專利名稱：渦輪增壓器和包括其的空氣吸入系統(tǒng)及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及渦輪機(jī)殼體和包括該渦輪機(jī)殼體的渦輪增壓器、及 使用該渦輪機(jī)殼體的方法，且更具體地涉及具有一體的廢氣門/排氣再循環(huán)(EGR)出口 的渦輪機(jī)殼體、和包括該渦輪機(jī)殼體的渦輪增壓器、及使用該渦輪機(jī)殼體的方法。
背景技術(shù)：
排氣再循環(huán)(EGR)的有效使用對所有現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(包括柴油機(jī)和汽油機(jī)) 而言都是非常重要的。EGR的有效使用通常有助于通過這些發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)高功率輸出而同 時(shí)還實(shí)現(xiàn)高燃料效率和經(jīng)濟(jì)性并且實(shí)現(xiàn)越來越嚴(yán)格的發(fā)動機(jī)排放要求的目標(biāo)。在這些發(fā) 動機(jī)中也常常使用強(qiáng)制吸入(特別是包括渦輪增壓器)以用于增大發(fā)動機(jī)進(jìn)氣空氣流質(zhì)量 和發(fā)動機(jī)功率輸出。不過，渦輪增壓器也由排氣驅(qū)動，因而EGR和渦輪增壓強(qiáng)制吸入的 高效用途使得有必要協(xié)同設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)。渦輪增壓的柴油機(jī)在使用可在EGR和排氣流中獲得的能量方面必須特別高效以 提高整體發(fā)動機(jī)效率和燃料經(jīng)濟(jì)性。要求柴油EGR系統(tǒng)將大量EGR傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)進(jìn)氣 系統(tǒng)。為此，EGR系統(tǒng)必須通過該系統(tǒng)(包括流量控制閥、旁通閥和冷卻器)提供足夠 的壓力變化，以將所希望的EGR流驅(qū)動到增壓進(jìn)氣系統(tǒng)中。排氣系統(tǒng)必須還提供適合的 排氣能量而使得渦輪機(jī)具有足夠的動力提供所希望的增壓。典型的柴油發(fā)動機(jī)EGR系統(tǒng) 供應(yīng)EGR的通道與各種排氣系統(tǒng)部件分開。已經(jīng)提出了與渦輪機(jī)殼體分開的EGR供應(yīng) 通道；不過，由于使用肘管和類似物，這樣的EGR供應(yīng)通道與渦輪機(jī)渦殼內(nèi)的期望廢氣 流動方向所成的角度通常小于最優(yōu)角度，由此產(chǎn)生高流動損失和低效率，因而減小了所 能獲得的以用于進(jìn)氣系統(tǒng)中的EGR流的量。這樣的布置未提供足夠的進(jìn)氣EGR量。在美國專利6,430,929中提出一種設(shè)計(jì)，其中將EGR出口與渦輪機(jī)蝸殼和EGR 閥相關(guān)聯(lián)。這種設(shè)計(jì)使EGR出口切向地定位于蝸殼并且沿進(jìn)入渦輪機(jī)殼體入口的流而大 致呈線性。這樣，EGR出口位于蝸殼入口且EGR出口看起來是限定蝸殼入口。在此專 利中描述的渦輪增壓器包括具有法蘭肘管的EGR閥，其中法蘭上的孔布置可被調(diào)節(jié)以定 向肘管從而適應(yīng)于不同發(fā)動機(jī)布置。使用肘管在EGR出口和渦輪機(jī)入口的直列或線性布 置中可能也是必要的。不過，使用肘管構(gòu)造具有隨之而來的效率損失。專利‘929的渦 輪增壓器還包括可變幾何形狀的噴嘴，用于增大EGR系統(tǒng)中的背壓?？勺儑娮鞙u輪增壓 器雖然可能有用，不過其成本顯著高于具有固定噴嘴的渦輪增壓器。進(jìn)一步，通過關(guān)閉 可變噴嘴的渦輪機(jī)葉片所致的背壓增大基本上抵不過所導(dǎo)致的進(jìn)氣空氣增壓的增加，使 得所希望的吸入系統(tǒng)中的EGR流的增大無法實(shí)現(xiàn)。因此，希望提供渦輪機(jī)殼體、渦輪增壓器以及使用它們的進(jìn)氣系統(tǒng)及相關(guān)聯(lián)的 使用方法，以增強(qiáng)可用于吸入系統(tǒng)的EGR而同時(shí)提供足夠排氣流以驅(qū)動渦輪機(jī)并且產(chǎn)生 所希望的增壓和進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)中的空氣吸入，而無論渦輪增壓器使用固定還是可變噴嘴 的渦輪機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器，包括 渦輪機(jī)，其包括附接到渦輪機(jī)軸的渦輪，所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪 機(jī)殼體中，渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口 和廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入口，所述廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿 所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上分開并通向被連接到所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的EGR導(dǎo)管。所 述渦輪機(jī)蝸殼入口被構(gòu)造成使從發(fā)動機(jī)接收的排氣流體連通到所述渦輪，所述EGR導(dǎo)管 被構(gòu)造成使所述排氣流體連通到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)。進(jìn)氣 系統(tǒng)包括渦輪增壓器，其包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)，所述渦輪機(jī)包括附接到渦輪機(jī)軸的 渦輪，所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪 機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入口， 所述廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上 分開并通向被連接到渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的EGR導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼入口被構(gòu)造成使從發(fā) 動機(jī)接收的排氣流體連通到所述渦輪，所述廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管被構(gòu)造成使所述排氣 流體連通到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管。所述壓氣機(jī)包括附接到所述渦輪機(jī)軸的壓氣機(jī)輪，所述 壓氣機(jī)輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓氣機(jī)殼體中，所述壓氣機(jī)殼體包括壓氣機(jī)蝸殼 導(dǎo)管，所述壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有壓氣機(jī)蝸殼入口和壓氣機(jī)蝸殼出口，所述壓氣機(jī)蝸殼出 口與所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管流體連通。進(jìn)氣系統(tǒng)還包括EGR閥，其能夠至少在開啟位置 與關(guān)閉位置之間切換并具有EGR閥入口和EGR閥出口，所述EGR閥入口與所述EGR導(dǎo) 管流體連通，所述EGR出口也與所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管流體連通，所述開啟位置是從所述 EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管的完全流體連通并限定第一操作模式，在所述關(guān)閉位置 能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管的流體連通并限定第二操作模式，其中 在所述第一模式中，從所述EGR導(dǎo)管的EGR廢氣流被推進(jìn)所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管內(nèi)，在第 二模式中，加壓空氣流被推進(jìn)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，提供一種使用用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的 方法。所述方法包括提供具有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，所述渦輪增壓器與所述發(fā)動 機(jī)的進(jìn)氣歧管流體連通并被構(gòu)造成向進(jìn)氣歧管提供具有第一壓力的強(qiáng)制吸入空氣流，所 述渦輪增壓器包括渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸 殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入口，所述廢氣泄放閥/EGR導(dǎo)管入 口與所述蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上間隔開并通向被設(shè)置在所述渦輪機(jī)殼 體上的EGR導(dǎo)管，所述EGR導(dǎo)管被構(gòu)造成使EGR流流體連通到能夠在開啟位置與關(guān)閉 位置之間切換的EGR閥，所述開啟位置能夠使具有第二壓力的所述EGR流流體連通到所 述進(jìn)氣歧管并限定第一操作模式，所述關(guān)閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述進(jìn)氣歧 管的流體連通并限定第二操作模式，其中在所述第一模式中，所述第二壓力大于所述第 一壓力且流向所述發(fā)動機(jī)的EGR流被推進(jìn)所述進(jìn)氣歧管內(nèi)。所述方法還包括操作所述 發(fā)動機(jī)產(chǎn)生進(jìn)入所述渦輪機(jī)蝸殼入口中的排氣流。所述方法還包括在操作所述發(fā)動機(jī) 的同時(shí)選擇所述第一模式或所述第二模式。通過以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。本發(fā)明還提供了以下方案方案1. 一種渦輪增壓器，包括渦輪機(jī)，其包括附接到渦輪機(jī)軸的渦輪，所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè) 置在具有渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的渦輪機(jī)殼體中，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和 EGR導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向 上間隔開并通向被連接到所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的EGR導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼入口構(gòu)造成 使從發(fā)動機(jī)接收的排氣流體連通到所述渦輪，所述EGR導(dǎo)管構(gòu)造成使所述排氣流體連通 到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管。方案2.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有EGR導(dǎo)管軸線， 所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管軸線，所述EGR導(dǎo)管軸線被設(shè)置為與所述渦輪 機(jī)蝸殼導(dǎo)管軸線大致相切。方案3.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸 殼入口在徑向上間隔開約80°至約270°的角度α。方案4.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有的橫截面面積與 所述EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積大致相等。方案5.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有的橫截面面積小 于所述EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積。方案6.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述蝸殼導(dǎo)管和EGR導(dǎo)管構(gòu)成一體 的部件。方案7.如方案6所述的渦輪增壓器，其中，所述一體的部件包括金屬鑄件。方案8.如方案1所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪機(jī)進(jìn)一步包括固定噴嘴或 可變噴嘴中的一種。方案9. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，包括渦輪增壓器，其包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)，所述渦輪機(jī)包括附接到渦輪機(jī)軸的渦 輪，所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī) 蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和EGR導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管 入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上間隔開并通向被設(shè)置在所述 渦輪機(jī)殼體上的EGR導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼入口被構(gòu)造成使從發(fā)動機(jī)接收的排氣流流體 連通到所述渦輪，所述EGR導(dǎo)管被構(gòu)造成使一部分所述排氣流流體連通到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧 管；所述壓氣機(jī)包括附接到所述渦輪機(jī)軸的壓氣機(jī)輪，所述壓氣機(jī)輪和渦輪機(jī)軸被可 旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓氣機(jī)殼體中，所述壓氣機(jī)殼體包括壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo) 管具有壓氣機(jī)蝸殼入口和壓氣機(jī)蝸殼出口，所述壓氣機(jī)蝸殼出口與所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管 流體連通；EGR閥，其能夠至少在開啟位置與關(guān)閉位置之間切換并具有EGR閥入口和EGR 閥出口，所述EGR閥入口與所述EGR導(dǎo)管流體連通，所述EGR出口也與所述發(fā)動機(jī)進(jìn) 氣歧管流體連通，所述開啟位置能夠?qū)崿F(xiàn)從所述EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的流體 連通并限定第一操作模式，所述關(guān)閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧 管的流體連通并限定第二操作模式，其中在所述第一模式中，來自所述EGR導(dǎo)管的EGR氣體流被推進(jìn)所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)。方案10.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，進(jìn)一步包括混合器，其中，所述混合器與 所述EGR閥流體連通并被構(gòu)造成從所述EGR閥接收EGR流；并且所述混合器還與壓氣 機(jī)流體連通，所述混合器被構(gòu)造成從所述壓氣機(jī)接收強(qiáng)制吸入空氣流，其中，所述混合 器與所述進(jìn)氣歧管流體連通，并被構(gòu)造成接收所述EGR流和強(qiáng)制吸入空氣流的混合物作 為來自所述混合器的強(qiáng)制吸入燃燒流。方案11.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述EGR導(dǎo)管入口與所述蝸殼入口在 徑向上間隔開約80°至約270°的角度α。方案12.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述EGR導(dǎo)管入口具有的橫截面面積 與所述EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積大致相等。方案13.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述EGR導(dǎo)管入口具有的橫截面面積 小于所述EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積。方案14.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有排氣口的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其 中所述渦輪機(jī)蝸殼入口與所述排氣口流體連通。方案15.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述EGR閥是能夠在多個(gè)位置之間切 換的可變閥。方案16.如方案9所述的進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述渦輪機(jī)進(jìn)一步包括固定噴嘴或 可變噴嘴中的一種。方案17.—種使用用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的方法，包括提供具有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，所述渦輪增壓器與所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管 流體連通并被構(gòu)造成向所述進(jìn)氣歧管提供具有第一壓力的強(qiáng)制吸入空氣流，所述渦輪增 壓器包括渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具 有渦輪機(jī)蝸殼入口和EGR導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管入口與所述蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸 殼導(dǎo)管在徑向上間隔開并通向被設(shè)置在所述渦輪機(jī)殼體上的EGR導(dǎo)管，所述EGR導(dǎo)管被 構(gòu)造成使EGR流流體連通到能夠在開啟位置與關(guān)閉位置之間切換的EGR閥，所述開啟位 置能夠使具有第二壓力的所述EGR流流體連通到所述進(jìn)氣歧管并限定第一操作模式，所 述關(guān)閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述進(jìn)氣歧管的流體連通并限定第二操作模式， 其中在所述第一模式中，所述第二壓力大于所述第一壓力且流向所述發(fā)動機(jī)的EGR流被 推進(jìn)所述進(jìn)氣歧管內(nèi)；操作所述發(fā)動機(jī)產(chǎn)生進(jìn)入所述渦輪機(jī)蝸殼入口中的排氣流；在操作所述發(fā)動機(jī)的同時(shí)選擇所述第一模式或所述第二模式。方案18.如方案17所述的方法，進(jìn)一步包括選擇所述渦輪機(jī)蝸殼入口與所述 EGR導(dǎo)管入口的徑向間隔以獲得預(yù)定EGR流。方案19.如方案17所述的方法，其中，所述EGR閥是能夠在所述開啟位置、 所述關(guān)閉位置和所述開啟位置與所述關(guān)閉位置之間的多個(gè)部分開啟位置之間切換的可變 閥，其中所述多個(gè)部分開啟位置限定對應(yīng)的多個(gè)操作模式；其中，所述方法進(jìn)一步包 括選擇所述多個(gè)操作模式中的一個(gè)，其中在所述第一操作模式和所述多個(gè)操作模式 中，所述第二壓力大于所述第一壓力，由此推進(jìn)對應(yīng)的多個(gè)EGR流進(jìn)入所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣 導(dǎo)管。
方案20.如方案17所述的方法，其中，在所述第一模式，在將所述EGR流提供 到所述進(jìn)氣歧管時(shí)，所述渦輪增壓器的效率降低，所述第一壓力減小。


在以下對實(shí)施例的詳細(xì)描述中，僅以示例方式例示出其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和 細(xì)節(jié)，這些詳細(xì)描述參照附圖進(jìn)行，其中圖1是如在此公開的強(qiáng)制吸入進(jìn)氣系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意圖；圖2是如在此公開的用于渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體的示例性實(shí)施例的正視圖；圖3是圖2的渦輪機(jī)殼體的立體圖；圖4是如在此公開的圖2所示渦輪機(jī)殼體和包括該渦輪機(jī)殼體的渦輪增壓器的示 例性實(shí)施例的俯視圖；圖5是圖4的渦輪機(jī)殼體和渦輪增壓器的側(cè)視圖；圖6是圖5所示渦輪機(jī)殼體沿截面6-6所取的截面圖；和圖7是圖2所示渦輪機(jī)殼體沿截面7-7所取的截面圖；圖8是圖2所示渦輪機(jī)殼體沿截面8-8所取的截面圖；圖9是圖2所示渦輪機(jī)殼體沿截面9-9所取的截面圖；和圖10是使用如在此所述的進(jìn)氣系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開渦輪機(jī)殼體的示例性實(shí)施例、用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的包括渦輪機(jī)殼體的 渦輪增壓器和空氣吸入系統(tǒng)的示例性實(shí)施例、以及其相關(guān)使用方法，這增強(qiáng)了可用于空 氣吸入系統(tǒng)的EGR，而同時(shí)提供了足夠的排氣流以驅(qū)動渦輪機(jī)并且產(chǎn)生所希望的增壓和 進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)的吸入空氣流，而無論渦輪增壓器使用固定還是可變噴嘴的渦輪機(jī)。本發(fā)明包括渦輪機(jī)殼體，渦輪機(jī)殼體具有廢氣泄放閥狀的導(dǎo)管或通道，廢氣泄 放閥狀導(dǎo)管或通道直接旁通或分流來自渦輪的排氣能量的一部分并減小渦輪機(jī)級的有效 效率，這因而減小了可從壓氣機(jī)獲得的進(jìn)氣空氣流的增壓壓力并允許EGR流壓力高于進(jìn) 氣空氣流壓力，由此推進(jìn)EGR流進(jìn)入進(jìn)氣空氣流并與進(jìn)氣空氣流相互混合以產(chǎn)生包括 EGR(包括預(yù)定量或流量的EGR)的燃燒空氣流。廢氣泄放閥或EGR導(dǎo)管入口位于渦輪機(jī)蝸殼中，相關(guān)聯(lián)的EGR導(dǎo)管一體地形成 在該渦輪機(jī)殼體中并與EGR系統(tǒng)相連使得EGR閥也有效地用作廢氣泄放閥。不過，在這 種情況下，術(shù)語廢氣泄放閥有些用詞不當(dāng)，這是因?yàn)?，通過“廢氣泄放閥”分流的排氣 實(shí)際上可用作EGR流。另一方面，通?？赡軙鳛閺U氣泄放閥流并同時(shí)繞過渦輪機(jī)蝸殼 和渦輪而通過車輛排氣系統(tǒng)從車輛排放的排氣反而被送入渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管中，在此，一 部分可用作所希望的EGR流而其余部分可用于驅(qū)動渦輪，不過其效率相對于可從全部排 氣流獲得的效率有所降低。廢氣泄放閥可以附接到EGR導(dǎo)管的EGR閥(包括兩個(gè)位置 (完全開啟和關(guān)閉)EGR閥和可變位置EGR閥)的形式與EGR導(dǎo)管或流動通道相關(guān)聯(lián)， 使得EGR閥用作廢氣泄放閥，EGR閥的開啟動作也使廢氣泄放閥開啟。當(dāng)希望EGR流 支持燃燒過程時(shí)，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)開啟EGR閥。開啟EGR閥同時(shí)會降低渦輪機(jī)效率和 推進(jìn)EGR流。這種推進(jìn)EGR流的協(xié)同相互作用是在此所公開渦輪機(jī)殼體以及渦輪增壓器和包含該渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的有利之處。這種協(xié)同布置能夠包括廢氣泄放閥功能 而同時(shí)還能夠綜合地平衡EGR流和強(qiáng)制吸入進(jìn)氣空氣流的要求。本發(fā)明增強(qiáng)了可用于吸入系統(tǒng)的EGR，而同時(shí)提供足夠的排氣流以驅(qū)動渦輪機(jī) 并產(chǎn)生所希望的增壓和吸入進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣，且有效地解決了如下問題當(dāng)需要用渦輪 機(jī)蝸殼內(nèi)的排氣流作為EGR流時(shí)，由于渦輪機(jī)增壓過度，就通過“廢氣泄放閥”直接從 渦輪機(jī)蝸殼內(nèi)排放排氣流來直接減小渦輪機(jī)的效率所造成的對EGR流的抑制。這減少了 能從排氣流中獲得的用于驅(qū)動渦輪和壓氣機(jī)輪的總能量，由此減小了渦輪機(jī)效率和增壓 壓力。這可用于例如防止產(chǎn)生不希望的進(jìn)氣空氣增壓壓力，特別是通過使用可變噴嘴渦 輪機(jī)增大背壓而產(chǎn)生的進(jìn)氣空氣增壓壓力，這些背壓被用于推進(jìn)EGR流，但所述背壓實(shí) 際上產(chǎn)生了增壓壓力的增加，這抵消了 EGR流中的增益，由此阻止EGR流進(jìn)入到強(qiáng)制吸 入進(jìn)氣空氣流中。雖然本發(fā)明與可變噴嘴渦輪機(jī)(VNT)結(jié)合起來非常有用，不過所公開 的裝置和方法可與VNT和固定噴嘴渦輪機(jī)一起使用。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)受控的、可重復(fù) 的、和暫時(shí)的渦輪機(jī)效率降低，而同時(shí)提高燃燒空氣混合物中的EGR流。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10包括包括渦輪增 壓器14的強(qiáng)制吸入系統(tǒng)12;和EGR系統(tǒng)16，此二者分別將進(jìn)氣空氣或EGR或者進(jìn)氣空 氣與EGR的組合物或混合物供應(yīng)到進(jìn)氣系統(tǒng)18。進(jìn)氣系統(tǒng)18包括EGR進(jìn)氣導(dǎo)管20， 其被構(gòu)造成用于由箭頭22表示的加壓或強(qiáng)制吸入EGR流的流體連通；和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管 24，其被構(gòu)造為用于由箭頭26表示的加壓、強(qiáng)制吸入空氣流的流體連通。EGR流22和 空氣流26用于構(gòu)成加壓或強(qiáng)制吸入燃燒流28，以將加壓、強(qiáng)制吸入空氣或EGR、或者這 二者的組合物或混合物提供到發(fā)動機(jī)10用于燃燒。進(jìn)氣系統(tǒng)18還包括進(jìn)氣歧管30或 多個(gè)歧管，以接收燃燒流28和將燃燒流28分配到發(fā)動機(jī)氣缸(未示出)。進(jìn)氣系統(tǒng)18 可選地還可包括其它進(jìn)氣系統(tǒng)裝置，其在EGR進(jìn)氣導(dǎo)管20和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管24的下 游并在進(jìn)氣歧管30的上游，如本文所述，包括EGR流22和強(qiáng)制吸入空氣流26的冷卻 器、和用于組合這些氣流的混合器。參見圖1，發(fā)動機(jī)10包括進(jìn)氣歧管30或多個(gè)歧管；和排氣歧管32或多個(gè)歧 管32。發(fā)動機(jī)10還包括渦輪增壓器14，渦輪增壓器14包括包含在渦輪機(jī)殼體36中 的渦輪機(jī)34;和包含在壓氣機(jī)殼體40中的壓氣機(jī)40，用于壓縮由箭頭41所示的周圍進(jìn) 氣空氣并且產(chǎn)生加壓、強(qiáng)制吸入空氣流26以用于發(fā)動機(jī)10中的燃燒。進(jìn)氣空氣流41在 渦輪增壓器壓縮過程中被加熱，并可由通過等容冷卻來增大進(jìn)氣空氣的充量密度而對進(jìn) 氣空氣流進(jìn)行冷卻以提高其體積效率?？赏ㄟ^將從渦輪增壓器14排出的強(qiáng)制吸入空氣流 26經(jīng)由發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管24發(fā)送到渦輪增壓器空氣冷卻器42而實(shí)現(xiàn)冷卻，冷卻器42也可 被稱為中間冷卻器或增壓中冷器。渦輪增壓器空氣冷卻器42可安裝到發(fā)動機(jī)。然后， 強(qiáng)制吸入空氣流26從渦輪增壓器空氣冷卻器42通過發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管24和進(jìn)氣歧管30被 發(fā)送以分配到發(fā)動機(jī)10的各氣缸。發(fā)動機(jī)10和強(qiáng)制吸入系統(tǒng)12還包括EGR系統(tǒng)16。EGR系統(tǒng)16包括EGR控 制閥46。EGR控制閥46通過EGR導(dǎo)管48與渦輪機(jī)殼體36流體連通并調(diào)節(jié)來自渦輪機(jī) 殼體36的作為EGR的排氣的釋放，如在本文中進(jìn)一步所述。EGR控制閥46用作廢氣泄 放閥，并且被構(gòu)造以從排氣歧管32和相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)管33轉(zhuǎn)移排氣流52的一部分以用作通 過EGR導(dǎo)管48的EGR流22，否則這部分排氣流會經(jīng)由渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50 (見圖6)通過渦輪機(jī)殼體36。EGR流22通過EGR導(dǎo)管出口 90 (圖6)離開EGR導(dǎo)管48，并在出 口 90被發(fā)送至作為EGR系統(tǒng)16的一部分的EGR控制閥46。通過該閥的受控開啟和關(guān) 閉，EGR流22在進(jìn)氣充量混合器56中與強(qiáng)制吸入空氣流26混合。EGR系統(tǒng)16還可包 括EGR冷卻器54或換熱器，EGR冷卻器54或換熱器也可安裝于發(fā)動機(jī)用于冷卻通過該 系統(tǒng)的EGR流22。通過在EGR系統(tǒng)16中提供換熱器，EGR冷卻器54也可用于發(fā)動機(jī) 10的更大效率。EGR冷卻器54還可包括旁通閥55，以在不需要或不希望進(jìn)行冷卻的階 段中(例如在冷的發(fā)動機(jī)起動時(shí))允許EGR流22繞過冷卻器。通過或繞過EGR冷卻器 54的EGR流22與已依序通過渦輪增壓器空氣冷卻器42的強(qiáng)制吸入空氣流26相組合而提 供強(qiáng)制吸入燃燒(空氣或空氣+EGR)流28。氣體流22和26可使用進(jìn)氣充量混合器56 進(jìn)行組合，以在所述流進(jìn)入發(fā)動機(jī)10的進(jìn)氣歧管30之前提高燃燒流28的均勻性。強(qiáng)制 吸入系統(tǒng)12可在EGR控制閥46關(guān)閉時(shí)被操作而不影響渦輪增壓器14的效率，且強(qiáng)制吸 入燃燒流28僅包括強(qiáng)制吸入空氣流26。當(dāng)EGR控制閥46被開啟時(shí)，渦輪機(jī)34和渦輪 增壓器14的效率降低，由此推動EGR流22進(jìn)入強(qiáng)制吸入燃燒流28中，使得流28包括強(qiáng) 制吸入空氣流26和EGR流28的混合物，如在此所述。通過使用可變EGR控制閥46， 可以控制渦輪增壓器14的效率降低和強(qiáng)制吸入空氣流26與EGR流28的混合。圖1-9更詳細(xì)地顯示出渦輪機(jī)殼體36和使用所述殼體的渦輪增壓器14的示例性 實(shí)施例。渦輪機(jī)殼體36可包括一個(gè)或多個(gè)安裝法蘭37，用于將殼體安裝到發(fā)動機(jī)10。 渦輪機(jī)殼體36包括一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)入口 76 ；殼體主體78，其包括渦輪機(jī)蝸殼75， 且渦輪機(jī)蝸殼75限定渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50和相關(guān)聯(lián)的渦輪機(jī)蝸殼通道58 ；和渦輪機(jī)出口 80。殼體36還包括EGR導(dǎo)管入口 74，EGR導(dǎo)管入口 74與渦輪機(jī)蝸殼入口 82沿渦輪機(jī) 蝸殼導(dǎo)管50在徑向上分開。參見圖1-6，渦輪機(jī)殼體入口 76可直接附接到發(fā)動機(jī)10的排氣歧管32或多個(gè)歧 管，或可通過附加排氣導(dǎo)管(未示出)間接附接。一個(gè)或多個(gè)渦輪機(jī)入口 76可與入口導(dǎo) 管77的一個(gè)或多個(gè)支管92、94相關(guān)聯(lián)。例如，在圖1-6的實(shí)施例中，存在兩個(gè)渦輪機(jī) 入口 76和合并成單一入口導(dǎo)管77的兩個(gè)相應(yīng)的支管92、94。渦輪機(jī)殼體入口 76可包 含在一個(gè)或多個(gè)安裝法蘭84中以用于可拆卸地附接，如所述，使用多個(gè)螺紋螺栓、夾或 類似物(未示出)。進(jìn)入渦輪機(jī)殼體入口 76的排氣流52(圖6)在渦輪機(jī)蝸殼入口 82處 合并成流入渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50的單一排氣流52中。參見圖6，渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50具有 向內(nèi)彎曲漸縮的渦輪機(jī)蝸殼通道58，例如螺旋形彎曲通道。由于渦輪機(jī)蝸殼通道58隨 著遠(yuǎn)離渦輪機(jī)蝸殼入口 82而漸縮，如圖7-9中所示，因而通道的橫截面面積逐漸減小。 渦輪機(jī)蝸殼通道58的逐漸減小使得通道內(nèi)的排氣流52的速度逐漸增大。渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo) 管50圍繞渦輪60向內(nèi)螺旋，渦輪60通過沿周向延伸的渦輪機(jī)噴嘴25與導(dǎo)管50和蝸殼 通道58流體連通。噴嘴25導(dǎo)引排氣流52通過渦輪60上的渦輪機(jī)葉片(未示出)，排氣 流52通過渦輪機(jī)導(dǎo)管出口 80被排放，由此使渦輪60和與其附接的渦輪機(jī)軸64旋轉(zhuǎn)，進(jìn) 而使附接到軸64的相對端的壓氣機(jī)軸66旋轉(zhuǎn)。壓氣機(jī)軸66的旋轉(zhuǎn)將空氣吸入壓氣機(jī)進(jìn) 氣口 68中，空氣然后隨著通過壓氣機(jī)噴嘴(未示出)而被壓縮并通過壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管70 和壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管出口 72而被排出作為強(qiáng)制吸入空氣流26。參見圖1和6-9，EGR導(dǎo)管入口 74通向被設(shè)置在EGR導(dǎo)管入口 74上方的渦輪 機(jī)殼體36上的EGR導(dǎo)管48。在圖6的示例性實(shí)施例中，EGR導(dǎo)管48設(shè)置在EGR導(dǎo)管
10入口上方，并從作為渦輪機(jī)殼體36 —體部分的渦輪機(jī)蝸殼75沿切向向外延伸。EGR導(dǎo) 管48具有EGR導(dǎo)管通道86。EGR導(dǎo)管48可具有與EGR導(dǎo)管入口 74大致相似的尺寸 和形狀、或橫截面面積，以在渦輪機(jī)導(dǎo)管50與EGR導(dǎo)管48之間形成平滑過渡。可替代 地，EGR導(dǎo)管48具有的橫截面面積可小于EGR導(dǎo)管入口 74的橫截面面積。EGR導(dǎo)管 通道86和EGR導(dǎo)管入口 74可以具有足以提供預(yù)定EGR流22以及通過噴嘴25的預(yù)定排 氣流的任何適合橫截面面積以及相對于渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50和渦輪機(jī)蝸殼通道58的取向， 包括小于或等于EGR導(dǎo)管入口 74附近處的渦輪機(jī)蝸殼通道58橫截面面積的EGR導(dǎo)管通 道86橫截面面積。進(jìn)一步，EGR導(dǎo)管通道86的橫截面面積可沿其遠(yuǎn)離EGR導(dǎo)管入口 74的長度是相同的，或者可替代地可隨遠(yuǎn)離EGR導(dǎo)管入口而逐漸漸縮或漸擴(kuò)。在圖6的 示例性實(shí)施例中，EGR導(dǎo)管48和EGR導(dǎo)管通道86的中心軸線49可與渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管 50和渦輪機(jī)蝸殼通道58的中心軸線51大致相切和共面，以使EGR流22的損失最小化。 進(jìn)一步，在此實(shí)施例中，EGR導(dǎo)管通道86的橫截面面積可小于EGR導(dǎo)管入口附近處渦 輪機(jī)蝸殼通道58的橫截面面積，以提供預(yù)定EGR流22并通過渦輪機(jī)噴嘴25預(yù)定排氣流 52。EGR導(dǎo)管通道86和渦輪機(jī)蝸殼通道58應(yīng)在尺寸上被設(shè)置以獲得預(yù)定EGR流22和 強(qiáng)制吸入空氣流26的減小，其中，EGR流22的壓力大于強(qiáng)制吸入空氣流26的壓力，由 此提高強(qiáng)制吸入流28的預(yù)定EGR流22部分。EGR導(dǎo)管48還可包括在EGR導(dǎo)管出口 90的附近處的安裝法蘭88，用于使用多個(gè)螺紋螺栓、夾或類似物(未示出)而如本文所 述地可拆卸地附接到EGR進(jìn)氣導(dǎo)管20。EGR導(dǎo)管入口 74與渦輪機(jī)蝸殼入口 82沿渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50在徑向上間隔開。 徑向間隔可用在EGR導(dǎo)管入口 74和渦輪機(jī)蝸殼入口 82的中心之間的角度(α)來表征 (圖6)。在示例性實(shí)施例中，所述間隔可在約80°至約270°之間。隨徑向間隔(α)增 大，渦輪機(jī)蝸殼通道58內(nèi)的排氣流52的速度增大，因而當(dāng)EGR控制閥46開啟時(shí)，EGR 流22的速度也增大。如在此所述，EGR控制閥46的開啟也減少在渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50內(nèi) 的排氣流52，由此減少排氣流52在渦輪60上的做功量并隨之減小可由壓氣機(jī)輪66執(zhí)行 的功，從而降低了可從渦輪增壓器獲得的壓力或增壓。如在此所述，增加EGR流22的 壓力與減少強(qiáng)制吸入空氣流26的平衡可用于增大可用于強(qiáng)制吸入燃燒流28中的EGR量 并提供強(qiáng)制吸入燃燒流28中的EGR預(yù)定量。EGR導(dǎo)管48和EGR導(dǎo)管入口 74的徑向間 隔、取向、尺寸和其它方面可用于控制強(qiáng)制吸入燃燒流28中的EGR預(yù)定量。在圖1-9的示例性實(shí)施例中，渦輪機(jī)噴嘴25是固定幾何形狀噴嘴。在其它示例 性實(shí)施例中，渦輪機(jī)噴嘴25可為可變幾何形狀噴嘴。噴嘴幾何形狀可以變化以控制渦輪 機(jī)蝸殼通道和相關(guān)聯(lián)的上游導(dǎo)管(包括排氣歧管)中的背壓，其中，噴嘴開口減小使背壓 增大，而噴嘴開口增大使背壓減小。噴嘴幾何形狀和背壓可通過各種致動器機(jī)構(gòu)進(jìn)行控 制。渦輪機(jī)殼體36及其上述部分可以以任意組合方式單獨(dú)地制造、并組裝到一起以 形成渦輪機(jī)殼體?？商娲?，如在此所述的渦輪機(jī)殼體36可例如通過鑄造殼體而形成為 一體的整體。用于渦輪機(jī)殼體36的適合材料包括各種等級的鑄鐵和鋼以及鑄鐵和鋼的各 種合金。進(jìn)一步，殼體可接受任何適合的二次精加工，包括清潔、機(jī)加工和類似操作。參見圖1-10，根據(jù)本發(fā)明又一示例性實(shí)施例，提供使用用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10的進(jìn) 氣系統(tǒng)18的方法100。方法100包括提供(110)具有渦輪增壓器14的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10，渦輪增壓器14與所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管30流體連通并被構(gòu)造成提供具有第一壓力的強(qiáng)制 吸入空氣流26。所述渦輪增壓器14包括渦輪機(jī)殼體36，所述渦輪機(jī)殼體36包括渦輪 機(jī)蝸殼導(dǎo)管50。所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50具有渦輪機(jī)蝸殼入口 82和EGR導(dǎo)管入口 74，所 述EGR導(dǎo)管入口 74與所述蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上分開并通向被設(shè)置在 所述渦輪機(jī)殼體36上的EGR導(dǎo)管48。所述EGR導(dǎo)管48被構(gòu)造成使EGR流22流體連 通到能夠在開啟位置與關(guān)閉位置之間切換的EGR控制閥46。通過EGR閥入口 45在EGR 控制閥46處接收EGR流22。EGR控制閥46的所述開啟位置能夠使具有第二壓力的所 述EGR流22通過EGR閥出口 47流體連通到所述進(jìn)氣歧管30并限定第一操作模式，所 述關(guān)閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管48至所述進(jìn)氣歧管30的流體連通并限定第二操作 模式。在所述第一模式中，所述第二壓力大于所述第一壓力且流向所述發(fā)動機(jī)的EGR流 22被推進(jìn)所述進(jìn)氣歧管30內(nèi)。方法100還包括操作(120)所述發(fā)動機(jī)10產(chǎn)生所述渦 輪機(jī)蝸殼入口 82處的渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管50中的排氣流52。方法100還包括在操作所述 發(fā)動機(jī)的同時(shí)選擇(130)所述第一模式或所述第二模式。所述選擇(130)可使用諸如發(fā) 動機(jī)控制單元(ECU)之類的適合控制器(未示出)執(zhí)行。在第一模式中，渦輪增壓器的 效率和第一壓力在將EGR流22提供到進(jìn)氣歧管30時(shí)減小?？蛇x地，方法100還包括 選擇(140)在所述渦輪機(jī)蝸殼入口 82與所述EGR導(dǎo)管入口 74之間的徑向間隔以獲得預(yù) 定EGR流22，如在此所述?？蛇x地，所述EGR控制閥46是能夠在所述開啟位置、所述 關(guān)閉位置和所述開啟位置與所述關(guān)閉位置之間的多個(gè)部分開啟位置之間切換的可變EGR 控制閥，其中所述多個(gè)部分開啟位置限定對應(yīng)的多個(gè)操作模式；其中，所述方法進(jìn)一步 包括選擇(150)所述多個(gè)操作模式中的一個(gè)，其中在所述第一操作模式和所述多個(gè)操 作模式，所述第二壓力大于所述第一壓力，由此推進(jìn)對應(yīng)的多個(gè)EGR流進(jìn)入所述進(jìn)氣歧 管。 雖然本發(fā)明已經(jīng)參照示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，不過本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在 不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行各種變化并可將其中的元件替換為等同物。此 外，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可對本發(fā)明的教示進(jìn)行多種修改以適應(yīng)于具體 的情況或材料。因此，本發(fā)明實(shí)際上并不限于作為可想到的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式而公 開的具體實(shí)施例，而是，本發(fā)明將包括處于本申請范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器，包括渦輪機(jī)，其包括附接到渦輪機(jī)軸的渦輪，所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在 具有渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的渦輪機(jī)殼體中，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和EGR 導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上間 隔開并通向被連接到所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的EGR導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼入口構(gòu)造成使從 發(fā)動機(jī)接收的排氣流體連通到所述渦輪，所述EGR導(dǎo)管構(gòu)造成使所述排氣流體連通到發(fā) 動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有EGR導(dǎo)管軸線，所述 渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管軸線，所述EGR導(dǎo)管軸線被設(shè)置為與所述渦輪機(jī)蝸 殼導(dǎo)管軸線大致相切。
3.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管入口與所述渦輪機(jī)蝸殼入 口在徑向上間隔開約80°至約270°的角度α。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有的橫截面面積與所述 EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積大致相等。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述EGR導(dǎo)管具有的橫截面面積小于所 述EGR導(dǎo)管入口附近處的所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的橫截面面積。
6.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述蝸殼導(dǎo)管和EGR導(dǎo)管構(gòu)成一體的部件。
7.如權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器，其中，所述一體的部件包括金屬鑄件。
8.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪機(jī)進(jìn)一步包括固定噴嘴或可變噴 嘴中的一種。
9.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，包括渦輪增壓器，其包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)，所述渦輪機(jī)包括附接到渦輪機(jī)軸的渦輪， 所述渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼 導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和EGR導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管入口與 所述渦輪機(jī)蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上間隔開并通向被設(shè)置在所述渦輪機(jī) 殼體上的EGR導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼入口被構(gòu)造成使從發(fā)動機(jī)接收的排氣流流體連通到 所述渦輪，所述EGR導(dǎo)管被構(gòu)造成使一部分所述排氣流流體連通到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管；所 述壓氣機(jī)包括附接到所述渦輪機(jī)軸的壓氣機(jī)輪，所述壓氣機(jī)輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地 設(shè)置在壓氣機(jī)殼體中，所述壓氣機(jī)殼體包括壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述壓氣機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有 壓氣機(jī)蝸殼入口和壓氣機(jī)蝸殼出口，所述壓氣機(jī)蝸殼出口與所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管流體連 通；EGR閥，其能夠至少在開啟位置與關(guān)閉位置之間切換并具有EGR閥入口和EGR閥出 口，所述EGR閥入口與所述EGR導(dǎo)管流體連通，所述EGR出口也與所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧 管流體連通，所述開啟位置能夠?qū)崿F(xiàn)從所述EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的流體連通 并限定第一操作模式，所述關(guān)閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的 流體連通并限定第二操作模式，其中在所述第一模式中，來自所述EGR導(dǎo)管的EGR氣體 流被推進(jìn)所述發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)。
10.—種使用用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的方法，包括提供具有渦 輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，所述渦輪增壓器與所述發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管流體 連通并被構(gòu)造成向所述進(jìn)氣歧管提供具有第一壓力的強(qiáng)制吸入空氣流，所述渦輪增壓器 包括渦輪機(jī)殼體，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管，所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦 輪機(jī)蝸殼入口和EGR導(dǎo)管入口，所述EGR導(dǎo)管入口與所述蝸殼入口沿所述渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo) 管在徑向上間隔開并通向被設(shè)置在所述渦輪機(jī)殼體上的EGR導(dǎo)管，所述EGR導(dǎo)管被構(gòu)造 成使EGR流流體連通到能夠在開啟位置與關(guān)閉位置之間切換的EGR閥，所述開啟位置能 夠使具有第二壓力的所述EGR流流體連通到所述進(jìn)氣歧管并限定第一操作模式，所述關(guān) 閉位置能夠禁止從所述EGR導(dǎo)管至所述進(jìn)氣歧管的流體連通并限定第二操作模式，其中 在所述第一模式中，所述第二壓力大于所述第一壓力且流向所述發(fā)動機(jī)的EGR流被推進(jìn) 所述進(jìn)氣歧管內(nèi)；操作所述發(fā)動機(jī)產(chǎn)生進(jìn)入所述渦輪機(jī)蝸殼入口中的排氣流； 在操作所述發(fā)動機(jī)的同時(shí)選擇所述第一模式或所述第二模式。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器包括渦輪機(jī)，其包括附接到渦輪機(jī)軸的渦輪，渦輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管，渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管具有渦輪機(jī)蝸殼入口和EGR導(dǎo)管入口，EGR導(dǎo)管入口與渦輪機(jī)蝸殼入口沿渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管在徑向上間隔開并通向被連接到渦輪機(jī)蝸殼導(dǎo)管的EGR導(dǎo)管。渦輪機(jī)蝸殼入口被構(gòu)造成使從發(fā)動機(jī)接收的排氣流體連通到渦輪，EGR導(dǎo)管被構(gòu)造成使排氣流體連通到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)管。渦輪增壓器還包括壓氣機(jī)，壓氣機(jī)包括附接到渦輪機(jī)軸的壓氣機(jī)軸，壓氣機(jī)輪和渦輪機(jī)軸被可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在壓氣機(jī)殼體中。
文檔編號F02C6/12GK102022183SQ20101029334
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者C·E·威廉斯, R·M·特卡克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司