[发明专利]带双集成排气歧管的内燃发动机汽缸盖及发动机操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及在安装端面可连接到汽缸体的汽缸盖，具有至少部分地集成在汽缸盖 中的冷却剂套管(coolant casing)和至少两个汽缸，每个汽缸具有从该汽缸释放出 排气的至少一个排气口和邻接每个排气口的排气管，其中至少两个汽缸以每组具有至 少一个汽缸形成两组的方式配置，及每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况下在汽缸 盖中结合成一个整体排气管以便形成集成的排气歧管。本发明还涉及操作具有上述类 型的汽缸盖和至少三个汽缸的内燃发动机的方法。

背景技术

在本发明的范围内，术语“内燃发动机”包括柴油发动机、汽油发动机、以及混 合动力内燃发动机。

内燃发动机具有汽缸体和汽缸盖，该汽缸体和汽缸盖彼此连接以形成单独的汽 缸，即燃烧室，提供用于在汽缸盖和汽缸体中的连接的孔。在安装关系中，汽缸体和 汽缸盖以孔相互对齐的方式通过其相互叠加的安装端面相对于彼此设置。通过插入且 旋紧在汽缸盖和汽缸体的孔中的螺栓形成连接。

汽缸体具有接收活塞或汽缸筒的相应多个汽缸孔。活塞在汽缸筒中轴向上可移动 地受向导且与汽缸筒和汽缸盖一起形成内燃发动机的燃烧室。燃烧室因而在每种情况 下由活塞、汽缸筒及汽缸盖共同界定和配置。为密封燃烧室，通常在汽缸体和汽缸盖 之间设置密封垫圈(gasket)。

汽缸盖通常用来接收气门驱动。为控制进气的变化，内燃发动机需要控制部件和 执行这些控制部件的执行装置。在进气变化方面，通过排气口排出燃烧气体，通过进 气口充填燃烧室即引进新鲜混合物或新鲜空气。为控制进气的变化，在四行程内燃发 动机中，使用的控制部件实际上是专门的提升阀，当内燃发动机操作时，执行振荡提 升运动，从而开启和关闭进气口和排气口。移动气门所需的气门执行机构包括气门本 身称为气门驱动。

气门驱动的目的是在适当时刻开启和关闭燃烧室的进气口和排气口，目标是实现 尽可能大的流动横截面的快速开启，以便保持在流入和流出气流中的节气门损耗较 低，并确保尽可能较佳地向燃烧室充填新鲜混合物，或有效地即完全释放排气。因此， 根据现有技术，燃烧室通常和逐渐增加地装备有两个或多个进气口和排气口。

通向进气口的进气道和邻接排气口的排气道或排气管根据现有技术至少部分地 集成在汽缸盖中。若汽缸具有两个或多个排气口，单个汽缸的排气口的排气管通常结 合成属于该汽缸的排气支管，排气支管然后能够结合成一个共同的整体排气管或成组 为两个或多个整体排气管。在本发明的范围内，排气管结合成整体排气管称为排气歧 管。

在歧管的下游，若合适的话排气然后供给到排气涡轮增压器的涡轮和/或到一个 或多个排气处理系统。

在该背景中，一方面试图设置一个或多个排气涡轮增压器尽可能接近内燃发动机 的排气口，以便可以最佳地使用通过排气压力和排气温度精密地确定的热排气的排气 焓，及以便确保涡轮增压器的快速响应特性。另一方面，到各种排气处理系统的热排 气路径还可以尽可能短，以便排气在短时间内冷却，排气处理处理系统尽可能快地达 到其操作温度或起燃温度，特别地在内燃发动机的冷起动之后。

因此，在这点上，基本的目标是最小化在汽缸的排气口和排气处理系统之间或在 汽缸的排气口和排气涡轮增压器或涡轮之间的排气管的部分的热惯性，且这可以通过 减少该部分的质量和长度实现。

为达到上述目标，根据现有技术的解决方法的一个方案，排气管在汽缸盖中结合。 此外，该措施允许尽可能紧密地设置驱动单元的组装。汽缸的排气管在其中结合的汽 缸盖也是本发明的主题。

此外，在根据本发明的汽缸盖中，至少两个汽缸以每组具有至少一个汽缸形成两 组的方式配置，每个汽缸组的汽缸的排气管在每种情况中在汽缸盖中结合成一个整体 排气管以便形成集成的排气歧管。汽缸盖在该情况中附加地具有不属于汽缸组的汽 缸，在该情况中汽缸组还可以仅包括一个单个汽缸。

排气管成组的结合即具有两个整体排气管尤其提供了有利地向并联设置的两个 排气涡轮增压器或双入口涡轮供应排气的可能性，这在下文更详细处理。

然而，具有集成的排气歧管的汽缸盖比装备有外部歧管的常规的汽缸盖经受更高 的热负载，因此具有增加的冷却需求。