涡轮增压器布置结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃发动机的涡轮增压器布置结构，该涡轮增压器布置结构具有:壳体，在该壳体中布置有多个元件；以及光学通道/光导管(optischen Kanal)，该光学通道被形成在该壳体中并且被指配给这些元件中的至少一个元件。
[0002]本发明还涉及一种用于测量涡轮增压器布置结构的元件的温度的方法。
【背景技术】
[0003]在汽车工程领域，法律要求和客户需求造就了具有低的燃料消耗并且具有不断增大的特定发动机功率的内燃发动机。这种增大的功率密度引起作为热损失从燃烧室排出到冷却系统、排气系统和周围环境中的热能的增加。这种增加的废热还增大了内燃发动机和排气系统的大量部件上的热负载，其中，尤其是例如活塞、阀门、汽缸盖、排气歧管和涡轮增压器这些元件经受了增加的热负载。
[0004]渐增的热负载通常是借助于加强的冷却、结构措施和通过使用更高等级的材料来抵消，以确保发动机和排气系统的可靠性。在此，总体上来说，结构措施较便宜，而更高等级的材料较贵但在结构设计方面的花费较少。
[0005]在内燃发动机和涡轮增压器的开发中，因此在实际发动机运行中有必要考虑特定元件的加热，以便不超过特定温度限制。由于任何结构的变化还可能导致特定部件在运行期间的温度变化，所以在开发阶段，必须连续直接测量特定结构元件的温度。
[0006]对于确定涡轮增压器的特定元件(例如涡轮增压器的涡轮机叶轮)在实际运行中的温度而言，不存在可行的测量方法，因为机械负载和热负载都非常高。由于高的热负载，能从材料硬度的变化推论出工作温度的材料不能用于涡轮增压器。目前，仅可以使用排气的温度来作为涡轮增压器的部件的工作温度的指标，然而其中这种测量表现出低的精度。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是，提供一种涡轮增压器布置结构，其中可以在实际条件下以精确的方式来测量元件的温度。本发明的目的也是提供一种用于测量涡轮增压器布置结构的元件的温度的相应改进的方法。
[0008]在开头所述的涡轮增压器布置结构的情况中，所述目的通过下述方式实现:光学通道被指配有红外检测器，该红外检测器被设计为穿过该光学通道检测来自至少一个元件的红外福射，以便确定该至少一个元件的温度。
[0009]在开头所述的方法的情况中，所述目的通过下述方式实现:穿过光学通道检测涡轮增压器布置结构的元件的红外辐射，其中，该光学通道被形成在该涡轮增压器布置结构的壳体中，其中，该至少一个元件的温度是基于该红外福射来确定的。
[0010]借助于涡轮增压器布置结构的待测量的元件的红外辐射是经过光学通道由红外检测器来检测的事实，可以用无接触的方式来确定温度，使得不需要对有待测量的元件进行重新设计并且可以在实际条件下测量温度。此外，高温测量提供了高精确度水平、对快速温度变化的检测以及同时还有可以确定元件温度的大的温度范围，使得可以实现涡轮增压器布置结构的待测量的元件的温度的精确确定。
[0011 ]本发明的目的因此被全面地实现。
[0012]在一个优选实施例中，光学通道呈直线通道/导管的形式并在一轴向末端处具有被指配给该至少一个元件的开口。
[0013]以此方式，可以精确地检测该至少一个元件的红外辐射而不会使得测量受到来自涡轮增压器布置结构的其他部件的红外辐射的影响。
[0014]进一步优选的是，在光学通道中设置有透明密封元件，该透明密封元件以气密性方式相对于该至少一个元件来封闭红外传感器。
[0015]以此方式，可以用很少的技术支出来测量涡轮增压器布置结构的被安排在压力剧烈波动的区域中的元件。
[0016]进一步优选的是，红外检测器被指配有设计为使红外辐射聚焦的光学元件。
[0017]以此方式可以提高测量精度，因为红外辐射聚焦到红外检测器上。
[0018]在此，特别优选的是，光学元件被布置在光学通道中。
[0019]以此方式，可以在待测量的元件附近执行对红外辐射的测量和聚焦，由此同时使测量变得更精确。
[0020]进一步优选的是，光学通道被连接至涡轮增压器布置结构的气体管道上，以便检测该气体管道中的至少一个元件的温度。
[0021]以此方式，可以测量涡轮增压器布置结构的温度特别关键的、在其他情况下仅能间接地测量的区域。
[0022]进一步优选的是，该至少一个元件是涡轮增压器布置结构的涡轮机叶轮。
[0023]以此方式，可以精确地测量涡轮增压器布置结构的温度特别关键的、可动的元件，由此可以优化开发。
[0024]在此，尤其优选的是，红外检测器的测量点经过光学通道定位成使得检测到来自涡轮机叶片的外部区域的红外辐射。以此方式，可以测量涡轮增压器布置结构的特别关键的区域并且相应地考虑以结构措施来降低温度。
[0025]进一步优选的是，红外检测器借助于光导体以光学方式连接至光学通道。
[0026]以此方式，红外检测器可以与涡轮增压器布置结构分开地安装，由此整个测量设备对于热负载和污染物是不敏感的，并且此外可以实现更大的动力学。
[0027]进一步优选的是，光导体被至少部分地布置在光学通道中。
[0028]以此方式，可以避免破坏对红外测量的干扰，因为光导体被安排在待测量的元件附近。
[0029]进一步优选的是，光学通道呈直线管的形式并且具有气密性的且不漏流体的外表面/周面。
[0030]以此方式，可以将光学通道穿过冷却剂空间安排在涡轮增压器壳体中，由此甚至在涡轮增压器中几乎不可触及的位置处也可能进行红外测量。
[0031]进一步优选的是，光学通道的内表面具有深色和/或无光泽的涂层，以便防止光学通道中的光反射。
[0032]进一步优选的是，光学通道被冷却装置包围。
[0033]以此方式，可以保护光学通道和其中所含的光学部件不受涡轮增压器布置结构高温的影响。
[0034]在此，尤其优选的是，冷却装置被设计为将冷却流体提供至光学通道。
[0035]以此方式，可以用有效方式以很少的技术支出来冷却光学通道。
[0036]总而言之，借助于根据本发明的具有用于红外测量的光学通道的涡轮增压器布置结构，可以在开发过程中的任何时间执行对涡轮增压器布置结构的特定元件的精确温度测量，使得对涡轮增压器的各元件的热负载的持续检查成为可能。由于通过红外测量来执行温度测量，此外可以检测到大的温度范围、快速温度变化以及同时还有高绝对温度，而在待测量的相应元件的结构方面无需增加支出。最终，借助于红外测量，在发动机运行期间的实际测量变为可能，从而可以接近真实地检查热力学特征。
[0037]不言自明的是，上述这些特征以及仍有待在以下进行讨论的特征不仅能够以对应说明的组合的形式来使用、而且还能够以其他组合的形式或单独地使用而不脱离本发明的范围。
【附图说明】
[0038]在附图中展示了本发明的多个示例性实施例并且在以下的说明中对其进行更详细的讨论。在附图中:
[0039]图1是具有用于温度测量的红外测量装置的涡轮增压器布置结构的示意性图示；
[0040]图2示出了具有用于红外温度测量的光学通道的涡轮增压器布置结构的透视截面图；
[0041]图3示出了具有用于对在涡轮增压器布置结构中的红外测量装置的光学通道加以冷却的冷却回路的机动车辆的示意图；并且
[0042]图4示出了涡轮增压器布置结构的涡轮机叶轮对应于内燃发动机的不同转速的温度变化曲线。
【具体实施方式】
[0043]图1展示了总体上用10指示的涡轮增压器布置结构的示意性局部视图。涡轮增压器布置结构具有相对于外部界定涡轮增压器布置结构10的壳体12，其中，涡轮增压器布置结构10的多个元件被容纳在壳体12之内，这些元件在运行期间相应地升温。
[0044]涡轮增压器布置结构10具有涡轮机壳体14，涡轮机叶轮16被容纳在该涡轮机壳体中，其中，涡轮机壳体14被连接到(未示出的)内燃发动机的歧管结构18和排气系统20上。通过歧管结构18，该内燃发动机的排气被引入到涡轮机壳体14中，所述排气相应地驱动在涡轮机壳体14中的涡轮机叶轮16，其中，该内燃发动机的排气从涡轮机壳体14经由排气系统20排出。涡轮机叶轮16以可旋转的方式来安装并且借助于轴22连接至压缩机叶轮(未示出)，以便相应地产生用于该内燃发动机的增压压力。
[0045]在图1中，涡轮增压器布置结构10进一步具有形成在壳体12中的光学通道24，该光学通道具有被连接至涡轮机壳体14并被指配给涡轮机叶轮16的开口 26。光学通道24以光学方式连接至红外检测器28，以便总体上经过光学通道24来检测从涡轮机叶轮16辐射出的红外辐射30。红外检测器28被连接至控制单元32，该控制单元被设计成用于控制红