[发明专利]集成到发动机的气缸盖中的涡轮增压器

说明书

本发明涉及一种集成到发动机的气缸盖中的涡轮增压器。

涡轮增压器用于提高内燃机的效率，进而增大其功率。涡轮增压器为此具有带涡轮机轮的涡轮机和带压缩机轮的压缩机，其中，两个转轮设置在共同的轴上。在此，涡轮机轮通过所连接的内燃机的废气物质流被驱动，并且又驱动压缩机轮。压缩机对吸入的新鲜空气进行压缩，并把新鲜空气输送给内燃机。轴支撑在涡轮增压器的轴承壳体中。此外，涡轮机的涡轮机轮设置在涡轮机壳体中，压缩机的压缩机轮设置在压缩机壳体中。

这种涡轮增压器在工作中在内燃机或所连接的发动机上要满足各种不同的要求。其中的一个要求是，能承受产生的高温，这种高温例如可以由于涡轮增压器壳体中的炙热的废气物质流而产生。

在此，涡轮增压器的常见结构规定了各个壳体，这些壳体分别由与在那里产生的温度相适应的材料构成。在此，压缩机壳体往往由铝构成，而轴承壳体由灰铸铁构成，其中，轴承壳体还可以附加地用水来冷却。涡轮机壳体由于在该区域中产生的高温而通常由含有大量镍的材料构成。由于各个壳体的适应的材料各不相同，这些壳体被设计成独立的部分，这些部分相互连接，且在这种情况下还必须彼此密封。这种涡轮增压器因此在制造和安装上很繁琐。

在DE 10 2009 053 106中记载了一种涡轮增压器壳体，该涡轮增压器壳体部分地或完全地沿纵向被分成两个壳体半部，其中，涡轮增压器壳体的沿纵向分开的部分具有压缩机壳体、轴承壳体和/或涡轮机壳体。这种涡轮增压器壳体具有的优点是，工作轮即轴上的转轮以及轴的轴承装置可以预先安装，然后可以完整地装入到壳体半部中。此外，工作轮在安装到壳体半部中之前会经受工作平衡。两个壳体半部相互拧紧，且必须彼此密封。此外，DE 10 2009 053 106给出了如下启示：可以把一半或整个涡轮增压器壳体集成到发动机组中，和/或集成到所连接的发动机的气缸盖中。

本发明的目的在于，给出一种能够减小发动机重量的途径。

该目的通过一种具有在权利要求1中给出的特征的涡轮增压器得以实现。本发明的有利设计和改进在从属权利要求中给出。

本发明的优点尤其基于使用发动机的气缸盖作为涡轮机壳体。在此，气缸盖的内轮廓经过适当成型，使得该内轮廓相应于涡轮机壳体的所希望的形状。由于气缸盖同时用作涡轮机壳体，涡轮增压器的涡轮机无需额外的自己的壳体。另外，由于气缸盖同时用作涡轮机壳体，可以显著地减小发动机重量，改善包装，减小系统成本。因而无需额外的管路、保持器等。

按照有利的方式，轴承单元连同轴、涡轮机轮和压缩机轮沿轴向方向嵌入到气缸盖的凹缺中。由此可以借助一个唯一的轴向密封件来实现对涡轮增压器的冷却水供应机构和油供应机构的必要的密封，该密封件优选是平垫片（Fl?chendichtung）。

按照有利的方式，该平垫片具有用于进油管的穿孔、用于进水管的穿孔、用于出水管的穿孔和用于固定机构的穿孔，借助所述固定机构把涡轮增压器固定在气缸盖中或上。固定机构例如是拉杆，拉杆保证涡轮增压器固定地位于气缸盖中。

本发明的其它有利的设计和改进可由借助附图对其进行的示范性说明得到。其中：

图1为用于介绍安装到发动机气缸盖中的涡轮增压器的第一剖视图；

图2为用于介绍安装到发动机气缸盖中的涡轮增压器的第二剖视图；

图3为用于介绍安装到发动机气缸盖中的涡轮增压器的第三剖视图；和

图4为用于介绍密封圈的一个实施例的草图。

下面介绍一种涡轮增压器，其具有带涡轮机轮的涡轮机、带压缩机轮的压缩机和支撑在轴承单元中的轴，其中，涡轮机轮和压缩机轮设置在轴上，涡轮机轮设置在涡轮机壳体中，压缩机轮设置在压缩机壳体中，涡轮增压器集成到发动机的气缸盖的凹缺中，其中，涡轮机壳体在气缸盖中形成，轴承单元连同轴、涡轮机轮和压缩机轮沿轴的轴向方向嵌入到气缸盖的凹缺中。

图1所示为用于介绍安装到发动机气缸盖中的涡轮增压器的第一剖视图。这里在图1中以及在后续附图中仅示出气缸盖的一部分，涡轮增压器安装到该部分中。

涡轮增压器具有涡轮机、压缩机和轴承单元。在该轴承单元中支撑着轴6，在该轴上设置有压缩机的压缩机轮10和涡轮机的涡轮机轮5。