует масло, то есть к ней необходимо подавать масло.Other consumers may be, for example, connecting rod bearings, or a leveling shaft, which can be installed if necessary. Similarly, a consumer in this sense can be an oil spray cooling system that moistens with engine oil to cool the engine piston head using sprayers located below, i.e. from the crankcase side, and thus uses oil, i.e. to it must be served with oil.

Регулятор распределительного вала с гидравлическим приводом или другие компоненты привода клапанов, например, для гидравлической компенсации зазоров клапанов, также требуют машинное масло и нуждаются в системе подачи масла, и, таким образом, являются потребителями в смысле, установленном выше.A hydraulically driven camshaft adjuster or other valve actuator components, for example to hydraulically compensate for valve clearances, also require engine oil and require an oil supply system, and thus are consumers in the sense set forth above.

Масляный фильтр, установленный в линии подачи, или масляный охладитель, который может быть установлен, или насос, подающий масло, не являются потребителями в контексте настоящего изобретения. В эти компоненты масляного контура системы подачи масла, также надлежащим образом подается машинное масло. Однако, использование этих компонентов в масляном контуре принципиально необходимо, и эти компоненты выполняют только задачи, то есть функции, которые относятся непосредственно к подаче масла, в то время, как потребителям масляный контур необходим в первую очередь для работы.An oil filter installed in the supply line, or an oil cooler that can be installed, or an oil supply pump, are not consumers in the context of the present invention. These components of the oil circuit of the oil supply system also properly supply engine oil. However, the use of these components in the oil circuit is fundamentally necessary, and these components perform only tasks, that is, functions that relate directly to the oil supply, while consumers need the oil circuit primarily for operation.

В предпочтительных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания система подачи масла подключена по меньшей мере к одной рубашке охлаждения, встроенной в кожух.In preferred embodiments of an internal combustion engine, an oil supply system is connected to at least one cooling jacket integrated in the casing.

Трение в потребителях, питаемых маслом посредством системы подачи масла, например в подшипниках коленчатого вала, в значительной степени зависящее от вязкости, а потому от температуры подаваемого масла, влияет на потребление топлива двигателем внутреннего сгорания.Friction in consumers fed with oil through an oil supply system, for example in crankshaft bearings, is largely dependent on viscosity, and therefore on the temperature of the oil supplied, affects the fuel consumption of an internal combustion engine.

Обычно стремятся достичь минимального потребления топлива, что также влечет за собой стремление к уменьшению потерь на трение. Уменьшение потребления топлива ведет также к уменьшению загрязняющих выбросов.Usually they seek to achieve minimum fuel consumption, which also entails the desire to reduce friction losses. Reduced fuel consumption also leads to lower pollutant emissions.

Если система подачи масла подключена по меньшей мере к одной рубашке охлаждения, встроенной в кожух, то машинное масло одновременно служит охлаждающей жидкостью для турбины. Во время протекания через кожух температура масла повышается. В этом контексте необходимо принимать во внимание, что турбина работает в условиях высокой термической нагрузки, намного более высокой термической нагрузки, чем головка цилиндров или коленчатый вал, поэтому нагрев масла, то есть повышение температуры масла при прохождении через кожух турбины происходит сильнее, чем при прохождении через головку цилиндров или подшипники коленчатого вала.If the oil supply system is connected to at least one cooling jacket integrated in the casing, the engine oil simultaneously serves as a cooling fluid for the turbine. During flow through the housing, the oil temperature rises. In this context, it is necessary to take into account that the turbine operates under high thermal load, a much higher thermal load than the cylinder head or crankshaft, therefore, the heating of the oil, i.e. the increase in oil temperature when passing through the turbine casing, is stronger than when passing through the cylinder head or crankshaft bearings.

Таким путем обеспечивается быстрый нагрев машинного масла и ускоренный прогрев двигателя внутреннего сгорания, в особенности, после холодного запуска. Сравнительно быстрый нагрев машинного масла в ходе прогрева двигателя внутреннего сгорания обеспечивает соответствующее быстрое снижение вязкости масла, и, таким образом, уменьшение трения и потерь на трение, особенно в подшипниках, куда масло подается.This ensures rapid heating of engine oil and accelerated heating of the internal combustion engine, especially after a cold start. The relatively rapid heating of the engine oil during the warming up of the internal combustion engine provides a corresponding rapid decrease in the viscosity of the oil, and thus a reduction in friction and friction losses, especially in bearings where oil is supplied.

Рассматриваемый вариант осуществления имеет дополнительные преимущества. Поскольку система подачи масла двигателя внутреннего сгорания подключена по меньшей мере к одной охладительной рубашке, встроенной в кожух турбины, система подачи масла совместно образует масляный контур, необходимый и выполненный для обеспечения охлаждения кожуха, так что остальные компоненты и сборочные узлы, необходимые для формирования системы охлаждения, обычно необходимы только в единственном числе и могут быть использованы как для системы охлаждения турбины, так и для системы подачи масла, что приводит к эффекту совместного использования и значительному уменьшению стоимости, а также позволяет уменьшить вес системы. Например, в системе необходим только один насос, подающий масло, которое служит теплоносителем, и один резервуар для хранения масла. Теплота, передаваемая маслу в кожухе турбины и в двигателе внутреннего сгорания, может рассеиваться в общем теплообменнике, если это действительно необходимо.The present embodiment has additional advantages. Since the oil supply system of the internal combustion engine is connected to at least one cooling jacket integrated in the turbine casing, the oil supply system together forms the oil circuit necessary and designed to provide cooling for the casing, so that the remaining components and assemblies needed to form the cooling system are usually needed only in the singular and can be used both for the turbine cooling system and for the oil supply system, which leads to the effect of joint use olzovaniya and a significant reduction in cost, and also reduces the weight of the system. For example, the system requires only one pump, which supplies oil, which serves as a coolant, and one tank for storing oil. The heat transferred to the oil in the casing of the turbine and in the internal combustion engine can be dissipated in the common heat exchanger, if it is really necessary.

В преимущественных вариантах осуществления двигатель внутреннего сгорания содержитIn preferred embodiments, the internal combustion engine comprises

- по меньшей мере одну головку цилиндров;- at least one cylinder head;

- по меньшей мере один блок цилиндров, на котором установлена по меньшей мере одна головка цилиндров, вместе составляющие верхнюю половину картера двигателя, которая соединена, со стороны, противоположной головке цилиндров, с поддоном картера двигателя, являющимся нижней половиной картера двигателя и служащим для сбора и хранения машинного масла; и- at least one cylinder block on which at least one cylinder head is installed, together making up the upper half of the engine crankcase, which is connected, on the side opposite to the cylinder head, to the engine crank pan, which is the lower half of the engine crankcase and is used for collection and storage of engine oil; and

- насос для подачи машинного масла по линии подачи к по меньшей мере одному потребителю в системе подачи масла.- a pump for supplying engine oil through a supply line to at least one consumer in the oil supply system.

Двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один блок цилиндров и по меньшей мере одну головку цилиндров, которые соединены вместе, образуя отдельные цилиндры, то есть камеры сгорания.An internal combustion engine comprises at least one cylinder block and at least one cylinder head, which are connected together to form separate cylinders, i.e., a combustion chamber.

Для размещения поршней и гильз цилиндров в блоке цилиндров выполнено соответствующее количество отверстий цилиндров. Поршень каждого из цилиндров направляется гильзой цилиндра для перемещения в осевом направлении и, совместно с гильзой цилиндра и головкой цилиндров, определяет размеры камеры сгорания цилиндра. Здесь головка поршня образует часть внутренней стенки камеры сгорания и, вместе с поршневыми кольцами, изолирует камеру сгорания от картера двигателя, так, что в картер двигателя не попадают ни выхлопные газы, ни воздух для горения, а в камеру сгорания не проникает масло.To accommodate the pistons and cylinder liners in the cylinder block, the corresponding number of cylinder bores is made. The piston of each cylinder is guided by the cylinder liner for axial movement and, together with the cylinder liner and cylinder head, determines the dimensions of the cylinder combustion chamber. Here, the piston head forms part of the internal wall of the combustion chamber and, together with the piston rings, isolates the combustion chamber from the crankcase, so that neither exhaust gases nor combustion air enter the crankcase, and oil does not penetrate into the combustion chamber.

Поршень служит для передачи усилия газов, возникающего при сгорании топлива, на коленчатый вал. Для этого поршень шарнирно, при помощи поршневого пальца, соединен с шатуном, который, в свою очередь, шарнирно установлен на коленчатом валу.The piston serves to transfer the gas force arising from the combustion of fuel to the crankshaft. For this, the piston is pivotally connected with a piston pin to a connecting rod, which, in turn, is pivotally mounted on the crankshaft.

Коленчатый вал, установленный в картере двигателя, воспринимает усилия шатунов, которые состоят из усилий газа, расширяющегося при сгорании топлива в камере сгорания, и массовых сил, возникающих в результате неравномерного движения деталей двигателя. Здесь возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал, в свою очередь, передает вращающий момент на трансмиссию. Часть энергии, передаваемой на коленчатый вал, обычно используется для привода вспомогательных узлов, например, масляного насоса и электрического генератора, либо служит для привода распределительного вала и, таким образом, приведения в движение клапанного механизма. Здесь, распределительный вал зачастую устанавливается, в качестве верхнего распределительного вала, в головке цилиндров.The crankshaft installed in the crankcase perceives the efforts of the connecting rods, which consist of the efforts of the gas, which expands when the fuel is burned in the combustion chamber, and the mass forces resulting from the uneven movement of the engine parts. Here the reciprocating motion of the pistons is converted into rotational motion of the crankshaft. The crankshaft, in turn, transmits torque to the transmission. Part of the energy transmitted to the crankshaft is usually used to drive auxiliary units, for example, an oil pump and an electric generator, or serves to drive a camshaft and thus drive the valve mechanism. Here, the camshaft is often installed, as an overhead camshaft, in the cylinder head.

Обычно, в том числе в контексте настоящего изобретения, верхняя половинка картера двигателя образована блоком цилиндров. Картер двигателя дополняется нижней половинкой картера двигателя, которая может быть соединена с верхней половинкой картера двигателя и которая служит поддоном картера. Для поддержки поддона картера, то есть нижней половинки картера, на верхней половине картера выполнена фланцевая поверхность. Обычно для герметизации поддона картера или картера двигателя относительно окружающей среды предусматривается уплотнительная прокладка внутри или на поверхности фланца. Соединение половинок картера обычно производится болтами. Поддон картера служит для сбора и хранения машинного масла, он является частью масляного контура, то есть системы подачи масла. Кроме того, поддон картера служит теплообменником для снижения температуры масла, когда температура двигателя внутреннего сгорания повышается до рабочей температуры. Здесь, масло, находящееся в поддоне картера охлаждается путем теплопередачи и конвекции под действием потока воздуха, подаваемого снаружи.Usually, including in the context of the present invention, the upper half of the crankcase is formed by a cylinder block. The engine crankcase is complemented by the lower half of the crankcase, which can be connected to the upper half of the crankcase and which serves as the oil pan. To support the oil pan, that is, the lower half of the crankcase, a flange surface is made on the upper half of the crankcase. Typically, a gasket is provided inside or on the surface of the flange to seal the crankcase or engine crankcase with respect to the environment. The crankcase halves are usually bolted. The oil pan serves to collect and store engine oil, it is part of the oil circuit, i.e. the oil supply system. In addition, the oil pan serves as a heat exchanger to lower the temperature of the oil when the temperature of the internal combustion engine rises to operating temperature. Here, the oil in the oil pan is cooled by heat transfer and convection under the influence of an air stream supplied from the outside.

Насос служит для подачи машинного масла по линии подачи по меньшей мере к одному потребителю в системе подачи масла.The pump is used to supply engine oil through the supply line to at least one consumer in the oil supply system.

Насос обычно подает машинное масло по линии подачи в главную масляную магистраль, от которой каналы ведут по меньшей мере к двум подшипникам коленчатого вала. Здесь, линия подачи проходит от или насоса через блок цилиндров в главную масляную магистраль, или сначала в головку цилиндров, а затем через блок в главную масляную магистраль.A pump typically delivers engine oil through a supply line to a main oil line, from which channels lead to at least two crankshaft bearings. Here, the supply line passes from either the pump through the cylinder block to the main oil line, or first to the cylinder head, and then through the block to the main oil line.

Ниже по потоку от потребителей, то есть после того, как масло было использовано потребителями, оно возвращается в поддон картера по так называемым обратным линиям, замыкая тем самым масляный контур. Здесь возврат масла происходит под действием силы тяжести. Масляный контур обычно можно разделить на участок высокого давления и участок низкого давления, при этом участком высокого давления содержит часть масляного контура, которая расположена выше по потоку от потребителей, а участком низкого давления является часть контура, которая расположена ниже по потоку от потребителей.Downstream from consumers, that is, after the oil has been used by consumers, it returns to the oil pan on the so-called return lines, thereby closing the oil circuit. Here, the oil returns under the influence of gravity. The oil circuit can usually be divided into a high-pressure section and a low-pressure section, wherein the high-pressure section contains a part of the oil circuit that is located upstream from the consumers, and the low-pressure section is the part of the circuit that is located downstream from the consumers.

Насос, установленный в системе, в свою очередь также требует подачи масла. В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания линия всасывания проходит от поддона картера к насосу для подачи машинного масла, находящегося в поддоне картера, к насосу.A pump installed in the system, in turn, also requires an oil supply. In preferred embodiments of the internal combustion engine, the suction line extends from the oil pan to the pump for supplying engine oil located in the oil pan to the pump.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания линия подачи масла проходит ниже по потоку от насоса по меньшей мере в одну охладительную рубашку, встроенную в кожух, при этом преимущественно между насосом и по меньшей мере одной охладительной рубашкой не имеется никаких других потребителей.In advantageous embodiments of the internal combustion engine, the oil supply line runs downstream from the pump to at least one cooling jacket integrated in the casing, while there are preferably no other consumers between the pump and at least one cooling jacket.

С точки зрения максимально быстрого нагрева машинного масла во время фазы прогрева двигателя внутреннего сгорания и уменьшения трения в потребителях, питаемых маслом, в частности в подшипниках, преимуществом является тот факт, что масло сначала нагревается, проходя через кожух турбины, а затем подается потребителям.From the point of view of heating the engine oil as quickly as possible during the warm-up phase of the internal combustion engine and reducing friction in consumers fed with oil, in particular bearings, the advantage is that the oil is first heated through the turbine housing and then supplied to consumers.

Другое значительное преимущество варианта осуществления заключается в том, что участок линии подачи, который расположен до потребителей, относится к участку высокого давления в контуре подачи масла. Следовательно, прохождение масла через кожух турбины происходит под действием давления, а не под действием силы тяжести, как это происходит, например, в обратной линии.Another significant advantage of the embodiment is that the portion of the supply line that is located upstream of the consumers refers to the portion of the high pressure in the oil supply circuit. Consequently, the passage of oil through the casing of the turbine occurs under the influence of pressure, and not under the action of gravity, as it happens, for example, in the return line.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания ниже по потоку от насоса устанавливается фильтр, предпочтительно между насосом и по меньшей мере одной охладительной рубашкой, встроенной в кожух.In advantageous embodiments, an internal combustion engine is provided with a filter installed downstream of the pump, preferably between the pump and at least one cooling jacket integrated in the casing.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания линия выпуска для выпуска масла по меньшей мере из одной охладительной рубашки открывается в систему подачи масла.In preferred embodiments of the internal combustion engine, an oil discharge line from at least one cooling jacket is opened to the oil supply system.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания предусмотрен способ подачи избыточного давления в цилиндры путем турбонаддува от выхлопных газов, а турбина является составляющей частью турбокомпрессора на выхлопных газах.In preferred embodiments of the internal combustion engine, a method is provided for supplying excess pressure to the cylinders by turbocharging from the exhaust gases, and the turbine is an integral part of the exhaust turbocharger.

Турбина с жидкостным охлаждением является чрезвычайно предпочтительной в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом, которые более тяжело нагружены термически вследствие более высокой температуры выхлопных газов.Liquid-cooled turbines are extremely preferred in turbo-charged internal combustion engines that are heavier thermally loaded due to the higher exhaust temperature.

Турбонаддув служит, в первую очередь, для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания. При этом воздух, необходимый для процесса сгорания топлива, сжимается, в результате чего в каждый цилиндр в ходе рабочего цикла подается увеличенная масса воздуха. Вследствие этого может быть увеличена масса подаваемого топлива, а следовательно, среднее эффективное давление.Turbocharging is primarily used to increase the power of an internal combustion engine. At the same time, the air necessary for the fuel combustion process is compressed, as a result of which an increased mass of air is supplied to each cylinder during the working cycle. As a result, the mass of the supplied fuel can be increased, and hence the average effective pressure.

Турбонаддув является подходящим средством для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания без изменения рабочего объема цилиндров, либо для уменьшения рабочего объема цилиндров при сохранении той же мощности. В любом случае применение турбонаддува приводит к увеличению объемной выходной мощности и к повышению соотношения между мощностью и весом. Таким образом, становится возможным, при одних и тех же ограничивающих условиях автомобиля, сдвинуть нагрузочную кривую в направлении более высоких нагрузок, что приводит к снижению удельного расхода топлива. Следовательно, технология турбонаддува помогает постоянным усилиям в разработке двигателей внутреннего сгорания с минимально возможным потреблением топлива, то есть в повышении эффективности двигателя внутреннего сгорания.Turbocharging is a suitable means to increase the power of an internal combustion engine without changing the working volume of the cylinders, or to reduce the working volume of the cylinders while maintaining the same power. In any case, the use of turbocharging leads to an increase in volumetric output power and to an increase in the ratio between power and weight. Thus, it becomes possible, under the same limiting vehicle conditions, to shift the load curve in the direction of higher loads, which leads to a decrease in specific fuel consumption. Consequently, turbocharging technology helps continuous efforts to develop internal combustion engines with the lowest possible fuel consumption, that is, to increase the efficiency of the internal combustion engine.

Преимущество турбокомпрессора на выхлопных газах по сравнению с механическим компрессором заключается в том, что не имеется и не требуется передачи механической мощности между двигателем внутреннего сгорания и компрессором. В то время как механический компрессор потребляет энергию для собственного привода непосредственно от двигателя внутреннего сгорания, турбокомпрессор на выхлопных газах использует энергию выхлопных газов, получаемую от отработанных газов двигателя.The advantage of an exhaust gas turbocharger over a mechanical compressor is that there is no and is not required the transfer of mechanical power between the internal combustion engine and the compressor. While a mechanical compressor consumes energy for its own drive directly from an internal combustion engine, an exhaust gas turbocharger uses the energy of exhaust gases received from the exhaust gases of the engine.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания в головке цилиндров содержится по меньшей мере одна охладительная рубашка, встроенная в головку цилиндров, образуя тем самым систему жидкостного охлаждения.In preferred embodiments of the internal combustion engine, the cylinder head comprises at least one cooling jacket integrated in the cylinder head, thereby forming a liquid cooling system.

Принципиально возможно, что система охлаждения может быть воздушного типа, либо жидкостного типа. В случае системы воздушного охлаждения двигатель внутреннего сгорания содержит в своем составе вентилятор, вследствие чего рассеяние тепла происходит при помощи потоков воздуха, проходящих по поверхности головки цилиндров.It is fundamentally possible that the cooling system can be air type or liquid type. In the case of an air cooling system, the internal combustion engine contains a fan, as a result of which heat dissipation occurs by means of air flows passing over the surface of the cylinder head.

Наоборот, при жидкостном охлаждении необходимо, чтобы двигатель внутреннего сгорания, либо головка цилиндров и/или блок цилиндров были оборудованы охладительной рубашкой, для чего требуется наличие каналов подачи теплоносителя, по которым теплоноситель проходит через головку цилиндров или через блок цилиндров, что ведет к усложнению конструкции. При этом, во-первых, снижаются требования по прочности к высоконагруженным механически и термически головкам цилиндров, что является результатом установки каналов подачи теплоносителей. Во-вторых, для рассеяния теплоты нет необходимости направлять ее в первую очередь к поверхности головки цилиндров, как это необходимо в случае системы воздушного охлаждения. Теплота рассеивается в теплоноситель, обычно воду с добавками, который уже находится внутри головки цилиндров. Теплоноситель подается туда при помощи насоса, включенного в контур охлаждения, так что указанный теплоноситель циркулирует по охладительной рубашке. Таким образом, теплота, рассеиваемая теплоносителем, извлекается изнутри головки цилиндров и вновь отводится из теплоносителя в теплообменнике.Conversely, with liquid cooling, it is necessary that the internal combustion engine, or cylinder head and / or cylinder block, be equipped with a cooling jacket, which requires the supply of coolant channels through which the coolant passes through the cylinder head or through the cylinder block, which leads to a complication of the design . At the same time, firstly, the strength requirements for highly mechanically and thermally loaded cylinder heads are reduced, which is the result of the installation of coolant supply channels. Secondly, for heat dissipation there is no need to direct it first to the surface of the cylinder head, as is necessary in the case of an air cooling system. Heat is dissipated into the coolant, usually water with additives, which is already inside the cylinder head. The coolant is supplied there by a pump included in the cooling circuit, so that the specified coolant circulates through the cooling jacket. Thus, the heat dissipated by the coolant is extracted from the inside of the cylinder head and again removed from the coolant in the heat exchanger.

С учетом того, что жидкость характеризуется намного большей теплоемкостью, чем воздух, при помощи жидкостного охлаждения можно рассеять гораздо большее количество теплоты, чем это возможно при воздушном охлаждении.Given that a liquid has a much higher heat capacity than air, much more heat can be dissipated using liquid cooling than is possible with air cooling.

По указанным причинам, преимуществом является интегрирование охладительной рубашки в головку цилиндров с целью формирования системы жидкостного охлаждения.For these reasons, the advantage is the integration of a cooling jacket into the cylinder head in order to form a liquid cooling system.

Желательно, чтобы охладительная способность была достаточно высока, чтобы было возможно обойтись без обогащения (λ<1) для снижения температуры выхлопных газов, как это описано в заявке ЕР 1722090 А2, и, что рассматривается как недостаток в энергетическом отношении, в частности в отношении потребления топлива двигателем внутреннего сгорания, и в отношении загрязняющих выбросов.It is desirable that the cooling capacity is high enough so that it is possible to do without enrichment (λ <1) to reduce the temperature of the exhaust gases, as described in application EP 1722090 A2, and that is considered as a disadvantage in terms of energy, in particular in relation to consumption fuel by internal combustion engine, and in relation to polluting emissions.

В случае двигателя внутреннего сгорания, в котором на стороне выпуска каждого из цилиндров выполнено по меньшей мере одно выпускное отверстие для отвода выхлопных газов, а на стороне впуска по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи наружного воздуха, преимущественные варианты осуществления характеризуются тем, что:In the case of an internal combustion engine in which at least one exhaust outlet for exhaust gases is made on the exhaust side of each cylinder and at least one inlet opening for supplying external air on the intake side, advantageous embodiments are characterized in that:

в головке цилиндров располагается по меньшей мере одна охладительная рубашка на стороне выпуска, и по меньшей мере одна охладительная рубашка на стороне впуска, при этом указанные по меньшей мере две охладительные рубашки отделены друг от друга и относятся к различным, отдельным контурам охлаждения.at least one cooling jacket on the exhaust side and at least one cooling jacket on the inlet side are located in the cylinder head, wherein said at least two cooling jackets are separated from each other and belong to different, separate cooling circuits.

В головке цилиндров выполнены два независимых контура охлаждения, в каждой из которых выполнена по меньшей мере одна охладительная рубашка и которые, в частности, могут работать с различными охладителями.Two independent cooling circuits are made in the cylinder head, in each of which at least one cooling jacket is made and which, in particular, can work with different coolers.

Такая конфигурация или конструкция системы жидкостного охлаждения дает возможность охлаждать с одной стороны сторону впуска и с другой стороны сторону выпуска по необходимости, совершенно независимо одну от другой и в соответствии с необходимым профилем нагрузки.This configuration or design of the liquid cooling system makes it possible to cool on the one side the inlet side and on the other side the exhaust side as necessary, completely independently from one another and in accordance with the required load profile.

По меньшей мере, одна охладительная рубашка одного контура располагается на стороне выпуска и по меньшей мере одна охладительная рубашка одного контура располагается на стороне впуска, что позволяет реализовать различную охлаждающую способность на стороне впуска и на стороне выпуска, причем не только путем использования различных теплоносителей. Более того, мощность насоса в каждом из контуров, а, следовательно, поток теплоносителя, то есть объем подачи, может быть выбираться и устанавливаться в каждой из систем независимо. Таким образом, возможно влиять на скорость расхода, что в значительной мере влияет на передачу теплоты путем конвекции.At least one cooling jacket of one circuit is located on the exhaust side and at least one cooling jacket of one circuit is located on the inlet side, which allows for different cooling capacity on the inlet side and on the exhaust side, and not only by using different heat carriers. Moreover, the power of the pump in each of the circuits, and, consequently, the flow of coolant, that is, the supply volume, can be selected and installed in each of the systems independently. Thus, it is possible to influence the flow rate, which greatly affects the transfer of heat by convection.

Таким образом, можно отводить меньше теплоты от стороны впуска головки цилиндров и больше теплоты от стороны выпуска головки цилиндров.Thus, less heat can be removed from the intake side of the cylinder head and more heat from the exhaust side of the cylinder head.

Здесь, в предпочтительных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере одна рубашка охлаждения на стороне выпуска относится к контуру водяного охлаждения, в то время как по меньшей мере одна рубашка охлаждения на стороне впуска относится к масляному контуру.Here, in preferred embodiments of the internal combustion engine, at least one cooling jacket on the exhaust side refers to the water cooling circuit, while at least one cooling jacket on the inlet side refers to the oil circuit.

В результате использования масла производительность охлаждения на стороне впуска значительно уменьшается по сравнению с использованием воды в качестве теплоносителя. Конструкция системы жидкостного охлаждения в соответствии с изобретением делает возможным отвод теплоты от стороны впуска головки цилиндров только в том количестве, которое необходимо для предупреждения перегрева, в то время как в существующих конструкциях, с учетом использования единого теплоносителя - воды, сторона впуска охлаждается более интенсивно, чем это действительно требуется, поскольку система охлаждения рассчитывается на более термически нагруженную сторону выпуска. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания оптимизируется с точки зрения охлаждения. С применением описываемого типа системы жидкостного охлаждения эффективность двигателя внутреннего сгорания повышается.As a result of using oil, the cooling performance on the inlet side is significantly reduced compared to using water as a coolant. The design of the liquid cooling system in accordance with the invention makes it possible to remove heat from the inlet side of the cylinder head only in the amount necessary to prevent overheating, while in existing designs, taking into account the use of a single coolant - water, the inlet side is cooled more intensively, than this is really required, since the cooling system is designed for the more thermally loaded side of the outlet. Thus, the internal combustion engine is optimized in terms of cooling. By using the described type of liquid cooling system, the efficiency of the internal combustion engine is increased.

При использовании масла в качестве теплоносителя на стороне впуска головки цилиндров в преимущественных вариантах осуществления по меньшей мере одна рубашка охлаждения на стороне впуска и по меньшей мере одна рубашка охлаждения, встроенная в кожух, относятся к одному масляному контуру. При надлежащем управлении потоком теплоносителя преимущество проявляется, в частности, во время прогрева двигателя внутреннего сгорания после холодного запуска. Предпочтительно, чтобы масло сначала протекало через кожух, а затем, ниже по потоку, через головку цилиндров.When using oil as a coolant on the inlet side of the cylinder head in preferred embodiments, at least one cooling jacket on the inlet side and at least one cooling jacket integrated in the casing belong to one oil circuit. With proper control of the flow of the coolant, an advantage is shown, in particular, during the warming up of the internal combustion engine after a cold start. Preferably, the oil first flows through the housing, and then, downstream, through the cylinder head.

В предпочтительных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания, содержащего по меньшей мере одну головку цилиндров, в каждой головке цилиндров расположен по меньшей мере один цилиндр, и в каждом из цилиндров выполнено по меньшей мере одно выпускное отверстие для выпуска отработанных газов из цилиндра, и каждое выпускное отверстие присоединяется к выпускной линии, при этом выпускные линии объединяются, образуя по меньшей мере одну общую линию выпуска внутри головки цилиндров, так, что образуется по меньшей мере один объединенный выпускной коллектор.In preferred embodiments of an internal combustion engine comprising at least one cylinder head, at least one cylinder is located in each cylinder head, and at least one exhaust opening for discharging exhaust gases from the cylinder is made in each of the cylinders, and each exhaust opening attached to the exhaust line, wherein the exhaust lines are combined to form at least one common exhaust line inside the cylinder head, so that at least one combination is formed ny exhaust manifold.

Необходимо принимать во внимание, что принципиально необходимо располагать турбину, в частности, турбину турбонаддува от выхлопных газов, как можно ближе к выпускному отверстию цилиндра, что позволяет оптимально использовать внутреннюю энергию горячих выхлопных газов, которая определяется, в основном, давлением и температурой выхлопных газов, и обеспечить быструю реакцию турбины или турбокомпрессора. Кроме того, путь горячих выхлопных газов к различным системам доочистки должен быть как можно более коротким, чтобы у выхлопных газов было как можно меньше времени на охлаждение и система доочистки выхлопных газов достигала своей рабочей температуры или температуры первоначального запуска как можно быстрее, особенно после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.It must be taken into account that it is fundamentally necessary to position the turbine, in particular the turbocharger turbine from the exhaust gases, as close as possible to the cylinder outlet, which makes it possible to optimally use the internal energy of the hot exhaust gases, which is determined mainly by the pressure and temperature of the exhaust gases, and provide quick response of a turbine or turbocharger. In addition, the path of the hot exhaust gases to the various after-treatment systems should be as short as possible so that the exhaust gases have as little cooling time as possible and the exhaust after-treatment system reaches its operating temperature or initial start-up temperature as quickly as possible, especially after a cold start internal combustion engine.

Поэтому желательно свести к минимуму термическую инерцию той части выпускной линии, которая соединяет выпускное отверстие цилиндра с турбиной или выпускное отверстие цилиндра с системой доочистки выхлопных газов, что может быть достигнуто уменьшением массы и длины указанной части линии.Therefore, it is desirable to minimize the thermal inertia of that part of the exhaust line that connects the cylinder outlet to the turbine or the cylinder outlet to the exhaust after-treatment system, which can be achieved by reducing the mass and length of this part of the line.

Для этого целесообразно объединить выпускные линии внутри головки цилиндров для формирования по меньшей мере одного объединенного выпускного коллектора.To this end, it is advisable to combine the exhaust lines inside the cylinder head to form at least one combined exhaust manifold.

В результате объединения в коллектор длина выпускных линий уменьшается. Во-первых, уменьшается объем линии, то есть объем, занимаемый выхлопными газами в выпускной линии до турбины, что улучшает реакцию турбины. Во-вторых, меньшая длина выпускных линий приводит также к уменьшению тепловой инерции выпускной системы, расположенной выше по потоку от турбины, что вызывает повышение температуры выхлопных газов на входе турбины, в результате чего также повышается внутренняя энергия выхлопных газов на входе турбины.As a result of combining into a collector, the length of the exhaust lines is reduced. Firstly, the volume of the line is reduced, that is, the volume occupied by the exhaust gases in the exhaust line to the turbine, which improves the response of the turbine. Secondly, the shorter length of the exhaust lines also reduces the thermal inertia of the exhaust system located upstream of the turbine, which causes an increase in the temperature of the exhaust gases at the turbine inlet, which also increases the internal energy of the exhaust gases at the turbine inlet.

Кроме того, объединение выпускных линий внутри головки цилиндров позволяет сконструировать более компактное приводное устройство.In addition, the combination of exhaust lines inside the cylinder head allows the construction of a more compact drive unit.

Однако, головка цилиндров, сконструированная таким способом, подвергается более высоким термическим нагрузкам по сравнению с обычной головкой цилиндров, оборудованной внешним коллектором, в результате чего повышаются требования к системе охлаждения. Установка жидкостной системы охлаждения в головке цилиндров имеет, таким образом, дополнительные преимущества при совместном использовании с объединенным коллектором выхлопных газов.However, the cylinder head constructed in this way is subject to higher thermal stresses compared to a conventional cylinder head equipped with an external manifold, thereby increasing demands on the cooling system. The installation of a liquid cooling system in the cylinder head thus has additional advantages when used in conjunction with an integrated exhaust manifold.

В предпочтительных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания по меньшей мере в одной головке цилиндров расположены по меньшей мере два цилиндра.In preferred embodiments of the internal combustion engine, at least two cylinders are located in at least one cylinder head.

Если в головке цилиндров расположены два цилиндра и выпускные линии одного из цилиндров объединены, образуя общую выпускную линию, то конструкция такого двигателя внутреннего сгорания является предметом рассматриваемого изобретения.If two cylinders are located in the cylinder head and the exhaust lines of one of the cylinders are combined to form a common exhaust line, the design of such an internal combustion engine is the subject of this invention.

Если в головке цилиндров расположены три и более цилиндров, и объединены выпускные линии только двух цилиндров, образуя общую линию выпуска, то конструкция такого двигателя внутреннего сгорания также является предметом рассматриваемого изобретения.If three or more cylinders are located in the cylinder head and the exhaust lines of only two cylinders are combined to form a common exhaust line, then the design of such an internal combustion engine is also the subject of this invention.

Варианты осуществления, в которых в головке цилиндров расположены, например, четыре цилиндра в один ряд, и выпускные линии внешних цилиндров объединены, образуя общую линию выпуска, так же, как и выпускные линии внутренних цилиндров объединены, образуя другую общую линию выпуска, также относятся к двигателям внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению.Embodiments in which, for example, four cylinders are arranged in a cylinder head in a row and the exhaust lines of the external cylinders are combined to form a common exhaust line, just as the exhaust lines of the internal cylinders are combined to form another common exhaust line, internal combustion engines according to the present invention.

В случае трех и более цилиндров, в преимущественных вариантах осуществленияIn the case of three or more cylinders, in preferred embodiments

- по меньшей мере три цилиндра сконфигурированы таким образом, чтобы формировать две группы, в каждую из которых входит по меньшей мере один цилиндр; и- at least three cylinders are configured to form two groups, each of which includes at least one cylinder; and

- выпускные линии цилиндров каждой группы объединяются в каждом случае в общую линию выпуска, образуя тем самым выпускной коллектор.- the exhaust lines of the cylinders of each group are combined in each case into a common exhaust line, thereby forming an exhaust manifold.

Указанный вариант осуществления является подходящим, в частности, для использования двухканальной турбины. В двухканальной турбине в области впуска имеются два впускных канала, что позволяет подключить к двухканальной турбине две общих линии выпуска таким образом, что каждая из общих линий выпуска открывается в отдельный входной канал турбины. Объединение двух потоков выхлопных газов, поступающих из общих линий выпуска, происходит, если это необходимо, ниже по потоку от турбины. Если линии выпуска сгруппированы таким образом, что могут выдерживать высокое давление, в частности, предвыхлопные удары, то двухканальная турбина оказывается особенно пригодной для турбонаддува в импульсном режиме, вследствие чего высокие величины коэффициента давления в турбине могут достигаться даже при низких скоростях вращения.The indicated embodiment is suitable, in particular, for the use of a two-channel turbine. The two-channel turbine has two inlet channels in the inlet region, which allows connecting two common exhaust lines to the two-channel turbine so that each of the common exhaust lines opens into a separate turbine input channel. The combination of the two exhaust gas streams coming from the common exhaust lines occurs, if necessary, downstream of the turbine. If the exhaust lines are grouped in such a way that they can withstand high pressure, in particular, pre-exhaust shocks, then the two-channel turbine is especially suitable for turbocharging in a pulsed mode, as a result of which high values of the pressure coefficient in the turbine can be achieved even at low rotational speeds.

Однако группировка цилиндров или выпускных линий дает еще то преимущество, что можно использовать несколько турбин или турбокомпрессоров на выхлопных газах, причем в каждом случае одна общая линия выпуска подключается к одной турбине.However, the grouping of cylinders or exhaust lines gives another advantage that it is possible to use several turbines or turbochargers for exhaust gases, and in each case one common exhaust line is connected to one turbine.

Таким образом, в преимущественных вариантах осуществления выпускные линии всех цилиндров головки цилиндров объединены для формирования единой, то есть общей, объединенной линии выпуска.Thus, in advantageous embodiments, the discharge lines of all cylinders of the cylinder head are combined to form a single, that is, a common, combined discharge line.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания кожух турбины является литым. Путем литья и использования соответствующих сердечников, можно сформировать сложную структуру кожуха за одну производственную операцию, так что впоследствии для изготовления турбины понадобится только чистовая обработка кожуха и сборка.In preferred embodiments of the internal combustion engine, the turbine housing is cast. By casting and using the appropriate cores, it is possible to form a complex casing structure in one production operation, so that subsequently for the manufacture of the turbine you will only need to finish the casing and assembly.

В преимущественных вариантах осуществления двигателя внутреннего сгорания каждый из цилиндров головки цилиндров содержит два выпускных отверстия для выпуска выхлопных газов из цилиндра.In preferred embodiments of the internal combustion engine, each of the cylinders of the cylinder head comprises two exhaust openings for discharging exhaust gases from the cylinder.

Входные и выпускные отверстия цилиндров должны открываться и закрываться в нужные моменты времени, с быстрым открытием максимально возможного поперечного сечения, чтобы поддерживать низкий уровень потерь на дросселирование входящего и выходящего потоков газов, и для того, чтобы обеспечить наилучшее наполнение камеры сгорания свежей смесью и эффективное, то есть полное, удаление отработанных газов. Поэтому желательно иметь в цилиндрах по два или более входных отверстий и выпускных отверстий.The inlet and outlet openings of the cylinders must open and close at the right time, with the fastest possible opening of the maximum possible cross-section, in order to maintain a low level of throttling losses of the incoming and outgoing gas flows, and in order to ensure the best filling of the combustion chamber with a fresh mixture and efficient, that is, complete exhaust gas removal. Therefore, it is desirable to have two or more inlets and outlets in the cylinders.

В преимущественных вариантах осуществления турбина и головка цилиндров представляют собой отдельные узлы, соединенные друг с другом либо жестко, либо не жестко и/или посредством сцепления.In advantageous embodiments, the turbine and cylinder head are separate units connected to each other either rigidly or non-rigidly and / or by means of a clutch.

Модульная конструкция дает то преимущество, что отдельные компоненты, а именно - турбина и головка цилиндров, могут быть также соединены с другими компонентами, в частности с другими головками цилиндров и турбинами, в соответствии с принципом модульности, Универсальность компонентов обычно приводит к увеличению объемов производства, в результате чего себестоимость каждого узла снижается. Более того, при этом также уменьшается стоимость замены турбины или головки цилиндров, например, вследствие повреждения.The modular design gives the advantage that individual components, namely the turbine and cylinder head, can also be connected to other components, in particular to other cylinder heads and turbines, in accordance with the principle of modularity. The universality of components usually leads to an increase in production volumes, as a result, the cost of each node is reduced. Moreover, this also reduces the cost of replacing a turbine or cylinder head, for example, due to damage.

В дополнительных преимущественных вариантах осуществления кожух турбины встраивается в головку цилиндров, по меньшей мере, частично таким образом, что головка цилиндров и, по меньшей мере, часть кожуха турбины образую монолитную деталь.In further advantageous embodiments, the turbine housing is built into the cylinder head at least partially in such a way that the cylinder head and at least a portion of the turbine housing form a monolithic part.

Вследствие конструкции, состоящей из одной детали, в принципе исключается задача формирования газонепроницаемого соединения между турбиной и головкой цилиндров, которое должно обладать высокой термической стойкостью, а следовательно - высокой стоимостью. В результате отсутствует опасность случайного выброса выхлопных газов в атмосферу в результате утечки. Относительно контуров охлаждения или подключения контуров охлаждения, а также опасности утечки теплоносителя, можно утверждать то же самое.Due to the design, consisting of one part, the task of forming a gas-tight connection between the turbine and the cylinder head, which should have high thermal stability, and therefore high cost, is in principle eliminated. As a result, there is no danger of accidental release of exhaust gases into the atmosphere as a result of leakage. The same can be said about the cooling circuits or the connection of the cooling circuits, as well as the danger of coolant leakage.

Вторая задача, заявленная как «способ» в соответствии с отличительной частью пункта 13 формулы изобретения, достигается путем способа, который заключается в повышении температуры масла с целью уменьшения передачи теплоты в масло во время его протекания по кожуху.The second task, stated as a “method” in accordance with the characterizing part of claim 13, is achieved by a method which consists in increasing the temperature of the oil in order to reduce the transfer of heat to the oil during its flow through the casing.

Все, что было установлено для двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящим изобретением, относится аналогично и к способу в соответствии с настоящим изобретением, по этой причине делается ссылка к тому, что было установлено в связи с двигателем внутреннего сгорания.Everything that has been established for an internal combustion engine in accordance with the present invention relates similarly to the method in accordance with the present invention, for this reason reference is made to what was established in connection with the internal combustion engine.

Теплопередачу в кожухе можно уменьшить, уменьшив разность температур между кожухом и охлаждающей жидкостью, то есть маслом, путем нагрева масла.The heat transfer in the casing can be reduced by reducing the temperature difference between the casing and the coolant, i.e. oil, by heating the oil.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Более детально изобретение описывается ниже на базе Фиг.1, где:In more detail, the invention is described below on the basis of Figure 1, where:

На Фиг.1 показано в виде диаграммы отношение между коэффициентами теплопереноса двух различных теплоносителей, как функция от температуры теплоносителя и скорости расхода.Figure 1 shows in diagrammatic form the relationship between the heat transfer coefficients of two different coolants, as a function of coolant temperature and flow rate.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На Фиг.1 показано в виде диаграммы КТП отношение коэффициентов теплопереноса КТП_масла и КТП_воды, то есть двух различных теплоносителей, как функция от температуры теплоносителя Т_{теплоносителя} и скорости расхода V.Figure 1 shows in the form of a diagram of KTP the ratio of heat transfer coefficients of KTP of _oil and KTP of _water , that is, two different coolants, as a function of coolant temperature T of _coolant and flow rate V.

В качестве теплоносителя использовались, с одной стороны, масло (КТП_масла и V_масла), с другой стороны, вода (КТД_воды и V_воды). Используемая вода для охлаждения представляет собой смесь воды и гликоля.As a heat carrier, oil was used, on the one hand, (KTP _oil and V _oil ), on the other hand, water (KTD _water and V _water ). The water used for cooling is a mixture of water and glycol.

Безразмерное КТП отношение коэффициентов теплопереноса КТП_масла и КТП_воды показано слева, на оси ординат, а скорость расхода, как безразмерное отношение скоростей V_масла/V_воды - на оси абсцисс.The dimensionless KTP ratio of the heat transfer coefficients of the KTP of _oil and KTP of _{water is} shown on the left, on the ordinate axis, and the flow rate, as the dimensionless ratio of the velocities V of _oil / V of _water, is shown on the abscissa.

При повышении температуры теплоносителя, например, от Т_{теплоносителя}=20°С до Т_{теплоносителя}=120°С, коэффициент теплопереноса масла значительно увеличивается по сравнению с коэффициентом теплопереноса охлаждающей воды. Это явным образом показывает, что при относительно высоких температурах теплоносителя охлаждение при помощи масла имеет преимущество в рассеянии тепла, то есть масло обеспечивает более интенсивное охлаждающее действие.With increasing temperature of the coolant, for example, from T of the _coolant = 20 ° C to T of the _coolant = 120 ° C, the heat transfer coefficient of the oil increases significantly compared with the heat transfer coefficient of cooling water. This clearly shows that at relatively high temperatures of the coolant, oil cooling has an advantage in heat dissipation, that is, the oil provides a more intense cooling effect.

Из диаграммы следует также, что, даже при использовании масла в качестве теплоносителя, коэффициент теплопереноса увеличивается с увеличением скорости расхода, поскольку с увеличением скорости расхода растет скорость потока.It also follows from the diagram that, even when using oil as a heat carrier, the heat transfer coefficient increases with an increase in the flow rate, since the flow rate increases with an increase in the flow rate.

Однако, из диаграммы следует также, что при использовании масла в качестве теплоносителя передача теплоты в теплоноситель значительно уменьшается по сравнению с охлаждением водой. Это происходит потому, что коэффициент теплопередачи воды КТП_воды во много раз выше, чем коэффициент теплопередачи масла КТП_масла.However, it also follows from the diagram that when using oil as a heat transfer agent, heat transfer to the heat transfer agent is significantly reduced in comparison with water cooling. This is because the heat transfer coefficient of water in sets _{of water} is much higher than the oil transfer coefficient KTP _oil.

Claims

1. An internal combustion engine, which comprises a cylinder head having, on the inlet side, a cooling jacket, at least one turbocharger with a turbine having a second cooling jacket integrated in the turbine housing, and also an oil circuit configured to direct before returning to the oil pan oil from the second turbine cooling jacket to the cooling jacket at the inlet of the cylinder head.

2. The engine of claim 1, wherein an oil pump and / or heat exchanger are provided in the oil circuit.

3. The engine of claim 1, wherein the oil circuit is configured to supply oil to at least one consumer to lubricate the moving parts of the internal combustion engine.

4. The engine according to claim 3, containing
at least one cylinder block, which is connected to the cylinder head, serves as the upper half of the engine crankcase and is connected from the side facing away from the cylinder head to the oil pan serving as the lower half of the crankcase and is intended to collect and store oil from the engine; as well as
a pump for delivering engine oil through a supply line to at least one consumer in the oil circuit.

5. The engine according to claim 4, in which the oil supply line is connected downstream from the pump to the second cooling jacket integrated in the casing.

6. The engine according to claim 5, in which there is no consumer between the pump and the second cooling jacket integrated in the casing.

7. The engine of claim 4, wherein at least one opening for exhaust gas is provided for each engine cylinder on the exhaust side of the cylinder head, and at least one inlet opening for supplying an external air
moreover, a third cooling jacket is provided in the cylinder head on the exhaust side, separate from the inlet side of the cylinder head and related to another, separate cooling circuit.

8. The engine according to claim 7, in which the third cooling jacket on the exhaust side refers to the water cooling circuit.

9. The engine of claim 1, wherein the exhaust lines are combined to form a common exhaust line inside the cylinder head to form a combined exhaust manifold.

10. A method of cooling a turbine of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, in which engine oil is directed to the turbine through the oil circuit, the oil temperature is raised until the turbine reaches the oil, and after the turbine the oil is directed to the cooling jacket on the inlet side of the cylinder head, which is cooled exclusively with using oil.

11. The method according to p. 10, in which from the cooling jacket on the inlet side, the oil is sent to the oil pan, which serves to collect and store engine oil to supply the oil circuit.

12. The method according to p. 10, in which direct water to the cooling jacket on the exhaust side of the cylinder head, which is not included in the oil circuit.