专利名称：具有涡轮的气缸盖以及运行具有所述类型气缸盖的内燃发动机的方法
技术领域：
本发明涉及具有涡轮的气缸盖，该气缸盖有至少两个气缸，而每个气缸有经由排气排放系统将排气排出气缸的至少一个排气口，为了此目的每个排气口通过排气管道相 连，以及在该气缸盖中至少两个气缸的排气管道在该气缸盖内合并形成总排气管道，从而 形成整体的排放歧管，而涡轮布置在总排气管道中。本发明还涉及运行具有所述类型气缸盖的内燃发动机的方法。在本发明的范围内，“内燃发动机”的表述尤其包括火花点燃式发动机，而且也包 括柴油发动机和混合内燃发动机。
背景技术：
内燃发动机有相互连接形成气缸的气缸体和气缸盖。该气缸体有保持活塞或气缸 衬套的气缸孔。活塞连同气缸衬套和气缸盖一起以轴向移动方式在气缸衬套中被导向，并 且形成内燃发动机的燃烧室。气缸盖通常用来保持阀门驱动。为了控制充气交换，内燃发动机需要有控制元件 和用于致动该控制元件的致动装置。在充气交换过程中，燃烧气体经由至少两个气缸的排 气口被排放并且燃烧室经由进气口被充气，即新鲜混合气或新鲜空气被引入。为了控制充 气交换，在四冲程发动机中几乎毫无例外地使用提升阀门作为控制元件，该提升阀门在内 燃发动机运行过程中实现了摆动上升运动并且该提升阀门以这种方式打开且关闭进气口 和排气口。移动阀门所需的阀门致动机构，包括阀门本身，被称为阀门传动机构。阀门传动机构的目的是在正确的时间打开并关闭燃烧室的进气口和排气口，要求 快速打开最大可能的流体横截面以便使进气和出气的气流的节流损失保持较低以及以便 确保最大可能地用新鲜的混合气充满燃烧室，以及有效的，也即是完全地排放排气。
发明内容
根据现有技术，通向进气口的进气管和连接排气口的排气管或排气管道至少部分 地整合到气缸盖中。气缸的排气管道通常被合并形成总排气管道。合并排气管道形成总排 气管道通常，且在本发明范围内，被称为排气歧管。在根据本发明的气缸盖中，至少两个气缸的排气管道被合并形成总排气管道，从 而在该气缸盖内形成一体式排气歧管。根据本发明，在歧管下游，涡轮被布置在总排气管道 中。于是在涡轮下游，如果适当，则排气可提供到一个或多个排气后处理系统。在气缸盖/涡轮组合的设计中，需要将排气涡轮机尽可能靠近内燃发动机的排气 口布置，即尽可能靠近气缸的排气口，以便能最优利用热排气的排气焓(该热排气的排气 焓通过排气压力和排气温度而显著确定)，并能以此方式确保涡轮增压器的快速反应性能。此外，热排气进入各种排气后处理系统的路径还应尽可能短，以便提供给该排气 尽可能短的冷却时间，并且该排气后处理系统能尽可能快地达到它们的运行温度或启动温度，特别是在内燃发动机冷启动后。在这样的连接中，根本上寻求使在气缸的排气口和排气后处理系统之间或在气缸 的排气口和涡轮之间的部分排气管道的热惯性最小化，其可通过减小所述部分的质量和长度来实现。这里，将排气歧管整合到气缸盖中，即在气缸盖中如在根据本发明的气缸盖中合 并排气管道，是有利的。由于排气歧管整合到气缸盖中因此排气管道的长度减小。以这种方式，管道容积 即涡轮上游该歧管的排气管道的容积减小，并且因此涡轮的响应性能提高。而且，变短的排 气管道还导致了排气系统或涡轮上游的排气歧管的热惯性减小，以致使涡轮入口处排气的 温度增加，由于以上原因涡轮入口处排气的焓也更高，并且涡轮下游可能提供的排气后处 理系统更快地达到所需的运行温度。在气缸内排气管道的合并还允许驱动装置的密集封 装，其是内燃发动机的发展的重要目的。本发明的主题还包括具有至少两个气缸的气缸盖，在本发明的气缸盖中，每个排 气口通过排气管道连接，并且至少两个气缸的排气管道在气缸盖内合并形成总排气管道。然而，除了已经详细讨论的陈述的优点外，将排气歧管整合到气缸盖中以便缩减 管道的长度并且减小涡轮上游排气容积的大小也在内燃发动机运行过程中产生问题。这些由在排气排放系统中，尤其是在充气交换过程中出现的动态波动现象引起 的。在充气交换过程中从内燃发动机的气缸中排出燃烧气体基本上是基于两种不同 的机理。当排气阀门靠近充气交换开始的下止点处打开时，由于燃烧结束时普遍存在于气 缸中的高压力级和燃烧室与排气歧管之间的相关高压力差，燃烧气体高速穿过排气口进入 排气系统。所述的压力驱动流过程伴随着高压峰值，该高压峰值也可称为预载荷排放并且 其沿排气管道以声速传播，同时由于摩擦力，随着距离的增加压力在较大或较小程度上消 失或减小。在充气交换的进一步的过程中，气缸和排气管道中的压力是基本平衡的，因此燃 烧气体由于活塞的行程运动而基本上排放。在低载荷或低转速即较小排气量时，预载荷排放能被有利地用于脉冲增压，由于 脉冲增压，则在低涡轮转速下也可能获得涡轮高压力比。当在排气涡轮增压的情况下使用 涡轮时，以这种方式可能会产生高充气压力比，即高进气压力，而同时仅具有较小排气量即 低载荷或低转速。此外，脉冲增压已经证明对于加速涡轮叶轮即对于增加涡轮的转速尤其有利，考 虑到增加的动力需求，则该脉冲增压可能是必需的。在非增压式内燃发动机中，排气量大致相当于内燃发动机的转速和/或载荷，特 别是作为存在的负载控制的函数。在具有量控制的传统火花点燃式发动机中，在恒定的转 速下，排气量还随着载荷的增加而增加，而在具有质量控制的传统柴油发动机中，排气量取 决于转速。对于增压式内燃发动机而言，特别是具有排气涡轮增压的内燃发动机，必须考虑 的是在进气侧的充气压力可随着载荷和/或转速而变化，并且会影响排气量。因此上面以 简化形式所讨论的在排气量和载荷或转速之间的关系在所述的一般形式中不适用。于是重点通常应该放在排气量而不是载荷或转速上。在多气缸内燃发动机中，脉冲增压可利用成组的排气管道以各个气缸的高压，特 别是各个气缸的预载荷排放被保持在排气排放系统中的这种方式而协助完成。如果压力波 动在排气管道中是剧烈的，而尤其不能相互削弱或相互抵消，则是有利的。在相对高载荷或高转速即具有相对高的排气量时，相反，排气 管道中的压力波动 是不利的，因为这种压力波动尤其在内燃发动机的能量传输中也可引起波动，并且可能损 坏涡轮和排气涡轮增压器。事实上，在所述运行条件下，需要在涡轮上游很少变化的压力， 因此在所谓的冲压进气增压情况下，需要消除压力脉冲，其可通过涡轮上游相对大的排气 容积来实现。在这方面，靠近发动机的涡轮的布置已经证明会产生不良后果。为了在特性曲线图的所有区域，即具有较小排气量和相对较大排气量的最优化运 行而设计的内燃发动机中，由于以上所述的动态波动现象产生了目标冲突。为了尽可能靠 近发动机布置涡轮而整合排气歧管产生了具有较小排气量的良好的运行特性。相反，涡轮上游加长的排气管道和扩大的排气容积，在相对高载荷或高转速时即 具有相对较大的排气量时，将有利于消除压力峰或沿排气路径均衡压力，但在低载荷和低 转速范围内将利用压力峰阻止脉冲增压。以上面所述内容为背景，本发明的目的是根据本发明背景技术(即通用类型)提 供了具有涡轮的气缸盖，它可优化成在相对较大的排气量下工作，而无需靠近发动机布置 涡轮，而这种布置相对于相对较小排气量是有利的。本发明另一部分目的是详细说明运行具有所述类型气缸盖的内燃发动机的方法。第一部分目的利用具有涡轮的气缸盖来实现，该气缸盖有至少两个气缸，其中每 个气缸有经由排气排放系统将排气排出气缸的至少一个排气口，为了此目的每个排气口通 过排气管道相连，并且在该气缸盖中，至少两个气缸的排气管道在该气缸盖内合并，形成整 体的排气歧管，从而形成总排气管道，而同时涡轮布置在该总排气管道中，以及该气缸盖其 特征是提供了能与在至少两个气缸与涡轮之间的排气管道相连的至少一个可活化的排气 容积。在根据本发明的气缸盖中，涡轮上游排气排放系统的容积可以改变，特别是通过 活化和去活化至少一个附加的排气容积，为了此目的其是可切换设计。因此涡轮上游总的 排气容积能适用于内燃发动机的不同的运行条件，尤其适于不同的排气量，并且在此方面 能最优化。以这种方式，解决现有技术所知的目标冲突是可能的，该目标冲突由位于涡轮 上游的排气容积的不同特定工作点(operating-point-specific)的需求概况(demand profile)引起的，特别是首先具有相对较小排气量的小容积以便实现脉冲增压，以及其次 具有相对较大排气量的尽可能大的容积以便消除压力峰值并且以便在冲压进气增压情况 下提供仅稍微变化的排气压力。在相对较小排气量时，至少一个可活化的排气容积仍保持关闭，从而涡轮上游的 排气容积通过单个的排气管道的部分容积构成，其还包括总排气管道，且如果适当，则还包 括歧管的部分排气管道，在各个气缸的排气管道合并情况下，可形成所述歧管，下面将进一 步详细说明。因此，根据本发明，由排气歧管的整合所引起的靠近发动机的涡轮布置，允许具有较小排气量的脉冲增压，其利用压力峰值在排气排放系统中传播，并因此在低涡轮转速下 有高的涡轮压力比。具有相对较大排气量、被认为不利的压力波动通过活化至少一个附加的排气容积 而可被削弱即减缓，且最好甚至消除。这里，涡轮上游的排气容积扩大，这通过提供附加容 积，其中排气能在该附加容积内传播，或通过随着体积的增加同时加长排气管道来实现，关 于优选实施例的描述下面将做进一步详细说明。本发明所基于的第一个目的，是特别提供了具有根据背景技术的涡轮的气缸盖， 其优选工作于具有相对较大排气量，而无需将涡轮布置成靠近发动机(而这种靠近发动机 的布置对应相对较小排气量是有利的)，因此该目的可被实现。根据本发明的气缸盖中，至少两个气缸的排气管道被合并形成总排气管道，从而 在该气缸盖内形成一体式的排放歧管。在这方面，气缸盖的实施例具有例如直列布置的四 个气缸，其中外汽缸的排气管道和/或内汽缸的排气管道在各种情况下被合并形成总排气 管道，这样的气缸盖同样是根据本发明的气缸盖。具有两个总排气管道的后一个实施例适于装有不止一个涡轮或当使用双流式涡 轮时的内燃发动机，在该双流式涡轮中入口区有两个进气管，在所述两个进气管内开有汽 缸的排气管道，所述排气管道成组结合。多流式涡轮能使气缸的排气管道成组地合并成为可能，并且使成组结合的所述排 气管道彼此分离地供给涡轮成为可能。这里，排气管道以在其中的动态波动现象不能彼此 削弱的这种方式被优选地组合即合并。为了此目的，内燃发动机优选具有四个或更多的气 缸。多功能的汽车发动机的脉冲增压通常以这种方式实现，因此在低转速时提供了较大的扭矩。然而，这样的实施例尤其是有利的，即气缸盖的所有气缸的排气管道在该气缸盖 中被合并形成单一的即公共的总排气管道。在该实施例中，排气脉冲也能被用于脉冲增压， 其在机动客车中通常以这种方式实现。根据本发明的气缸盖尤其适于增压式内燃发动机，在该增压式内燃发动机中由于 在排气排放系统中相对高的最大气缸压力和压力波动表现尤为突出，排气量变化会更加剧 烈，致使现有技术中已知的由在内燃发动机运行过程中产生的不同排气量所引起的问题是 特别显著的。因此这样的实施例是有利的，即在该实施例中涡轮是排气涡轮增压器的组成部 分。气缸盖的进一步的优选实施例与从属权利要求联系起来说明。气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中至少一个可活化的排气容积包括一侧打 开的并且能经由连接管道与排气管道相连即可活化的气体容积。具有相对较大的排气量时，优选涡轮上游较大的即增加的排气容积以便减缓排气 管道中的压力脉冲并且实现冲压进气增压(ramsupercharging)。根据本发明，这可通过提 供附加的容积来实现，根据本实施例，该附加的容积通过一侧打开即排气不能流过的气体 容积构成。一侧打开的气体容积其特征是在一段时间延迟后已经流入的气体再次从该气体 容积中逸出，即从所述气体容积涌出，并且仅在一定的时间内可被收集或储存。
这样的事实也可有利地被利用——利用在一侧打开的气体容积的合理设计——借助于涌现的附加的排气流来进一步减缓排气管道中的压力波动，即，使存在于排气排放 系统中的压力变平稳。这里，利用这个事实，即穿过排气管道道的压力波动随反应管道、线 路或一侧打开的容积的打开或关闭末端的波动而传播。于是排气管道中的排气流和排气压 力是由传播和反射的排气流或压力波叠加引起的。这里，气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中整合到气缸盖的腔体构成了一侧 打开的气体容积。一侧打开的气体容积的这种设计导致了紧凑设计并且确保了全部驱动单 元的密集封装，这是由于可活化的排气容积被整合到气缸盖中。所述的方法尤其适合于在其中涡轮的涡轮壳体至少部分整合到气缸盖的实施例， 因而气缸盖和至少部分涡轮壳体形成了单一部件。例如以贮存器形式存在的气缸盖外部的 附加的排气容积的布置将很难实现涡轮如此紧靠气缸盖的这种布置。气缸盖和涡轮壳体的整体式设计的优势是由于省略不必要的连接元件而产生的。 从原则上说，气密、高热负荷的结构和气缸盖与涡轮之间的高成本的连接因此可省掉。气缸盖和涡轮壳体在本文可作为铸造部件构成，由例如能引起尤为明显的重量减 轻的铝、或铸铁、或其他铸造材料构成。然而气缸盖的实施例同样是有利的，在该实施例中气缸盖外部提供的贮存器形成 了一侧打开的气体容积。所述的实施例能改造市场上已有的内燃发动机。为了这个目的， 于是在气缸盖外部提供贮存器是必要的，经由连接管道该贮存器与涡轮上游的总排气管道 相连接。然而，通过腔体的整合，本实施例还适于不进一步使气缸盖的结构设计复杂化，其 中该气缸盖已承受热和/机械高负载。如果至少一个可活化的排气容积包括气体容积，该气体容积一侧打开的并且能经 由连接管道与排气管道相连接即活化，则气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中关闭元 件被提供在连接管道中，通过致动该关闭元件，一侧打开的气体容积能被活化或去活化。利用该关闭元件，连接管道的流体横截面是可改变的；特别地，连接管道可打开即 活化排气，以及封闭即去活化排气。实施例是有利的，在该实施例中关闭元件是阀门、滑动件、风门等等。实施例是有利的，在该实施例中关闭元件优选借助于内燃发动机的发动机控制器 而被电气控制、液压控制、气动控制、机械控制或电磁控制。关闭元件优选能以或被完全关闭或完全打开的两级方式进行切换，其使控制简化 并且尤其提供了成本优势。然而该关闭元件还可以连续可变的方式切换以便防止在驱动该 关闭元件的过程中突然的扭矩下降或扭矩增加，即从脉冲增压转变成冲压进气增压或者反 之。快速开关的关闭元件，尤其是其开关频率有对应于内燃发动机转速的数量级的关 闭元件，可被针对性地用来模拟出现在气缸的单一工作循环且在排气管道中传播的压力 波，即模拟涡轮上游排气管道中的压力分布图。气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中一侧打开的气体容积有大于连接管道的 最大横截面。气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中至少一个活化的排气容积包括气体容积，排气能流过该气体容积并且通过致动调整元件其能与排气管道连接以及在活化状态下其形成了部分排气排放系统。如果必要，关于在连接管道中提供的关闭元件已经论述的内 容也类似地适用于调整元件，因此参考相关关闭元件的部分描述。在本实施例中，一旦从脉冲增压转变成冲压进气增压，不仅附加的容积被提供，排 气能流过的气体容积也被提供，当气体容积活化时其成为排气排放系统的一部分。本文，由于所述的排气管道的容积扩大因而至少一个排气管道有利地变长。为此，实施例是有利的，在该实施例中在两侧都是打开的管道区段形成排气能流 过的气体容积，同时该管道区段与排气管道相连并且在活化状态下增加了所述排气管道的 长度。在本发明的范围内，排气管道的长度表示排气口和涡轮之间的距离。在本文中，实施例是有利的，在该实施例中总排气管道在涡轮上游分成通向涡轮 的两个不同长度的排气管道，其中相对长的排气管道包括在两侧都打开的并且能与总排气 管道相连的管道区段。在所述实施例中，涡轮上游的容积的扩大是由不同长度的两个排气管道之间的长 度差引起的，即由于从短的排气管道到相对长的排气管道的变化引起的。根据所述实施例 的一个改进，相对长的排气管道可同时有相对大的流量横截面，因而由于活化所产生的容 积扩大更加突出。这里，实施例是有利的，在该实施例中，总排气管道分成两个螺旋形排气管道，相 对长的排气管道包括在两侧都是打开的并且能与总排气管道相连的管道区段。所述实施例 适于其入口区包括螺旋形壳体或蜗杆形壳体的涡轮。气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中每个气缸有至少两个排气口用于从气缸 排放排气。在排放充气交换过程中产生的排气的过程中，主要目的是尽快打开最大可能的 流量横截面以便确保排气的有效排放，因此提供超过一个的排气口是有利的。本文，气缸盖的实施例是有利的，在该实施例中首先在至少两个气缸的部分排气 管道合并形成总排气管道之前，每个气缸的至少两个排气口的排气管道合并形成与气缸相 连的部分排气管道。所有排气管道的总长度以这种方式缩短。分级合并排气管道以形成总排气管道也 有助于更加紧凑即气缸盖的更小的体积设计，因而尤其有助于发动机机舱重量的减小和更 加有效的封装。然而气缸盖的实施例也可是有利的，在该实施例中每个气缸有将排气排放出气缸 的排气口。所使用的涡轮可具有通过调节能适应内燃发动机的各个工作点的变几何涡轮。本 文，影响流向的导向叶片被布置在涡轮的入口区。与旋转叶轮的转子叶片相比，导向叶片不能与涡轮的轴一起旋转。如果使用具有 可变几何的涡轮，适当布置导向叶片使其静止，但并不是使其完全不动，而是围绕它们的轴 使其可旋转从而能影响接近旋转叶片的流体。相反，如果涡轮有固定的、不变的几何结构，导向叶片被布置在入口区以便使其不 仅仅是静止的，而且还完全不动，即严格固定。本发明所基于的第二部分目的，特别是详细说明运行具有以上所述实施例的气缸 盖的内燃发动机的方法的目的，通过一种方法实现，在该方法中如果内燃发动机的排气量超过预先可限定的排气量，至少一个可活化的排气容积与在至少两个气缸与涡轮之间的排 气管道相连。与根据本发明的气缸盖有关的论述同样适用于根据本发明的方法。如果根据本发明的气缸盖被用于具有量调节的内燃发动机，在该内燃发动机中载 荷通过新鲜混合气物的量来控制，根据本发明的该方法意味着在内燃发动机运行过程中， 至少一个可活化的排气容积与在至少两个气缸与涡轮之间的排气管道相连，如果假定有固 定转速，内燃发动机的载荷超过预先可限定的载荷，因而在所述类型的内燃发动机中，排气 量相当于载荷，同时排气量随着增加的载荷而增加并且随着减小的载荷而减小。相反，如果内燃发动机是基于质量调节，在该内燃发动机中载荷通过新鲜混合气 的成分来控制并且排气量实质上仅因转速而不同，即与转速成比例，于是根据本发明运行 所述内燃发动机的方法，如果内燃发动机的转速超过预先可限定转速，至少一个可活化的 排气容积与在至少两个气缸与涡轮之间的排气管道相连，因而在该情况下，排气量随着增 加的转速而增加并且随着减小的转速而减小。如果适当的话，必须考虑内燃发动机是增压的。仅当内燃发动机的排气量超过预先可限定的排气量并且在预先可限定的时间段 At中远大于预先可限定的排气量时，方法变型是有利的，在该方法变型中至少一个可活化 的排气容积与排气管道相连。介绍可活化的排气容积的另外的活化条件旨在防止在脉冲增压与冲压进气增压 之间过度的频率模式改变，尤其是如果排气量仅短暂地超过预先可限定的排气量并且然后 再次下降，或在没有超过需要转变到冲压进气增压情况下围绕排气量的预先可限定的值波 动，而转变成冲压进气增压。相似的方法被有利地用来从冲压进气增压转变到脉冲增压，即用于去活化至少一 个可活化容积。
基于根据图la、lb、2a和2b的两个示例性实施例，本发明将在下面详细地描述，其 中图Ia示意地表示具有处于去活化状态的可活化的排气容积的气缸盖的第一个实 施例；图Ib示意地表示图Ia所述的气缸盖的实施例，其具有处于活化状态的可活化的 排气容积；图2a示意地表示气缸盖的第二个实施例，该气缸盖具有处于去活化状态的可活化的排气容积，以及；图2b示意地表示图2a所述的气缸盖的实施例，其具有处于活化状态的可活化排气容积。参考符号1.气缸盖2.涡轮3.气缸
4a.排气口4.排气管道5.排气排放系统6.排气歧管7.总排气管道7a.短排气管道7b.长排气管道8.可活化的排气容积9. 一侧打开的气体容积10.连接管道11.腔体12.关闭元件13.排气能流过的气体容积14.调整元件15.两侧是打开的管道区段16a.短螺旋形排气管道16b.长螺形旋排气管道17.涡轮壳体18.叶轮
具体实施例方式图Ia示意地表示具有处于去活化状态的可活化排气容器8的气缸盖1的第一个 实施例。气缸盖1有三个直列布置的气缸3。在充气交换过程中从气缸3排出的排气经由 排气排放系统5排出。为了此目的，每个气缸3有通过排气管道4相连的排气口 4a。该三 个气缸3的排气管道4在气缸盖1内合并形成总排气管道7，从而形成一体式的排气歧管 6。在该排气歧管6的下游，由于歧管6的整合，涡轮2被布置在总排气管道7中，涡轮2紧 靠发动机布置是可能的，即与气缸盖1直接相邻。以这种方式，涡轮2上游的较小的排气容 积可实现，这种方式相对于较小排气量是有利的，因为较小排气量促使脉冲增压。在图Ia所述的实施例中，可活化(可使用)的排气容积8包括气体容积9，该气 体容积9 一侧开口并且通过与气缸盖1结合为一体的腔体11构成，以及其能经由连接管道 10与涡轮2上游外汽缸3的排气管道4相连，并且因此能被致动。一侧开口的气体容积9 有大于连接管道10的最大的横截面。用作关闭元件12的风门在连接管道道10中被提供，通过驱动该风门一侧打开的气体量9能被活化(被使用)或去活化(不被使用)。在本实例中，关闭元件12被设计以便其能以两级方式被切换并且因而或被完全 关闭(见图la)或完全打开(图lb)，在活化状态(见图lb)，关闭元件12为排气打开连接 管道10，以及在去活化状态(见图la)，所述的关闭元件12关闭连接管道10，绝对气密的封 闭是不需要的。
图Ib示意地表示了图Ia所述的气缸盖1的实施例，其中可活化的排气容积8处于 活化状态。相对于图Ia所述的切换状态仅有的区别将被解释，由于此原因另外引用图la。 相同的参考符号用于相同的部件。与图Ia所述的切换状态相比，可活化的排气容积8在图Ib中被活化，即与气缸 盖1为一体的腔体9经由连接管道10与排气歧管6相连。为了这个目的，关闭元件12以 某种方式切换使连接管道10打开，并且排放排气。以这种方式，涡轮2上游的排气容积变 大，其对于相对较大的排气量是优选的以便减缓排气管道4、7中的压力脉动并且实现冲压 进气增压。
图2a示意地表示了气缸盖1的第二个实施例，其具有处于去活化状态的可活化的 排气容积8。布置在总排气管道7中的涡轮2有涡轮壳体17。排气通过螺旋形入口区供给叶轮 18。该总排气管道7将涡轮2上游即叶轮18的上游分成通向涡轮2的不同长度的两个螺 旋形排气管道7a、7b、16a、16b。通过致动布置在总体排气管道7中并且在本例中被设计为 枢转安装的风门的控制部件14，短的排气管道7a、16a或长的排气管道7b、16b被活化，即与 总排气管道17相连并且提供排气。假定具有相同尺寸的线性横截面，则涡轮2上游体积的扩大是由不同长度的两个 螺旋形排气管道16a、16b之间的长度差造成的。在图2a所示的实施例中，可活化的排气容积8因而包括气体容积13，通过致动调 整元件14排气能流过该气体容积13并且该气体容积13能与总排气管道17相连接，以及 在活化状态下，该气体容积13构成了部分排气排放系统5。排气能流过的气体容积13这里通过管道区段15形成，该管道区段15在两侧都 是打开的并且在活化状态下其增加了总排气管道7的长度并且其是长螺旋形排气管道7b、 16b的部分。通过去活化如图2a所示的长螺旋形排气管道7b、16b，总排气管道7与短的螺旋形 排气管道7a、16a相连接并且实现了涡轮2上游的小的排气容积，这样适于小的排气量或脉 冲增压。图2b示意地表示图2a所述的气缸盖1的实施例，其中排气容积8被活化。相对 于图2a所述的切换状态仅有的区别将被解释，由于此原因另外引用图2a。相同的参考符号 用于相同的部件。与图2a所示的切换状态相比，可活化的排气容积8在图2b中被活化。控制元件 14被切换，即风门被枢转，以此种方式总排气管道7与长螺旋形排气管道7b、16b相连接。 以这种方式，涡轮2上游的排气容积被扩大，为了具有相对大的排气量的冲压进气增压其 有利于减缓排气管道7、7b中的压力脉冲。
权利要求
一种具有涡轮(2)的气缸盖(1)，该气缸盖具有至少两个气缸(3)，其中每个气缸(3)具有经由排气排放系统(5)将所述排气排出所述气缸(3)的至少一个排气口(4a)，为了此目的，每个排气口(4a)通过排气管道(4)相连，并且在该气缸盖中至少两个气缸(3)的所述排气管道(4)合并从而在所述气缸盖(1)内形成总排气管道(7)以形成一体式的排气歧管(6)，而所述涡轮(2)布置在所述总排气管道(7)中，其中至少一个可活化的排气容积(8)被提供，所述排气容积(8)可与在所述至少两个气缸(3)与所述涡轮(2)之间的排气管道(4、7)相连接。
2.根据权利要求1所述的气缸盖(1)，其中所述至少一个可活化的排气容积(8)包括 一侧打开的并且能经由连接管道(10)与排气管道(4、7)相连即活化的气体容积(9)。
3.根据权利要求2所述的气缸盖(1)，其中整合在所述气缸盖(1)中的腔体(11)形成 了一侧打开的所述气体容积(9)。
4.根据权利要求2所述的气缸盖(1)，其中提供在所述气缸盖(1)外部的贮存器形成 了一侧打开的所述气体容积(9)。
5.根据权利要求2到4中的任一个权利要求所述的气缸盖(1)，其中关闭元件(12)被 提供在所述连接管道(10)中，通过所述关闭元件(12)的致动，一侧打开的所述气体容积 (9)可被活化或去活化。
6.根据权利要求2到5中的任一个权利要求所述的气缸盖(1)，其中一侧打开的所述 气体容积(9)有大于所述连接管道(10)的最大横截面。
7.根据权利要求1所述的气缸盖(1)，其中所述至少一个可活化的排气容积(8)包括 气体容积(13)，排气可流过所述气体容积(13)并且通过对调节元件(14)的致动可与排气 管道(4、7)相连，以及在活化状态所述气体容积(13)形成了部分排气排放系统(5)。
8.根据权利要求7所述的气缸盖(1)，其中两侧都打开的管道区段(15)形成了所述气 体容积(13)，排气可流过所述气体容积(13)，所述管道区段(15)可连接到排气管道(4、7) 以及在活化状态增加了所述排气管道(4、7)的长度。
9.根据权利要求8所述的气缸盖(1)，其中所述总排气管道(7)在所述涡轮(2)的上 游分成不同长度的两个排气管道(7a、7b)，所述排气管道(7a、7b)都通向所述涡轮(2)，其 中所述相对长的排气管道(7b)包括所述管道区段(15)，该管道区段(15)两侧都是打开且 可与所述总排气管道(7)相连。
10.根据权利要求9所述的气缸盖(1)，其中所述总排气管道(7)分成两个螺旋形排气 管道(16a、16b)，其中所述相对长的排气管道(7b、16b)包括所述管道区段(15)，管道区段 (15)两侧都是打开的且可与所述总排气管道(7)相连。
11.运行具有气缸盖(1)的内燃发动机的方法，具有至少两个气缸(3)的气缸盖，其 中每个气缸(3)具有经由排气排放系统(5)将排气排出所述气缸(3)的至少一个排气口 (4a)，为此每个排气口(4a)通过排气管道(4)相连，并且在所述气缸盖中，至少两个气缸 (3)的所述排气管道(4)合并形成总排气管道(7)，从而在所述气缸盖(1)内形成一体式排 气歧管(6)，而所述涡轮(2)布置在所述总排气管道(7)中，其中如果所述内燃发动机的所 述排气量超过预先可限定的排气量，则所述至少一个可活化的排气容积(8)与在所述至少两个气缸(3)与所述涡轮(2)之间的排气管道(4、7)相连。
12.根据权利要求11所述的方法，其中仅当所述内燃发动机的所述排气量超过预先可 限定的排气量并且在预先可限定的时间段At中大于所述预先可限定的排气量时，所述至 少一个可活化的排气容积(8)与所述排气管道(4、7)相连。
全文摘要
本发明涉及具有涡轮(2)的气缸盖(1)，该气缸盖有至少两个气缸(3)，其中每个气缸(3)有经由排气排放系统(5)将排气排出气缸(3)的至少一个排气口(4a)，为此，每个排气口(4a)通过排气管道(4)相连，并且在该气缸盖中至少两个气缸(3)的排气管道(4)合并形成总排气管道(7)，从而在该气缸盖(1)内形成整体的排气歧管(6)，而涡轮(2)布置在该总排气管道(7)中。本发明还涉及用来运行具有所述类型的气缸盖(1)的内燃发动机的方法。
文档编号F02F1/24GK101825035SQ20101011952
公开日2010年9月8日 申请日期2010年2月20日 优先权日2009年2月18日
发明者K·库尔贝奇 申请人:福特环球技术公司