[實用新型]具有汽缸蓋和渦輪的內燃發動機

有效

• 申請號: 200920162318.4
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN201474768U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 凱·庫爾巴赫;賴訥·弗里德費爾特;格溫特爾·巴爾奇
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B37/00
• 分類號: F02B37/00;F02C6/12;F02B75/18;F02B75/20;F02F1/42;F01D1/04;F01D9/02;F01D5/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本實用新型涉及具有帶至少兩個汽缸的至少一個汽缸蓋和至少一個渦輪的增壓內燃發動機，該汽缸蓋可以在安裝端側連接到汽缸體，在該汽缸蓋中每個汽缸具有從該汽缸釋放出排氣的至少一個排氣口，其中每個排氣口與排氣管鄰接。

背景技術

在本實用新型的上下文中，術語“內燃發動機”包括柴油發動機、火花點火發動機以及混合動力內燃發動機。

內燃發動機具有彼此連接的汽缸體和汽缸蓋以便形成單個汽缸即燃燒室，在汽缸蓋和汽缸體中提供用于連接的孔。在組裝中，通過以使孔彼此對準的方式一個疊在另一個之上設置的汽缸體和汽缸蓋的安裝端側，使汽缸體和汽缸蓋相對于彼此設置。然后通過插入且旋緊在汽缸蓋和汽缸體的孔中的螺栓產生連接。

為保持活塞或汽缸套，汽缸體具有相應數量的汽缸孔。活塞以軸向移動方式在汽缸套中受導向且與汽缸套和汽缸蓋一起形成內燃發動機的燃燒室。因此，在每個例子中由活塞、汽缸套及汽缸蓋一起形成和界定燃燒室。在汽缸體和汽缸蓋之間通常設置密封以密封燃燒室。

汽缸蓋通常用來保持氣門驅動。為控制進氣交換，內燃發動機需要控制元件和驅動控制元件的驅動裝置。在進氣交換中，通過排氣口釋放燃燒廢氣，通過進氣口使燃燒室進氣即引入新鮮混合物或新鮮空氣。為控制進氣交換，在四沖程發動機中，幾乎專門使用提升氣門作為控制元件，在內燃發動機的操作中該提升氣門執行振蕩提升運動，以此方式該提升氣門開啟和關閉進氣口和排氣口。包括氣門本身的移動氣門所要求的氣門驅動機構稱為氣門驅動。

氣門驅動裝置包括設置有多個凸輪的凸輪軸。下置凸輪軸和頂置凸輪軸之間具有基本的不同。在此參考汽缸蓋和汽缸體之間的分型面(parting?plane)。若凸輪軸位于所述分型面之上凸輪軸為頂置凸輪軸；否則所述凸輪軸為下置凸輪軸。

頂置凸輪軸通常同樣安裝在汽缸蓋中，頂置凸輪軸的氣門驅動具有擺動桿、傾斜桿或挺桿作為其他的氣門驅動構件。

氣門驅動的目標是在正確的時刻開啟和關閉燃燒室的進氣口和排氣口，期望快速開啟最大可能流動橫截面以便在氣流流進和流出中保持低節流損失，且確保以新鮮混合物對燃燒室的最佳可能進氣和有效的即完全的排氣釋放。因此，根據現有技術，燃燒室通常且越來越多地提供有兩個或多個進氣口和排氣口。

根據現有技術，通向進氣口的進氣道和鄰接排氣口的排氣道或排氣管至少部分地集成在汽缸蓋中。在此，單個汽缸的排氣口的排氣管基本上結合，在汽缸蓋中形成關聯于汽缸的部分排氣管，所述部分排氣管然后在汽缸外結合以形成所謂的歧管；通常形成單個整體排氣管。

在歧管的下游，若合適的話，排氣然后供應到排氣渦輪增壓器的渦輪和/或一個或多個排氣后處理系統。

在此，首先期望設置一個或多個排氣渦輪增壓器盡可能接近內燃發動機的排氣口以便能夠最佳使用熱排氣的排氣焓，這主要由排氣壓力和排氣溫度決定，且以此方式確保渦輪增壓器的快速響應特性。其次，熱排氣通向各種排氣后處理系統的路徑還應該盡可能短以便排氣能夠在盡可能短的時間冷卻，及排氣后處理系統盡可能快地達到其操作溫度或起燃溫度，特別是在內燃發動機的冷起動之后。

關于這一點，因此基本上期望最小化在汽缸的排氣口和排氣后處理系統之間或在汽缸的排氣口和排氣渦輪增壓器或渦輪之間的排氣管的一部分的熱慣性，這可以通過減少所述部分的質量和長度實現。

此外，關于使用渦輪增壓器，期望保持排氣流中的壓力損失盡可能低直到進入渦輪，這可以通過合適的流動導向和盡可能縮短跨越的距離即縮短相應的排氣管實現。為改進響應特性，在渦輪的上游的排氣管中的排氣體積應盡可能小。

為最小化渦輪上游的排氣管中的壓力損失，排氣流在方向上不應頻繁偏離或經受最小可能的方向上的變化。例如由于排氣管的彎曲造成的排氣流方向上的任何變化導致排氣流中的壓力損失，從而導致能量損失。

為改進內燃發動機的增壓或增壓內燃發動機的扭矩特性，進一步的措施是必要的，為此在下文簡述作為最廣泛使用的增壓技術的排氣渦輪增壓。

總之，使用排氣渦輪增壓器增壓內燃發動機，其中壓縮機和渦輪設置在相同的軸上，熱排氣流供應到渦輪且膨脹以便在所述渦輪中釋放能量，因此軸設定為旋轉。從排氣流中散出的能量進入到渦輪并最終進入到軸用于驅動同樣設置在軸上的壓縮機。壓縮機傳輸和壓縮供應到其中的進氣，因此實現汽缸的增壓。

增壓主要用來增加內燃發動機的功率。在此，壓縮燃燒過程所要求的空氣，因此每工作循環可以供應更大的空氣質量到每個汽缸。以此方式，可以增加燃料質量，且從而增加平均有效壓力p_me。