[发明专利]涡轮机壳体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月22日提交的德国专利申请No.102016200873.0的优先权。为了所有的目的，将以上引用的专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及涡轮增压器涡轮机壳体，并且具体地涉及能够以单个铸造操作形成的涡轮机壳体，并且该涡轮机壳体能够调节从排气流移除且吸收到冷却剂流中的热量。

背景技术

涡轮机壳体所经受的相当大的热负载通常需要使用相对昂贵的材料。因此，可能期望提供冷却系统以限制涡轮机壳体的温度。然而，对冷却系统增加过多的热对于其他发动机系统可能是不期望的。此外，可能不期望将排气冷却太多。本文所公开的实施例提供热传递机构，其能够有效地从排气流中移除热，同时不会使其他发动机系统过热，或过度冷却发动机排气。

所述内燃发动机具有气缸套和气缸盖，以及内燃发动机的燃烧室。

气缸盖通常可以用于保持阀驱动器。为了控制进气交换，内燃发动机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。在进气交换期间，废气经由排气口排出，并且燃烧室的填充经由进气口进行。为了控制进气交换，在四冲程发动机中，几乎仅使用提升阀作为控制元件，该提升阀在内燃发动机的操作期间执行振动提升运动，并且这些提升阀以这种方式打开和关闭进气口和排气口。包括阀本身的阀的运动所需的阀致动机构被称为阀驱动器。

通向进气口的进气管线和毗邻排气口的排气管线可以至少部分地集成在气缸盖中。排气管线合并以形成总排气管线通常被称为排气歧管，并且在本发明的上下文中也被称为排气歧管。

一些发动机可以包括排气涡轮增压器，其中在排气口的下游，排气可以供应到至少一个涡轮机。在涡轮机之后，排气可以通过一个或多个排气后处理系统。

涡轮机的生产成本会是相对较高，因为通常用于热负载较高的涡轮机壳体的含镍材料是昂贵的，特别是相对于优选用于气缸盖的铝而言是昂贵的。不仅含镍材料或含镍铸钢本身的成本，而且用于机械加工这些材料的成本会相对较高。

因此，就成本而言，如果能够提供能够由较便宜的材料(例如，灰铸铁或铸铁)制造的涡轮机，特别是如果考虑到寻求涡轮机的紧联接布置并且经常导致相对大尺寸的大体积壳体，则是非常有利的。这可能是因为由于受限制的空间条件，通过法兰和螺钉的涡轮机和气缸盖的连接可以利用大的涡轮机入口区域，并且可能是因为必须为组装工具提供足够的空间。大体积的壳体能够与相应高的材料使用水平相关联。因此，在靠近发动机布置的涡轮机的情况下，由于相对高的材料使用，成本优势特别显著。铝的使用将具有关于涡轮机重量的附加优点。

使用冷却装置可使得能够使用更便宜的材料。例如，利用可以通过热排气显著减少涡轮机和涡轮机壳体的热负载的液体型冷却装置，从而可以允许使用不太耐高热负载的材料。

通常，涡轮机壳体可以具有冷却套，以便形成冷却装置。已经对其中壳体是铸造部件且冷却套在铸造过程中作为整体式壳体的整体组成部分共同形成的概念，和其中壳体具有模块化构造的概念作出了努力，其中在组装期间形成用作冷却套的空腔。

根据后者概念所设计的涡轮机例如被描述在德国公开文献DE 10 2008 011 257 A1(也公开为，WO2009106166A1)中。涡轮机的液体型冷却装置借助实际的涡轮机壳体形成，实际的涡轮机壳体具有套管，使得能够引入冷却剂的空腔形成在壳体和与其间隔开布置的至少一个套管元件之间。扩展为包括套管布置的壳体然后包括冷却套。

本文的发明人已经认识到这种方法的许多缺点。例如，由于液体特别是常规使用的水的高比热容，因此可以通过液体型冷却从壳体中提取大量的热。热可以耗散到壳体内部中的冷却剂中，并且可以与冷却剂一起排出。耗散到冷却剂的热可以在热交换器中再次从冷却剂中提取。基本上可能的是，涡轮机的液体型冷却装置配备有单独的热交换器或者在液体冷却的内燃发动机的情况下用于发动机冷却装置的热交换器，即用于该目的的不同液体型冷却装置的热交换器。后者仅需要两个回路之间的相应连接。在这种情况下，必须考虑到涡轮机中的冷却剂所吸收的热量可能高到使得所述大量的热量从热交换器中的冷却剂中提取并通过空气流排放到周围环境中可以成为问题。

现代的机动车辆驱动器通常可以配备有高功率风扇马达，以便在热交换器处提供足够高的热传递所需的空气质量流量。然而，对于热传递有意义的另一参数，特别是为热传递提供的表面积不能任意地大或任意地扩大，因为在通常布置有各种热交换器的车辆的前端区域中的空间可用性受到限制。