[发明专利]具有涡轮机的气缸盖

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有径流式涡轮机的气缸盖，其中： 

所述气缸盖具有至少一个气缸，每个气缸具有用于从所述气缸排出废气的至少一个排气口并且排气管路连接到每个排气口，所述排气管路组合以形成至少一个总排气管路，由此形成至少一个排气歧管，所述总排气管路通向所述径流式涡轮机的进气区域，所述区域合并到运载废气的流动管道中，并且 

所述径流式涡轮机包括布置在涡轮机壳体中并且可旋转地安装在轴上的转子，所述径流式涡轮机具有整合到所述壳体中以形成冷却系统的至少一个冷却剂管道，所述至少一个冷却剂管道在所述壳体中围绕所述轴螺旋形地延伸。 

背景技术

内燃机具有气缸体和气缸盖，气缸体和气缸盖在它们的组装面彼此连接以形成至少一个气缸，即，燃烧室。 

为了容纳活塞和在需要时容纳气缸套，气缸体具有相应数量的气缸膛。活塞在气缸套中以这样的方式被引导，使得允许轴向运动，并且与气缸套和气缸盖一起形成内燃机的燃烧室。 

气缸盖通常用于容纳阀动装置。为了控制增压循环，内燃机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。作为增压循环的一部分，燃烧气体经由排气口被排出，并且燃烧室被填充，即，新鲜混合物或新鲜空气经由进气口被吸入。在四冲程发动机的情况下，往复式阀几乎是用于控制增压循环的唯一类型的控制元件，在内燃机的操作期间执行振荡冲程运动并且以该方式暴露和关闭进气口和排气口。移动阀所需的阀致动机构(包括阀自身)被称为阀动装置。 

根据现有技术，通向进气口的进气管道和连接到排气口的排气管道(即，排气管路)至少部分地被整合到气缸盖中。每个单独的气缸的排气 口的排气管路通常在气缸盖中被集合在一起以形成与气缸关联的分排气管路，之后所述分排气管路经常被组合以形成单一的总排气管路。成为总排气管路的排气管路的组合通常并且在本发明的上下文中被称为排气歧管。 

在所述至少一个歧管的下游，废气然后被给送到径流式涡轮机，例如排气涡轮增压器的涡轮机，并且如果适用的话，穿过一个或多个废气后处理系统。 

涡轮机的生产成本是比较高的，原因是用于热高应力涡轮机壳体的、经常包含镍的材料昂贵，尤其与优选地用于气缸盖的材料(例如铝)相比。不仅材料本身的成本，用于涡轮机壳体的这些材料的加工成本也是比较高的。 

由上述内容得出结论，如果有可能提供可以由更廉价的材料(例如铝)制造的涡轮机，则在成本方面将是极其有利的。 

铝的使用在涡轮机的重量方面也将是有利的。尤其如果考虑到靠近发动机的涡轮机的布置导致尺寸较大的大体积壳体。这是由于因为受限制的空间条件的缘故借助于凸缘和螺栓连接涡轮机和气缸盖必须有大的涡轮机进气区域，并且也是由于必须为组装工具提供足够的空间。大体积壳体必然产生相应的高重量。假定靠近发动机的涡轮机的布置，由于材料的相对大的用量，铝优于能够承受高应力的材料的重量优点是特别明显的。 

为了使更廉价的材料能够用于生产涡轮机，现有技术的涡轮机设有冷却系统，例如液体冷却系统，所述冷却系统大大减小了由热废气施加于涡轮机和施加于涡轮机壳体的热应力并且因此允许使用承受热应力的能力更小的材料。 

通常，涡轮机壳体设有冷却套以便形成冷却系统。现有技术包括两种构思，在一种构思中壳体是铸件并且冷却套作为铸造工艺的一部分形成为整体壳体的一体部分，在另一种构思中壳体是模块化结构，其中用作冷却套的腔在组装期间形成。 

例如在已公开的德国申请DE 102008011257A1中描述了根据最后提到的构思构造的涡轮机。通过为实际涡轮机壳体提供外罩，因此在壳体和布置在一定距离处的至少一个外罩构件之间形成冷却剂可以传入其中的腔，从而形成用于涡轮机的液体冷却系统。附加有外罩的壳体于是包括冷却套。 

EP 1384857A2类似地公开了一种涡轮机，所述涡轮机的壳体设有冷却套。 

DE 102007017973A1描述了一种用于形成蒸汽冷却涡轮机套的套件。 

由于通常使用的液体(尤其是水)的高比热容，借助于液体冷却可以从壳体去除大量的热。热被释放到壳体内的冷却剂并且随着冷却剂被带走。释放到冷却剂的热在热交换器中再次从冷却剂被去除。 

原则上，存在为涡轮机的液体冷却系统提供独立的热交换器或者在液体冷却内燃机的情况下为了该目的使用发动机冷却系统的热交换器(即，另一个液体冷却系统的热交换器)的可能性。后一种选择仅仅需要两个回路之间的适当连接。