專利名稱：帶有整體進(jìn)口開口和出口開口的渦輪增壓器殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器，更具
體地涉及用于將渦輪增壓器和內(nèi)燃機(jī)流體連接的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器與內(nèi)燃機(jī)一起使用用來提供改進(jìn)的性能。這樣做， 渦輪增壓器將壓縮空氣供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)。典型地，渦輪增壓器 利用從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣獲得能量。廢氣按照路徑傳送到通過軸連接到 壓縮機(jī)的渦輪中。來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣旋轉(zhuǎn)渦輪和相關(guān)聯(lián)的壓縮機(jī)，該壓 縮機(jī)將空氣泵入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器典型地安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)部件，例如排氣歧管，并且 流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)。通常發(fā)動(dòng)機(jī)包括位于發(fā)動(dòng)才幾 和渦輪增壓器之間的液力耦合器，用于流體連接排氣系統(tǒng)和廢氣再循環(huán) (EGR)設(shè)備。在另一種設(shè)置中，用于EGR的液力耦合器位于渦輪增壓 器的渦輪殼體渦殼中。然而，這些設(shè)置已經(jīng)被證明是不合需要的。因此， 希望的是提供一種用于將渦輪增壓器和EGR系統(tǒng)流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 氣部件的改進(jìn)方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供渦輪增壓器殼體。渦輪增壓器殼體包 括限定出渦室的渦輪殼體。渦輪增壓器殼體還包括從該渦輪殼體延伸的 第一殼體支撐件。第一殼體支撐件與渦輪殼體是整體形成的，并且第一 殼體支撐件限定出進(jìn)口開口和出口開口 ，每個(gè)開口都與渦室流體連通。在又一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于為渦輪增壓器殼體的渦室 提供廢氣進(jìn)口開口和廢氣出口開口的方法。該方法包括將渦輪增壓器殼 體的流體進(jìn)口開口定位在渦輪增壓器殼體的第 一殼體支撐件中。該第一 殼體支撐件與渦輪增壓器殼體整體形成并從限定出渦室的渦輪殼體延 伸u該流體進(jìn)口開口經(jīng)由通過第 一 殼體支撐件延伸的棑氣通道與渦室流 體連通。該方法進(jìn)一步包括將渦輪增壓器殼體的流體出口開口定位在渦輪增壓器殼體的第一殼體支撐件中。該流體出口開口經(jīng)由通過第一殼體 支撐件延伸的排氣通道與渦室流體連通。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的渦輪增壓器殼體的透視圖；
圖2是圖1所示的渦輪增壓器殼體的另 一個(gè)透視圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的渦輪殼體的透視圖；
圖4是圖3所示的渦輪殼體的另一個(gè)透視圖；
圖5是沿圖3中線5-5截取的截面視圖；
圖6是圖1所示的渦輪殼體的局部放大圖；
圖7是圖2所示的渦輪殼體的局部放大圖；和
圖8是沿圖6中線8-8截取的截面視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1和2，圖示了渦輪增壓器組件IO。渦輪增壓器組 件包括具有渦輪殼體14的殼體12、第一殼體支撐件16和第二殼體支撐件 17。渦輪殼體14限定出用于容納排氣渦輪轉(zhuǎn)子20的第一渦室18。殼體12 進(jìn)一步包括壓縮機(jī)殼體21,該壓縮機(jī)殼體21限定出用于容納壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子 24的第二渦室22。排氣渦輪轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子通過軸(未示出)相互連 接，該軸允許排氣渦輪和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。第一和第二殼體支撐件16、 17構(gòu)造成用于支撐渦輪增壓器組 件10的部件以及渦輪增壓器組件10到發(fā)動(dòng)機(jī)11的結(jié)構(gòu)的附接，見圖3。 第一殼體支撐件16限定出適用于流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣供給的進(jìn)口開 口26和適用于流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)另 一個(gè)排氣部件例如廢氣再循環(huán) (EGR)裝置的出口開口28。進(jìn)口開口和出口開口的流體連接通過連接 件54實(shí)現(xiàn)。進(jìn)口開口和出口開口通過形成在第一殼體支撐件16內(nèi)的排氣 通道30 (見圖5)彼此流體連通。第一殼體支撐件也通過排氣通道30與 第一渦室18進(jìn)一步流體連通，見圖8。因此，排氣通道形成從進(jìn)口開口 26到出口開口28的第一流路"F1"和從進(jìn)口開口26到第一渦室18的第二 流路"F2"。
在運(yùn)行中，參考圖6和8，廢氣通過進(jìn)口開口26接收在排氣通 道30內(nèi)。廢氣部分地通過流路F1轉(zhuǎn)向到第一渦室18,以及通過流路F2轉(zhuǎn) 向到EGR裝置。行進(jìn)到第一渦室18的廢氣接合與排氣渦輪轉(zhuǎn)子20關(guān)聯(lián)的 葉片，使排氣渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動(dòng)。接合排氣渦輪 轉(zhuǎn)子葉片的廢氣隨后通過排氣端口32排出渦輪殼體以進(jìn)一步沿著發(fā)動(dòng) 機(jī)的排氣系統(tǒng)(未示出)行進(jìn)。由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子 關(guān)聯(lián)的葉片通過進(jìn)氣端口 34將空氣吸入到第二渦室22中。通過進(jìn)氣端口 吸入的空氣經(jīng)由壓縮端口 36排出渦輪增壓器。相對(duì)于渦輪殼體14以及第一殼體支撐件16和笫二殼體支撐件 17的外部形狀，參考圖3-5，渦輪殼體和殼體支撐件包括第一側(cè)面38和相 反設(shè)置的第二側(cè)面40。相反設(shè)置的邊緣部分42、 44設(shè)在渦輪殼體和殼體 支撐件的各側(cè)面上，并且在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，第一側(cè)面38和第二 側(cè)面40大體垂直于邊緣部分42、 44。相對(duì)于第一殼體支撐件16和第二殼體支撐件17,殼體支撐件 構(gòu)造成為渦輪增壓器組件10提供支撐以及將渦輪增壓器組件安裝到例 如發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)部件的一結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖6和7，第一 殼體支撐件16和第二殼體支撐件17包括從渦輪殼體14并沿渦輪殼體的 邊緣部分42、 44延伸的一對(duì)支腿。其他構(gòu)造也是可能的。例如，第一和 笫二殼體支撐件可組合到形成單個(gè)支腿的單個(gè)殼體支撐件中。此外，可 以形成多于兩個(gè)的殼體支撐件和支腿。第一殼體支撐件16和第二殼體支撐件17包括一個(gè)或多個(gè)用于 將渦輪增壓器殼體12附接到一結(jié)構(gòu)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)ll)的安裝部件。在一 種構(gòu)造中，所述一個(gè)或多個(gè)安裝部件包括從第一殼體支撐件16和第二殼 體支撐件17延伸的一個(gè)或多個(gè)凸緣。例如，參見圖3， 6和7,第一殼體 支撐件16包括從渦輪殼體14的第一側(cè)面38和渦輪殼體的第二側(cè)面40延 伸的第一安裝凸緣50。第二殼體支撐件17包括從渦輪殼體的第一側(cè)面38 伸出的第二安裝凸緣51。應(yīng)當(dāng)理解的是其他凸緣構(gòu)造也是可能的并且落
入本發(fā)明的范圍內(nèi)。從第一殼體支撐件16和第二殼體支撐件17延伸的安裝凸緣 50、 51包括用來將凸緣以及因此渦輪增壓器組件10附接到發(fā)動(dòng)機(jī)11的一 個(gè)或多個(gè)開口 52。該開口構(gòu)造成用于接收或者接合例如螺栓的機(jī)械緊固 件以將渦輪增壓器組件固定到發(fā)動(dòng)機(jī)上。同樣，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一安裝凸緣50和第二安裝凸緣51包括安裝表面53,該安裝表面具有與其接合的結(jié)構(gòu)部件一致的表面輪廓。這種安裝表面可在渦輪殼體14的第一側(cè)面和第二側(cè)面之間延伸。相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)部件，渦輪增壓器組件可附接到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、氣缸蓋、進(jìn)氣或排氣歧管或者其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件上?？商鎿Q地，渦輪增壓器組件可附接到非發(fā)動(dòng)機(jī)部件上，例如框架構(gòu)件(例如車架或其他)、儀表板構(gòu)件或其他。第一殼體支撐件16進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口開口26和一個(gè)或多個(gè)出口開口28。如前所述進(jìn)口開口和出口開口構(gòu)造成以接收通過其流動(dòng)的流體并與排氣通道30流體連通。如圖5-7所示，進(jìn)口開口26形成在第一殼體支撐件16的笫一側(cè)面38上并且包括具有進(jìn)口軸線Ai的大體圓柱形進(jìn)口通道。出口開口28形成在第一殼體支撐件16的第二側(cè)面40上并且包括具有出口軸線A。的大體圓柱形出口通道。在一種構(gòu)造中，進(jìn)口軸線和出口軸線是經(jīng)過進(jìn)口開口和出口開口的中心。在另一種構(gòu)造中，進(jìn)口軸線和出口軸線經(jīng)過開口的其他部分。在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)口軸線和出口軸線4皮此平行。在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)口軸線和出口軸線彼此相交。在又一個(gè)實(shí)施例中，在從渦輪殼體14的第一側(cè)面38或第二側(cè)面40看時(shí)，進(jìn)口開口和出口開口是以重疊關(guān)系對(duì)齊的。如前所述，進(jìn)口開口26和出口開口28與由第一殼體支撐件形成的排氣通道30流體連通。為了提供合適的流體流，該排氣通道包括合適的橫截面面積以維持合適的流體壓力和朝向笫一渦室18以及出口開口28的流動(dòng)。例如，可以預(yù)期的是排氣通道30 (例如第一流路F1、第二流路F2或者該兩條流路兩者)的橫截面面積與進(jìn)口開口 26的開口面積大
體相等。然而，在可替換實(shí)施例中，排氣通道的4黃截面面積大于或小于進(jìn)口開口的開口面積的橫截面面積從而改變流動(dòng)特性(例如流速)、流
型(例如層流，湍流或過渡流)或其他。如前所述，進(jìn)口開口 26和出口開口 28包4舌用來附接到相應(yīng)的流體部件例如排氣部件、EGR裝置或其他的連接件54。在圖3、 4、 6和7所示的實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)連接件54包括具有配合表面58的凸緣56,該配合表面58用于接合相應(yīng)的流體部件55。有利地，這種附接通過布置在凸緣56的配合表面58和相應(yīng)的流體部件55之間的密封特征(例如墊片、密封材料、粘合劑等等)進(jìn)一步增強(qiáng)。同樣地，凸緣包括便于這種
7操作的附接特征。同安裝凸緣一樣，在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，附接特征包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械緊固件(例如螺栓)，這些機(jī)械緊固件適用于通
過相應(yīng)的部件的開口延伸以接合形成在凸緣56的開口60內(nèi)的螺紋。渦輪增壓器殼體12可由能夠承受與發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)聯(lián)的高溫以及能夠提供所需結(jié)構(gòu)支撐的任何合適材料制成。類似地，渦輪增壓器殼體可通過任何合適的方式(例如鑄造、模制、注模等)形成并且根據(jù)需要可進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)加工。形成渦輪增壓器殼體的材料可包括金屬、金屬合金、陶瓷及其組合或者任何其他合適的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，形成渦輪增壓器殼體的材料包括或包含鑄鐵，例如高溫鑄鐵。在另一個(gè)實(shí)施例中，形成渦輪增壓器殼體的材料包括或包含硅鉬鑄鐵(Si-Mo鐵)。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種為渦輪殼體14提供排氣進(jìn)口開口 26和排氣出口開口 28的方法。該方法包括將流體進(jìn)口開口 26定位在渦輪增壓器殼體12的第一殼體支撐件16中。第一支撐件部分與渦輪殼體14整體形成，并且從限定出渦輪增壓器殼體的第 一渦室18的渦輪殼體的一部分延伸。流體進(jìn)口開口通過延伸通過第一殼體支撐件的排氣通道30與第一渦室流體連通。該方法進(jìn)一步包括將渦輪殼體14的流體出口開口28定位在渦輪增壓器殼體12的第一殼體支撐件16中。該流體出口開口通過延伸通過第一殼體支撐件的排氣通道30與第一渦室18流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)口開口26布置在第一殼體支撐件的笫一側(cè)面38上，以及出口開口28定位在第一殼體支撐件的笫二側(cè)面40上。在一個(gè)特定實(shí)施例中，進(jìn)口開口26與出口開口28對(duì)齊，并且第一殼體支撐件16的第一側(cè)面38與第一殼體支撐件的第二側(cè)面相反，其中進(jìn)口開口的軸線A,與出口開口的軸線A。對(duì)齊。該方法進(jìn)一步構(gòu)想渦輪增壓器殼體12包括第二殼體支撐件17,第二殼體支撐件17從第一渦室延伸并且與渦輪殼體14整體形成。第一殼體支撐件16和第二殼體支撐件17提供用于將渦輪增壓器殼體12安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)11上的一對(duì)安裝表面53。如上所述，渦輪增壓器殼體12提供了 一種用于將渦輪增壓器結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)備和方法。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，這里的設(shè)備和方法可用于許多不同的非限制性發(fā)動(dòng)才幾應(yīng)用。例如，該i殳備和方法可與孤立發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，例如發(fā)電發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)或其他。當(dāng)然，該設(shè)備和方法可用于交通工具的應(yīng)用，包括汽車、航空器、船只、鐵路等等。上述實(shí)施例改進(jìn)并簡(jiǎn)化了渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成。 一體的殼體結(jié)構(gòu)通過使廢氣進(jìn)口和EGR出口包括在渦輪增壓器殼體的支撐部分而將廢氣進(jìn)口和EGR出口與渦輪增壓器的渦輪殼體合并從而提供緊湊的設(shè)計(jì)。同樣， 一體的渦輪殼體結(jié)構(gòu)使渦輪殼體與具有廢氣進(jìn)口和EGR出口的殼體支撐件集成從而形成一體結(jié)構(gòu)。這種集成消除了對(duì)于在渦輪增壓器殼體和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的額外的流體連接件以使發(fā)動(dòng)機(jī)流體連接到EGR的需要。另外，獨(dú)立的流體連接件(例如凸緣或其他)的數(shù)量也通過流體連接件與渦輪增壓器渦輪殼體的結(jié)合而減少。此外，省略上游EGR連接件減少了通向渦輪增壓器的廢氣所需的容積率，這改進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)性能并降低了 EGR系統(tǒng)的限制。雖然已經(jīng)描述和圖示了示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可作出各種改變，以及可對(duì)其元件進(jìn)行等同替換。另外，在不偏離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的前提下根據(jù)教導(dǎo)作出多種改變以適應(yīng)具體條件或材料。因此，目的是不將本發(fā)明限定到實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式所公開的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明包括落入本申請(qǐng)范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器殼體，包括限定渦室的渦輪殼體；和從所述渦輪殼體延伸的第一殼體支撐件，所述第一殼體支撐件與所述渦輪殼體整體形成，所述第一殼體支撐件限定進(jìn)口開口、出口開口和排氣通道，所述排氣通道將進(jìn)口開口流體連接到出口開口以及將進(jìn)口開口流體連接到所述渦室。
2. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于所述進(jìn)口開口 布置在所述第 一殼體支撐件的第 一側(cè)面上，以及該出口開口布置在所述 第 一 殼體支撐件的第二側(cè)面上。
3. 如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該進(jìn)口開口與 該出口開口軸向?qū)R。
4. 如權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該第一殼體支 撐件的第 一側(cè)面與該第 一 殼體支撐件的第二側(cè)面相反。
5. 如權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該進(jìn)口開口與 該出口開口軸向?qū)R。
6. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，進(jìn)一步包括從該渦輪殼體 延伸并與該渦輪殼體整體形成的第二殼體支撐件，該第一殼體支撐件和 第二殼體支撐件提供用于將該渦輪殼體安裝到結(jié)構(gòu)上的一對(duì)安裝表面。
7. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該進(jìn)口開口的 中心軸線與該出口開口的中心軸線對(duì)齊。
8. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該進(jìn)口開口是 廢氣進(jìn)口開口，以及該出口開口是廢氣出口開口。
9. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，進(jìn)一步包括從該渦輪殼體 延伸的第二殼體支撐件，該第二殼體支撐件與該渦輪殼體整體形成，該 第一殼體支撐件和該第二殼體支撐件提供用來將該渦輪殼體安裝到結(jié) 構(gòu)上的一對(duì)安裝表面，并且其中該進(jìn)口開口布置在該第一殼體支撐件的 第一側(cè)面上，以及該出口開口布置在該第一殼體支撐件的第二側(cè)面上， 以及這對(duì)安裝表面中的一個(gè)布置在該第一殼體支撐件的第一表面和該 笫一殼體支撐件的第二表面之間。
10. 如權(quán)利要求9所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于該進(jìn)口開口 與該出口開口軸向?qū)R，以及該第一殼體支撐件的第一側(cè)面和該第一殼 體支撐件的第二表面相反。
11. 一種用于為渦輪增壓器殼體提供排氣進(jìn)口開口和排氣出口開口 的方法，該方法包4舌將該渦輪增壓器殼體的流體進(jìn)口開口定位在該渦輪增壓器殼體的 笫一殼體支撐件中，該第一殼體支撐件與限定渦室的渦輪殼體整體形 成，該流體進(jìn)口開口通過定位在該第 一殼體支撐件內(nèi)的排氣通道與該渦 室流體連通；和 >將該渦輪增壓器殼體的流體出口開口定位在該渦輪增壓器殼體的 第一殼體支撐件中，該流體出口開口通過該糸—?dú)馔ǖ琅c該流體進(jìn)口開口 流體連通。
12. 如權(quán)利要求11的方法，其特征在于該進(jìn)口開口定位在該第一殼 體支撐件的第一側(cè)面上，以及該出口開口定位在該第一殼體支撐件的第 二側(cè)面上。
13. 如權(quán)利要求11的方法，其特征在于該進(jìn)口開口與該出口開口軸 向?qū)R，以及該進(jìn)口開口定位在該第一殼體支撐件的第一側(cè)面上，以及 該出口開口定位在該第一殼體支撐件的第二表面上，以及該第一殼體支撐件的第一側(cè)面與該第一殼體支撐件的第二側(cè)面相反，并且該進(jìn)口開口 是廢氣進(jìn)口開口，以及該出口開口是廢氣出口開口。
14. 如權(quán)利要求11的方法，其特征在于該渦輪增壓器殼體進(jìn)一步包 括從該渦輪殼體延伸并與該渦輪增壓器殼體整體形成的第二殼體支撐 件，該第一殼體支撐件和第二殼體支撐件提供用來將渦輪增壓器殼體安 裝到結(jié)構(gòu)上的一對(duì)安裝表面，以及該進(jìn)口開口的中心軸線與該出口開口 的中心軸線對(duì)齊。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有整體進(jìn)口開口和出口開口的渦輪增壓器殼。本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器，并且更具體地涉及用于將渦輪增壓器和內(nèi)燃機(jī)流體連接的設(shè)備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了渦輪增壓器殼體。渦輪增壓器殼體包括限定出渦室的渦輪殼體。該渦輪增壓器殼體還包括從該渦輪殼體延伸的第一殼體支撐件。該第一殼體支撐件與該渦輪殼體整體形成并且該第一殼體支撐件限定出進(jìn)口開口和出口開口，進(jìn)口開口和出口開口中的每個(gè)都與該渦室流體連通。
文檔編號(hào)F01D25/24GK101649759SQ20091016702
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者R·馬德爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司