CN107781067A - 具有压缩机、排气再循环装置和可枢转翻板的内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有压缩机、排气再循环装置和可枢转翻板的内燃发动机。提供用于具有密封元件的翻板阀的方法和***。在一个示例中，一种***包括翻板阀的具有第一密封元件的前侧和翻板阀的具有第二密封元件的后侧，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件沿着所述翻板阀的周向边缘设置并与翻板阀的几何中心间隔开。

Description

具有压缩机、排气再循环装置和可枢转翻板的内燃发动机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月24日提交的德国专利申请No.102016215880.5的优先权。上述引用的申请的全部内容通过引用以其整体被合并于此用于所有目的。
技术领域
本说明书总体上涉及具有密封元件的可枢转翻板。
背景技术
在介绍中提到的该类型的内燃发动机被用作机动车辆驱动单元。在本公开的上下文中，词语“内燃发动机”涵盖柴油发动机和奥托循环发动机以及利用混合燃烧过程和混合驱动器的混合内燃发动机(hybrid internal combustion engine)，该混合内燃发动机不仅包括内燃发动机而且包括电机，该电机在驱动方面可以被连接到内燃发动机并且从内燃发动机接收动力或者作为可切换的辅助驱动器而额外地输出动力。
近年来，已经存在朝向机械增压的发动机发展的趋势，其中所述发动机对于汽车工业的经济意义继续稳步增长。
机械增压主要是用于增加发动机的燃烧过程所需的空气被压缩的性能的方法，其结果是可以在每个工作循环中向每个汽缸供给更大的空气质量。以这种方式，可以增加燃料质量并且因此增加平均压力。
机械增压是用于保持排量不变的同时增加内燃发动机的功率或者用于保持相同功率的同时减小活塞排量(swept volume)的合适方式。在任何情况下，机械增压导致体积功率输出的增加和更有利的功率-重量比。如果减小活塞排量，则因此有可能将载荷集中朝着燃料消耗率较低的较高负载移动。通过将机械增压与适当的变速器配置相结合，还可以实现所谓的降速，通过降速同样可以实现较低的燃料消耗率。
因此，机械增压有助于不断努力开发内燃发动机，以使燃料消耗最小化，也就是说提高内燃发动机的效率。
对于机械增压而言，通常使用排气涡轮增压器，其中，压缩机和涡轮布置在同一轴上。热的排气流被供给到涡轮并且在涡轮中膨胀同时释放能量，其结果是轴被置于旋转。由排气流供应至涡轮并最终供应至轴的能量用于驱动同样布置在该轴上的压缩机。压缩机输送并压缩供给到其的充气，由此获得汽缸的机械增压。充气冷却器有利地设置在压缩机下游的进气***中，在压缩的充气进入至少一个汽缸之前通过充气冷却器被冷却。该冷却器降低温度，从而增加充气的密度，使得所述冷却器也有助于改善汽缸的充气，也就是说有助于更大的空气质量。通过冷却发生压缩。
排气涡轮增压器相对于可以借助辅助驱动器驱动的机械增压器的优点在于排气涡轮增压器利用热排气的排气能量，而机械增压器从内燃发动机直接或间接地汲取驱动它所需的能量，从而至少是因为只要驱动能量不是源于能量回收源就不利地影响效率，也就是说降低效率。
如果机械增压器不是能够通过电机驱动(也就是电气地驱动)的增压器，则通常在机械增压器和内燃发动机之间需要用于动力传输的机械连接或运动学连接，这也影响了发动机舱中的封装。
机械增压器相对于排气涡轮增压器的优点在于，机械增压器可以一直产生所需的充气压力并使所需的充气压力可用，特别是不考虑内燃发动机的运行状态。这特别适用于能够通过电机电气地驱动的机械增压器、因此与曲轴的旋转转速无关。
在之前的尝试中，具体的情况是通过排气涡轮增压在所有发动机转速范围内实现功率增加时遇到困难。在某些发动机转速下冲(undershot的情况下，观察到相对严重的扭矩下降。如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比或涡轮功率，则所述扭矩下降是可以理解的。如果发动机转速降低，则导致较小的排气质量流量，因此导致较低的涡轮压力比或较低的涡轮功率。因此，对于较低的发动机转速，充气压力比同样降低。这相当于扭矩下降。
发明内容
本公开涉及的内燃发动机具有用于机械增压目的的压缩机，其中，在本公开的上下文中，可以通过辅助驱动器驱动的机械增压器和排气涡轮增压器的压缩机都可以被归入到表达“压缩机”下。
进一步的基本目的是减少污染物排放。机械增压同样可以有利地解决这个问题。通过机械增压的目标配置，有可能具体地获得关于效率和关于排气排放的优点。然而，为了坚持未来的污染物排放极限值，除了机械增压装置外，进一步的措施是必需的。
例如，排气再循环用于减少未处理的氮氧化物排放。此处，再循环率xEGR按照xEGR＝mEGR/(mEGR+mfresh air)来确定，其中mEGR表示再循环排气的质量，mfresh air表示供应的新鲜空气。可以考虑经由排气再循环装置再循环的任何氧气或空气。
根据本公开的通过压缩机机械增压的内燃发动机还被配备有至少一个排气再循环装置，其中，如通常在低压EGR装置中的情况，从排气排放***分支的再循环管路开口到进气***中，以便在压缩机的上游形成接合点，其中，已经穿过布置在排气排放***中的涡轮的排气被再循环到入口侧。为此目的，低压EGR装置包括再循环管路，再循环管路在涡轮的下游从排气排放***分支并优选地在压缩机上游的开口到进气***中。
本公开涉及的内燃发动机还具有在接合点处被布置在进气***中的阀单元。阀单元包括阀壳体和布置在阀壳体中的翻板。
通过边缘周向界定的翻板可以用于调节经由进气***供应的新鲜气流速率，并且同时用于计量经由排气再循环装置再循环的排气流速率，并且该翻板可以以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向延伸的轴线枢转，即在第一端部位置，翻板的前侧阻挡进气***并且同时再循环管路被打开，并且在第二端部位置，翻板的后侧遮盖再循环管路并且同时进气***被打开。在上述背景下，“阻挡”和“遮盖”两者并不一定也意味着“关闭”或完全阻挡和遮盖。
翻板可围绕其枢转的相对于新鲜气流横向和/或垂直延伸的轴线不需要是物理轴线。相反，该轴线可以是虚拟轴线，其相对于进气***的其余部分的位置可以进一步呈现一定的间隙(play)，其中安装或紧固以其它某种方式实现。
如果排气被引入到压缩机上游的进气***中，当排气再循环装置激活时，则可能会出现问题。具体地，可能形成冷凝物。在这种背景下，几种情况是相关的。
首先，如果再循环的热排气与冷新鲜空气相遇并与冷新鲜空气混合，则会形成冷凝物。排气冷却，而新鲜空气的温度升高。新鲜空气和再循环排气的混合物的温度(即充气温度)低于再循环排气的排气温度。在排气冷却的过程期间，如果气态充气流的组分的露点温度未达到，则先前包含在排气中的仍然是气体形式的液体(特别是水)可能冷凝。
在自由充气流中发生冷凝物形成，充气中的污染物通常形成冷凝液滴形成的起点。
其次，当热排气和/或充气冲击进气***的内壁或者阀壳体的内壁或翻板时，可能形成冷凝物，这是因为壁的温度通常低于相关气体组分的露点温度。在这种背景下，作为进气***的一部分的阀壳体是特别重要的，因为即使当排气再循环装置未激活时，排气通常也冲击阀壳体。位于阀壳体中或在阀壳体中静止的排气由于热传导而冷却，其结果是可能在壳体的排气冲击的内侧上形成冷凝物，该冷凝物在阀壳体中收集并且在接通或激活排气再循环装置时被突然引入进气***中。
冷凝物形成的问题随着再循环率的增加而愈演愈烈，这是因为随着再循环排气流速率的增加，充气中各个排气组分的百分数(特别是排气中所包含的水分的百分数)不可避免地增加。因此，在现有技术中，经由低压EGR装置再循环的排气流速率通常受到限制，以便防止或减少冷凝物的发生。一方面的低压EGR的所需限制和另一方面的氮氧化物排放的显著降低所需的高排气再循环速率导致再循环排气流速率多少的不同目的。减少氮氧化物排放的法律要求强调这个问题在实践中的高度相关性。
冷凝物和冷凝物液滴是不期望的，并且导致进气***中的增加的噪音排放，并且可能损坏至少一个压缩机叶轮的叶片。后一种效果与压缩机的效率的降低有关。
由于该原因，阀单元或接合点优选地尽可能靠近压缩机定位，即被布置在至少一个叶轮附近，使得形成尽可能短的距离Δ。靠近压缩机布置阀单元缩短了热的再循环排气从其在接合点处被引入进气***中的点到至少一个叶轮的路径，使得在自由充气流中可用于形成冷凝液滴的时间被减少。因此，以这种方式阻碍冷凝液滴的形成。
在结构方面，上述构思通常借助于将属于进气***的阀壳体定位(也就是说安装)在位于上游的进气***(upstream situated intake system)和位于下游的压缩机壳体(downstream situated compressor housing)之间来实施。在第一端部位置，翻板的前侧与布置在翻板上游的进气***或者与所述进气***的壁相互作用，使得阀壳体和位于下游的压缩机基本上密封阻止来自位于上游的进气***的新鲜空气的进入。
由于各个组件或部件的制造不精确性以及在各种情况中与安装相关的偏差或差异，特别是由于翻板的受间隙困扰的安装，也就是说由于翻板的相对于新鲜气流横向延伸的枢转轴线的非固定位置，阀壳体相对于位于上游的进气***的密封不能以令人满意的方式实现。
在此背景下，本公开的目的是提供一种机械增压的内燃发动机，其中，在翻板的第一端部位置，阀壳体相对于位于上游的进气***的密封相对于现有技术具有改善的质量。
目的通过一种机械增压的内燃发动机来实现，该机械增压的内燃发动机具有：进气***，用于供应充气流；排气排放***，用于排放排气；至少一个压缩机，其布置在进气***中，压缩机配备有在壳体中安装在可旋转轴上的至少一个叶轮；排气再循环装置，其包括再循环管路，再循环管路从排气排放***分支并且开口到进气***中，以便在至少一个叶轮的上游形成接合点；以及阀单元，其布置在进气***中的接合点处并且包括阀壳体和布置在阀壳体中的翻板，由边缘周向地界定的翻板以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向地延伸的轴线可枢转，即使得翻板在第一端部位置借助前侧阻挡进气***并打开再循环管路并且在第二端部位置借助排气侧后侧遮盖再循环管路并打开进气***，其中内燃发动机由下列事实来区分：即在第一端部位置中，翻板的前侧与进气***中的止动件(stop)相互作用以便阻挡进气***，止动件被布置在翻板的上游，翻板至少在前侧被配备有至少一个密封元件，至少一个密封元件在翻板的第一端部位置中顶靠止动件以用于密封进气***的目的。
根据本公开的内燃发动机的翻板至少在前侧被配备有至少一个密封元件。所述密封元件在其形状和/或材料方面是可弹性变形的。翻板与止动件(例如突出的套环)一起形成用于防止流入新鲜空气的进气***的密封件或密封装置。
至少一个密封元件的提供显著地改善了进气***在翻板的第一端部位置的密封性为，具体地，这是因为翻板的受间隙困扰的安装，也就是说，翻板的枢转轴线的非固定的位置，可以通过可变形的密封元件来补偿。
然而，根据本公开的使用至少一个密封元件的密封性为不一定是密闭的，也就是说不一定完全不透气。在这方面，如前所述，在上述意义上的密封性为并不一定意味着完全的密封性为。
根据本公开的翻板也可以由常规翻板形成，该常规翻板在再加工和/或改装工艺的背景下被增强或修改以形成根据本公开的翻板。
以这种方式，实现了本公开所基于的目的，也就是说提供了一种相对于现有技术改善的机械增压的内燃发动机，其中具体地，翻板的第一端部位置中阀壳体相对于位于上游的进气***的密封具有改善的质量。
在排气再循环的背景中，优选的是(特别是在颗粒过滤器中)经过排气后处理的排气被传导通过压缩机。以这种方式，压缩机中的改变压缩机的几何形状(特别是流动截面)并且损害压缩机效率的沉积物可以被防止。
机械增压的内燃发动机的进一步有利的实施例将结合从属权利要求进行讨论。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中所述轴线靠近边缘，也就是说靠近翻板的边缘部分来布置。在该实施例中，翻板被横向地安装并且类似于门那样具体地在其边缘中的一个边缘处可枢转。这将根据本公开的翻板与中心安装的关断元件或翻板(例如蝶形阀)区分开。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中所述轴线靠近所述壁也就是说靠近进气***的壁部分布置。进气***对于翻板通常执行框架的功能，也就是说限定翻板的边界。在这方面，轴线靠近翻板的边缘部分布置的实施例通常也是轴线靠近进气***的壁部分布置的实施例。这两种实施例的主要优点在于，在第二端部位置，翻板靠近壁被定位，使得实现用于新鲜空气的完全自由的通道。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件完全遮盖翻板的前侧。然后，该至少一个密封元件是涂层或内衬的形式。该实施例的特征在于翻板的简单制造，其中，为了形成根据本公开的翻板，只需要将常规翻板涂覆可弹性变形的材料。
所述涂层也可以用作隔热。在前侧由相对冷的新鲜空气冷却的翻板则具有由于减少或受阻的热传导而不那么冷的后侧，从而阻碍冷凝物形成。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中所述至少一个密封元件具有带状形式，并且至少部分地共同形成翻板的边缘和翻板的前侧。
翻板可以在边缘区域中具有用于接纳带状密封元件的切口或凹陷，使得被定位切口中的密封元件共同形成翻板的边缘和前侧。这里，翻板用作接纳和稳定密封元件的托架(carrier)。
同样在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，其中翻板的前侧是平面的。
如果至少一个密封元件具有带状形式，则机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中翻板的后侧被配备有至少一个密封元件，其中，翻板的后侧类似于翻板的前侧来设计。这减少了组装过程期间的误差，这是因为在一些情况下不再需要区分翻板的后侧和翻板的前侧。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件具有带状形式，并且至少部分地完全形成翻板的边缘。在该情况下，翻板的横向边缘至少部分地由至少一个密封元件的材料形成。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件具有带状形式，并且在边缘处的整个圆周上围绕翻板。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件是珠状密封唇，该珠状密封唇至少部分地布置在翻板的前侧上的边缘处。
与带状形式的密封元件相反，在所有情况下，珠状密封唇从翻板的前侧突出。然而，珠状密封唇也可以安装在翻板的切口或凹陷中，但是具有未布置在切口或凹陷中但是突出的部分。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中珠状密封唇具有U形截面。然后，密封唇优选地至少尤其在其形状方面是可弹性变形的。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中珠状密封唇具有V形截面。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中珠状密封唇具有三角形截面。
在使用珠状密封唇的情况下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中珠状密封唇至少部分地共同形成翻板的边缘。
在使用珠状密封唇的情况下，机械增压的内燃发动机的实施例还可以包括，其中珠状密封唇在边缘处的整个圆周上围绕翻板。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件是可弹性变形的。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个密封元件包括不可变形的托架结构。托架结构则容纳可变形的密封材料。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，其中翻板是模块化的构造。在所有上述实施例中通常是这种情况。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中提供至少一个排气涡轮增压器，其包括布置在排气排放***中的涡轮和布置在进气***中的压缩机。关于上述实施例，已经结合排气涡轮增压装置，特别是强调的优点进行了参考。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个压缩机是至少一个排气涡轮增压器的压缩机。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个压缩机是径向压缩机。该实施例允许关于机械增压装置的密集封装。压缩机壳体可以被配置作为螺旋或蜗杆壳体。在排气涡轮增压器的情况下，排气涡轮增压器的压缩机中的充气流的分流(diversion)可以有利地被用于在从出口侧到入口侧的最短路径上传导压缩的充气，其中排气涡轮增压器的涡轮通常被布置在出口侧上。
在这方面，实施例包括至少一个排气涡轮增压器的涡轮是径向涡轮。该实施例同样允许排气涡轮增压器和因此作为整体的机械增压装置的密集封装。
与涡轮相比，压缩机是在其出口流量方面来限定的。因此，径向压缩机是其离开转子叶片的流基本上径向地延伸的压缩机。在本公开的背景中，“基本上径向地”是指径向方向上的速度分量大于轴向速度分量。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个压缩机是轴向类型的构造。离开轴向压缩机的叶轮叶片的流基本上轴向延伸。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中至少一个压缩机具有入口区域，入口区域相对于至少一个叶轮的轴同轴延伸并且被设计使得接近至少一个叶轮的充气流基本上轴向地延伸。
在轴向流入压缩机的情况下，在至少一个叶轮上游的进气***中的充气流的分流或方向变化经常被省略，由此由于流动分流在充气流中产生的不必要的压力损失被避免，并且在入口处进入压缩机中的充气的压力增加。没有方向变化也减少了排气和/或充气与进气***的内壁和/或与压缩机壳体的内壁的接触，并且从而减少了传热递和冷凝物的形成。
在使用至少一个排气涡轮增压器的情况下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中再循环管路以低压EGR装置的方式在至少一个排气涡轮增压器的涡轮下游从排气排放***分支。
与在涡轮上游(特别优选地在压缩机下游)从排气排放***抽取的排气被引入到进气***中的高压EGR装置相反，在低压EGR装置的情况下，已经流过涡轮的排气被再循环到入口侧。为此目的，低压EGR装置包括再循环管路，其在涡轮下游从排气排放***分支并且其在压缩机上游开口到进气***中。
与高压EGR装置相关的低压EGR装置是在排气再循环期间被引入到涡轮中的排气流不会被再循环排气流速率降低。整个排气流在涡轮处始终可用于产生足够高的充气压力。
经由低压EGR装置再循环到入口侧并优选地被冷却的排气与压缩机上游的新鲜空气混合。以这种方式产生的新鲜空气和再循环排气的混合物形成被供给到压缩机并被压缩的充气或燃烧空气。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中第一关断元件在再循环管路的分支点下游被布置在排气排放***中。第一关断元件可以用于增加排气排放***中的关断元件上游的排气压力，并且因此可以用于增大排气排放***和进气***之间的压力梯度(pressure gradient)。这特别是在需要较大压力梯度的高循环速率的情况下提供优势。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中在接合点上游在进气***中布置第二关断元件。第二关断元件在入口侧用于减小进气***中的压力，并且因此与第一关断元件类似，第二关断元件有利于增加排气排放***和进气***之间的压力梯度。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中第一和/或第二关断元件是可枢转或可旋转的翻板。在根据本公开的内燃发动机的情况下，阀单元的可枢转翻板可以形成第二关断元件。
为了改善机械增压的内燃发动机的扭矩特性，可能期望的是提供两个或更多个排气涡轮增压器，例如串联连接的多个排气涡轮增压器。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器用作高压级，并且一个排气涡轮增压器用作低压级，压缩机特性图可以被有利地扩展，特别是在较小的压缩机流的方向以及在较大的压缩机流的方向上。
具体地，通过用作高压级的排气涡轮增压器，可能的是喘振极限(surge limit)在较小的压缩机流的方向上移动，其结果是即使用小的压缩机流也能够获得高的充气压力比，其显著地改善了在较低的发动机转速范围内的扭矩特性。这是通过设计用于小排气质量流量的高压涡轮以及通过提供旁通管路来实现的，通过该旁路管线，随着排气质量流量的增加，越来越多量的排气被传导经过高压涡轮。
另外，扭矩特性可以通过并联布置的多个涡轮增压器也就是说通过平行布置的具有相对小的涡轮截面的多个涡轮来改善，其中随着排气流速率的增加，涡轮被连续地激活。
在平行布置的涡轮增压器的情况下，喘振极限朝向较小的充气流移动也是可能的，使得在存在低充气流速率的情况下，可以提供足够高的充气压力，从而确保低发动机转速下的内燃发动机扭矩特性令人满意。
此外，由于相对小的涡轮较不惰性，因此关于具有单个排气涡轮增压器的类似内燃发动机，以这种方式机械增压的内燃发动机的响应特性显著改善，并且较小尺寸的涡轮和较小尺寸的压缩机的转子可以更快地加速。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，其中再循环管路被配备有阀，阀包括连接到并且因此机械地联接到翻板的阀体，翻板的枢转引起阀在空间中的调节或移动。因此，翻板可以用作阀的致动设备。
上述实施例的所有变型的共同之处在于，翻板仅用于设定经由进气***供应的空气流速率，而不用于计量再循环排气流速率。后者通过安装在再循环管路中和/或位于再循环管路的口部上并用作EGR阀的阀来实现。
机械增压的内燃发动机的实施例包括，其中在至少一个叶轮附近即距至少一个叶轮的距离Δ处形成和布置接合点。
靠近压缩机布置接合点阻碍冷凝物的形成。此外，在充气进入叶轮时使用翻板引入到流中的涡流保持有效，也就是说仍然明显。
具体地，实施例可以包括，其中翻板不是平面的并且至少在前侧具有作为不平坦部的至少一个变形。翻板的变形产生了有利的流动效应。基本上轴向的充气流或新鲜气流可以具有相对于压缩机的轴横向的速度分量，也就是说通过翻板被强加给它的涡流。以这种方式，压缩机的喘振极限可以朝向较小的充气流转移，由此即使在小的充气流的情况下也能实现相对高的充气压力比。
在这方面，实施例可以包括，对于距离Δ，以下适用：Δ≤2.0DV或Δ≤1.5DV，其中DV表示所述至少一个叶轮的直径。实施例是有利的，其中对于距离Δ，以下适用：Δ≤1.0DV，优选地Δ≤0.75DV。
应该理解，提供上述发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所述主题的范围由随附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述或本公开任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第一实施例的布置在进气***中的阀单元以及局部剖面的排气再循环装置。
图1B在前侧的平面图中示意性地示出了图1A所示的实施例的翻板。
图2以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第二实施例的翻板与枢转周轴线。
图3以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第三实施例的翻板与枢转轴线。
图4A以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第一实施例的布置在进气***中的压缩机以及局部剖面的排气再循环装置和阀单元。
图4B示出了压缩机壳体和阀壳体之间的连接。
图5示出了具有至少一个汽缸的发动机的示意图。
具体实施方式
以下描述涉及用于机械增压的内燃发动机的***和方法，机械增压的内燃发动机具有：进气***，用于供应充气流；排气排放***，用于排放排气；至少一个压缩机，其布置在进气***中，压缩机配备有在壳体中安装在可旋转轴上的至少一个叶轮；排气再循环装置，其包括再循环管路，再循环管路从排气排放***分支并且开口到进气***中，以便在至少一个叶轮的上游形成接合点；以及阀单元，其布置在进气***中的接合点处并且包括阀壳体和布置在阀壳体中的翻板，由边缘周向地界定的翻板以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向地延伸的轴线可枢转，即使得翻板在第一端部位置借助前侧阻挡进气***并打开再循环管路并且在第二端部位置借助排气侧后侧遮盖再循环管路并打开进气***。
图1A示出了布置在进气通道、排气再循环(EGR)通道和压缩机壳体之间的接合部中的阀。阀被示出为具有布置在其上的密封元件的圆形翻板阀(flap valve)。图1B中示出了密封元件的示例形状，其中密封元件基本上是圆形的。密封元件可以布置在翻板的前侧和后侧中的一个或多个上。
图2示出了密封元件的第一实施例，其中密封元件包括基本上为三角形的截面。图3示出了密封元件的第二实施例，其中密封元件包括基本上为C形的截面。
图4A示出了连接到压缩机壳体的阀壳体的示例。图4B示出了阀壳体和压缩机壳体之间的一个或多个连接元件。阀壳体和压缩机壳体之间的连接可以减少在EGR流向压缩机时在压缩机上游的冷凝物形成。图5示出了发动机示意图，其示出多个汽缸中的单个汽缸。发动机可以通过上述涡轮增压器而被涡轮增压。
图1A至图4B示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。在至少一个示例中，如果这些元件被示出为彼此直接接触或直接连接，那么这些元件可以分别被称为直接接触或直接连接。类似地，被示出为彼此邻近或相邻的元件可以至少在一个示例中分别彼此邻近或相邻。作为示例，彼此处于共面接触(face-sharing contact)的部件可以称为处于共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，可以将彼此间隔开且仅在其间具有空间而没有其它部件的元件这样称谓。作为另一示例，被示出为处于彼此上方/下方、处于彼此的相对侧或者处于彼此的左边/右边的元件可以相对于彼此被这样称谓。此外，如图所示，在至少一个示例中，元件最上面的元件或点可以被称为部件的“顶部”，并且元件最底部的元件或点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上/下、上方/下方可以相对于附图的垂直轴线，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为处于其他元件上方的元件垂直地定位在其他元件上方。作为另一示例，附图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线、平面、弯曲、圆角、倒角、成角度等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示出为位于另一元件内的元件或被示出为位于另一元件外部的元件可以被这样称谓。将理解的是，根据制造公差(例如，在1％-5％的偏差内)，被称为“基本上相似和/或相同”的一个或多个部件彼此不同。
图1A以侧视图示出了内燃发动机的第一实施例的布置在进气***1中的阀单元3和局部剖面的排气再循环装置5。
为了向汽缸供应充气，内燃发动机具有进气***1，并且为了对汽缸进行机械增压，提供了排气涡轮增压器(图4所示)，其包括布置在排气排放***中的涡轮和布置在进气***1中的压缩机。压缩机具有可旋转地安装的叶轮，其中叶轮的轴位于图1a的图形的平面中并且平行于中心轴线99水平地延伸。压缩机具有入口区域，入口区域相对于轴同轴地延伸并且被形成使得进气***1在压缩机上游的那部分未显示出任何方向变化，并且靠近压缩机的充气流(箭头所示)和压缩机的叶轮基本上轴向地延伸(未示出)。
内燃发动机还配备有排气再循环装置5，该排气再循环装置包括再循环管路5a，该管路在涡轮下游从排气排放***分支并且开口到进气***1中，以便在压缩机的上游形成接合点5b。在这种情况下，如下面将相对于图4A更详细地描述的那样，接合点5b布置为靠近压缩机并且在距很小的距离处。
在接合点5b处布置阀单元3，其包括阀壳体3d和布置在阀壳体3d中的翻板3a。
同样定位在阀壳体3d中的EGR阀6用于调节再循环排气流速率。EGR阀6包括阀体6a，该阀体在所示位置中遮盖再循环管路5a并联接(由此机械地连接)到可枢转翻板3a，从而使翻板3a的枢转引起阀体6a的调节，即阀体6a在空间的运动或旋转。因此，翻板3a用作阀6或阀体6a的致动设备。
翻板3a围绕相对于新鲜气流和中心轴线99横向延伸(run)的轴线枢转。相对于新鲜气流横向延伸并且翻板3a可围绕其枢转的所述轴线垂直于图形的平面并且用作翻板3a的安装件(mounting)3c。在这种情况下，所述轴线布置为靠近翻板3a的边缘部分并且靠近进气***1的壁部分或阀单元3，使得翻板3a类似于门那样被横向安装。
图1A示出了处于第二端部位置8b的翻板3a，其中翻板3a平行于压缩机轴的虚拟细长线(elongation)和中心轴线99延伸。翻板3a的后侧3a”遮盖排气再循环装置5的再循环管路5a，而进气***1打开。翻板3a仅用于调节通过进气***1供应的空气流速率，而不用于测量再循环排气流速率。后者由EGR阀6执行。EGR阀6本身就像翻板3a本身一样示出为仅处于翻板3a的第二端部位置。
在一些实施例中，将翻板3a机械地连接到阀体6a包括当翻板3a朝向第一端部位置8a移动到第二端部位置8b之外时将阀体6a致动到至少部分打开的位置。因此，阀体6a现在可以被致动到使排气再循环可以流过其中的位置。因此，当EGR阀6的致动器将EGR阀6的一部分移动到至少部分打开的位置且当翻板3a处于第二端部位置8b之外时，排气再循环可以流到接合部5b，使得阀体6a还配置成使排气再循环流到接合部5b。
附加地或替代地，翻板3a可以机械地连接到阀体6a，使得其压下阀体6a，从而允许EGR阀6朝向翻板3a泄漏至少一些排气再循环。以这种方式，当翻板3a处于第二端部位置8b时，少量的排气再循环可以流入接合部5b。在一个示例中，少量排气再循环小于阈值量，其中阈值量基于进气空气稀释所需的最低排气循环。在该示例中，EGR阀6可以是提升阀(poppet valve)，其中阀体6a配置成当翻板3a处于第二端部位置8b时致动。
在第一端部位置8a，如翻板3a以虚线所示出的，翻板3a大致垂直于压缩机轴的虚拟细长线和中心轴线99，翻板3a借助其前侧3a'而阻挡进气***1。
换句话说，基于一个或多个发动机运行参数，翻板3a可以经由从控制器到安装件3c中的致动器的方向从第一位置8a调整到第二位置8b，反之亦然。第一位置8a包括在基本上平行于垂直轴线98的方向上使前侧3a'和后侧3a”定向。在第一位置8a，前侧3a'可以压靠进气通道7的下游末端，其中前侧3a'基本上阻挡进入的进气流流向压缩机。以这种方式，第一位置8a也可以被称为完全关闭位置。在一个示例中，前侧3a'和进气通道7之间的密封不是密闭的，并且相对较少量(例如，当翻板3a处于完全打开位置时可允许的进气流的最大量的5％或更少)的进入进气可以从进气通道7流到压缩机。在另一示例中，当翻板3a处于第一位置8a时，前侧3a'和进气通道7之间的密封是密闭的，并且基本上为零的进气流入压缩机。
第二位置8b包括在基本上平行于中心轴线99、压缩机轴2d的方向和进入的进气流的方向上使前侧3a'和后侧3a”定向。在第二位置8b中，后侧3a”被压靠在压缩机上游和安装件3c下游的接合点5b的壁上。如图所示，后侧3a”基本上阻止再循环管路5a使EGR流到接合点5b和压缩机。因此，当翻板3a处于第二位置8b时，进气流的最大量可以从进气通道7流过接合点5b并且流入压缩机，而EGR流几乎不流过。这里，第二位置8b可以互换地称为完全打开位置，其中在完全打开位置，进气在几乎没有或没有障碍的情况下自由地流动到压缩机，并且其中EGR不流到压缩机。当处于完全打开位置时，只有EGR可以接触后侧3a”，而前侧3a'仅与进入的进气流接触。
翻板3a可以在第一位置8a和第二位置8b之间被致动，使得翻板3a可以保持在第一位置8a和第二位置8b之间的多种位置中的一个位置。这些位置可以被称为更为打开和更为关闭的位置，其中更为打开的位置相比于其到完全关闭位置更靠近完全打开位置。因此，更为关闭的位置相比于其到完全打开位置更靠近完全关闭位置。因此，更为打开的位置相比于更为关闭的位置可以允许更多的进气流到压缩机。
为了该目的，翻板3a配备有多个密封元件4。在前侧3a'上，存在第一密封元件4a，其在翻板3a的第一端部位置中抵靠进气***1的突出套环2用于密封进气***1的目的。将理解的是，密封元件4可以由可延展材料构成，使得密封元件4至少部分地为柔性的。因此，密封元件4可以在压靠表面时压下和/或有弹力(give)，以允许翻板3a和表面之间的密封增加。在一个示例中，密封件不是密闭的，并且气体可能通过其泄漏。然而，通过具有密封元件4的翻板3a泄漏的气体量少于没有密封元件4的翻板泄漏的气体量。在一个示例中，密封件是密闭的，并且在密封元件4和密封件被压在其上的相应表面之间没有气体泄漏。
存在布置在背侧3a”上的第二密封元件4b。在一个示例中，第二密封元件4b基本上与第一密封元件4a相同。附加地或替代地，第二密封元件4b可以在尺寸、形状和材料中的一个或多个方面与第一密封元件4a不同。例如，第一密封元件4a可以是连续的圆形，第二密封元件4b可以是不连续的圆形。在一个示例中，第一密封元件4a和第二密封元件4b可以是带状的。
如图所示，在一个示例中，第一密封元件4a和第二密封元件4b不接触。第一密封元件4a可以仅接触进气，并且第二密封元件4b可以仅接触排气再循环。
为了容纳第一密封元件4a和第二密封元件4b，翻板3a在前侧3a'和后侧3a”两者上的边缘区域中具有切口(cutout)，使得定位在切口中的第一密封元件4a形成翻板3a的前侧3a'的边缘。类似地，定位在切口中的第二密封元件4b形成翻板3a的后侧3a”的边缘。这里，翻板3a的前侧3a'是平面的。翻板3a的后侧3a”与翻板3a的前侧3a'类似地形成。将理解的是，前侧3a'和后侧3a”的形状可以不同，和/或沿其边缘的切口可以不同，使得第一密封元件4a和第二密封元件4b的形状可以不同。
如图1B所示，密封元件4在边缘的整个圆周上围绕翻板3a，图1B中示意性地并且在前侧3a'的平面图中示出了图1A所示的实施例的圆形翻板3a。具体地，图1B示出了穿过前侧3a'的外周边缘的第一密封元件4a。如图所示，第一密封元件4a是连续的并由单件制成。第二密封元件4b可以如同第一密封元件4a布置在前侧3a'上那样类似地布置在后侧3a”上。
图2以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第二实施例的翻板3a和枢转轴线3b。其仅试图解释相对于图1A和1B所示的实施例相关的差异，出于该原因，另外参考图1A和1B。相同的附图标记已被用于相同的组件和部件。
从图2可以看出，第一密封元件4a的实施例被示出为具有三角形截面并且从翻板3a的前侧3a'突出的珠状密封唇(bead-like sealing lip)。翻板3a的排气侧后侧3a”没有密封元件，并且是平面形式。将理解的是，后侧3a”可以包括图2的实施例中的第二密封元件(例如，图1A的第二密封元件4b)，而不脱离本公开的范围。
图3以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第三实施例的翻板3a和枢转轴线3b。其仅试图解释与图2所示的实施例相关的差异。相同的附图标记已被用于相同的组件和部件。
从图3可以看出，翻板3a在前侧3a'上配备有具有珠状形状的第一密封元件4a，与图2的实施例相比，该第一密封元件4a具有U形截面。
图3进一步包括，翻板3a邻近排气侧后侧3a”包含有隔热件9。在一个示例中，隔热件9可以是与翻板3a间隔开并且被物理地联接到安装件3c的隔板。在这里，隔热件9被称为隔板9。隔板9可以在空腔等中包括气垫，以在后侧3a”和排气再循环之间提供温度隔离。换句话说，隔板9可以由空腔中的气垫形成。翻板3a的热传导性或热渗透性通过隔板9被极大地降低。在一些示例中，隔板9可以阻塞EGR流连接翻板3a。在一个示例中，隔板9防止EGR流连接翻板3a，使得仅进气接触接触翻板3a的前侧3a'。因此，翻板3a和隔板9的温度可以不同。通过使翻板3a与隔板9热间隔，不那么可能在翻板3a的后侧3a”上形成冷凝物。这可以导致更有效的压缩机操作(例如，在更广泛的工况内、较少的劣化等)。
隔板9可以等同于或者大于翻板3a的长度。换句话说，隔板9具有与翻板3a相同或者比翻板3a长的长度。这可以允许隔板9完全地阻止EGR接触翻板3a的后侧3a”。在一些示例中，后侧3a”可以不再包含第二密封元件4b，因为后侧3a”可以由于布置隔板9而不接触结合部5b的表面。
密封元件4可以由与隔板9的材料不同的材料组成。附加地，密封元件4被示为直接地物理联接到翻板3a的前侧3a'和后侧3a”中的一个或多个并且与之共面接触。然而，隔板9被示为物理地联接到安装件3c，与翻板3a稍微间隔开。因此，存在用于使空气在翻板3a和隔板9之间流动的缝隙。
现在转向诸如上述翻板阀3a的阀的阀壳体的实施例，机械增压的内燃发动机还可以包括：进气***，用于供应充气流；排气排放***，用于排放排气；至少一个压缩机，其布置在进气***中，压缩机配备有在在壳体中安装在可旋转轴上的至少一个叶轮；排气再循环装置，其包括再循环管路，再循环管路从排气排放***分支并且在至少一个叶轮上游开口到进气***中，以便形成接合点，再循环管路在布置在排气排放***中的涡轮上游分支；以及阀单元，其布置在进气***中的接合点处并且包括阀壳体和布置在阀壳体中的翻板，翻板以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向地延伸的轴线可枢转，即使得翻板在第一端部位置借助前侧阻挡进气***并打开再循环管路并且在第二端部位置借助后侧遮盖再循环管路并打开进气***，其中内燃发动机由下列事实来区分：即在压缩机壳体和阀壳体之间，使用至少一个间隔元件和至少一个密封元件形成连接。
根据本公开，使用至少一个间隔元件和至少一个密封元件形成压缩机壳体和阀壳体之间的连接。这两种措施或元件具有许多有利效果。
根据本公开的压缩机壳体和阀壳体之间的连接不是刚性连接，而是阀壳体到压缩机壳体上的具有间隙的浮动安装，其中压缩机壳体和阀壳体使用至少一个间隔元件彼此保持一定距离。以这种方式，抑制了从压缩机壳体引入到阀壳体中的撞击和从阀壳体引入到压缩机壳体的撞击。
阀单元和压缩机或者阀壳体和压缩机壳体通过间隔元件和密封元件在振动方面彼此分离，由此允许互连部件的不同的振动特性或不同的固有频率。
在根据本公开的构思的背景中，间隔元件可以次要地也具有密封功能，并且密封元件可以次要地具有间隔件功能。
然而，密封元件的主要目的是相对于周围环境密封进气***，也就是防止充气或排气逸出到周围环境中。
以这种方式，实现了本公开所基于的目的，也就是说，提供的机械增压的内燃发动机相对于现有技术在耐久性和声学特性特别是噪声排放方面得到改善。在排气再循环的背景中，优选的是(特别是在颗粒过滤器中)经过排气后处理的排气被传导通过压缩机。以这种方式，压缩机中的改变压缩机的几何形状(特别是流动截面)并且损害压缩机效率的沉积物可以被防止。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，轴线靠近边缘，也就是说靠近翻板的边缘部分来布置。在该实施例中，翻板被横向地安装并且类似于门那样具体地在其边缘中的一个边缘处可枢转。这将根据本公开的翻板与中心安装的关断元件或翻板(例如蝶形阀)区分开。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，所述轴线靠近所述壁也就是说靠近进气***的壁部分布置。进气***对于翻板通常执行框架的功能，也就是说限定翻板的边界。在这方面，轴线靠近翻板的边缘部分布置的实施例通常也是轴线靠近进气***的壁部分布置的实施例。这两种实施例的主要优点在于，在第二端部位置，翻板靠近壁被定位，使得实现用于新鲜空气的完全自由的通道。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括至少一个间隔元件，其将压缩机壳体和阀壳体在压缩机轴的方向上彼此保持一定距离。阀壳体到压缩机壳体的连接是插塞式连接(plug-action connection)，也就是说，在组装过程中，阀壳体被***到压缩机壳体上，特别是通常在压缩机轴的方向上，这也有利地构成或预定充气流的主要流动方向。因此，为了组装的目的，阀壳体和压缩机壳体可以在压缩机轴的方向上相对于彼此可偏移，出于该原因，作为中间元件的将压缩机壳体和阀壳体在压缩机轴的方向上(即在偏移行进方向上)彼此保持一定距离的间隔元件是有利的。
由于上述原因，机械增压的内燃发动机的实施例也是有利的，其中至少一个间隔元件布置在压缩机壳体的正面侧(face side)和阀壳体的正面侧之间，正面侧在每种情况下相对于压缩机轴横向定向，优选地垂直定向。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括至少一个密封元件，其在相对于压缩机轴横向定向特别是垂直定向的平面中密封压缩机壳体和阀壳体。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括至少一个密封元件，其将压缩机壳体和阀壳体相对于压缩机轴横向地优选地垂直地彼此保持一定距离。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括形成整体部件的至少一个间隔元件和至少一个密封元件。以这种方式，部件的数量减少，从而缩短并简化了组装过程。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括具有L形形式的整体部件。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，至少一个间隔元件和至少一个密封元件构成分离部件。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括至少一个间隔元件和/或至少一个密封元件是环。环形元件简化了组装过程，并降低了装配错误的风险，因为元件的定向可以忽略不计。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，压缩机壳体和阀壳体之间的连接构成阀壳体到压缩机壳体上的具有间隙的浮动安装。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，阀壳体不仅具有与压缩机壳体的连接，而且还具有用作紧固件的到另一部件的进一步连接，所述另一部件不是进气***也不是再循环管路。另一部件优选地是机动车辆的发动机舱中的支撑结构，例如梁或闭合面板。
这里，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，使用紧固件在阀单元的重心处安装阀壳体。然后，作用在重心处的重力不会在紧固件周围产生任何力矩，由此阀壳体和压缩机壳体之间的连接也减轻了负载。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括提供至少一个排气涡轮增压器，其包括布置在排气排放***中的涡轮和布置在进气***中的压缩机。关于上述实施例，已经结合排气涡轮增压装置进行的说明特别是强调的优点进行了参考。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，至少一个压缩机是至少一个排气涡轮增压器的压缩机。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，至少一个压缩机是径向压缩机。该实施例允许关于机械增压装置的密集封装。压缩机壳体可以被配置作为螺旋或蜗杆壳体。在排气涡轮增压器的情况下，排气涡轮增压器的压缩机中的充气流的分流(diversion)可以有利地被用于在从出口侧到入口侧的最短路径上传导压缩的充气，其中排气涡轮增压器的涡轮通常被布置在出口侧上。
在这方面，实施例可以包括至少一个排气涡轮增压器的涡轮是径向涡轮。该实施例同样允许排气涡轮增压器和因此作为整体的机械增压装置的密集封装。
与涡轮相比，压缩机是在其出口流量方面来限定的。因此，径向压缩机是其离开转子叶片的流基本上径向地延伸的压缩机。在本公开的背景中，“基本上径向地”是指径向方向上的速度分量大于轴向速度分量。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，至少一个压缩机是轴向类型的构造。离开轴向压缩机的叶轮叶片的流基本上轴向延伸。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，至少一个压缩机具有入口区域，入口区域相对于至少一个叶轮的轴同轴延伸并且被设计使得接近至少一个叶轮的充气流基本上轴向地延伸。
在轴向流入压缩机的情况下，在至少一个叶轮上游的进气***中的充气流的分流或方向变化经常被省略，由此由于流动分流在充气流中产生的不必要的压力损失被避免，并且在入口处进入压缩机中的充气的压力增加。没有方向变化也减少了排气和/或充气与进气***的内壁和/或与压缩机壳体的内壁的接触，并且从而减少了传热递和冷凝物的形成。
在使用至少一个排气涡轮增压器的情况下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，再循环管路以低压EGR装置的方式在至少一个排气涡轮增压器的涡轮下游从排气排放***分支。
与在涡轮上游(特别优选地在压缩机下游)从排气排放***抽取的排气被引入到进气***中的高压EGR装置相反，在低压EGR装置的情况下，已经流过涡轮的排气被再循环到入口侧。为此目的，低压EGR装置包括再循环管路，其在涡轮下游从排气排放***分支并且其在压缩机上游开口到进气***中。
与高压EGR装置相关的低压EGR装置是在排气再循环期间被引入到涡轮中的排气流不会被再循环排气流速率降低。整个排气流在涡轮处始终可用于产生足够高的充气压力。
经由低压EGR装置再循环到入口侧并优选地被冷却的排气与压缩机上游的新鲜空气混合。以这种方式产生的新鲜空气和再循环排气的混合物形成被供给到压缩机并被压缩的充气或燃烧空气。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，第一关断元件在再循环管路的分支点下游被布置在排气排放***中。第一关断元件可以用于增加排气排放***中的关断元件上游的排气压力，并且因此可以用于增大排气排放***和进气***之间的压力梯度(pressure gradient)。这特别是在需要较大压力梯度的高循环速率的情况下提供优势。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，在接合点上游在进气***中布置第二关断元件。第二关断元件在入口侧用于减小进气***中的压力，并且因此与第一关断元件类似，第二关断元件有利于增加排气排放***和进气***之间的压力梯度。
在这种背景下，机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，第一和/或第二关断元件是可枢转或可旋转的翻板。
为了改善机械增压的内燃发动机的扭矩特性，其可以包括两个或更多个排气涡轮增压器，例如串联连接的多个排气涡轮增压器。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器用作高压级，并且一个排气涡轮增压器用作低压级，压缩机特性图可以被有利地扩展，特别是在较小的压缩机流的方向以及在较大的压缩机流的方向上。
具体地，通过用作高压级的排气涡轮增压器，可能的是喘振极限(surge limit)在较小的压缩机流的方向上移动，其结果是即使用小的压缩机流也能够获得高的充气压力比，其显著地改善了在较低的发动机转速范围内的扭矩特性。这是通过设计用于小排气质量流量的高压涡轮以及通过提供旁通管路来实现的，通过该旁路管线，随着排气质量流量的增加，越来越多量的排气被传导经过高压涡轮。
另外，扭矩特性可以通过并联布置的多个涡轮增压器也就是说通过平行布置的具有相对小的涡轮截面的多个涡轮来改善，其中随着排气流速率的增加，涡轮被连续地激活。
在平行布置的涡轮增压器的情况下，喘振极限朝向较小的充气流移动也是可能的，使得在存在低充气流速率的情况下，可以提供足够高的充气压力，从而确保低发动机转速下的内燃发动机扭矩特性令人满意。
此外，由于相对小的涡轮较不惰性，因此关于具有单个排气涡轮增压器的类似内燃发动机，以这种方式机械增压的内燃发动机的响应特性显著改善，并且较小尺寸的涡轮和较小尺寸的压缩机的转子可以更快地加速。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，阀单元附加地被配备有阀，阀包括连接到并且因此机械地联接到翻板的阀体，翻板的枢转引起阀在空间中的调节，并且阀体打开或者关断再循环管路。因此，翻板可以用作阀的致动设备。
上述实施例的所有变型的共同之处在于，翻板仅用于设定经由进气***供应的空气流速率，而不用于计量再循环排气流速率。后者通过处于关断状态的被***到再循环管路中并用作EGR阀的阀来实现。
机械增压的内燃发动机的实施例可以包括，在至少一个叶轮附近即距至少一个叶轮的距离Δ处形成和布置接合点。靠近压缩机布置阀单元缩短了热的再循环排气从其在接合点处被引入进气***中的点到至少一个叶轮的路径，使得在自由充气流中可用于形成冷凝液滴的时间被减少。因此，以这种方式阻碍冷凝液滴的形成。
此外，在充气进入叶轮时使用翻板引入到流中的涡流保持有效，也就是说仍然明显。具体地，实施例可以包括，翻板不是平面的并且至少在前侧具有作为不平坦部的至少一个变形。翻板的变形产生了有利的流动效应。基本上轴向的充气流或新鲜气流可以具有相对于压缩机的轴横向的速度分量，也就是说通过翻板被强加给它的涡流。以这种方式，压缩机的喘振极限可以朝向较小的充气流转移，由此即使在小的充气流的情况下也能实现相对高的充气压力比。
在这方面，实施例可以包括，对于距离Δ，以下适用：Δ≤2.0DV或Δ≤1.5DV，其中DV表示所述至少一个叶轮的直径。实施例是有利的，其中对于距离Δ，以下适用：Δ≤1.0DV，优选地Δ≤0.75DV。
图4A以侧视图示意性地示出了内燃发动机的第一实施例的布置在进气***11中的压缩机12和局部剖视的排气再循环装置15和阀单元13的。在一个示例中，进气***11和阀单元13可以基本上类似于图1A的进气***1和阀单元3进行使用。
为了向汽缸供应充气，内燃发动机具有进气***11，并且为了对汽缸进行机械增压，提供了排气涡轮增压器，其包括布置在排气排放***中的涡轮(未示出)和布置在进气***11中的压缩机12。压缩机12是径向压缩机12b，在可旋转轴12d上安装在其壳体12c中的叶轮12e旋转。叶轮12e的轴12d位于图4A的图形的平面中，并且平行于中心轴线199水平延伸。
排气涡轮增压器的压缩机12具有入口区域12a，该入口区域12a相对于压缩机12的轴12d而同轴地延伸并形成，使得进气***11在压缩机12上游的那部分不呈现任何方向变化，并且接近排气涡轮增压器的压缩机12或其叶轮12e的充气流基本上轴向延伸。
该内燃发动机还配备有排气再循环装置15，其包括再循环管路15a，该再循环管路15a从涡轮下游的排气排放***分支并且开口到进气***11中，以在压缩机12和压缩机叶轮12e的上游形成接合点15b。在这种情况下，接合点15b靠近压缩机12布置并与其相距很小的距离。
在连接合点15b处布置有阀单元13，其包括阀壳体13d和布置在阀壳体13d中的翻板13a。
同样定位在阀壳体13d中的EGR阀16用于调节再循环排气流速率。EGR阀16包括阀体16a，阀体16a在所示位置遮盖再循环管路15a并且联接到可枢转翻板13a并因此机械地连接到翻板13a，翻板13a的枢转导致阀体16a的调节，也就是说阀体16a在空间中的运动或旋转。因此，翻板13a用作阀16或阀体16a的致动设备。
翻板13a围绕相对于新鲜气流横向延伸的轴线13b可枢转。相对于新鲜气流横向延伸并且翻板13a可围绕其枢转的所述轴线13b垂直于图形的平面。在这种情况下，所述轴线13b靠近翻板13a的边缘部分并且靠近进气***11的壁部分布置，使得翻板13a类似于门那样横向地安装。
图4A示出了翻板13a处于两个不同的枢转位置。在第一端部位置中，翻板13a垂直于压缩机轴12d的虚拟细长线(类似于图1A的第一位置8a)，翻板13a借助其前侧13a'阻挡进气***11。在第二端部位置中，翻板13a平行于压缩机轴12d的虚拟细长线进行延伸，翻板13a的后侧13a”遮盖排气再循环装置15的再循环管路15a，而进气***11打开。阀6本身仅示出为用于位于第二端部位置的翻板13a。
翻板13a的枢转运动与EGR阀16的阀体16a的调节相关联，其中翻板13a仅用于设定经由进气***11供应的空气流速率，而不用于计量再循环排气流速率。后者由EGR阀16执行。
图4B示出了压缩机壳体12c和阀壳体13d之间的连接14。
压缩机壳体12c和阀壳体13d之间的连接14包括间隔元件14a和环形形式的两个壳体密封元件14b，该间隔元件14a将壳体12c、13d在压缩机轴的方向上彼此保持一定距离。
间隔元件14a布置在压缩机壳体12c的正面侧和阀壳体13d的正面侧之间。在这种情况下，正面侧垂直于压缩机轴12d定向。
环形密封元件14b在垂直于压缩机轴的平面中密封连接14。
现在转到图5，其示出了根据本公开的具有连接在机动车辆中的多汽缸发动机***100的车辆***200的示意图。如图5所示，内燃发动机100包括控制器120，控制器120接收来自多个传感器230的输入并将输出发送到多个致动器232。发动机100还包括连接到进气通道146和排气通道148的汽缸114。进气通道146可以包括节气门162。在一个示例中，节气门162可以类似于图1A的翻板3a被使用。排气通道148可以包括排放控制装置178。发动机100被示为连接到涡轮增压器的机械增压的发动机，其中压缩机174经由轴180连接到涡轮176。在一个示例中，压缩机和涡轮可以连接在双涡流涡轮增压器(twin scrollturbocharger)内。在另一示例中，涡轮增压器可以是可变几何形状的涡轮增压器，其中涡轮几何形状根据发动机转速和其它工况而主动变化。压缩机174和轴180可以类似于图4A的压缩机12和可旋转轴12d被使用。
压缩机174连接到充气冷却器(CAC)218。CAC 218可以是例如空气-空气或空气-水热交换器。来自压缩机174的热的压缩进气进入CAC 218的入口，当其行进通过CAC时冷却，然后离开进入进气歧管146。来自车辆外部的环境气流216可以进入发动机10并穿过CAC218以帮助冷却充气。具有旁通阀219的压缩机旁通管路217可以定位在压缩机的入口和CAC218的出口之间。控制器120可以接收来自压缩机入口传感器的输入(例如压缩机入口空气温度、入口空气压力等)，并且可以调节再循环穿过压缩机的增压充气的量用于增压控制。
进气通道146通过一系列进气门连接到一系列汽缸114。汽缸114还经由一系列排气门连接到排气通道148。在所示的示例中，示出了单个进气通道146和排气通道148。在另一示例中，汽缸可以包括多个进气通道和排气通道，以分别形成进气歧管和排气歧管。例如，具有多个排气通道的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机***中的不同位置。
排气通道148的排气被引导到涡轮176以驱动涡轮。当需要减小的涡轮扭矩时，一些排气可以被引导通过废气门(未示出)以绕过涡轮。来自涡轮和废气门的组合的流流过排放控制装置178。一个或多个后处理装置可以被配置以催化处理排气流，从而减少排气中的一种或更多种物质的量。经处理的排气可以经由排气导管235释放到大气中。
LP(低压)-EGR管路251布置成捕获涡轮176和排放控制装置178之间的一部分排气。LP-EGR管路251可以基本上类似于图1A的再循环管路5被使用。冷却器250沿着LP-EGR管路251布置并且被配置为以与针对CAC 218所描述的类似的方式降低LP-EGR的温度。在一些示例中，LP-EGR管路251还可以包括冷却器旁路，冷却器旁路配置成当不需要冷却时围绕冷却器250引导LP-EGR。EGR阀6可以调节流入进气通道146的LP-EGR的量。在一个示例中，当EGR阀6至少部分打开且节气门162不位于完全打开位置(例如，图1A的第二位置8b)时，LP-EGR可以仅流到进气通道146。
以这种方式，包括翻板与一个或多个密封元件的的组合阀可以被用于增加形成在翻板和进气通道之间的密封。密封元件可以被定位在翻板的前侧和后侧两者上。将密封元件布置在翻板的前侧和后侧两者上的技术效果是改善翻板与进气通道以及翻板与排气再循环通道之间的密封。密封元件可以附加地减少当翻板接触进气通道内的表面时产生的冲击噪声。以这种方式，可以改善密封，同时减少当翻板被移动到第一位置和第二位置时产生的噪声。
在第一实施例中，一种机械增压的内燃发动机包括：进气***，用于供应充气流；排气排放***，用于排放排气；至少一个压缩机，其布置在进气***中，该压缩机被配备有至少一个叶轮，该叶轮在壳体中被安装在可旋转轴上；排气再循环装置，其包括从排气排放***分支并且开口到进气***中的再循环管路，以便在所述至少一个叶轮的上游形成接合点；以及阀单元，其布置在进气***中的接合点处并且包括阀壳体和布置在阀壳体中的翻板，由边缘周向地界定的翻板以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向地延伸的轴线可枢转，即翻板在第一端部位置借助前侧阻挡进气***并打开再循环管路并且在第二端部位置借助排气侧后侧遮盖再循环管路并打开进气***，其中，在第一端部位置中，翻板的前侧与进气***中的止动件相互作用以便阻挡进气***，止动件被布置在翻板的上游，翻板至少在前侧上被配备有至少一个密封元件，至少一个密封元件在翻板的第一端部位置中压靠止动件以用于密封进气***的目的。机械增压的内燃发动机的第一示例包括，进气***进一步包括其中所述轴线靠近翻板的边缘部分、邻近进气***的壁部分布置。可选地包括第一示例的机械增压的内燃发动机的第二示例包括进气***，进一步包括其中翻板的前侧被第一密封元件遮盖，并且其中翻板的后侧被第二密封元件遮盖，第一密封元件与第二密封元件相同。可选地包括第一和/或第二示例的机械增压的内燃发动机的第三示例包括进气***，进一步包括其中第一密封元件和第二密封元件具有带状形式，其中第一密封元件沿着前侧的周向边缘布置，并且其中第二密封元件沿着后侧的周向边缘布置，并且其中前侧和后侧是平面的。可选地包括第一至第三示例中的一个或多个的机械增压的内燃发动机的第四示例包括进气***，进一步包括其中第一密封元件和第二密封元件中的一个或多个是珠状密封唇并且进一步包括沿着进气流的方向截取的U形截面。可选地包括第一至第四示例中的一个或多个的机械增压的内燃发动机的第五示例包括进气***，进一步包括其中珠状密封唇具有三角形截面。可选地包括第一至第五示例中的一个或多个的机械增压的内燃发动机的第六示例包括进气***，进一步包括其中第一密封元件和第二密封元件中的一个或多个是可弹性变形的。可选地包括第一至第六示例中的一个或多个的机械增压的内燃发动机的第七示例包括进气***，进一步包括其中第一密封元件和第二密封元件中的一个或多个由不可变形的托架结构组成。
一种***的实施例包括在进气通道、排气再循环通道和压缩机入口之间的接合部处紧密联接到压缩机的阀，其中，该阀包括沿其周向边缘并与该阀的一侧的几何中心间隔开的圆形密封元件。该***的第一示例进一步包括，其中所述一侧是前侧，并且圆形密封元件是第一圆形密封元件，并且其中，阀进一步包括沿着周向边缘布置并与阀的后侧上的几何中心间隔开的第二圆形密封元件。可选地包括第一示例的该***的第二示例包括，第一圆形密封元件和第二圆形密封元件是分离的并且不接触。可选地包括第一和/或第二示例的该***的第三示例进一步包括，其中圆形密封元件与阀的所述一侧的表面齐平(flush)。可选地包括第一至第三示例的该***的第四示例进一步包括，其中圆形密封元件延伸超过阀的所述一侧的轮廓，并且其中圆形密封元件是阀的用于接触进气通道的止动件的第一部分。可选地包括第一至第四示例的该***的第五示例进一步包括，其中沿着进气流方向截取的圆形密封元件的截面为U形。可选地包括第一至第五示例的该***的第六示例进一步包括，其中沿着进气流方向截取的圆形密封元件的截面是三角形。可选地包括第一至第六示例的该***的第七示例进一步包括，其中阀被布置在阀壳体中，阀壳体被紧密联接到压缩机，其中紧密连接包括位于压缩机的叶轮直径的0.75倍的范围内。
一种进气***的实施例包括：进气通道，其被配置成将一种或多种气体引导到压缩机；排气通道，其在压缩机的上游被联接到进气通道；翻板阀，其布置在进气通道、排气通道和压缩机入口之间的接合部处；以及第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件被布置在翻板阀的前侧上，第二密封元件被布置在翻板阀的后侧上，其中，第一密封元件和第二密封元件分别沿着前侧和所后侧的周向边缘布置并且与翻板阀的几何中心间隔开。进气***的第一示例进一步包括，其中翻板阀是圆形的并且被配置成枢转到第一位置、第二位置以及第一位置与第二位置之间的一个或多个位置，其中，第一位置对应于翻板阀垂直于进气流的方向并且进一步包括第一密封元件压靠进气通道的止动件，并且其中第二位置对应于翻板阀通向进气流的方向并且进一步包括第二密封元件压靠接合部的壁。可选地包括第一示例的进气***的第二示例进一步包括，其中第一密封元件仅接触进气流并且第二密封元件仅接触排气再循环。可选地包括第一和/或第二示例的进气***的第三示例进一步包括，其中第一密封元件和第二密封元件是圆形的并且相同。
要注意的是，本文中所包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文中公开的控制方法和程序可以作为可执行指令被存储在非暂时性存储器中，并且可以被包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制***执行。此处所描述的具体程序可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序执行，并行地执行，或在某些情况下被省略。同样地，处理顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是被提供以便于说明和描述。根据所使用的具体策略，所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被反复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示将被编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质中的非暂时性存储器内的代码，其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器组合的各种发动机硬件组件的***内的指令而被执行。
应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制性的，因为多种变化是可能的。例如，以上技术可以被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求具体指出被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能提到“一个/一”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包含一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改权利要求来主张，或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来主张。这些权利要求，不管在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同，都被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种机械增压的内燃发动机，其具有：
进气***，用于供应充气流；
排气排放***，用于排放排气；
至少一个压缩机，其布置在所述进气***中，所述压缩机配备有在壳体中安装在可旋转轴上的至少一个叶轮；
排气再循环装置，其包括再循环管路，所述再循环管路从所述排气排放***分支并且开口到所述进气***中，以便在所述至少一个叶轮的上游形成接合点；以及
阀单元，其布置在所述进气***中的所述接合点处并且包括阀壳体和布置在所述阀壳体中的翻板，由边缘周向地界定的所述翻板以这样的方式围绕相对于新鲜气流横向地延伸的轴线可枢转，即使得所述翻板在第一端部位置借助前侧阻挡所述进气***并打开所述再循环管路并且在第二端部位置借助排气侧后侧遮盖所述再循环管路并打开所述进气***，其中，在所述第一端部位置中，所述翻板的所述前侧与所述进气***中的止动件相互作用以便阻挡所述进气***，所述止动件被布置在所述翻板的上游，所述翻板至少在所述前侧被配备有至少一个密封元件，所述至少一个密封元件在所述翻板的所述第一端部位置中压靠所述止动件以用于密封所述进气***的目的。
2.根据权利要求1所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述轴线靠近所述翻板的边缘部分、邻近所述进气***的壁部分布置。
3.根据权利要求1所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述翻板的所述前侧被第一密封元件遮盖，并且其中所述翻板的所述后侧被第二密封元件遮盖，所述第一密封元件与所述第二密封元件相同。
4.根据权利要求3所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件具有带状形式，其中，所述第一密封元件沿着所述前侧的周向边缘布置，并且所述第二密封元件沿着所述后侧的周向边缘布置，并且所述前侧和所述后侧是平面的。
5.根据权利要求3所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件中的一个或多个是珠状密封唇并且进一步包括沿着进气流方向截取的U形截面。
6.根据权利要求5所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述珠状密封唇具有三角形截面。
7.根据权利要求3所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件中的一个或多个是弹性可变形的。
8.根据权利要求3所述的机械增压的内燃发动机，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件中的一个或多个由不可变形的托架结构组成。
9.一种***，其包括：
阀，其在进气通道、排气再循环通道和压缩机入口之间的接合部处紧密联接到压缩机，其中，所述阀包括沿其周向边缘并与所述阀的一侧的几何中心间隔开的圆形密封元件。
10.根据权利要求9所述的***，其中，所述一侧是前侧，并且所述圆形密封元件是第一圆形密封元件，并且其中，所述阀进一步包括沿着所述周向边缘布置并与所述阀的后侧上的几何中心间隔开的第二圆形密封元件。
11.根据权利要求10所述的***，其中，所述第一圆形密封元件和所述第二圆形密封元件是分离的并且不接触。
12.根据权利要求9所述的***，其中，所述圆形密封元件与所述阀的所述一侧的表面齐平。
13.根据权利要求9所述的***，其中，所述圆形密封元件延伸超过所述阀的所述一侧的轮廓，并且其中，所述圆形密封元件是所述阀的用于接触所述进气通道的止动件的第一部分。
14.根据权利要求13所述的***，其中，沿着进气流方向截取的所述圆形密封元件的截面为U形。
15.根据权利要求13所述的***，其中，沿着进气流方向截取的所述圆形密封元件的截面是三角形。
16.根据权利要求9所述的***，其中，所述阀被布置在阀壳体中，所述阀壳体被紧密联接到所述压缩机，其中，紧密联接包括位于所述压缩机的叶轮的直径的0.75倍内。
17.一种进气***，其包括：
进气通道，其被配置成将一种或多种气体引导到压缩机；
排气通道，其在所述压缩机的上游被联接到所述进气通道；
翻板阀，其布置在所述进气通道、所述排气通道和压缩机入口之间的接合部处；以及
第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件被布置在所述翻板阀的前侧上，所述第二密封元件被布置在所述翻板阀的后侧上，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件分别沿着所述前侧和所述后侧的周向边缘布置并且与所述翻板阀的几何中心间隔开。
18.根据权利要求17所述的进气***，其中，所述翻板阀是圆形的并且被配置成枢转到第一位置、第二位置以及所述第一位置与所述第二位置之间的一个或多个位置，其中，所述第一位置对应于所述翻板阀垂直于进气流的方向并且进一步包括所述第一密封元件压靠所述进气通道的止动件，并且其中，所述第二位置对应于所述翻板阀通向所述进气流的方向并且进一步包括所述第二密封元件压靠所述接合部的壁。
19.根据权利要求17所述的进气***，其中，所述第一密封元件仅接触进气流，并且所述第二密封元件仅接触排气再循环。
20.根据权利要求17所述的进气***，其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件为圆形的并且相同。
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