废气涡轮增压器组件和内燃机的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的废气涡轮增压器组件和具有该废气涡轮增压器组件的内燃机。这样的用于内燃机的废气涡轮增压器组件包括三个废气涡轮增压器，以用于内燃机的增压并且用于布置在马达的马达上侧之上，其中，废气涡轮增压器组件具有带有高压废气涡轮增压器的高压级和带有第一和第二低压废气涡轮增压器的低压级和带有高压引导部和低压引导部的废气引导部，其中，废气引导部此外具有高压级支路。也就是说，三个废气涡轮增压器当前包括第一和第二低压废气涡轮增压器和高压废气涡轮增压器。

背景技术：

1、us 2017/0356399 a1示出一种具有两个废气涡轮增压器的废气涡轮增压器组件。在内燃机中，众所周知，废气涡轮增压器用于提高功率；对此基本上存在一连串不同的可行方案并且视可行方案而定存在着废气涡轮增压器组件的涡轮增压器的相应的多种布置可行方案；这尤其符合如下情况，其实现两级增压并且其具有数量多于两个的废气涡轮增压器。

2、例如，具有分级增压的内燃机本身是已知的，其中(如在de 10 2012 206 385 a1中所描述的那样)设置有基础废气涡轮增压器和切换废气涡轮增压器；在此，根据废气阀门或类似的废气切换机构和增压空气阀门或类似的增压空气切换机构的位置来接通或断开废气涡轮增压器。

3、从de 10 2008 052 167 a1的另一情况中已知的是，在废气歧管中能够设置有关闭元件，由此，废气能够与不同的气缸分离地被输送给第一和第二高压涡轮机。

4、基本上还已知的是，在两级增压(也就是说，具有高压级和低压级的增压)中，借助所谓的支路线路来绕过(umgehen)高压级。

5、此外，在对其的变型方案中，能够将废气引回或直接输送给低压级，或者高压或低压级能够设有所谓的废气门(waste-gate)，以便将废气例如直接输送给废气再处理部。

6、现在，de 195 24 566 c1关于具体的废气涡轮增压器组件示出另一种具有在此示例性地引用的废气涡轮增压器的组件的内燃机，所述废气涡轮增压器布置在载体壳体中；在此，具体地，废气涡轮增压器的涡轮机相应处于载体壳体之内，并且废气涡轮增压器的压缩机处于载体壳体之外。通过共同的废气输送部，涡轮机并行地被加载以废气。在废气已经通流涡轮机之后，其在集流管中汇合。这种布置方案如下地选择，使得废气从对置的涡轮机聚集。由此造成集流管的相对大的结构长度。载体壳体的外部尺寸由所应用的废气涡轮增压器的数量并且由其大小并且由废气输送部的大小或集流管的大小得出。在de 19524566c1中所示出的集流管当前形成为叉形管并且其在此示例性地应该理解为基本的构造形式，以说明在当前申请中什么应该被理解为叉形管；即一般是具有例如呈y形状的分支的经分支的管。

7、在实践中，这种废气涡轮增压器组件(必要时具有载体或者完全地或部分地在具有输送部和引出部的载体壳体中)增设在内燃机的马达的马达上侧上。由此，使内燃机的结构空间需求增大。尤其在用于轮船或军用车辆的内燃机中(但并非仅在这些情况中)，结构空间需求的增加可能是有问题的。

8、在de 40 16 214 c1中的废气涡轮增压器彼此相邻地固定在气密的箱子的侧壁处，其中，废气涡轮增压器的涡轮机壳体处于箱子之内，并且废气涡轮增压器的压缩机壳体处于箱子之外。借助于在中间的废气涡轮增压器的废气出口处布置在其上的废气分流器，废气涡轮增压器能够在废气侧进行换向。根据废气分流器的位置得出仅仅借助高压废气涡轮增压器的单级增压空气压缩或得出通过串联高压废气涡轮增压器和两个低压废气涡轮增压器的两级增压空气压缩。借助可根据废气分流器的位置进行使用的高压废气涡轮增压器的两级增压基本上是已知的；然而，在此还需要改善废气涡轮增压器的布置。

9、三个废气涡轮增压器的有利的布置(就此而言，简言之，按照三角形定向并且对称地在一个平面中进行布置)已经被证实；这在wo 2004/013472a1中针对另一种具有第一和第二废气涡轮增压器的内燃机提出，所述第一和第二废气涡轮增压器布置在共同的载体壳体中。设置成，两个废气涡轮增压器如下地布置，使得所述两个增压器轴线相对于彼此处于从55°至100°的角度范围中并且处于相同的平面中。在内燃机中，在载体壳体之内附加地布置有第三废气涡轮增压器。第三废气涡轮增压器的增压器轴线处于与和第一和第二废气涡轮增压器的增压器轴线相同的平面中。第三废气涡轮增压器的增压器轴线将该角度分为两个相同的角度范围，也就是说，例如为50°。通过支路从第一和第二空气输送部中出来的未压缩的空气被输送给第三废气涡轮增压器的压缩机轮。通过第三废气涡轮增压器的涡轮机轮通流第三废气涡轮增压器的废气被导入到集流管中。由压缩机轮运输的增压空气被输送给共同的增压空气引导部；其在此例如在v形地布置的气缸之间(在马达的气缸v形中)的v形的自由空间中布置在中间。

10、所述布置在中间的废气涡轮增压器的废气被引导到共同的集流管中。用于第一和第二废气涡轮增压器的废气系设有用于分级连接的废气阀门。在集流管中布置有两个废气阀门，以用于将第一和第二废气涡轮增压器解除激活。此外，由此，在集流管的短的结构长度的情况下得到所述两路废气流的少涡流的聚集以及得到内燃机的紧凑的外部尺寸。

11、现在，从ep 0 710 770 a1中已知一种具有载体壳体和带有三个废气涡轮增压器的废气涡轮增压器组件的内燃机。三个废气涡轮增压器的增压器轴线处于相同的平面中，所述第一涡轮机壳体的废气排出部与第二和第三涡轮机壳体的废气进入部连接。第二和第三废气涡轮增压器对称地布置在高压废气涡轮增压器的对置的侧上，其中，其增压器轴线相对彼此成角度。通过向上引导的废气线路，废气在通流第二和第三废气涡轮增压器之后流到集流线路中。压缩机壳体能够关于载体壳体以任何任意的角度进行取向。

12、也就是说，开头所提及的类型的用于布置在马达的马达上侧上的用于内燃机的废气涡轮增压器组件包括三个废气涡轮增压器以对内燃机进行增压(例如以ep 0 710 770a1的类型)，其中，废气涡轮增压器组件具有带有高压废气涡轮增压器的高压级和带有第一和第二低压废气涡轮增压器的低压级并且具有带有高压引导部并且带有低压引导部的废气引导部。

13、de 10 2012 020 243 a1也示出一种具有带有载体壳体的三个废气涡轮增压器的涡轮增压器组件，所述载体壳体用于废气涡轮增压器组件以固定在内燃机处，所述涡轮增压器组件具有固定区域用于将载体壳体机械地固定在内燃机处，并且具有第一固定法兰用于将高压废气涡轮增压器的涡轮机机械地固定在载体壳体处，具有第二固定法兰用于将第一低压废气涡轮增压器的涡轮机机械地固定在载体壳体处，并且具有第三固定法兰用于将第二低压废气涡轮增压器的涡轮机机械地固定在载体壳体处。

14、对此，证实的是，致动器(如例如以如在de 10 2008 052 167 a1中所示出的类型的关闭元件)靠近马达的气缸座的布置方案存在缺点，即使当这可能适合于结构空间时。尤其对于阀门元件的布置，所述阀门元件涉及废气流在靠近从马达空间中出来的废气导出部处的分配部或支路，已经证实的是，其承受典型地高的振动负载。这不仅对于致动器本身来说而且首先对于致动器的转动的和可运动的部分来说(如例如阀门)均呈现出相对高的负载。所述负载首先还基于致动器(在马达缸体的边缘处)的外部长度由于在此处较高的运动幅度而加强地出现。此外，致动器或废气阀门越靠近气缸座，由于废气脉冲产生的很高的脉冲力在靠近气缸的位置处就越强。

15、由此，完全具有挑战性的是，实现一种用于废气涡轮增压器组件的紧凑的结构形式，其一方面在相对于持续的动态负载的稳定性方面被优化并且另一方面但是还实现致动器、尤其废气阀门的集成，其中，振动负载(尤其由于废气脉冲或阀门位置的振动负载)相对小地出现。

16、证实的是，已是轻微的但尤其在这种情况下相对高的结构部件负载如其在现有技术中所出现的那样(如例如在de 10 2008 052 167 a1的关闭元件中)不仅对于致动器的可运动的部件来说而且还通常对于在涡轮增压器组件中的支座和连杆本身来说均能够导致，这种结构部件的相对贵的使用仍然导致结构部件寿命的降低。

17、us2014/0182290 a1示出一种根据权利要求1的前序部分的废气涡轮增压器组件；在此，用于与涡轮增压器一起应用的废气壳体包括空心体并且具有两个彼此对置的壁部，所述壁部沿着空心体的第一和第二主维度进行延伸并且其以空心体的较小的尺寸与彼此间隔开，其中，空心体界定空腔和入口喷嘴，所述入口喷嘴沿着空心体的较小的维度打开到空腔中。该壳体此外包括出口喷嘴，其从空腔沿着空心体的主维度中的一个主维度打开。

18、在此在图3中所示出的入口中间级引导结构组合件包括高压涡轮机入口通道和入口支路分配器，其将高压涡轮机入口通道与出口歧管连接。入口中间级引导结构组合件还包括涡轮机中间级引导部，其将高压涡轮机的出口与到低压涡轮机的入口支路分配器连接。

19、入口支路分配器通过支路阀与涡轮机中间级引导部连接并且与通常萝卜形的分流器/喷射器连接，如这在us2014/0182290 a1的图5中所示出的那样。整个入口中间级引导组件在柴油马达处通过中间级引导支架并且通过螺纹紧固件进行装配，所述螺纹紧固件通过孔眼被插入，所述中间级引导支架一件式地构造在高压涡轮机入口引导部处。所述废气涡轮增压器组件也是还可改善的。

20、有价值的是，将关于废气涡轮增压器组件的生命周期成本(lcc)尽可能保持得小。

技术实现思路

1、就此而言，开始本发明，其任务是，说明一种装置，即说明一种废气涡轮增压器组件和内燃机，所述废气涡轮增压器组件(包括三个废气涡轮增压器)与高压级和低压级一方面被设计成紧凑且稳定的并且此外，在用于高压级支路的致动器中的结构部件负载被保持得小。尤其应该说明如下废气涡轮增压器组件，其(在虽然如此期望地使废气涡轮增压器组件靠近马达缸体的情况下)实现，对于高压级支路线路来说，尽可能将对于所提及的具有在低压和高压级中的三个废气涡轮增压器的废气涡轮增压器组件的支路调整环节的负载保持得小。

2、所述任务在装置方面通过根据权利要求1的废气涡轮增压器组件来解决。

3、本发明从用于内燃机的废气涡轮增压器组件出发，其包括三个废气涡轮增压器以用于内燃机的增压并且用于布置在马达的马达上侧之上，其中，废气涡轮增压器组件具有带有高压废气涡轮增压器的高压级和带有第一和第二低压废气涡轮增压器的低压级并且具有带有高压引导部和低压引导部的废气引导部。

4、在此，本发明涉及一种废气涡轮增压器组件，其中，废气引导部此外具有高压级支路。

5、在此，设置成，

6、-低压引导部具有在高压级的高压废气涡轮增压器与低压级的第一和第二低压废气涡轮增压器之间的叉形管，并且

7、-高压引导部具有马达废气引导部和高压级支路线路，其中，高压级支路线路在第一侧上联接到马达废气引导部处并且在第二侧上联接到叉形管处。

8、根据本发明，设置成，

9、-高压级支路线路在叉形管之下走向的部分中具有支路调整环节。

10、因为接下来首先将作为本发明的构造方案的废气引导部作为主题，参考废气涡轮增压器组件的为了简单明了起见带有“高压引导部”和“低压引导部”的废气侧的引导部，如有可能在未具体强调的情况下，以此来指废气的引导部；也就是说，“高压引导部”是指废气引导部的高压部分并且“低压引导部”是指废气引导部的低压部分。换言之，特别在个别情况下如果要指增压空气引导部则会具体地指出，原则上基本上是描述废气引导部。

11、当前，叉形管通常是经分支的管，尤其有利地具有例如以y形状的分支。叉形管在废气侧将高压级(在叉形管的单个联接部的侧上)与低压级(在叉形管的双联接部的侧上)连接；具体地，高压涡轮机的(即高压级的高压废气涡轮增压器的)废气侧的输出部同时与第一和第二低压涡轮机的(即低压级的第一和第二低压废气涡轮增压器的)废气侧的输入部借助叉形管进行连接。

12、根据本发明的措施从如下出发，即，高压引导部(也就是说废气引导部的高压部分)具有马达废气引导部和高压级支路线路。在此，高压级支路线路在第一侧上联接到马达废气引导部处并且在第二侧上联接到叉形管处。

13、现在，证实的是，根据本发明的措施(即，所述高压级支路线路在叉形管之下走向的部分中具有支路调整环节)关于所提出的任务具有显著的优点。首先，关于调整环节(如在高压级支路线路中的关闭元件)，本发明实现了显著降低对于调整环节的负载；并且这尽管是在支路调整环节还相对靠近马达缸体进行布置的情况下。

14、一方面，在具有三个涡轮增压器的废气涡轮增压器组件的紧凑的实施方案中，尽管如此实现了在马达废气引导部中的相对较长的平衡和平静路段。此外，然而，借助在中部布置支路调整环节，也就是说，在避免长杠杆臂的情况下，实现了，对于在支路中的所述关闭元件或类似的支路调整环节和在所述高压级支路线路中的其他的致动元件来说将负载保持得相对小。

15、由此，特别有利地，能够减小生命周期成本(life cycle costs，lcc)。此外，废气涡轮增压器组件或具有带有三个废气涡轮增压器的废气涡轮增压器组件的内燃机实现了，以紧凑的外部尺寸来设计其布置方案(如有必要在载体壳体中)并且在此仍然确保了足够的且不易发生故障的冷却。

16、本发明还提出一种权利要求16的具有马达和根据本发明的废气涡轮增压器组件的根据本发明的内燃机。

17、在此，相应于本发明构造的废气涡轮增压器组件此外构造成用于布置在马达的马达上侧之上以对内燃机进行增压，并且通过进风引导部在进风侧联接到马达的至少一个气缸座处并且通过马达废气引导部在排风侧联接到马达的至少一个气缸座处。在此，废气涡轮增压器组件具有带有高压废气涡轮增压器的高压级和带有第一和第二低压废气涡轮增压器的低压级以及带有高压引导部和低压引导部的废气引导部，其中，废气引导部此外具有高压级支路，即基本上具有高压级支路线路。

18、本发明的有利的改型方案从从属权利要求中得出，并且详细地说明了用于在所提出的任务范围内以及在另外的优点方面实现上面所阐释的概念的有利的可行方案。

19、在有利的改型方案中，设置成，支路调整环节在叉形管之下走向的部分中是支路阀门，其构造成用于禁止以废气通流高压级支路线路。

20、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，支路调整环节具有调整环节致动器，其在背离叉形管的侧上布置在高压级支路线路之下地与支路调整环节功能连接。这已经被证实为用于致动器的优选的位置，从而避免杠杆力；尤其该改型方案关于所述优点基本上能够优于致动器的侧向的位置，首先但是相比于致动器的外部位置。

21、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，支路调整环节具有用于调整环节致动器的冷却联接部，其中，冷却联接部布置在背离马达上侧的侧上。冷却联接部的侧向布置(如致动器的布置)位于马达中部；这除了所提及的优点之外还实现了具有相比于致动器的外部位置相对减小的线路长度的冷却线路布局。

22、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，借助于马达废气引导部，废气能够从马达引出并且能够被输送给废气涡轮增压器组件，其中，

23、-高压废气输送部联接到马达废气引导部处，借助于所述高压废气输送部，在高压区域中的废气能够被引导到高压废气涡轮增压器。这具有如下优点，即，废气能够一同在高压下以相对短的引导路径并且由此以相对小的压力损失被输送给高压涡轮机；也就是说，效率优于在较长的高压废气输送部的情况下。

24、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，叉形管构造至第一和第二低压废气涡轮增压器的低压废气输送部，借助于所述低压废气输送部，从高压废气涡轮增压器出来的废气能够被同时输送给第一和第二低压废气涡轮增压器。

25、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，借助于联接到马达废气引导部处的高压级支路线路，在高压区域中的废气(在绕过高压废气涡轮增压器的情况下)能够直接输送给到低压级的叉形管。

26、借助叉形管和联接到马达废气引导部处的高压级支路线路能够特别优选地且紧凑地实现用于带有低压和高压级的三个涡轮增压器的紧凑的废气涡轮增压器组件的低压和高压废气引导部。

27、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，马达废气引导部作为在马达上侧上的桥接线路构造在马达上侧处的a气缸座与b气缸座之间，尤其构造为弓形的桥接线路，优选地u形地构造在a气缸座与b气缸座之间。马达废气引导部作为桥接线路的这种结构形式已经被证明为有利的。高压废气输送部有利地在u形的弓形的桥接线路的支腿或支腿弯曲部的区域中联接上，和/或高压级支路线路有利地在u形的弓形的桥接线路的基础的区域中联接上。有利地，支路线路从桥接线路远离马达上侧地向上、尤其斜向上；朝向叉形管离开。

28、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，高压级支路线路保留在a气缸座与b气缸座之间的空间区域中地在叉形管之下进行走向。在a气缸座与b气缸座之间的所述区域中，由于马达的翻转运动而侧向地作用的力是小的，因为翻转运动幅度本身小于在马达的外部区域中的翻转运动幅度；相应地，到高压级支路线路上的杠杆力在该空间区域中小于在马达的外部区域中。

29、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，高压级支路线路在中部从桥接线路离开和/或联接到叉形管的分支点处。这种布置、可以说在马达轴线上或沿着马达轴在a座与b座之间的布置以特别优选的程度将杠杆力最小化。

30、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，高压级支路线路与叉形管撑开如下平面，其基本上垂直于马达上侧，在此优选地，高压级支路线路与叉形管包围上升角，其处于30°与60°之间的范围中，优选地大于45°。所述标准有利地在考虑到废气涡轮增压器组件的结构高度和紧凑性的情况下得出。

31、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，叉形管在俯视图中具有基本上y形的构造，并且马达废气引导部的桥接线路与高压级支路线路在俯视图中具有基本上t形的构造，其中，y形的构造的主干和t形的构造的主干基本上互相处于同一平面中，尤其伴随着y形的构造的分岔和t形的构造的横梁处于对置的侧上。

32、在废气涡轮增压器组件的有利的改型方案中，设置成，每个废气涡轮增压器包括压缩机轮以及涡轮机轮，其绕共同的增压器轴线进行旋转，并且其中，第一和第二和第三废气涡轮增压器如下地布置，使得其增压器轴线处于相同的平面中，即

33、-伴随着叉形管的轴线平行于所述平面进行走向并且高压级支路线路横向于所述平面进行走向，其中，所述平面设置成基本上平行于马达上侧、尤其横向于一个面进行走向。废气涡轮增压器在三角形的角部上的布置方案优化了本身稳定的且紧凑的废气涡轮增压器组件。关于此已经被证明为特别有利的是，第一和第二低压废气涡轮增压器的所述两个增压器轴线相对于彼此处于在55°至100°之间的角度范围中，以及高压废气涡轮增压器的增压器轴线处于所述角度区域之内。