專利名稱：用于控制和/或調節發動機制動運行的節流裝置的組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于控制和/或調節用于機動車的渦輪增壓的內燃機的發動機制動運行的節流裝置的組件。
背景技術：
在渦輪增壓的內燃機中，發動機制動運行可通過廢氣系統的節流例如經由作為節流裝置的活門(Klappe)由此來增強，即節流裝置放置在廢氣渦輪上游。因此可通過控制調節裝置來針對性地提高經由廢氣渦輪所驅動的壓縮機的輸送功率或者在內燃機的燃燒空氣-進氣系統中的增壓壓力，以便提高在發動機制動運行中的制動功率和空氣通過量(Luftdurchsatz)(=冷卻)。節流裝置可由活門、滑塊、旋轉滑閥(Drehschieber)等形成并且例如安置在廢氣潤輪增壓器的殼體的流入凸緣(EinstrSmflansch)處。另外，從文件DE 10 228 003 Al中已知一種渦輪的結構，在其中以復雜的方式將兩個彼此錯置的流入通道彼此錯置地布置在渦輪殼體的廢氣流(Abgasflut)中。在流入通道之一中布置有帶有不可調節的、剛性的導向葉片的導向柵(Leitgitter)而在第二流入通道中布置有帶有可調節的導向葉片的導向柵。這樣的帶有不同地構造的導向柵的通道分支(Kanalverzweigung)明顯復雜且因此昂貴。
發明內容
本發明的目的是說明一種這種類型的節流裝置的組件，借助于其利用結構上簡單的手段可獲得在發動機制動運行中尤其在內燃機的較低的轉速中制動功率的進一步提升。該目的的實現利用權利要求1的特征來達到。本發明的有利的設計方案和改進方案是從屬權利要求的對象。根據本發明提出，用于節流廢氣流的節流裝置如此布置在該至少一個流入通道到葉輪容納腔中的通入區域(Miindungsbereich)中，使得節流裝置在其關閉位置中基本上完全關閉該至少一個流入通道和因此與葉輪容納腔的流動連接。通過節流裝置的該根據本發明的構造和布置，以結構上簡單的方式保證，甚至在內燃機的最低的轉速范圍中較高的排氣背壓和與此相聯系的較高的發動機制動功率是可能的。根據一特別優選的設計方案另外設置成，在廢氣渦輪的殼體中每個廢氣流僅設置有唯一的流入通道，其通入所關聯的葉輪容納腔中。由此，一方面例如相對于如其在開頭所提及的文件DE 10 228 003 A I中所說明的結構獲得顯著的結構上的簡化，而另一方面保證可靠地且快速地實現在低轉速范圍中的背壓提升和與此相聯系的更高的發動機制動功率。尤其對于該情況，即該至少一個流入通道在通入區域中具有比在處于上游的、優選地設有聯接凸緣(Anschlussflansch)的潤輪入口的區域中更小的通道橫截面,可結合節流裝置靠近渦輪葉輪的位置另外有利地來充分利用，即在節流裝置的較小的部分打開(Teil5ffnung)的情況下由于節流裝置靠近渦輪和較小的通道橫截面，以較高的速度將廢氣直接導引到渦輪上。由此，更強勁地來驅動渦輪，增壓壓力相對于其它傳統的解決方案被提升并且利用較高的空氣通過量來獲得更高的發動機制動功率。此外優選地設置成，葉輪容納腔為了構造流入通道的通入區域以及為了構造流入通道的至少一個壁區段具有螺旋形地向內朝向渦輪葉輪拉入的殼體壁區段(Gehausewandabschnitt),其構造成唇部的類型,該唇部形成流入通道的端部區域。由此實現制造技術上且功能上有利的組件，其可在沒有在廢氣渦輪的殼體處顯著的、結構上的變化的情況下實現。特別優選地提出，節流裝置以結構上簡單的方式構造為至少一個可擺動的活門。其在關閉的位置中基本上完全封閉流動通道而在完全打開的位置中優選地完全開啟流動通道，使得其不引起流動阻礙。為了保證后者提出，構造節流裝置的可擺動的活門在它的完全打開的位置中以它的面對流入通道和/或葉輪容納腔的側面可與鄰接的殼體壁區域大致表面齊平地放入殼體壁側的凹口中，使得其在該位置中構造大致連續平滑的和/或平坦的殼體壁區段。此外，在本發明的有利的改進方案中活門能夠經由平行于渦輪旋轉軸線的擺動軸以簡單的方式可調節。根據本發明思想的另一特別優選的設計方案，節流裝置優選地構造成使得其在至少一個限定的打開位置中、優選地在關于完全打開的位置更小的或更大的打開位置中使氣流噴嘴狀地轉向到渦輪上。因此以特別的程度實現以通過氣流脈沖的脈沖增壓(StoBaufladung)的方式在內燃機的轉速較低時進一步提高廢氣潤輪的功率。在轉速更高時，節流裝置被繼續打開并且通過節流裝置到靠近渦輪的較小的通道橫截面中的位置能夠以更高的效率將廢氣的壓能轉化成更多的用于廢氣渦輪的動能(Geschwindigkeitsenergie)。在本發明的另一設計方案中，節流裝置在帶有可變的渦輪幾何結構和圍繞渦輪葉輪布置的導向裝置的廢氣渦輪中可直接鄰近于導向裝置以及在其上游來定位。節流裝置在此優選構造成使得其在至少一個打開位置、尤其在完全關閉的與完全打開的位置之間的至少一個限定的中間位置中使廢氣流轉向到導向裝置上。尤其當在限定的發動機制動運行中節流裝置和導向裝置被操縱以獲得廢氣渦輪的限定的氣體通過量時，這與相應存在的運行條件相匹配地形成入口側的增壓壓力或發動機制動運行的控制或者調節的另一功能上有利的可能性。另外，可通過在節流裝置處的壓降由于在那里較小的壓力來卸載在流動方向上布置在節流件之后的可調節的導向柵，由此其使用壽命被提高或可獲得更高的發動機制動功率。此外，在帶有用于降低內燃機的增壓空氣管路中的增壓壓力的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓器中，導出廢氣的通道可在節流裝置下游從渦輪殼體中分出。這具有該優點，即在發動機制動運行中在節流裝置下游的廢氣壓力更低且因此更少地加載廢氣門裝置。假如剛剛提及的優點不應是所期望的或者這規定結構上的約束，原則上廢氣門裝置但是也可在節流裝置上游分出。在雙流的廢氣渦輪中，兩個流入通道優選地可設有節流裝置，其在結構上且在控制技術上特別簡單地由在橫截面上控制兩個流入通道的雙活門形成。最后，以特別適宜的方式在發動機制動運行中此外可根據內燃機的增壓壓力管路中的增壓壓力來控制可變的渦輪幾何結構的導向裝置和/或節流裝置，以便因此調控或調節與內燃機的運行狀態(轉速、溫度等)和機動車的運行狀態(速度)相匹配的發動機制動功率。此外利用根據權利要求14的廢氣渦輪增壓器以及根據權利要求15的方法指導來實現根據本發明的目的。由此產生的優點已在上文結合節流裝置的組件來詳細闡述，使得就此而言參照之前所做出的實施方案。
下面利用另外的細節單元示意性地且示例性地來詳細闡述本發明的兩個實施例。其中:
圖1顯示了通過用于柴油內燃機的廢氣渦輪增壓器的廢氣渦輪的橫截面，其帶有用于發動機制動運行的集成在其流入通道中的活門和圍繞廢氣渦輪布置的導向裝置，
圖2以立體的圖示顯示了用于發動機制動運行的帶有雙流的廢氣渦輪的廢氣渦輪增壓器，廢氣渦輪帶有集成到廢氣渦輪的兩個流動通道中的雙活門；以及圖3以單獨圖示顯示了根據圖2的雙活門。附圖標記清單 I廢氣渦輪
2殼體 2a渦輪入口 2b流入通道 2c殼體壁 2d端側 2e凹部 3渦輪葉輪 4軸
5導向設備 6導向葉片 7螺旋通道 8活門 9軸
10調節桿(Stellhebel)
11旁通通道口(Bypasskanalmiindung)
12廢氣渦輪增壓器
13壓縮機 14軸承殼體 15廢氣渦輪 16殼體 16a殼體壁 17雙活門 17a活門 17b活門 18間距。
具體實施例方式圖1粗略示意性地顯示了通過用于機動車的自點燃式內燃機的廢氣渦輪增壓器的廢氣渦輪I的橫截面。只要未說明，已知結構類型的廢氣渦輪增壓器帶有軸承殼體、壓縮機殼體和廢氣渦輪I的殼體2。在橫截面為螺旋形的殼體2中僅以虛線表示的渦輪葉輪3布置在軸4上，其中，軸4驅動廢氣渦輪增壓器的壓縮機的未示出的壓縮機葉輪。圍繞渦輪葉輪3布置有帶有可調節的流動導向葉片6的導向裝置或導向設備5，流動導向葉片6經由未示出的用于控制渦輪葉輪3的驅動功率或吞吸能力(Schluckvermogen)的調節機構可調節并且相應地還可作為節流裝置起作用。廢氣渦輪的殼體2具有帶有聯接凸緣的渦輪入口 2a，通到作為殼體2的葉輪容納腔的螺旋通道7中的流入通道2b聯接到其處。以已知的方式，內燃機的處于上游的排氣管路系統聯接到渦輪入口 2a處。廢氣在箭頭方向上經由渦輪入口 2a流入殼體2中，經由流入通道2a和螺旋通道7流過導向設備5和渦輪葉輪3并且然后在中間且大約垂直于繪圖平面流出到另外的排氣管路系統中到環境中。在經由殼體壁區段2c與螺旋通道7分開的流入通道2b中，靠近渦輪葉輪3或導向設備5布置有以可擺動的活門8的形式的節流裝置，其可從關閉的、封閉流入通道2b的位置(以實線表示)調節到完全打開的位置(以虛線表示)中。在完全關閉的位置中，在流動方向上針對性地在限定的角度下傾斜地或者有角度地取向的活門8撞擊在殼體壁2c的端側2d處并且由此封閉流入通道2b，而其在完全打開的位置中如此擺入與活門8相匹配的凹口或凹部2e中，使得它的面對螺旋通道7的表面齊平于螺旋通道7的鄰接的壁區域伸延并且在那里構造大致連續平滑的或平坦的通道壁，其不影響廢氣流動并且尤其幫助避免不期望的流動渦流。活門8經由支承在殼體2中的帶有軸向平行于渦輪葉輪3的旋轉軸線取向的擺動軸線的軸9可調節，其中，軸9經由調節桿10和例如可液壓加載的伺服電機和控制發動機制動運行的、電子的控制和/或調節裝置(未示出)可操縱。活門8可被調整在中間位置中，在其中它與殼體壁2c或者其端側2d在流通橫截面中或多或少形成有效的噴嘴，其使廢氣直接轉向到導向設備5和渦輪葉輪3上。在部分打開的位置中，在活門處建立有顯著的壓差。廢氣膨脹到更低的壓力上，以此，廢氣的流動速度、由此產生的體積增加被明顯提高并且由此也給廢氣渦輪提供明顯更多的能量。同時，由于在活門之后的降低的壓力，導向設備(只要存在這樣的)以及軸密封部明顯卸載。在機動車中的內燃機的慣性運行(Schubbetrieb)中和在調控的發動機制動運行中另外根據內燃機的增壓壓力管路中的增壓壓力將活門8如此調節到關閉位置中或到中間位置中，使得廢氣渦輪I通過壓縮機的相應的驅動而維持限定的增壓壓力，以便因此保證通過內燃機的較高的空氣通過量且與此相聯系通過提高的排氣背壓保證較高的發動機制動功率。在此，發動機轉速、車速、壓力和溫度比等可在調節技術上來檢測并且通過調控或調節活門8的中間位置來考慮。此外,通過調節導向葉片6的調整角(Anstellwinkel)也可將帶有可變的渦輪幾何結構的廢氣渦輪I的導向設備5 —起包括在內。帶有所說明的廢氣渦輪I的廢氣渦輪增壓器還具有集成到殼體2中的廢氣門裝置，其例如由繞過渦輪葉輪3的旁通管路和集成的旁通閥組裝而成且其用于在對帶有較高廢氣量的內燃機要求更高功率的情況下使廢氣經過渦輪葉輪3，以便限制入口側的增壓壓力管路中的增壓壓力或者避免超速。在此，旁通管路11的通入口(僅以點畫線表示)定位在活門8下游。這保證，在發動機制動運彳丁中在排氣管路系統中加在活丨I 8上游的、聞的排氣壓力不會影響廢氣丨]裝置的旁通閥；相同的適用于導向設備5，其同樣相應地更少地受載。廢氣門裝置的操控在制動運行中同樣可被用于增壓壓力調節且因此用于制動管路的調節。圖2以立體的圖示顯示了廢氣渦輪增壓器12，它帶有壓縮機13、軸承殼體14和雙流的廢氣渦輪15，其只要未說明就是已知的結構類型。廢氣渦輪15的殼體16在此因此具有兩個彼此平行地取向的螺旋通道、流入通道和凸緣狀的渦輪入口(類似于圖1)，其經由連續的殼體壁16a形成兩個廢氣流，相應地實施的渦輪葉輪(不可見)經由廢氣流可分離地或者共同地加載以廢氣。兩個廢氣流的橫截面可以以已知的方式實施成不一樣大小。在殼體16的兩個流入通道中，如對于圖1所說明的用于控制內燃機的發動機制動運行的活門17a、17b (在圖2中示出處于打開)在軸9上可擺動地且借助于調節桿10可操縱地來布置。尤其如圖3所示，活門17a、17b通過固定在軸9上的雙活門17來形成，其在其之間具有用于分離的殼體壁16a的間距18并且其此外與在廢氣潤輪15的殼體16中的兩個流入通道的橫截面形狀相匹配。但是原則上也可能僅將流分離(Flutentrennung)引導直至活門。在該情況中間隔壁在關閉的活門處終止并且其那么可實施成單流。在殼體16中的組件和在發動機制動運行中雙活門17的功能相應于根據圖1的單活門8且因此為了避免重復不再次闡述。備選地，活門17a、17b也可布置成可分開操縱，以便因此提供在發動機制動運行或所期望的制動功率的控制中的另外的自由度，然而這相應地將提高控制費用。本發明不限于所說明的實施例。必要時也可應用相應地布置的滑塊、旋轉滑閥等作為用于發動機制動運行的節流裝置。
權利要求
1.一種用于控制和/或調節機動車中的借助于至少一個廢氣渦輪增壓器來增壓的內燃機、尤其自點燃式內燃機的發動機制動運行的節流裝置的組件，其中，所述至少一個或至少一個廢氣渦輪增壓器具有至少一個單流或多流的廢氣渦輪(I; 15)，在其殼體(2; 16)中構造有至少一個流入通道(2b)，節流裝置(8; 17)鄰近于容納在所述殼體(2; 16)的葉輪容納腔(7)中的渦輪葉輪(3)以及在其上游集成在所述流入通道(2b)中，其特征在于，所述節流裝置(8; 17)如此布置在所述至少一個流入通道(2b)到所述葉輪容納腔(7)中的通入區域中，使得所述節流裝置(8; 17)在其關閉位置中基本上完全關閉所述至少一個流入通道(2b)和因此與所述葉輪容納腔(7)的流動連接。
2.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，在所述廢氣渦輪(I;15)的殼體(2; 16)中每個廢氣流設置有唯一的流入通道(2b)，其通入所關聯的葉輪容納腔(7)中。
3.根據權利要求1或2所述的組件，其特征在于，所述至少一個流入通道(2b)在所述通入區域中具有比在處于上游的、優選地設有聯接凸緣的渦輪入口(2a)的區域中更小的通道橫截面。
4.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述葉輪容納腔(7)為了構造所述流入通道(2b)的通入區域以及為了構造所述流入通道(2b)的至少一個壁區段具有螺旋形地向內朝向所述渦輪葉輪(3)拉入的殼體壁區段(2c)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述節流裝置(8;17)通過至少一個可擺動的活門來構造。
6.根據權利要求5所述的組件，其特征在于，構造所述節流裝置(8;17)的所述可擺動的活門在其完全打開的位置中以它的面對所述流入通道(2b)和/或所述葉輪容納腔(7)的側面與鄰接的殼體壁區域大致表面齊平地放入殼體壁側的凹口(2e)中并且構造大致連續平滑的和/或平坦的殼體壁區段。
7.根據權利要求5或6所述的組件，其特征在于，所述活門(8;17)經由平行于所述渦輪葉輪(3)的旋轉軸線的擺動軸(9)能夠調節。
8.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述節流裝置(8;17)構造成使得其在至少一個限定的打開位置中使廢氣流噴嘴狀地轉向到所述渦輪葉輪(3)上。
9.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于， 所述節流裝置(8; 17)在帶有可變的渦輪幾何結構和圍繞所述渦輪葉輪(3)布置的導向裝置(5)的廢氣渦輪(I; 15)中直接鄰近于所述導向裝置(5)以及在其上游來定位，并且 所述節流裝置(8; 17)構造成使得其在至少一個打開位置中、尤其在完全關閉的與完全打開的位置之間的至少一個限定的中間位置中使所述廢氣流轉向到所述導向裝置(5)上。
10.根據權利要求9所述的組件，其特征在于，在限定的發動機制動運行中所述節流裝置(8; 17)和所述導向裝置(5)為了獲得所述廢氣渦輪(I; 15)的限定的氣體通過量能夠共同地操縱且在限定的、彼此相協調的位置中能夠調節。
11.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，在帶有用于降低所述內燃機的增壓空氣管路中的增壓壓力的廢氣門裝置的廢氣渦輪增壓器中，在所述節流裝置(8;17)下游從所述殼體(2; 16)分出導出廢氣的通道(11)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，在雙流的廢氣渦輪(15)中，兩個流入通道(2b)各設有節流裝置(17)，其中，所述節流裝置(17)由在橫截面上控制兩個流入通道(2b)的雙活門形成。
13.根據前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述節流裝置(8;17)和/或在可變的渦輪幾何結構的情況中所述導向裝置(5)在發動機制動運行中至少根據所述內燃機的增壓壓力管路中的增壓壓力來控制。
14.一種用于車輛、尤其機動車的內燃機的廢氣渦輪增壓器，其帶有根據前述權利要求中任一項所述的節流裝置的組件。
15.一種用于運行根據權利要求1至13中任一項所述的節流裝置的組件的方法，其特征在于，所述組件具有控制和/或調節裝置，借助于其根據限定的發動機制動運行參數來控制可變的渦輪幾何結構 的導向裝置(5)和/或所述節流裝置(8; 17)的位置。
全文摘要
本發明涉及一種用于控制和/或調節(機動車中的借助于至少一個廢氣渦輪增壓器來增壓的內燃機、尤其自點燃式內燃機的)發動機制動運行的節流裝置的組件，其中，該至少一個或至少一個廢氣渦輪增壓器具有至少一個單流或多流的廢氣渦輪，在其殼體中構造有至少一個流入通道，節流裝置在鄰近于容納在殼體的葉輪容納腔中的渦輪葉輪以及其上游集成到流入通道中。為了提高在低轉速范圍中的發動機制動功率而提出，節流裝置如此布置在該至少一個流入通道到葉輪容納腔中的通入區域中，使得節流裝置在其關閉位置中基本上完全關閉該至少一個流入通道和因此與葉輪容納腔的流動連接。
文檔編號F02B37/24GK103174470SQ20121056126
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優先權日2011年12月23日
發明者F.拉默, F.萊滕梅爾, H.克林格 申請人:曼卡車和巴士奧地利股份公司