渦輪增壓器布置結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于內燃發動機的渦輪增壓器布置結構，該渦輪增壓器布置結構具有:殼體，在該殼體中布置有多個元件；以及光學通道/光導管(optischen Kanal)，該光學通道被形成在該殼體中并且被指配給這些元件中的至少一個元件。
[0002]本發明還涉及一種用于測量渦輪增壓器布置結構的元件的溫度的方法。
【背景技術】
[0003]在汽車工程領域，法律要求和客戶需求造就了具有低的燃料消耗并且具有不斷增大的特定發動機功率的內燃發動機。這種增大的功率密度引起作為熱損失從燃燒室排出到冷卻系統、排氣系統和周圍環境中的熱能的增加。這種增加的廢熱還增大了內燃發動機和排氣系統的大量部件上的熱負載，其中，尤其是例如活塞、閥門、汽缸蓋、排氣歧管和渦輪增壓器這些元件經受了增加的熱負載。
[0004]漸增的熱負載通常是借助于加強的冷卻、結構措施和通過使用更高等級的材料來抵消，以確保發動機和排氣系統的可靠性。在此，總體上來說，結構措施較便宜，而更高等級的材料較貴但在結構設計方面的花費較少。
[0005]在內燃發動機和渦輪增壓器的開發中，因此在實際發動機運行中有必要考慮特定元件的加熱，以便不超過特定溫度限制。由于任何結構的變化還可能導致特定部件在運行期間的溫度變化，所以在開發階段，必須連續直接測量特定結構元件的溫度。
[0006]對于確定渦輪增壓器的特定元件(例如渦輪增壓器的渦輪機葉輪)在實際運行中的溫度而言，不存在可行的測量方法，因為機械負載和熱負載都非常高。由于高的熱負載，能從材料硬度的變化推論出工作溫度的材料不能用于渦輪增壓器。目前，僅可以使用排氣的溫度來作為渦輪增壓器的部件的工作溫度的指標，然而其中這種測量表現出低的精度。

【發明內容】

[0007]因此，本發明的目的是，提供一種渦輪增壓器布置結構，其中可以在實際條件下以精確的方式來測量元件的溫度。本發明的目的也是提供一種用于測量渦輪增壓器布置結構的元件的溫度的相應改進的方法。
[0008]在開頭所述的渦輪增壓器布置結構的情況中，所述目的通過下述方式實現:光學通道被指配有紅外檢測器，該紅外檢測器被設計為穿過該光學通道檢測來自至少一個元件的紅外福射，以便確定該至少一個元件的溫度。
[0009]在開頭所述的方法的情況中，所述目的通過下述方式實現:穿過光學通道檢測渦輪增壓器布置結構的元件的紅外輻射，其中，該光學通道被形成在該渦輪增壓器布置結構的殼體中，其中，該至少一個元件的溫度是基于該紅外福射來確定的。
[0010]借助于渦輪增壓器布置結構的待測量的元件的紅外輻射是經過光學通道由紅外檢測器來檢測的事實，可以用無接觸的方式來確定溫度，使得不需要對有待測量的元件進行重新設計并且可以在實際條件下測量溫度。此外，高溫測量提供了高精確度水平、對快速溫度變化的檢測以及同時還有可以確定元件溫度的大的溫度范圍，使得可以實現渦輪增壓器布置結構的待測量的元件的溫度的精確確定。
[0011 ]本發明的目的因此被全面地實現。
[0012]在一個優選實施例中，光學通道呈直線通道/導管的形式并在一軸向末端處具有被指配給該至少一個元件的開口。
[0013]以此方式，可以精確地檢測該至少一個元件的紅外輻射而不會使得測量受到來自渦輪增壓器布置結構的其他部件的紅外輻射的影響。
[0014]進一步優選的是，在光學通道中設置有透明密封元件，該透明密封元件以氣密性方式相對于該至少一個元件來封閉紅外傳感器。
[0015]以此方式，可以用很少的技術支出來測量渦輪增壓器布置結構的被安排在壓力劇烈波動的區域中的元件。
[0016]進一步優選的是，紅外檢測器被指配有設計為使紅外輻射聚焦的光學元件。
[0017]以此方式可以提高測量精度，因為紅外輻射聚焦到紅外檢測器上。
[0018]在此，特別優選的是，光學元件被布置在光學通道中。
[0019]以此方式，可以在待測量的元件附近執行對紅外輻射的測量和聚焦，由此同時使測量變得更精確。
[0020]進一步優選的是，光學通道被連接至渦輪增壓器布置結構的氣體管道上，以便檢測該氣體管道中的至少一個元件的溫度。
[0021]以此方式，可以測量渦輪增壓器布置結構的溫度特別關鍵的、在其他情況下僅能間接地測量的區域。
[0022]進一步優選的是，該至少一個元件是渦輪增壓器布置結構的渦輪機葉輪。
[0023]以此方式，可以精確地測量渦輪增壓器布置結構的溫度特別關鍵的、可動的元件，由此可以優化開發。
[0024]在此，尤其優選的是，紅外檢測器的測量點經過光學通道定位成使得檢測到來自渦輪機葉片的外部區域的紅外輻射。以此方式，可以測量渦輪增壓器布置結構的特別關鍵的區域并且相應地考慮以結構措施來降低溫度。
[0025]進一步優選的是，紅外檢測器借助于光導體以光學方式連接至光學通道。
[0026]以此方式，紅外檢測器可以與渦輪增壓器布置結構分開地安裝，由此整個測量設備對于熱負載和污染物是不敏感的，并且此外可以實現更大的動力學。
[0027]進一步優選的是，光導體被至少部分地布置在光學通道中。
[0028]以此方式，可以避免破壞對紅外測量的干擾，因為光導體被安排在待測量的元件附近。
[0029]進一步優選的是，光學通道呈直線管的形式并且具有氣密性的且不漏流體的外表面/周面。
[0030]以此方式，可以將光學通道穿過冷卻劑空間安排在渦輪增壓器殼體中，由此甚至在渦輪增壓器中幾乎不可觸及的位置處也可能進行紅外測量。
[0031]進一步優選的是，光學通道的內表面具有深色和/或無光澤的涂層，以便防止光學通道中的光反射。
[0032]進一步優選的是，光學通道被冷卻裝置包圍。
[0033]以此方式，可以保護光學通道和其中所含的光學部件不受渦輪增壓器布置結構高溫的影響。
[0034]在此，尤其優選的是，冷卻裝置被設計為將冷卻流體提供至光學通道。
[0035]以此方式，可以用有效方式以很少的技術支出來冷卻光學通道。
[0036]總而言之，借助于根據本發明的具有用于紅外測量的光學通道的渦輪增壓器布置結構，可以在開發過程中的任何時間執行對渦輪增壓器布置結構的特定元件的精確溫度測量，使得對渦輪增壓器的各元件的熱負載的持續檢查成為可能。由于通過紅外測量來執行溫度測量，此外可以檢測到大的溫度范圍、快速溫度變化以及同時還有高絕對溫度，而在待測量的相應元件的結構方面無需增加支出。最終，借助于紅外測量，在發動機運行期間的實際測量變為可能，從而可以接近真實地檢查熱力學特征。
[0037]不言自明的是，上述這些特征以及仍有待在以下進行討論的特征不僅能夠以對應說明的組合的形式來使用、而且還能夠以其他組合的形式或單獨地使用而不脫離本發明的范圍。
【附圖說明】
[0038]在附圖中展示了本發明的多個示例性實施例并且在以下的說明中對其進行更詳細的討論。在附圖中:
[0039]圖1是具有用于溫度測量的紅外測量裝置的渦輪增壓器布置結構的示意性圖示；
[0040]圖2示出了具有用于紅外溫度測量的光學通道的渦輪增壓器布置結構的透視截面圖；
[0041]圖3示出了具有用于對在渦輪增壓器布置結構中的紅外測量裝置的光學通道加以冷卻的冷卻回路的機動車輛的示意圖；并且
[0042]圖4示出了渦輪增壓器布置結構的渦輪機葉輪對應于內燃發動機的不同轉速的溫度變化曲線。
【具體實施方式】
[0043]圖1展示了總體上用10指示的渦輪增壓器布置結構的示意性局部視圖。渦輪增壓器布置結構具有相對于外部界定渦輪增壓器布置結構10的殼體12，其中，渦輪增壓器布置結構10的多個元件被容納在殼體12之內，這些元件在運行期間相應地升溫。
[0044]渦輪增壓器布置結構10具有渦輪機殼體14，渦輪機葉輪16被容納在該渦輪機殼體中，其中，渦輪機殼體14被連接到(未示出的)內燃發動機的歧管結構18和排氣系統20上。通過歧管結構18，該內燃發動機的排氣被引入到渦輪機殼體14中，所述排氣相應地驅動在渦輪機殼體14中的渦輪機葉輪16，其中，該內燃發動機的排氣從渦輪機殼體14經由排氣系統20排出。渦輪機葉輪16以可旋轉的方式來安裝并且借助于軸22連接至壓縮機葉輪(未示出)，以便相應地產生用于該內燃發動機的增壓壓力。
[0045]在圖1中，渦輪增壓器布置結構10進一步具有形成在殼體12中的光學通道24，該光學通道具有被連接至渦輪機殼體14并被指配給渦輪機葉輪16的開口 26。光學通道24以光學方式連接至紅外檢測器28，以便總體上經過光學通道24來檢測從渦輪機葉輪16輻射出的紅外輻射30。紅外檢測器28被連接至控制單元32，該控制單元被設計成用于控制紅