專利名稱：帶有集成排氣裝置和排氣再循環(huán)連接的渦輪增壓器支架的制作方法
帶有集成排氣裝置和排氣再循環(huán)連接的渦輪增壓器支架技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的示例性實施例涉及 一 種用于將渦輪增壓器流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的裝置和方法。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器和內(nèi)燃機一起使用以提供改進的性能。在這種情 況下，渦輪增壓器向發(fā)動機的進氣系統(tǒng)供給額外空氣從而增大潛在的 能量。通常，渦輪增壓器被安裝到發(fā)動機的部件例如排氣歧管上，并 且與排氣歧管、進氣歧管或是發(fā)動機的其它部件例如排氣再循環(huán)(EGR) 裝置流體連通。然而，由于這些部件的形成或公差限制和/或熱運動， 在發(fā)動機運轉(zhuǎn)之前和運轉(zhuǎn)期間會導(dǎo)致渦輪增壓器與這些部件之間的不 對準。因此，希望提供一種用于將渦輪增壓器固定且流體地連接到發(fā) 動機的改進的裝置和方法。發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供一種用于將渦輪增壓器流體地聯(lián)接到 發(fā)動機排氣系統(tǒng)的渦輪增壓器支架(mount )。該渦輪增壓器支架包括 殼體部和從該殼體部伸出的安裝法蘭。該殼體部在其中限定出空腔、與該空腔流體連通的第一入口 、與該空腔流體連通的第一出口以及與 該空腔流體連通的第二出口。
在另 一實施例中，提供一種用于將渦輪增壓器的進氣口流體 地聯(lián)接到內(nèi)燃機的方法。該方法包括將內(nèi)燃機的排氣管聯(lián)接到渦輪增 壓器支架的空腔，該渦輪增壓器支架是單獨制造的并且單獨地固定到 該渦輪增壓器上。該渦輪增壓器支架包括殼體部，該殼體部具有布置 在其中的空腔，并且限定出分別與該空腔流體連通的第一入口、第一 出口和第二出口 。該方法還包括引導(dǎo)排氣的第一部分經(jīng)由該第一入口 進入該空腔中并且經(jīng)由該第一出口進入渦輪增壓器的進氣口中，以及 引導(dǎo)排氣的第二部分進入該空腔中并且穿過該第二出口 。該第二出口 流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的排氣再循環(huán)裝置。


在下文用舉例的方式給出的實施例的詳細說明中，出現(xiàn)了其 它特征、優(yōu)點和細節(jié)，這個詳細說明參照了附圖，其中圖1示出了 一種經(jīng)由本發(fā)明的 一 個示例性實施例的渦輪增壓
器支架安裝到運載工具發(fā)動機上的渦輪增壓器的透視圖；圖2示出了圖l所示渦輪增壓器支架的透視圖；
圖3示出了圖l所示渦輪增壓器支架的另一透視圖；
圖4示出了圖l所示渦輪增壓器支架的主視圖；
圖5示出了圖l所示渦輪增壓器支架的后視圖；
圖6示出了圖l所示渦輪增壓器支架的側(cè)視圖；
圖7示出了圖l所示渦輪增壓器支架的另一側(cè)視圖；
圖8示出了圖l所示渦輪增壓器支架的俯視圖；
圖9示出了圖l所示渦輪增壓器支架的仰視圖；
圖10示出了沿圖5的線10-10剖開的剖視圖；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的渦輪增壓器 支架的替換實施例；以及圖12示出了沿圖8的線12-12剖開的剖視圖。
具體實施例方式參照圖1和圖3，提供了一種用于渦輪增壓器20的渦輪增壓器 支架IO。該渦輪增壓器支架提供一種用于安裝渦輪增壓器、接收并引 導(dǎo)發(fā)動機14的排氣進入渦輪增壓器的入口56中并且供給排氣到排氣再 循環(huán)(EGR)裝置58的手段。如圖所示，渦輪增壓器支架10被構(gòu)造成單 獨附接到發(fā)動機缸體44和渦輪增壓器20上的基座。渦輪增壓器與發(fā)動 機排氣系統(tǒng)和發(fā)動機進氣系統(tǒng)之間的流體連通經(jīng)由渦輪增壓器支架所 形成的通道而變得更為方便。另外，該渦輪增壓器支架還包括柔性管 40,從而允許渦輪增壓器支架的部件與發(fā)動機14的相應(yīng)部件、渦輪增 壓器20和/或排氣再循環(huán)裝置58的對齊及其熱運動。正如本文將要示出 和描述的一樣，渦輪增壓器支架10的各種實施例需要較少部件并且將 渦輪增壓器更堅固地安裝到發(fā)動機缸體44上。如圖3-圖5所示，渦輪增壓器支架10包括殼體部12。該殼體部包括集成通道，用于將發(fā)動機流體地聯(lián)接到渦輪增壓器和EGR裝置。 在一個實施例中，該殼體包括用于從發(fā)動機14接收排氣的一個或多個 入口 16、用于將排氣引至渦輪增壓器20的入口 56的開口 19以及用于將 排氣引至EGR裝置58的另一開口 18。如圖8所示，這些入口與出口經(jīng)由 空腔24流體地連接。如圖1和圖2所示，渦輪增壓器支架10還包括一個 或多個附接元件22、 23，用于將該一個或多個入口和/或出口流體地聯(lián) 接到相應(yīng)部件，例如第一發(fā)動機排氣管60、第二發(fā)動機排氣管62或其 它。在一種結(jié)構(gòu)中，附接元件23與殼體部12—體形成，用于將殼體部 12流體地聯(lián)接并安裝到渦輪增壓器20。附接元件22經(jīng)由流體管例如柔 性管40和/或管道36連接到殼體部。在一個優(yōu)選實施例中， 一個或多個 附接元件22柔性地附接到殼體部。這是尤其有利的，因為部件之間的 制造公差會變化，這使得難以預(yù)測用于連接到渦輪增壓器支架的相應(yīng) 部件的精確位置。本文會更詳細地描述這些附接元件22、 23。發(fā)動機14與其它部件之間的流體連通由空腔、管道或穿過 殼體部形成的流動通道提供。在一個結(jié)構(gòu)中，如圖8和圖12所示，由布 置在殼體部12中且與該一個或多個入口 16和出口 18、 19流體連通的單 個空腔24提供流體連通。在這種結(jié)構(gòu)中，進入該一個或多個入口的任 何一個中的流體能夠自由地從一個或多個出口的任何一個排出。替換
性地，殼體部12可以具有多個空腔24,其中，每個空腔24被構(gòu)造成用 于將入口 16與一個或多個出口 18、 19連接，用于將出口18、 19與一個 或多個出口16連接，或其他。在這些替換結(jié)構(gòu)中，進入特定入口的流 體可以被限制成從一個或多個特定出口排出?！獋€空腔或多個空腔24形成為任何適當?shù)男螤?，以提供入?16與出口18、 19之間的適當?shù)牧黧w流動。例如，在一個非限制性結(jié)構(gòu) 中，入口16、出口18、 19和空腔24的橫截面積大致相等，以保持通過 渦輪增壓器支架10的合成通道的流體壓力為恒值。在一個替換結(jié)構(gòu)中， 空腔被構(gòu)造成具有大于或小于入口和/或出口的橫截面積的橫截面積。 在又一替換結(jié)構(gòu)中，空腔被形成具有等于與空腔流體連通的出口或入 口的總和的橫截面積。也可能有其它結(jié)構(gòu)。正如前面提到的那樣，渦輪增壓器支架10被構(gòu)造成附接至發(fā) 動機14或其部件。在一個結(jié)構(gòu)中，參照圖9，經(jīng)由安裝法蘭26使渦輪增 壓器支架附接到發(fā)動機上變得更為方便。在這個結(jié)構(gòu)中，安裝法蘭與殼體部12—體形成。然而，可以將安裝法蘭單獨地形成并且附接至殼
27。在所示實施例中，該支架部還被構(gòu)造成機械附接到發(fā)動機，例如 通過使用放置成穿過一個或多個貫穿安裝法蘭所形成的開口28的緊固 件46。可以采用其它手段將支架緊固至發(fā)動機，例如鉚釘、卡子、粘 合劑以及這些的組合。安裝法蘭26可以固定到發(fā)動機部件或非發(fā)動機部件上。就發(fā) 動機部件而言，渦輪增壓器支架10可以附接到發(fā)動機缸體、氣缸蓋、 進氣或排氣歧管、或其它發(fā)動機部件。替換性地，該渦輪增壓器支架 可以附接到框架構(gòu)件(例如車架或其它)、面板構(gòu)件或別處。在一個示 例性實施例中，如圖1所示，渦輪增壓器支架10通過多個緊固件46附接 至發(fā)動4幾缸體44。殼體部12及其集成部件可以由任何適當?shù)牟牧闲纬桑@些材 料能夠經(jīng)得起與發(fā)動機有關(guān)的高溫并且為渦輪增壓器20提供所需的結(jié) 構(gòu)支撐。在一個實施例中，形成殼體的材料是鑄鐵，比如高溫鑄鐵。 在一個替換實施例中，形成殼體的材料是鑄造硅-鉬鐵(Si-Mo鐵)。該 殼體部也可由任何適當?shù)姆椒ㄐ纬?例如鑄造、模制、注塑等等)，其 中，形成該殼體部的材料包括金屬、金屬合金、陶瓷及這些的組合或 任何其它適當?shù)牟牧?。如前所述，參照圖2-圖9,渦輪增壓器支架10包括一個或多 個附接元件22、 23,用于將一個或多個入口 16和/或出口 18、 19流體地 連接到發(fā)動機排氣裝置、渦輪增壓器入口56和EGR裝置58。在一種結(jié) 構(gòu)中，這些附接元件22, 23包括用于附接到其相應(yīng)的流體部件的法蘭 32。該法蘭包括用于供流體流動通過的開口35。該法蘭還包括用于與 相應(yīng)部件接合的配合面37。有利地，與相應(yīng)部件的接合可以通過布置 在配合面上的密封件(例如墊圈、密封材料、粘合劑等等)得以增強。 該法蘭通過適當?shù)母浇釉潭ǖ较鄳?yīng)部件上，該適當?shù)母浇釉?如是延伸穿過法蘭中形成的開口 34的一個或多個機械緊固件47。與殼體部12—樣，這些附接元件22, 23可以由任何適當?shù)牟?料形成，包括用于形成殼體部的任何材料。例如，附接元件23可與殼 體部12—體形成并且由相同材料且通過相同成型工藝形成。相反地， 附接元件22可以單獨形成和/或由殼體部制成，其可以由相同或不同材
8料形成，并且通過適當?shù)氖侄卫缛嵝怨?0、管道36或其它附接到殼 體部12。在一個實施例中，如圖2、圖8和圖9所示，渦輪增壓器支架 IO包括用于將其中一個附接元件22連接到殼體部12的管道36。這種管 道沿其長度方向的輪廓可構(gòu)造成，使法蘭鄰近相應(yīng)部件的配合面。例 如，該管道36可以包括輪廓部38例如彎頭等或其它，從而將法蘭放置 成相對于相應(yīng)部件例如EGR裝置58的接頭的安裝面處于特定位置和/或 定向。在一個優(yōu)選實施例中，如圖l-圖9所示， 一個或多個附接元 件22通過使用柔性接頭例如柔性管40連接到殼體部12。在將要附接到 渦輪增壓器支架10上的相應(yīng)部件的位置隨著發(fā)動機或應(yīng)用而不同的情 況下，該柔性管尤其有利。而且，該柔性管考慮到渦輪增壓器支架的 部件例如殼體部12、管道36、法蘭22、 23乃至柔性管40自身的熱膨脹。 這些熱膨脹容許不僅對渦輪增壓器支架部件在制造過程期間或之后的 運動做修正，而且也對部件在渦輪增壓器支架的運轉(zhuǎn)期間的運動做修 正，由此降低作用在渦輪增壓器支架及附接在其上的部件上的應(yīng)力。
向運動，而且用于旋轉(zhuǎn)運動和彎曲運動。此外，不僅附接元件的位置 可變，而且配合面37的取向也可變。在一種結(jié)構(gòu)中，參照圖10和圖U,柔性管40在第一端附接至 附接元件22的法蘭32并且在第二端附接至殼體部12或者管道36。如圖2 和圖3所示，對于流體地聯(lián)接到EGR裝置的出口 18,多個柔性管40可用 來將附接元件22和管道36附接到殼體部12上。在任何這些結(jié)構(gòu)中，使 用任何適當?shù)母浇臃绞礁浇尤嵝怨?。例如，可以通過使用機械緊固件、 摩擦配合、內(nèi)嵌模、粘合劑、焊接及這些方式的組合或其它方式來附 接柔性管。在一個非限制性實施例中，參照圖10和圖11,柔性管40包括 具有不均勻表面結(jié)構(gòu)例如手風(fēng)琴狀表面(例如，折皺狀、波紋狀或其
類似狀)的柔性部30。在這種結(jié)構(gòu)中，該不均勻表面包括多個峰部和 谷部，從而允許附接元件22相對于殼體部12進行運動。在一個實施例中，仍然參照圖10和圖11,渦輪增壓器支架IO 可以還包括位于柔性管40內(nèi)的套管31。該套管提供了免除不平整的均
9勻內(nèi)表面，這允許平穩(wěn)流體流經(jīng)套管以及柔性管。此外，這種結(jié)構(gòu)降
低了在柔性部30的峰部和谷部處形成熱點的可能性。參照圖IO,示出了柔性管40和套管31的第一種結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，柔性部30和套管31的第一端通過焊接工藝附接到法蘭32。柔性構(gòu)件40的第二端附接到殼體部12上，而套管31的第二端為懸臂并且在套管與殼體之間形成間隙33。這個間隙結(jié)構(gòu)允許套管相對于殼體幾乎沒有或完全沒有束縛地進行相對運動。在第二種結(jié)構(gòu)中，參照圖ll，套管31的第二端在到達殼體部12之前已經(jīng)終止。與圖10所示的結(jié)構(gòu)一樣，這個結(jié)構(gòu)也形成允許套管相對于殼體幾乎沒有或完全沒有束縛地運動的間隙33。在殼體部通過鑄造工藝形成的情況下，這種結(jié)構(gòu)尤其有利。應(yīng)當認識到也可以有其它結(jié)構(gòu)。柔性管40由提供柔性的任何適當?shù)牟牧闲纬?。這種柔性可以包括機械變形、彈性變形、塑性變形、這些的組合或其它類型。材料還是耐熱的，從而承受與發(fā)動機排氣一致的高溫，而沒有明顯的塑性變形。例如，形成柔性管的材料被構(gòu)造成承受從約600。F到約1200下或更高的溫度范圍，而沒有引起柔性管的毀壞的明顯的塑性變形。用于形成柔性管的適當?shù)牟牧习ń饘俸徒饘俸辖稹?一種特別適當?shù)牟牧习ㄤ?，例如不銹鋼。該渦輪增壓器支架提供了能夠?qū)l(fā)動機流體地連接到渦輪增壓器的通用的安裝系統(tǒng)。應(yīng)當認識到，該支架可用于很多不同的無
限制的發(fā)動機應(yīng)用中。例如，該支架系統(tǒng)可與獨立發(fā)動機例如發(fā)電發(fā)動機、壓縮發(fā)動機或其它發(fā)動機一起使用。該渦輪增壓器支架可與運栽工具發(fā)動機例如汽車發(fā)動才幾、飛機發(fā)動才幾、船用發(fā)動才幾、火車發(fā)動機或其它發(fā)動機一起使用。在一種應(yīng)用中，該渦輪增壓器支架被構(gòu)造成與機動車一起使用以將渦輪增壓器安裝到機動車發(fā)動機上。另外，參照圖l、圖2、圖3和圖12,還提供一種用于將渦輪增壓器20的入口56流體地聯(lián)接到發(fā)動機14的排氣部件(例如，第一和第二排氣管60、 62)的方法。入口56隱蔽在渦輪增壓器支架10與渦輪增壓器20之間，但包括與出口19相類似的開口尺寸和形狀。該方法包括從內(nèi)燃機14接收進入渦輪增壓器支架10的空腔24中的排氣。該氣體經(jīng)由渦輪增壓器支架的一個或多個入口 16接收，并且由空腔接收的排氣的一部分通過由渦輪增壓器支架10形成的出口 19引入渦輪增壓器20的入口56中。另外，由空腔接收的排氣的另一部分通過出口 18引入排氣再循環(huán)裝置58中。如這里說明的這樣，設(shè)想這里披露的該方法利用該渦輪增壓器支架10的各種特征。例如在一個實施例中，渦輪增壓器支架10包括一個或多個柔性管40,用于將該一個或多個入口 16流體地連接到發(fā)動機的排氣部件。類似地， 一個或多個柔性管40可用于將出口 18連接到排氣再循環(huán)裝置58。該方法還包括將渦輪增壓器支架安裝到發(fā)動機14、發(fā)動機部件或其它部件上。例如，渦輪增壓器支架10并由此渦輪增壓器20經(jīng)由渦輪增壓器支架的安裝法蘭26安裝到發(fā)動機缸體44或氣缸蓋或其它結(jié)構(gòu)上。盡管已經(jīng)描述和示出了示例性實施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以做出各種變化和同等替換各個元件。此外，可以做出很多修改來使特定條件或材料適應(yīng)該教導(dǎo)，只要不脫離其實質(zhì)范圍。因此，不意圖將本發(fā)明限制到作為最佳模式描述的用于執(zhí)行本發(fā)明的特定實施例，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于將渦輪增壓器流體地聯(lián)接到發(fā)動機排氣系統(tǒng)的渦輪增壓器支架，該渦輪增壓器支架包括殼體部；和從該殼體部伸出的安裝法蘭，該殼體部限定出在其中的空腔，該殼體部還限定出與該空腔流體連通的第一入口、與該空腔流體連通的第一出口以及與該空腔流體連通的第二出口。
2. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器支架，還包括第一法蘭，該第 一法蘭限定出開口，該開口經(jīng)由第一柔性管流體地聯(lián)接到該入口，該 第一柔性管允許該第一法蘭相對于該殼體部進行相對運動。
3. 如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器支架，其中，該第一柔性管包 括柔性部，該柔性部具有提供了該第一法蘭相對于該殼體部進行相對 運動的折皺部。
4. 如權(quán)利要求3所述的渦輪增壓器支架，其中，在該第一柔性管 中設(shè)有套管，該套管連接到該第一法蘭并且具有大致均勻的表面，用 于提供通過該柔性管的 均勻流體流動。
5. 如權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器支架，其中，該套管不直接固 定到該殼體部上，并且該套管的一部分相對于該殼體部處于面對間隔 的關(guān)系，從而允許該第一柔性管相對于該殼體部進行相對運動。
6. 如權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器支架，其中，該殼體部限定出 與該空腔流體連通的第二入口 ，該渦輪增壓器支架還包括第一法蘭和 第二法蘭，該第一法蘭限定出通過第一柔性管流體地聯(lián)接到該第一入 口的開口 ，該第二法蘭限定出通過第二柔性管流體地聯(lián)接到該第二入 口的開口 ，該第一柔性管允許該第一法蘭相對于該殼體部進行相對運 動，該第二柔性管允許該第二法蘭相對于該殼體部進行相對運動。
7. 如權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器支架，其中，該第一柔性管和 該第二柔性管都包括柔性部，該柔性部具有允許該第一法蘭和該第二 法蘭相對于該殼體部進行相對運動的折皺部。
8. 如權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器支架，還包括限定出通過第三 柔性管流體地聯(lián)接到該第二出口的開口的第三法蘭，該第三柔性管允 許該第三法蘭相對于該殼體部進行相對運動。
9. 如權(quán)利要求8所述的渦輪增壓器支架，其中，該安裝法蘭構(gòu)造成將該第一出口流體地聯(lián)接到該渦輪增壓器的入口 ，該安裝法蘭構(gòu)造 成將該渦輪增壓器固定到該渦輪增壓器支架上，該安裝法蘭還與該殼 體部 一體形成/人而形成整體結(jié)構(gòu)。
10. —種用于將渦輪增壓器的進氣口流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的方法， 包括將內(nèi)燃機的排氣管聯(lián)接到渦輪增壓器支架的空腔，該渦輪增壓器 支架是單獨制造的并且單獨地固定到該渦輪增壓器上，該渦輪增壓器 支架具有殼體部，該殼體部具有布置在其中的空腔并且該殼體部還限 定出均與該空腔流體連通的第一入口、第一出口和第二出口；引導(dǎo)排氣的第一部分經(jīng)由該第一入口進入該空腔中并且經(jīng)由該第 一出口進入該渦輪增壓器的該進氣口中；以及引導(dǎo)排氣的第二部分進入該空腔中并且通過該第二出口，該第二 出口流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的排氣再循環(huán)裝置。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該殼體部限定出第二入口， 該第 一入口和該第二入口都具有限定出與該空腔流體連通的開口的法 蘭，并且每個法蘭相對于該殼體部能相對運動。
12. 如權(quán)利要求U所述的方法，其中，每個法蘭相對于該殼體部的 相對運動都由柔性管來提供。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每個柔性管都具有柔性部， 該柔性部包括允許每個法蘭相對于該殼體部進行相對運動的折皺部。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，每個柔性管還包括插入該柔 性管中的套管，每個套管都具有大致均勻的表面并且該套管不直接固 定到該殼體部上，并且該套管的一部分關(guān)于該殼體部處于面對間隔的 關(guān)系，從而允許該柔性管相對于該殼體部的運動。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，第二出口也具有限定出與該 空腔流體連通的開口的法蘭并且該第二出口的法蘭相對于該殼體部能 進行相對運動。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，在該第二出口的法蘭與該殼 體部之間設(shè)有柔性管。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該支架還包括限定出在該第 二出口的開口與該殼體部之間延伸的流體通道的一部分的管道，該管 道沿著該管道的長度方向至少有一次輪廓變化。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該渦輪增壓器支架具有限定 出與該空腔流體連通的開口的法蘭，并且該法蘭相對于該殼體部能進 行相對運動。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，該法蘭相對于該殼體部的相 對運動由柔性管來提供。
全文摘要
本發(fā)明提供帶有集成排氣裝置和排氣再循環(huán)連接的渦輪增壓器支架。本發(fā)明的示例性實施例涉及一種用于將渦輪增壓器流體地聯(lián)接到內(nèi)燃機的裝置和方法。在一個實施例中，提供一種用于將渦輪增壓器流體地聯(lián)接到發(fā)動機排氣系統(tǒng)的渦輪增壓器支架。該渦輪增壓器支架包括殼體部和從該殼體部伸出的安裝法蘭。該殼體部限定出在其中的空腔、與該空腔流體連通的第一入口、與該空腔流體連通的第一出口以及與該空腔流體連通的第二出口。
文檔編號F02B37/00GK101649772SQ20091016702
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者I·J·里德, R·J·莫蘭, R·馬德爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司