專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架安裝的渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架安裝的渦輪增壓系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓系統(tǒng)，其不僅包括渦輪增壓器，而且包括配置有運(yùn)轉(zhuǎn)和定 位所述渦輪增壓器所需的內(nèi)部設(shè)備的安裝臺(tái)架。
背景技術(shù)：
渦輪增壓在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上已經(jīng)使用多年。盡管早期的渦輪增壓器經(jīng)常主要用空氣以及 穿過(guò)渦輪增壓器軸承的機(jī)油流來(lái)冷卻，最近的渦輪增壓器型號(hào)，特別是較大渦輪增壓器和 安裝在重型發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的渦輪增壓器,通常利用從發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)循環(huán)穿過(guò)渦輪并返回至 發(fā)動(dòng)機(jī)主冷卻系統(tǒng)的冷卻劑。當(dāng)然，渦輪增壓器也需要機(jī)油供應(yīng)和排出設(shè)備以潤(rùn)滑與渦輪 增壓器相關(guān)的軸承。不用說(shuō)，加壓的冷卻劑源和機(jī)油源的供應(yīng)，以及從渦輪增壓器排出機(jī) 油和冷卻劑并使這些液體分別返回至發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)需要很多外部管道系統(tǒng)。不幸地是，外部的 流體連接和相關(guān)的管道和軟管會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題，因?yàn)檐浌芎脱b置會(huì)泄漏并受到損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)廂 內(nèi)的高溫可加速這種損壞。而且，除了耐用性問(wèn)題，渦輪增壓器對(duì)外部管道系統(tǒng)的需求增 加了在發(fā)動(dòng)機(jī)罩下已經(jīng)擁擠的環(huán)境下渦輪增壓器所需的空間。美國(guó)專利US 6,125,799公開(kāi) 了使用大規(guī)模混合的內(nèi)部的和外部的設(shè)備管道系統(tǒng)的設(shè)備以將雙渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng) 機(jī)的最端部的渦輪增壓器安裝布置。
安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的渦輪增壓器因?yàn)榱硪粋€(gè)原因通常占用大量的空間。因?yàn)橐阎陌惭b 布置不容易將渦輪增壓器靠近發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體設(shè)置,渦輪增壓器必須與發(fā)動(dòng)機(jī)間隔開(kāi)以允許 渦輪增壓器的緊固件的插入和移除。而且，由于缺少剛性及由于與它們的使用相關(guān)的空間 問(wèn)題，已知的渦輪增壓器安裝系統(tǒng)增加了散布的噪聲。
因此，需要提供一種包括具有帶有用于冷卻劑和潤(rùn)滑油的內(nèi)部的集成供應(yīng)和返回通路 的安裝系統(tǒng)的渦輪增壓器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一方面，一種用于具有汽缸體的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)包含渦輪增壓 器和在渦輪增壓器和與汽缸體相關(guān)的硬點(diǎn)(hard point)之間延伸的設(shè)備臺(tái)架。該設(shè)備臺(tái) 架包括用于臺(tái)架的安裝墊片和用于將加壓的潤(rùn)滑油從發(fā)動(dòng)機(jī)輸送至渦輪增壓器的供油通 路?；赜屯穼?rùn)滑油從渦輪增壓器輸送至集成在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑系統(tǒng)。冷卻劑供應(yīng)通路 將加壓的冷卻劑輸送至渦輪增壓器，且至少部分配置于設(shè)備臺(tái)架內(nèi)的冷卻劑返回通路將冷 卻劑從渦輪增壓器輸送至集成在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面'冷卻劑返 回通路可包括至少部分配置于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體內(nèi)以及設(shè)備臺(tái)架內(nèi)的通路。根據(jù)本發(fā)明另一方面，可配置從渦輪增壓器的冷卻劑返回通路以將冷卻劑輸送至混合 室，在該混和室內(nèi)來(lái)自渦輪增壓器的冷卻劑與流自至少一個(gè)汽缸蓋的冷卻劑混合。
根據(jù)本發(fā)明再一方面，從渦輪增壓器的回油通路將來(lái)自所述渦輪增壓器的廢機(jī)油輸送 至油底殼而不允許廢機(jī)油接觸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的移動(dòng)部件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，與汽缸體相關(guān)的用于安裝渦輪增壓器的硬點(diǎn)包括配置在汽缸 體部分上的總體上平面的安裝墊片，設(shè)備臺(tái)架的安裝墊片具有與總體上平面的安裝墊片匹 配的下對(duì)接面。汽缸體的安裝墊片配置有潤(rùn)滑油和冷卻劑設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，渦輪增壓器的總體上平面的安裝墊片可配置在汽缸體上由v
形汽缸體發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸組界定的谷內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，設(shè)備臺(tái)架的渦輪增壓器臺(tái)架安裝墊片包含多個(gè)具有以相對(duì)于 水平面的銳角穿過(guò)其延伸的緊固孔的安裝凸臺(tái)以使得插入在孔內(nèi)的緊固件向內(nèi)穿至與汽 缸體相關(guān)的硬點(diǎn)內(nèi)形成的螺紋孔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，從渦輪增壓器延伸并穿過(guò)設(shè)備臺(tái)架的回油通路或廢油通路被 設(shè)計(jì)以防止流自渦輪增壓器的起泡或發(fā)泡的機(jī)油損害發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑。這通過(guò)當(dāng)機(jī)油流回油底 殼時(shí)防止廢機(jī)油接觸發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的移動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括V形配置的汽缸體；連接到所述汽缸體的多
個(gè)汽缸蓋，所述汽缸蓋和所述汽缸體界定出汽缸蓋之間的谷；配置在所述谷內(nèi)的汽缸體上 的渦輪增壓器安裝墊片；以及安裝在設(shè)備臺(tái)架上的渦輪增壓器，所述設(shè)備臺(tái)架在所述渦輪 增壓器和與所述汽缸體相關(guān)聯(lián)的硬點(diǎn)之間延伸，且所述設(shè)備臺(tái)架包括用于臺(tái)架的安裝墊
片，所述安裝墊片具有多個(gè)安裝凸臺(tái)，所述安裝凸臺(tái)具有延伸穿過(guò)其的緊固孔；用于將加 壓的潤(rùn)滑油從所述汽缸體內(nèi)的內(nèi)部油通路輸送至所述渦輪增壓器的內(nèi)部供油通路；以及用 于將內(nèi)部的冷卻劑通路中的加壓的冷卻劑輸送至所述渦輪增壓器的內(nèi)部冷卻劑供應(yīng)通路。
本發(fā)明渦輪增壓系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于渦輪增壓器和臺(tái)架可在一個(gè)地理位置處裝配并 且在第二地理位置處作為單個(gè)單元安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上而不需要制造用于潤(rùn)滑油和水進(jìn)給和 排出的外部設(shè)備連接。
依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于包括渦輪增壓器和設(shè)備臺(tái)架的渦輪增 壓系統(tǒng)以及其機(jī)油和冷卻劑設(shè)備為緊湊的并且理想地適合安裝在v形汽缸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的 谷內(nèi)。
依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于渦輪增壓器的噪聲信號(hào)將會(huì)減小，因?yàn)?本發(fā)明中展示的緊密安裝的設(shè)備臺(tái)架具有內(nèi)在硬度。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于渦輪增壓器所需的潤(rùn)滑油和冷卻劑供應(yīng)和排出通路布置在 本發(fā)明的設(shè)備臺(tái)架內(nèi)部。
閱讀說(shuō)明書本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見(jiàn)。

圖l為具有依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的立體分解圖。
圖2為具有依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的部分切除的端視圖。
圖3為顯示了依照本發(fā)明一個(gè)方面的渦輪增壓器臺(tái)架安裝墊片和用于潤(rùn)滑油和冷卻
劑的設(shè)備通道的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的平面圖。
圖4為具有依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)部分切除的側(cè)視圖并且顯示依照本
發(fā)明用于機(jī)油和水的設(shè)備通道中一些的路徑。
圖5為具有本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)部分切除的側(cè)面立體圖。 圖6為配置為適合用于螺栓連接或焊接至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的板的渦輪增壓器安裝硬點(diǎn)
的立體圖。
圖7與圖5相似，但顯示了單件式設(shè)備臺(tái)架和渦輪增壓器組合。
具體實(shí)施方式
如圖1中所示，渦輪增壓系統(tǒng)IO包括渦輪增壓器14和設(shè)備臺(tái)架18。渦輪增壓器14 優(yōu)選地在渦輪增壓器14安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上之前安裝至設(shè)備臺(tái)架18。圖1也顯示了具有谷20 的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體30,渦輪增壓系統(tǒng)IO通過(guò)硬點(diǎn)(其圖示為大致平面的安裝墊片22)上放 置在谷20中。設(shè)備臺(tái)架18為渦輪增壓器14提供了剛性結(jié)構(gòu)支撐，這有助于降低不想要 的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音散發(fā)，以及減小與渦輪增壓器相關(guān)的不想要的振動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本 發(fā)明應(yīng)該了解詞語(yǔ)"硬點(diǎn)"，如本發(fā)明使用的意味著結(jié)構(gòu)性剛性安裝位置，例如加工為汽 缸體的基材的汽缸體墊片，或分離墊片，例如圖6中100處所示。安裝墊片100意圖通過(guò) 螺栓連接、焊接或通過(guò)其他合適的工藝連接至發(fā)動(dòng)機(jī)。
設(shè)備臺(tái)架18在其下端具有安裝墊片48。安裝墊片48包括具有緊固孔52的安裝凸 臺(tái)50。緊固孔52延伸穿過(guò)安裝凸臺(tái)50并且與水平面H (圖1)成銳角a。緊固孔52允 許多個(gè)螺紋緊固件56通過(guò)，所述螺紋緊固件穿過(guò)緊固孔52并且進(jìn)入成型在汽缸體30的 大致平面的安裝墊片22內(nèi)的螺紋孔28。圖1顯示了螺紋孔28中兩個(gè)。圖l進(jìn)一步顯示 安裝凸臺(tái)為成角度的以使得螺紋緊固件或螺栓56向內(nèi)延伸入成型在汽缸體30的安裝墊片 22內(nèi)的螺栓孔28。圖2中也顯示了這種幾何構(gòu)型。假如釆用分離安裝墊片，例如在圖6 中100處所示，將以與孔52相同的方式提供數(shù)個(gè)緊固孔108。墊片100也包含分別執(zhí)行 下面的由通路26, 42和46執(zhí)行的功能的液體通路26'， 42'和46'。墊片100可通過(guò)延伸 穿過(guò)孔104的螺紋緊固件，或如上面所述通過(guò)焊接、銅焊或其它已知方法緊固至發(fā)動(dòng)機(jī)。
如圖2中所見(jiàn)，設(shè)備臺(tái)架安裝墊片48的寬度A小于渦輪增壓器l4的總體寬度B。 這是來(lái)源于成角度設(shè)置緊固孔52的額外好處,其有利地允許將渦輪增壓器"和設(shè)備臺(tái)架 18作為一個(gè)整體從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆卸下來(lái)，而不用移除渦輪增壓器總成的部分。緊固孔52的 角度也允許渦輪增壓器14安裝得更接近汽缸體30,其在垂直方向上更接近曲軸1"圖2 顯示了安置在汽缸蓋38和汽缸體30之間的谷20內(nèi)的渦輪增壓器"。圖3顯示了放置于汽缸體30的谷的中部?jī)?nèi)的大致平面的安裝墊片22。顯示了一些 螺紋安裝螺栓孔28。圖3還顯示了用于渦輪增壓器14的一些設(shè)備。第一這種設(shè)備供油通 路26顯示為終止在成型于安裝墊片22的平面表面內(nèi)的端口內(nèi)。冷卻劑供應(yīng)通路42也如 冷卻劑返回通路46那樣與該表面連通。分別對(duì)應(yīng)于內(nèi)部供油通路26、內(nèi)部冷卻劑供應(yīng)通 路42、及內(nèi)部冷卻劑返回通路46的凸臺(tái)27、 29及31的上部機(jī)械加工表面與安裝墊片22 的最上表面共面。換句話說(shuō)，供油通路26、冷卻劑供應(yīng)通路42和冷卻劑返回通路46的 部分均與安裝墊片22的最上表面共面。結(jié)果，所有的這些設(shè)備可用單個(gè)密封墊24 (圖1 中所示)密封至設(shè)備臺(tái)架18。密封墊24圖示為集成有用于密封通路26, 42和46的多個(gè) 完整的0形圈的整體載體。
圖3中僅顯示了汽缸體30內(nèi)的回油分離通路34的最高部分，為了更清晰，必須參 考圖4,其中回油通路34顯示為通向發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體30的一端并且穿過(guò)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)部 件的區(qū)域向下至油底殼98。如上所述，將廢油從渦輪增壓器14通過(guò)沒(méi)有移動(dòng)部件的發(fā)動(dòng) 機(jī)的區(qū)域回排至油底殼98通過(guò)防止臨時(shí)充氣的機(jī)油與需要潤(rùn)滑的部件之間的接觸來(lái)防止 這些移動(dòng)部件擦傷或過(guò)熱。
圖5顯示了從汽缸體30內(nèi)部向上延伸進(jìn)設(shè)備臺(tái)架18內(nèi)的供油內(nèi)通路26。此外，圖 5顯示了冷卻劑供應(yīng)內(nèi)通路42,其從發(fā)動(dòng)機(jī)水套32延伸進(jìn)設(shè)備臺(tái)架18內(nèi)。離開(kāi)渦輪增壓 器14的水通過(guò)冷卻劑返回內(nèi)通路46向下流過(guò)設(shè)備臺(tái)架18并且出來(lái)至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體30 的前方，其中流體在結(jié)合點(diǎn)36處與來(lái)自一個(gè)或多個(gè)汽缸蓋的冷卻劑流結(jié)合。冷卻劑返回 通路46可有利地配置為汽缸體30內(nèi)的中心通路。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明應(yīng)該了解結(jié) 合點(diǎn)36可配置為出水口或冷卻劑調(diào)壓室或用于結(jié)合來(lái)自多于一個(gè)源(例如一個(gè)或多個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)汽缸蓋)的冷卻劑流的其它裝置。這種流體的結(jié)合提供了減輕冷卻劑溫度偏移(在其 它情況下其可能由離開(kāi)渦輪增壓器14的非常熱的冷卻劑所致)的優(yōu)點(diǎn)。
依照本發(fā)明的另一方面，發(fā)明的方法避免了在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線范圍內(nèi)將外部管道系統(tǒng) 連接至渦輪增壓器的高成本工藝。更適合地，渦輪增壓器14在與生產(chǎn)線分離的位置預(yù)裝 配至設(shè)備臺(tái)架18。然后，包括渦輪增壓器和臺(tái)架的總成可輕易地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上而沒(méi)有 連接任何外部冷卻或潤(rùn)滑鉛管品制造的需要。
相比于顯示了連接至分離臺(tái)架18的渦輪增壓器14的圖4和5,圖7顯示了與臺(tái)架 18 —體化的渦輪增壓器14。對(duì)于依照本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的大量制造的應(yīng)用，以圖7 中的方式集成臺(tái)架18與渦輪增壓器14是有利的。然而，對(duì)于通常少量生產(chǎn)的本發(fā)明的應(yīng) 用，其與釆用具有圖4和圖5的特征的更易于修改的獨(dú)立臺(tái)架的好處基本相同。
根據(jù)專利法相關(guān)要求描述了本發(fā)明，因此該描述本質(zhì)上為示例性的而非限制。對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的多種變形和修改是顯而易見(jiàn)的并且落在發(fā)明的范 圍內(nèi)。相應(yīng)地，本發(fā)明的法律保護(hù)范圍僅通過(guò)研究本申請(qǐng)的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器系統(tǒng)，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包含渦輪增壓器；及用于將所述渦輪增壓器連接至所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的內(nèi)部設(shè)備通路的設(shè)備臺(tái)架，所述設(shè)備臺(tái)架在所述渦輪增壓器和與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的安裝點(diǎn)之間延伸，并且所述設(shè)備臺(tái)架包含用于所述設(shè)備臺(tái)架的安裝墊片；用于將加壓的潤(rùn)滑油從所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸送至所述渦輪增壓器的內(nèi)部供油通路；及用于將加壓的冷卻劑輸送至所述渦輪增壓器的內(nèi)部冷卻劑供應(yīng)通路。
2. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少部分配置在所述 設(shè)備臺(tái)架內(nèi)的用于將冷卻劑從所述渦輪增壓器傳送至集成在所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的 冷卻劑返回通路。
3. 如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻劑返回通路包含至 少部分配置在汽缸體內(nèi)以及在所述設(shè)備臺(tái)架內(nèi)的通路。
4. 如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻劑返回通路包含至 少部分配置在汽缸體內(nèi)的通路,所述冷卻劑返回通路將冷卻劑輸送至來(lái)自所述渦輪增壓器 的冷卻劑與來(lái)自至少一個(gè)汽缸蓋的冷卻劑在其內(nèi)混合的混合室。
5. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，還包含在所述設(shè)備臺(tái)架內(nèi)的 用于將廢機(jī)油從所述渦輪增壓器輸送至油底殼的回油通路。
6. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備臺(tái)架與所述渦輪增 壓器一體化成型。
7. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備臺(tái)架與所述渦輪增 壓器分離成型。
8. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，還包含插在所述安裝墊片和與所述發(fā)動(dòng)機(jī) 相關(guān)聯(lián)的安裝點(diǎn)之間的密封墊,所述密封墊包含具有多個(gè)完整O形圈密封件的整體式載體。
9. 一種用于將渦輪增壓器裝配在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的方法，包含 將所述渦輪增壓器裝配至設(shè)備臺(tái)架，所述設(shè)備臺(tái)架包含安裝墊片、潤(rùn)滑油通路和冷卻劑通路；及在同時(shí)將供油連接和冷卻劑供應(yīng)連接固定在所述設(shè)備臺(tái)架和所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間時(shí)，將 所述渦輪增壓器和設(shè)備臺(tái)架總成螺栓連接至發(fā)動(dòng)機(jī)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述渦輪增壓器在第一地理位置處裝配至所述設(shè)備臺(tái)架，所述裝配的渦輪增壓器在不同于所述第一地理位置的第二地理位置安裝至所述發(fā) 動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架安裝的渦輪增壓系統(tǒng)，其包括渦輪增壓器和在渦輪增壓器和與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的安裝表面之間延伸的設(shè)備臺(tái)架。設(shè)備臺(tái)架包括用于將組合的渦輪增壓器和臺(tái)架總成連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝墊片，以及用于給渦輪增壓器供應(yīng)加壓冷卻劑和潤(rùn)滑油的內(nèi)部供油通路和冷卻劑供應(yīng)通路。本發(fā)明提供的渦輪增壓系統(tǒng)具有冷卻劑和潤(rùn)滑油的內(nèi)部的集成供應(yīng)和返回通路，具有緊湊的設(shè)計(jì)和減小的噪音。
文檔編號(hào)F02B37/00GK101614151SQ200910151348
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者克里斯托弗·凱利·珀拉佐羅, 克里斯托弗·考蘭德, 安東尼·威廉·哈德森, 帕特里克·塞克斯坦 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司