[发明专利]具有汽缸盖和涡轮的内燃发动机

说明书

相关申请

本申请要求2011年1月12提交的德国专利申请No.102011002554.5的优先权，其整个内容作为参考结合于此以用于全部目的。

技术领域

本发明涉及冷却具有至少一个汽缸盖和至少一个涡轮的内燃发动机，其中该至少一个汽缸盖具有至少一个汽缸，每个汽缸具有用于从该汽缸释放排气的至少一个排气开口和连接到每个排气开口的排气管路，该排气管路汇聚以产生至少一个组合的排气管路，同时形成至少一个排气歧管，该排气歧管将排气管路开口结合在具有涡轮壳体的至少一个涡轮中，该涡轮具有引导排气通过该涡轮壳体的至少一个流动通路，并且该至少一个涡轮具有一体形成在该壳体中的至少一个冷却剂通道，以便形成冷却装置。

背景技术

内燃发动机的特征在于排气系统，该排气系统可以利用也被称作排气歧管的组合的排气管路而将排气引导到涡轮。在这些系统中，由于用于高热应力的涡轮壳体的含镍材料是成本密集型的，因此涡轮的制造成本、材料成本和/或重量可以相当高，特别是与例如优选用于发动机的汽缸盖的铝材相比。因此，如果涡轮能够用低成本密集型和/或重量较轻的材料制造，例如，用铝或灰铸铁制造，则是特别有益的。为了实现这个目的，涡轮可以装配冷却装置，其大大降低了涡轮和涡轮壳体上的热应力，因而允许使用不太耐热的材料。

德国专利DE 10 2008 011 257 A1公开了一种用于涡轮的液体冷却装置，其具有围绕涡轮壳体的冷却套形式。该壳体以薄壳件为特征，使得在该壳体和薄壳件之间形成冷却剂能够被引入其中的空腔，所述薄壳件配置成与该壳体相距一定距离。但是，在这种系统中，冷却剂只能有效地冷却其流动路径附近的区域，使该壳体的远程区域受到有限的冷却。因此，在涡轮壳体中能够产生高温度梯度，这能够导致材料疲劳。

在一些情况下，通过提供足够数目的冷却剂通道，使得每个壳体部分直接位于与冷却剂通道相邻，或者通过将冷却剂通道构造成以最大可能的面积围绕流动通路的冷却套，能够减少壳体中的下降的温度梯度。这两种措施都引起壳体的广大区域中的温度均衡，但同时引起大量热量的耗散。在这方面应当记住，如果使用诸如铝等不太耐热的材料来制造壳体，则被涡轮中的冷却剂吸收的热量可以是40kW或更多。从热交换器的冷却剂抽取如此大量的热量并通过气流将其排放到环境中将会造成问题。

虽然现代机动车辆驱动单元装配有强大的风扇电机，以便使热交换器能够得到所需要的大量气流，从而用于足够大的热传递，但是由于在通常配置有不同的热交换器的车辆的前端区域中可用的空间有限，因此影响热传递的其他参数，即热传递可用的表面积，不能制成任何期望的尺寸或扩大到任何期望的程度。

发明内容

根据上面所述的背景技术，本发明的目的是提供一种内燃发动机，其包括由至少一个汽缸体和至少一个汽缸盖构成的至少一个汽缸，以及在涡轮壳体内的至少一个涡轮。所述内燃发动机关于涡轮的冷却通过如下方式被优化，即每个汽缸具有用于从该汽缸释放排气的至少一个排气开口和连接到每个排气开口的排气管路，所述排气管路汇聚以产生形成至少一个排气歧管的至少一个组合的排气管路，该组合的排气管路在涡轮壳体内的至少一个涡轮中开口；该涡轮具有引导排气通过该涡轮壳体的至少一个流动通路，以及一体形成在该壳体中以便构成冷却装置的至少一个冷却剂通道；以及配置在至少一个冷却剂通道和引导排气的至少一个流动通路之间的至少一个腔室。

通过这种结构，涡轮壳体能够被有效地均匀冷却，允许其由不太昂贵和/或重量较轻的材料构造。在一个示例中，多个冷却剂通道使冷却剂能到达所述壳体的远程区域，降低了壳体的总温度，并且确保大量的热量不在一个区域中耗散(减少潜在的沸腾)。此外，在一个实施例中，配置在冷却剂通道和流动通路之间的腔室产生间隙和肋，所述间隙用于防护区域免遭热传递，所述肋用于将冷却剂通道连接到需要冷却的区域，因此以预定方式引导热流。以这种方式，允许比现有系统更有效地控制热流，引起专用于给定材料和涡轮配置的热量分布，以及利用具有较低耐热性的不太昂贵和/或重量较轻的材料的能力。

下面参考附图中所示的配置更详细地说明内燃发动机的进一步的有益细节和效果。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的内燃发动机的汽缸。

图2示出了图1所示的内燃发动机的多个汽缸。

图3在垂直于排气流的截面中示出了图1的涡轮的涡轮壳体。

图4示出了图3的涡轮壳体，其在一个实施例中在垂直于排气流的截面中包括壳体的模块化构造。