專利名稱：集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋中的渦輪增壓器的制作方法
集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋中的渦輪增壓器本發(fā)明涉及一種集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋中的渦輪增壓器。渦輪增壓器用于提高內(nèi)燃機(jī)的效率，進(jìn)而增大其功率。渦輪增壓器為此具有帶渦輪機(jī)輪的渦輪機(jī)和帶壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)，其中，兩個轉(zhuǎn)輪設(shè)置在共同的軸上。在此，渦輪機(jī)輪通過所連接的內(nèi)燃機(jī)的廢氣物質(zhì)流被驅(qū)動，并且又驅(qū)動壓縮機(jī)輪。壓縮機(jī)對吸入的新鮮空氣進(jìn)行壓縮，并把新鮮空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。軸支撐在渦輪增壓器的軸承殼體中。此外，渦輪機(jī)的渦輪機(jī)輪設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輪設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中。這種渦輪增壓器在工作中在內(nèi)燃機(jī)或所連接的發(fā)動機(jī)上要滿足各種不同的要求。其中的一個要求是，能承受產(chǎn)生的高溫，這種高溫例如可以由于渦輪增壓器殼體中的炙熱的廢氣物質(zhì)流而產(chǎn)生。在此，渦輪增壓器的常見結(jié)構(gòu)規(guī)定了各個殼體，這些殼體分別由與在那里產(chǎn)生的溫度相適應(yīng)的材料構(gòu)成。在此，壓縮機(jī)殼體往往由鋁構(gòu)成,而軸承殼體由灰鑄鐵構(gòu)成,其中，軸承殼體還可以附加地用水來冷卻。渦輪機(jī)殼體由于在該區(qū)域中產(chǎn)生的高溫而通常由含有大量鎳的材料構(gòu)成。由于各個殼體的適應(yīng)的材料各不相同，這些殼體被設(shè)計(jì)成獨(dú)立的部分，這些部分相互連接，且在這種情況下還必須彼此密封。這種渦輪增壓器因此在制造和安裝上很繁瑣。在DE 10 2009 053 106中記載了一種渦輪增壓器殼體，該渦輪增壓器殼體部分地或完全地沿縱向被分成兩個殼體半部，其中，渦輪增壓器殼體的沿縱向分開的部分具有壓縮機(jī)殼體、軸承殼體和/或渦輪機(jī)殼體。這種渦輪增壓器殼體具有的優(yōu)點(diǎn)是，工作輪即軸上的轉(zhuǎn)輪以及軸的軸承裝置可以預(yù)先安裝，然后可以完整地裝入到殼體半部中。此外，工作輪在安裝到殼體半部中之前會經(jīng)受工作平衡。兩個殼體半部相互擰緊，且必須彼此密封。此夕卜，DE 10 2009 053 106給出了如下啟示:可以把一半或整個渦輪增壓器殼體集成到發(fā)動機(jī)組中，和/或集成到所 連接的發(fā)動機(jī)的氣缸蓋中。本發(fā)明的目的在于，給出一種能夠減小發(fā)動機(jī)重量的途徑。該目的通過一種具有在權(quán)利要求1中給出的特征的渦輪增壓器得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中給出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)尤其基于使用發(fā)動機(jī)的氣缸蓋作為潤輪機(jī)殼體。在此，氣缸蓋的內(nèi)輪廓經(jīng)過適當(dāng)成型，使得該內(nèi)輪廓相應(yīng)于渦輪機(jī)殼體的所希望的形狀。由于氣缸蓋同時用作渦輪機(jī)殼體，渦輪增壓器的渦輪機(jī)無需額外的自己的殼體。另外，由于氣缸蓋同時用作渦輪機(jī)殼體，可以顯著地減小發(fā)動機(jī)重量，改善包裝，減小系統(tǒng)成本。因而無需額外的管路、保持器等。按照有利的方式，軸承單元連同軸、渦輪機(jī)輪和壓縮機(jī)輪沿軸向方向嵌入到氣缸蓋的凹缺中。由此可以借助一個唯一的軸向密封件來實(shí)現(xiàn)對渦輪增壓器的冷卻水供應(yīng)機(jī)構(gòu)和油供應(yīng)機(jī)構(gòu)的必要的密封，該密封件優(yōu)選是平墊片(Fljichendichtung)。按照有利的方式，該平墊片具有用于進(jìn)油管的穿孔、用于進(jìn)水管的穿孔、用于出水管的穿孔和用于固定機(jī)構(gòu)的穿孔，借助所述固定機(jī)構(gòu)把渦輪增壓器固定在氣缸蓋中或上。固定機(jī)構(gòu)例如是拉桿，拉桿保證渦輪增壓器固定地位于氣缸蓋中。
本發(fā)明的其它有利的設(shè)計(jì)和改進(jìn)可由借助附圖對其進(jìn)行的示范性說明得到。其中:


圖1為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋中的渦輪增壓器的第一剖視 圖2為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋中的渦輪增壓器的第二剖視 圖3為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋中的渦輪增壓器的第三剖視圖；和 圖4為用于介紹密封圈的一個實(shí)施例的草圖。下面介紹一種渦輪增壓器，其具有帶渦輪機(jī)輪的渦輪機(jī)、帶壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)和支撐在軸承單元中的軸，其中，渦輪機(jī)輪和壓縮機(jī)輪設(shè)置在軸上，渦輪機(jī)輪設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，壓縮機(jī)輪設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中，渦輪增壓器集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋的凹缺中，其中，渦輪機(jī)殼體在氣缸蓋中形成，軸承單元連同軸、渦輪機(jī)輪和壓縮機(jī)輪沿軸的軸向方向嵌入到氣缸蓋的凹缺中。圖1所示為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋中的渦輪增壓器的第一剖視圖。這里在圖1中以及在后續(xù)附圖中僅示出氣缸蓋的一部分，渦輪增壓器安裝到該部分中。渦輪增壓器具有渦輪機(jī)、壓縮機(jī)和軸承單元。在該軸承單元中支撐著軸6，在該軸上設(shè)置有壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輪10和渦輪機(jī)的渦輪機(jī)輪5。氣缸蓋I用作渦輪機(jī)的殼體。為此，氣缸蓋在其內(nèi)部區(qū)域適當(dāng)?shù)爻尚?，使得它具有渦輪機(jī)殼體的形狀。在該渦輪機(jī)殼體上還開設(shè)有凹缺，渦輪增壓器的渦輪機(jī)輪5可轉(zhuǎn)動地支撐在該凹缺內(nèi)部。此外，在渦輪機(jī)殼體的區(qū)域開設(shè)有其它凹缺或通道，借此一如下面還將參照其它附圖予以闡述一對渦輪增壓器進(jìn)行冷卻水供應(yīng)。因而在圖1中用標(biāo)號3來表示冷卻水通道。此外，在渦輪機(jī)殼體的區(qū)域開設(shè)有渦輪機(jī)側(cè)的流動腔室4。另外，氣缸蓋I具有中間的凹缺2，該凹缺是發(fā)動機(jī)的廢氣通道。利用流經(jīng)廢氣通道的廢氣來驅(qū)動渦輪機(jī)輪5，渦輪機(jī)輪通過軸6自身 驅(qū)動壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輪10，以便給發(fā)動機(jī)的未示出的氣缸輸送增加的新鮮空氣量。在渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體與軸承單元7之間的過渡區(qū)域設(shè)有密封件8，借助該密封件來使得渦輪增壓器的冷卻水供應(yīng)機(jī)構(gòu)密封。該密封件8—如下面還將參照圖4予以闡述一是平墊片。固定機(jī)構(gòu)9穿過該平墊片8的固定機(jī)構(gòu)穿孔20，利用所述固定機(jī)構(gòu)把廢氣渦輪增壓器固定在氣缸蓋的凹缺中。作為固定機(jī)構(gòu)，優(yōu)選采用拉桿。這些固定機(jī)構(gòu)9穿過軸承單元7，并用于把軸承單元7和渦輪機(jī)固定在氣缸蓋I中。壓縮機(jī)輪10在壓縮機(jī)殼體11內(nèi)部固定在軸6上,該壓縮機(jī)殼體形成用于氣缸蓋的凹缺的封閉部件，渦輪增壓器嵌入到該凹缺中。壓縮機(jī)殼體11要么固定在軸承單元7上，要么固定在氣缸蓋I上。作為其替代方案，固定機(jī)構(gòu)9也可以用于把整個渦輪增壓器固定在氣缸蓋I上。在圖1中用附圖標(biāo)號22示出壓縮機(jī)殼體11固定在氣缸蓋I上。壓縮機(jī)側(cè)的流動腔室21位于壓縮機(jī)內(nèi)部，在該流動腔室內(nèi)設(shè)置有擴(kuò)壓器板。在組裝渦輪增壓器時，首先對具有軸6、軸承單元7、渦輪機(jī)輪5和壓縮機(jī)輪10的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行組裝。該結(jié)構(gòu)單元沿軸6的軸線方向6a完全嵌入到氣缸蓋I的凹缺中，在氣缸蓋中形成的渦輪機(jī)殼體已經(jīng)位于該凹缺中。然后再把壓縮機(jī)殼體11裝入到氣缸蓋I中，并將壓縮機(jī)殼體固定在氣缸蓋I上。裝入到氣缸蓋I中并固定于其上的壓縮機(jī)殼體11形成用于氣缸蓋的凹缺的封閉部件或頂蓋，渦輪增壓器裝入到所述凹缺中。如上已述，通過氣缸蓋對渦輪增壓器進(jìn)行冷卻水供應(yīng)，從而無需單獨(dú)的管路、無需單獨(dú)的密封件以及無需單獨(dú)的保持器。圖2所示為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋I中的渦輪增壓器的第二剖視圖，其中在該第二剖視圖中準(zhǔn)確地示出了對渦輪增壓器的油供應(yīng)。因而在圖2中示出了穿過氣缸蓋I伸展的進(jìn)油管12。該進(jìn)油管穿過用于進(jìn)油管的在平墊片8上開設(shè)的穿孔13，伸入到軸承單元7中，油以所希望的方式分布在該軸承單元中。此外，在圖2中示出了出油管14，該出油管通過由圖2看不到的出油口與氣缸蓋I的出油管接觸。因而，渦輪增壓器分別通過通道來實(shí)現(xiàn)進(jìn)油和出油，渦輪增壓器通過所述通道與氣缸蓋中的各相關(guān)通道連接。圖3所示為用于介紹安裝到發(fā)動機(jī)氣缸蓋中的渦輪增壓器的第三剖視圖，其中在該第三剖視圖中準(zhǔn)確地示出了對渦輪增壓器的冷卻水供應(yīng)。因而在圖3中示出了穿過氣缸蓋伸展的與氣缸蓋的冷卻水通道3連接的進(jìn)水管16。該進(jìn)水管穿過在平墊片8上開設(shè)的穿孔17，伸入到軸承單 元7中，以便進(jìn)行那里所需要的冷卻。此外，在圖3中示出了出水管18，該出水管通過平墊片8的穿孔19與氣缸蓋I的出水管接觸。因而，渦輪增壓器分別通過平墊片8的穿孔來實(shí)現(xiàn)進(jìn)冷卻水和出水，渦輪增壓器通過所述穿孔與氣缸蓋I中的各相關(guān)通道連接。圖4所示為用于介紹平墊片8的一個實(shí)施例的草圖，利用該平墊片把渦輪增壓器的冷卻水供應(yīng)機(jī)構(gòu)密封。該平墊片8具有用于進(jìn)油管的通孔13、用于進(jìn)水管的通孔17、用于出水管的通孔19和用于固定機(jī)構(gòu)的穿孔20。在組裝渦輪增壓器時，固定機(jī)構(gòu)穿過這些穿孔20，利用所述固定機(jī)構(gòu)把軸承單元7和渦輪機(jī)或整個渦輪增壓器固定在氣缸蓋上。此夕卜，在圖4中示出了出油口 15，油經(jīng)由該出油口從軸承單元排出。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器，具有帶渦輪機(jī)輪(5)的渦輪機(jī)、帶壓縮機(jī)輪(10)的壓縮機(jī)和支撐在軸承單元(7)中的軸(6)，其中，渦輪機(jī)輪(5)和壓縮機(jī)輪(10)設(shè)置在軸(6)上，渦輪機(jī)輪(5)設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中，壓縮機(jī)輪(10)設(shè)置在壓縮機(jī)殼體(11)中，渦輪增壓器集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋(I)的凹缺中，其特征在于，渦輪機(jī)殼體在氣缸蓋(I)中形成。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，軸承單元(7)連同軸(6)、渦輪機(jī)輪(5 )和壓縮機(jī)輪(IO )沿軸的軸向方向(6a )嵌入到氣缸蓋的凹缺中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的渦輪增壓器，其特征在于，壓縮機(jī)殼體(11)形成用于氣缸蓋的凹缺的封閉部件。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，壓縮機(jī)殼體(11)固定在氣缸蓋上。
5.如權(quán)利要求1一 3中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，壓縮機(jī)殼體(11)固定在軸承單元的殼體上。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，其冷卻水供應(yīng)通過氣缸蓋進(jìn)行。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，其油供應(yīng)通過氣缸蓋進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求6或7所述的渦輪增壓器，其特征在于，利用一個唯一的軸向密封件對渦輪增壓器的冷卻水供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行密封。
9.如權(quán)利要求8所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述軸向密封件是平墊片(8)。
10.如權(quán)利要求9所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述平墊片(8)具有用于進(jìn)油管的穿孔(13)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述平墊片(8)具有用于進(jìn)水管的穿孔(17)和用于出水管的穿孔(19)。
12.如權(quán)利要求9一 11中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器，其特征在于，所述平墊片(8)具有用于固定機(jī)構(gòu)的穿孔(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，其具有帶渦輪機(jī)輪的渦輪機(jī)、帶壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)和支撐在軸承單元中的軸。渦輪機(jī)輪和壓縮機(jī)輪設(shè)置在軸上。渦輪機(jī)輪設(shè)置在渦輪機(jī)殼體中。壓縮機(jī)輪設(shè)置在壓縮機(jī)殼體中。渦輪增壓器集成到發(fā)動機(jī)的氣缸蓋的凹缺中，其中，渦輪機(jī)殼體嵌入到氣缸蓋中。
文檔編號F02B67/10GK103228924SQ201180059128
公開日2013年7月31日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者H.費(fèi)特, R.貝寧 申請人:大陸汽車有限公司