用于內(nèi)燃機(jī)的增壓?jiǎn)卧蛢?nèi)燃機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的增壓?jiǎn)卧?Aufladeeinheit)和一種根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分的內(nèi)燃機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]此處所談及的類型的內(nèi)燃機(jī)和用于內(nèi)燃機(jī)的增壓?jiǎn)卧且阎?。這樣的增壓?jiǎn)卧ㄟ^從內(nèi)燃機(jī)流入的廢氣來驅(qū)動(dòng)且用于壓縮輸送給內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣。兩級(jí)的增壓?jiǎn)卧?其包括高壓部分和低壓部分)用于提升壓縮效率和更好地利用廢氣流的能量。由德國(guó)公開文件DE 27 52 988 Al已知一種用于內(nèi)燃機(jī)的增壓?jiǎn)卧?，其具有由?nèi)燃機(jī)的廢氣流過的高壓渦輪，高壓渦輪將高壓壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)成圍繞第一軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其此外包括低壓渦輪，其同樣由廢氣流過，其中，低壓渦輪將低壓壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)成圍繞第二軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)布置在共同的軸上，其旋轉(zhuǎn)軸線限定第一軸線。低壓渦輪和低壓壓縮機(jī)布置在共同的軸上，其旋轉(zhuǎn)軸線限定第二軸線。第一和第二軸線彼此垂直布置。來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣首先流過高壓渦輪且從其(在流動(dòng)方向上觀察)到達(dá)低壓渦輪。用于內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣首先通過低壓壓縮機(jī)來壓縮且然后為了進(jìn)一步壓縮被輸送至高壓壓縮機(jī)。顯示出，該布置需要比較大的結(jié)構(gòu)空間，其中，這兩個(gè)渦輪和壓縮機(jī)彼此的在流動(dòng)技術(shù)上的布置也不是最佳的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明因此目的在于提供一種增壓?jiǎn)卧鸵环N內(nèi)燃機(jī)，其中，增壓?jiǎn)卧哂刑貏e緊湊的構(gòu)建方式及不僅高壓渦輪和低壓渦輪而且低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)的串聯(lián)的在流動(dòng)技術(shù)上特別有利的布置。
[0004]該目的通過提供一種帶有權(quán)利要求1的特征的增壓?jiǎn)卧獊韺?shí)現(xiàn)。
[0005]該增壓?jiǎn)卧卣髟谟?，高壓渦輪抗扭地布置在第一軸上。高壓壓縮機(jī)抗扭地布置在第二軸上，其中，第一和第二軸彼此平行定向且在垂直于其縱軸線的方向上觀察彼此錯(cuò)開布置。第一和第二軸優(yōu)選地互相機(jī)械地處于有效連接中，使得高壓壓縮機(jī)可通過高壓渦輪驅(qū)動(dòng)。代替共同的軸即為一方面高壓渦輪和另一方面高壓壓縮機(jī)設(shè)置有兩個(gè)不同的軸，其彼此平行取向且彼此錯(cuò)開布置。由此，增壓?jiǎn)卧母邏翰糠值慕Y(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)布置在共同的軸上相比被縮短，且高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)可特別緊湊地相對(duì)于由低壓渦輪和低壓壓縮機(jī)構(gòu)成的低壓部分來布置。由此尤其還可能比已知的情況更有利地來設(shè)計(jì)一方面從高壓渦輪至低壓渦輪而另一方面從低壓壓縮機(jī)至高壓壓縮機(jī)的在流動(dòng)技術(shù)上的布置。第一軸與第二軸的優(yōu)選地機(jī)械的有效連接確保高壓壓縮機(jī)可通過高壓渦輪驅(qū)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧?，其特征在于，第一和第二軸線彼此以至少80°至最高120°的角度來布置。優(yōu)選地，其彼此以90°的角度來布置。因此，第二軸線(低壓壓縮機(jī)可圍繞其旋轉(zhuǎn))不僅垂直于第一軸而且垂直于第二軸，其中，第二軸的旋轉(zhuǎn)軸線限定第一軸線。增壓?jiǎn)卧母邏翰糠趾偷蛪翰糠值牟贾糜纱丝赡芴貏e緊湊，其中，低壓壓縮機(jī)和低壓渦輪可近似橫向于一方面高壓壓縮機(jī)和另一方面高壓渦輪來布置。由此還改善部件彼此間的流動(dòng)技術(shù)上的連接。
[0007]還優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧涮卣髟谟?，低壓壓縮機(jī)和低壓渦輪抗扭地布置在共同的第三軸上。在該情況中第三軸的旋轉(zhuǎn)軸線限定第二軸線。第三軸優(yōu)選地橫向地布置在一方面第一軸和另一方面第二軸之上，由此該布置特別緊湊地且在流動(dòng)技術(shù)上有利地來設(shè)計(jì)。
[0008]還優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧?，其特征在于，第一和第二軸通過齒輪傳動(dòng)裝置(Zahnradtrieb)相互機(jī)械地有效連接。在此可能的是，第一軸包括第一齒輪，其抗扭地布置在該軸上，其中，第二軸包括抗扭地布置在其上的第二齒輪，且其中，第一齒輪和第二齒輪直接共同作用。以該方式在高壓渦輪與高壓壓縮機(jī)之間提供特別簡(jiǎn)單的機(jī)械的有效連接。第一和第二齒輪可具有相同的直徑或不同的直徑。如果其具有不同的直徑，在高壓渦輪與高壓壓縮機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)增速或減速。備選地可能的是，在第一齒輪與第二齒輪之間布置有至少一個(gè)第三齒輪。尤其可能的是，在第一與第二齒輪之間布置有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Getriebe)，其包括至少兩個(gè)另外的齒輪。在這樣的實(shí)施例中還可能在第一與第二齒輪之間實(shí)現(xiàn)變速。此外可能通過將驅(qū)動(dòng)力矩引入傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中機(jī)械地輔助高壓渦輪且由此附加地驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)。
[0009]在一備選的實(shí)施例中還可能的是，第一和第二軸借助于所謂的電氣軸有效連接。在此，高壓渦輪經(jīng)由第一軸驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電流(其被提供以使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行)的發(fā)電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)器是第二軸或者與第二軸有效連接，使得高壓壓縮機(jī)可通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。該實(shí)施例使高壓渦輪和高壓壓縮機(jī)相對(duì)于彼此能夠更靈活地布置。
[0010]還優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧?，其特征在于，齒輪傳動(dòng)裝置具有抗扭地布置在第一軸上的第一齒輪、抗扭地布置在第二軸上的第二齒輪和至少一個(gè)第三齒輪。在此，第一齒輪與第二齒輪經(jīng)由該至少一個(gè)第三齒輪中繼地處于有效連接中。優(yōu)選地，第三齒輪抗扭地布置在第四軸。在此可能的是，第一、第二和第三齒輪具有相同的直徑或不同的直徑。在此還可能的是，兩個(gè)齒輪相應(yīng)具有相同的直徑，其中，剩下的齒輪具有不同的直徑。以該方式在高壓渦輪與高壓壓縮機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)減速或增速。無(wú)論如何，高壓壓縮機(jī)經(jīng)由由第一、第二和第三齒輪構(gòu)成的齒輪傳動(dòng)裝置中繼可通過高壓渦輪驅(qū)動(dòng)。
[0011]就此而言優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧涮卣髟谟隍?qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元可帶到與第四軸有效連接。由此，驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)扭矩可引入齒輪傳動(dòng)裝置中、即到第三齒輪中。由此可機(jī)械地來輔助高壓渦輪，或者說附加地或必要時(shí)還備選于由高壓渦輪提供的驅(qū)動(dòng)還尤其輔助性地通過驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)。這尤其設(shè)置成在內(nèi)燃機(jī)的低轉(zhuǎn)速中消除所謂的渦輪空洞(Turboloch)，在該情況下還未準(zhǔn)備好足以有效地驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)的廢氣流。尤其在內(nèi)燃機(jī)的低轉(zhuǎn)速范圍中在此還可能的是，高壓壓縮機(jī)幾乎僅或者僅通過驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)，而高壓渦輪由于不足的廢氣流動(dòng)幾乎不起作用。
[0012]還優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧?，其特征在于，?qū)動(dòng)單元具有輸出軸，其借助于離合器(Kupplung)可帶到與第四軸有效連接。以此可能在需要時(shí)接通驅(qū)動(dòng)單元而在不需要其時(shí)將其與第四軸機(jī)械地分離。由此尤其避免尤其當(dāng)存在充足的廢氣流動(dòng)時(shí)在一定的功能狀態(tài)中必須由高壓渦輪來帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，從而不需要由驅(qū)動(dòng)單元附加輔助。因此避免將從高壓渦輪發(fā)出的功率分出以帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元。而如果驅(qū)動(dòng)單元借助于離合器與第四軸機(jī)械地分離，高壓渦輪的全部驅(qū)動(dòng)功率供高壓壓縮機(jī)使用。
[0013]最后優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧涮卣髟谟?，?qū)動(dòng)單元構(gòu)造為電動(dòng)機(jī)。這是有利的，因?yàn)樵谠撉闆r中不需要與內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械的有效連接，使得驅(qū)動(dòng)單元可靈活地定位和靈活地操控。
[0014]最后優(yōu)選一增壓?jiǎn)卧涮卣髟谟陂y，通過該閥可開啟用于廢氣的流動(dòng)途徑(Stroemungpfad)，通過該流動(dòng)途徑廢氣可從內(nèi)燃機(jī)流至低壓禍輪。流動(dòng)途徑在此繞過高壓渦輪，其相應(yīng)地構(gòu)造為高壓渦輪旁路。流動(dòng)途徑優(yōu)選地還可通過閥鎖閉。在一實(shí)施例中，閥相應(yīng)地剛好具有兩個(gè)狀態(tài)，其中，流動(dòng)途徑在閥的打開狀態(tài)中可開啟而在閥的關(guān)閉狀態(tài)中可鎖閉。如果流動(dòng)途徑被鎖閉，所有來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣流過高壓渦輪且從其繼續(xù)流至低壓渦輪。而如果流動(dòng)途徑被開啟，來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣的至少一部分通過流動(dòng)途徑繞過高壓渦輪而直接流至低壓禍輪。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)(Betriebspunkt)由此可能通過流入串聯(lián)的兩個(gè)渦輪或者通過至少部分地繞過高壓渦輪改變?cè)鰤簡(jiǎn)卧膲嚎s功率。如果至少部分地繞過高壓渦輪，在此在增壓?jiǎn)卧杏休^少的壓縮功率供使用。
[0015]在一優(yōu)選的實(shí)施例中閥構(gòu)造成可調(diào)節(jié)，其中，其可在關(guān)閉狀態(tài)與打開狀態(tài)之間占據(jù)至少一個(gè)分立的中間階段、然而優(yōu)選地在這些狀態(tài)之間關(guān)于其通過在橫截面上連續(xù)可變。在該情況中增壓?jiǎn)卧膲嚎s功率可特別靈活地匹配于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。優(yōu)選地，閥可通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)操控，使得增壓?jiǎn)卧膲嚎s功率可由發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置調(diào)節(jié)。相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)兩級(jí)調(diào)節(jié)的增壓。
[0016]根據(jù)本發(fā)明一特別有利的實(shí)施方案，存在用于產(chǎn)生扭矩的驅(qū)動(dòng)單元，其可帶到與第二軸有效連接，使得高壓壓縮機(jī)可借助于可由驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動(dòng)。由此有利地，高壓壓縮機(jī)能夠可備選或附加于高壓渦輪被驅(qū)動(dòng)和加速。這使增壓?jiǎn)卧母纳频捻憫?yīng)性能成為可能。如果可供使用的廢氣流還不足以充分驅(qū)動(dòng)高壓渦輪，那么這尤其有利。
[0017]在本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，高壓壓縮機(jī)和低壓壓縮機(jī)彼此布置成使得在其之間構(gòu)造有直的流動(dòng)路徑用于增壓空氣。由此有利地確保增壓?jiǎn)卧木o湊的布置。此外在無(wú)偏轉(zhuǎn)且壓力損失特別小的情況下提供增壓空氣的流入。
[0018]有利地，高壓渦輪和低壓渦輪彼此布置成使得在其之間構(gòu)造有直的流動(dòng)路徑用于廢氣。由此有利地確保增壓?jiǎn)卧奶貏e緊湊的布置。此外在無(wú)偏轉(zhuǎn)且壓力損失特別小的情況下提供廢氣的流入。
[0019]通過提供一種帶有權(quán)利要求13的特征的內(nèi)燃機(jī)，還實(shí)現(xiàn)該目的。其特征在于根據(jù)前述實(shí)施例中之一的增壓?jiǎn)卧?。就此而言在?nèi)燃機(jī)方面實(shí)現(xiàn)已與增壓?jiǎn)卧嗦?lián)系所說明的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0020]接下來根據(jù)附圖來詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此，唯一的附圖顯示了增壓?jiǎn)卧囊粚?shí)施例的示意性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0021]該附圖顯示了增壓?jiǎn)卧狪的示意性圖示，其包括高壓壓縮機(jī)3，高壓壓縮機(jī)可通過高壓渦輪5驅(qū)動(dòng)成圍繞第一軸線A1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0022]此外設(shè)置有低壓壓縮機(jī)7，其可通過低壓渦輪9驅(qū)動(dòng)成圍繞第二軸線^旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0023]如通過箭頭P1所示，從未示出的內(nèi)燃機(jī)處流過來的廢氣首先被輸送給高壓渦輪5 (廢氣流經(jīng)其)，其中，廢氣驅(qū)動(dòng)高壓渦輪5。從高壓渦輪5沿著箭頭P2傳輸廢氣且輸送給低壓渦輪9，廢氣流經(jīng)且在此驅(qū)動(dòng)低壓渦輪9。如通過箭頭P3示意性所示，廢氣從低壓渦輪9繼續(xù)流動(dòng)至未示出的且未詳細(xì)闡述的廢氣系統(tǒng)。高壓渦輪5和低壓渦輪9相應(yīng)地在廢氣的流動(dòng)方向上觀察相串聯(lián)。
[0024]如通過箭頭P4示意性所示，用于內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣首先流入低壓壓縮機(jī)7中，在那里其在第一級(jí)中被壓