專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其地涉及用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器殼體。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)控制模塊控制供應(yīng)至發(fā)動機(jī)的燃燒室的燃料與空氣的混合物。在火花塞點燃空氣/燃料混合物之后，燃燒發(fā)生，并且隨后，燃燒氣體通過排氣閥離開燃燒
室。燃燒氣體由排氣歧管引導(dǎo)至催化轉(zhuǎn)化器或其他排氣后處理系統(tǒng)。渦輪增壓器可用于從排氣歧管接收廢氣，以便為發(fā)動機(jī)提供增強(qiáng)的性能和降低的排放。另外，雙渦流技術(shù)常常用于進(jìn)一步提高渦輪增壓發(fā)動機(jī)的性能；尤其地，直列四缸或六缸發(fā)動機(jī)以及具有“V形”或“平坦”構(gòu)架的發(fā)動機(jī)。在以雙渦流或雙渦輪技術(shù)為特征的發(fā)動機(jī)中，發(fā)動機(jī)的排氣歧管被設(shè)計成將氣缸分組，因而每組中的氣缸的燃燒事件被分開，以使氣缸間的排氣流干涉最小，從而改善排氣脈沖完整性。例如，將氣缸分組，以便當(dāng)每個氣缸經(jīng)歷燃燒時提供高脈沖能量的序列，以驅(qū)動渦輪葉輪。因此，相對于第二組氣缸(實質(zhì)上點火)實質(zhì)上不同相的第一組氣缸(實質(zhì)上不點火)不與由第二組氣缸點燃的排氣脈沖干涉或不使所述排氣脈沖降低。因此，雙渦流渦輪增壓器系統(tǒng)更頻繁地將力施加于渦輪葉輪，以改善渦輪性能。另外，利用雙渦流技術(shù)的發(fā)動機(jī)由于分離的排氣通道的復(fù)雜性，可能具有包裝和裝配限制。附加的部件可用于使雙渦流渦輪增壓器的工廠裝配成為可能，但這些附加部件會增加發(fā)動機(jī)的整體復(fù)雜性、材料和成本。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，用于內(nèi)燃機(jī)的殼體包括被構(gòu)造成從內(nèi)燃機(jī)的氣缸接收廢氣流的歧管段和渦輪段，其中渦輪段與歧管段為單一構(gòu)件。此外，殼體包括渦室，其在渦輪段內(nèi)，該渦輪段被構(gòu)造成將廢氣流引導(dǎo)至繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪；和周向隔膜，其位于渦室內(nèi)部，以將大致圍繞渦輪葉輪套裝的兩個腔室分開。在本發(fā)明的另一不例性實施例中，內(nèi)燃機(jī)包括多個氣缸，其在氣缸蓋中；潤輪殼體的第一部分，其聯(lián)接至氣缸蓋并與多個氣缸流體連通；和渦輪殼體的第二部分，其包括容納繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪的渦室。發(fā)動機(jī)還包括位于渦室內(nèi)部的隔膜，以形成第一室與第二室，其中第一室與渦輪葉輪和第一組氣缸流體連通，并且第二室與渦輪葉輪和第二組氣缸流體連通。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
I. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的殼體，所述殼體包括
歧管段，其被構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸接收廢氣流；渦輪段，其中所述渦輪段與歧管段構(gòu)成單一構(gòu)件；
在所述渦輪段內(nèi)部的渦室，所述渦輪段被構(gòu)造成將廢氣流引導(dǎo)至繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪；以及
周向隔膜，其位于所述渦室內(nèi)，以將大致圍繞所述渦輪葉輪疊套的兩個室分開。2.根據(jù)方案I所述的殼體，其中所述歧管段聯(lián)接至容納所述氣缸的氣缸蓋。3.根據(jù)方案I所述的殼體，其中所述周向隔膜在所述渦室中將第一室與第二室分開，其中所述第一室徑向地在所述第二室內(nèi)側(cè)。4.根據(jù)方案3所述的殼體，其中所述第一室與第一組氣缸流體連通，并且所述第二室與第二組氣缸流體連通。5.根據(jù)方案3所述的殼體，其中所述周向隔膜被構(gòu)造成對于所述渦室的至少一部分防止所述第一室與第二室之間的徑向流體連通。`6.根據(jù)方案3所述的殼體，其中所述第二室的至少一部分由所述渦室的外壁和所述周向隔膜限定。7.根據(jù)方案I所述的殼體，其中所述殼體被構(gòu)造成與雙渦流渦輪增壓器一起使用。8.根據(jù)方案I所述的殼體，其中所述兩個室繞所述渦輪軸線大致同心。9. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的殼體,所述殼體包括
歧管段，其被構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸接收廢氣流；
渦輪段，其中所述渦輪段與歧管段構(gòu)成單一構(gòu)件；
在所述渦輪段內(nèi)的渦室，所述渦輪段被構(gòu)造成將廢氣流引導(dǎo)至繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪；以及
隔膜，其位于所述渦室內(nèi)部，以形成與所述渦輪葉輪和第一組氣缸流體連通的第一室和與所述渦輪葉輪和第二組氣缸流體連通的第二室。10.根據(jù)方案9所述的殼體，其中所述歧管段聯(lián)接至容納所述氣缸的氣缸蓋。11.根據(jù)方案9所述的殼體，其中所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致徑向的隔膜。12.根據(jù)方案9所述的殼體，其中所述第一和第二室圍繞所述渦輪葉輪疊套，并且所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致周向的隔膜。13.根據(jù)方案12所述的殼體，其中所述周向隔膜被構(gòu)造成對于所述渦室的至少一部分防止所述第一與第二室之間的流體連通。14.根據(jù)方案9所述的殼體，其中所述殼體被構(gòu)造成與雙渦流渦輪增壓器一起使用。15. —種內(nèi)燃機(jī)，包括
在氣缸蓋中的多個氣缸；
渦輪殼體的第一部分，其聯(lián)接至所述氣缸蓋并與所述多個氣缸流體連通；
渦輪殼體的第二部分，其包括容納繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪的渦室；以及隔膜，其位于所述渦室內(nèi)部以形成第一室與第二室，其中所述第一室與所述渦輪葉輪和第一組氣缸流體連通，并且所述第二室與所述渦輪葉輪和第二組氣缸流體連通。16.根據(jù)方案15所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致徑向的隔膜。17.根據(jù)方案16所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一室和第二室在所述徑向隔膜的每側(cè)上經(jīng)由軸向相鄰的周向通道與所述渦輪葉輪流體連通。18.根據(jù)方案15所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一室和第二室圍繞所述渦輪葉輪疊套，并且所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致周向的隔膜。19.根據(jù)方案18所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述周向隔膜被構(gòu)造成對于所述渦室的至少一部分防止所述第一與第二室之間的徑向流體連通。20.根據(jù)方案15所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述渦輪殼體被構(gòu)造成與雙渦流渦輪增壓器
一起使用。當(dāng)結(jié)合附圖理解時，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點及其他的特征和優(yōu)點將容易地從本發(fā)明的以下詳細(xì)說明顯現(xiàn)。


僅作為示例，其他的目的、特征、優(yōu)點和細(xì)節(jié)在實施例的以下詳細(xì)說明中顯現(xiàn)，所述詳細(xì)說明參考附圖，其中
圖I是內(nèi)燃機(jī)的實施例的示意 圖2是用于內(nèi)燃機(jī)的殼體的實施例的透視圖；以及 圖3是用于內(nèi)燃機(jī)的殼體的另一實施例的透視圖。
具體實施例方式以下的說明本質(zhì)上僅是示例性的，并且不意圖于限制本公開、其應(yīng)用、或使用。應(yīng)理解的是，遍及附圖，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相同的或相應(yīng)的部分和特征。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，圖I圖示了在該情況下為直列四缸發(fā)動機(jī)的示例性內(nèi)燃機(jī)100，包括發(fā)動機(jī)缸體與氣缸蓋組件104、排氣系統(tǒng)106、渦輪增壓器108和控制器110。聯(lián)接至發(fā)動機(jī)缸體與氣缸蓋組件104的是殼體118,該殼體可以在發(fā)動機(jī)缸體與氣缸蓋組件104的外部。另外，發(fā)動機(jī)缸體與氣缸蓋組件104包括氣缸114，其中氣缸114接收燃燒空氣與燃料的組合物。燃燒空氣/燃料混合物燃燒，導(dǎo)致位于氣缸114中的活塞(未示出)的往復(fù)運動?；钊耐鶑?fù)運動使曲軸(未示出)旋轉(zhuǎn)，以將原動力輸送至車輛動力系(未示出)，或者在內(nèi)燃機(jī)100的靜止應(yīng)用的情況下輸送至發(fā)電機(jī)或這樣的動力的其他靜止的接收器(未示出)?？諝?燃料混合物的燃燒引起廢氣通過殼體118和渦輪增壓器108并進(jìn)入排氣系統(tǒng)106的流動。在一個實施例中，渦輪增壓器108包括由以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在渦輪增壓器108中的軸125聯(lián)接的壓縮機(jī)葉輪123和渦輪葉輪124。排氣系統(tǒng)106可包括“緊接式”催化劑126和128以及安裝在車廂地板下的排氣處理系統(tǒng)130。廢氣132流過排氣系統(tǒng)106用以去除或減少污染物，然后被釋放到大氣中。在示例性內(nèi)燃機(jī)100中，控制器100與渦輪增壓器108、進(jìn)氣冷卻器144和排氣系統(tǒng)106信號通信，其中控制器110被構(gòu)造成使用各種信號輸入，以控制各種過程、諸如由渦輪增壓器108供應(yīng)至發(fā)動機(jī)的升壓量。如在此所使用地，術(shù)語控制器指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共用的、專用的或成組的)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能性的其他合適的部件。
仍然參考圖1，廢氣流122驅(qū)動渦輪增壓器108的渦輪葉輪124，從而提供使壓縮機(jī)葉輪123旋轉(zhuǎn)的能量，以產(chǎn)生壓縮充氣142。在示例性實施例中，壓縮充氣142被進(jìn)氣冷卻器144冷卻，并通過導(dǎo)管146被傳送至進(jìn)氣歧管148。壓縮充氣142為與氣缸114中的燃料的燃燒提供附加的燃燒空氣(當(dāng)與非渦輪增壓的自然吸氣式發(fā)動機(jī)對比時)，從而改善內(nèi)燃機(jī)100的動力輸出與效率。另外，渦輪增壓器108的示例性實施例利用雙渦流或雙渦輪技術(shù)。示例性渦輪增壓器108包括利用兩個大致分開的腔室以將廢氣引導(dǎo)到渦輪增壓器108中的雙渦流渦輪殼體118。殼體118聯(lián)接至氣缸蓋104，并被構(gòu)造成接收廢氣流122并將其引導(dǎo)至渦輪葉輪124。殼體118是具有歧管段120和渦輪段119的單一構(gòu)件或部件，其中渦輪葉輪124設(shè)置在渦輪段119中。在一個實施例中，殼體118可稱為具有與渦輪段119結(jié)合的歧管段120的構(gòu)件。通過由單一構(gòu)件形成歧管段120和渦輪段119，簡化渦輪增壓器108與氣缸體104的裝配與包裝。此外，殼體118的實施例還通過減少殼體118內(nèi)來自排氣室或通道的排氣脈沖之間的干涉或“串?dāng)_”來改善雙渦流渦輪增壓器108的性能。在實施例中，殼體118可聯(lián)接至包含壓縮機(jī)葉輪123和軸125的附加的殼體。渦輪增壓器108包括雙渦流技術(shù)，所述雙渦流技術(shù)將來自氣缸114的排氣脈沖相
對于氣缸的點火次序分開盡可能多的度數(shù)，以維持由渦輪葉輪124接收的排氣脈沖能量。雙渦流渦輪增壓器108減少延遲，降低燃燒循環(huán)的頂端上的排氣背壓，并提高燃料經(jīng)濟(jì)性。雙渦流設(shè)計阻止來自異相氣缸(例如，在不同的燃燒循環(huán)位置)的燃燒廢氣122的流體連通去減少由最近點火的氣缸提供的排氣脈沖的能量。因此，殼體118被設(shè)計成提供基本上分開的來自兩組氣缸114的流體連通。在一個示例性實施例中，“同相”描述在燃燒循環(huán)中一個時間點處具有基本相似的位置的氣缸114，使得例如，第一點火氣缸關(guān)于第三點火氣缸異相。因此，不例性的直列四缸發(fā)動機(jī)具有按以下順序134-136-138-140的氣缸114。于是，點火次序如下，其中氣缸編號在括弧中示出I [134]-3 [138]-4 [140]-2 [136]。相鄰的并且大致異相的氣缸的通道之間的流體連通與串?dāng)_可使排氣脈沖能量下降。因此，在一個實施例中，殼體118具有第一組氣缸134、140與第二組氣缸136、138，其中對于兩個氣缸組的分開的腔室減少了串?dāng)_，以改善渦輪增壓器108的性能。圖2是殼體118的實施例的透視圖，其中一部分被去除，以示出所述殼體118的細(xì)節(jié)。殼體118包括歧管段120和渦輪段119，其中這兩段被整體形成單一構(gòu)件。如以下所描述地，歧管段120被構(gòu)造成沿著聯(lián)接件206聯(lián)接至氣缸蓋104 (圖I)，這些聯(lián)接件通向殼體118內(nèi)的分開的導(dǎo)管或通道222、224、226與228，用于從發(fā)動機(jī)100的氣缸134、136、138、140 (圖I)接收廢氣。渦輪段119具有被構(gòu)造成將渦輪葉輪124(圖I)容納在空腔209中的渦室208。渦室208被隔膜210分成外室212與內(nèi)室214。內(nèi)室214可被描述成套入外室212內(nèi)。在一個實施例中，外室212與內(nèi)室214繞渦輪軸線216大致同心設(shè)置。隔膜210被構(gòu)造成將被引導(dǎo)至渦輪葉輪124的排氣脈沖組大致分開，以減少串?dāng)_和干涉。因此，示例性的雙渦流渦輪增壓器108 (圖I)由于殼體200維持由氣缸114 (圖I)產(chǎn)生的排氣脈沖的完整性，所以具有改善的性能。如所描繪地，氣缸114分別通過外通道218和內(nèi)通道220將廢氣流122 (圖I)引導(dǎo)至外室212和內(nèi)室214。在一個實施例中，外室212是將廢氣引導(dǎo)至渦輪葉輪124的外通道218的一部分。類似地，內(nèi)室214是將廢氣引導(dǎo)至渦輪葉輪124的內(nèi)通道220的一部分。如所描繪地，通道222、224、226、228被構(gòu)造成從發(fā)動機(jī)100 (圖I)的相應(yīng)氣缸134、136、138、140接收廢氣流122，并成組布置，以保持排氣脈沖的整體性。因此，排氣通道222和228將廢氣流122引導(dǎo)至內(nèi)通道220。此外，排氣通道224和226將廢氣流122引導(dǎo)至外通道218。在實施例中，氣缸與對應(yīng)的通道可基于發(fā)動機(jī)構(gòu)造、點火次序、封裝約束及其他因素不同地分組。示例性的單一構(gòu)件或整體殼體118為渦輪增壓器108和發(fā)動機(jī)100提供簡化的封裝、生產(chǎn)和裝配。此外，單一構(gòu)件設(shè)計減少用于雙渦流渦輪增壓器108的材料，以減輕重量，并改善沿著排氣流路徑(例如通過渦輪增壓器108到排氣處理設(shè)備)的熱連通。材料較小的體積和質(zhì)量減少在廢氣流122進(jìn)入排氣系統(tǒng)106 (圖I)之前被殼體118吸收的熱能的量。改善的熱連通通過保持熱能以加熱緊接式催化劑126、128從而改善催化劑性能，在起動期間改善排氣系統(tǒng)106的性能。包括歧管段120與渦輪段119的整體殼體118可通過任何合適的過程制成，諸如熔模鑄造、砂型鑄造、機(jī)械加工和/或任何其他方法。殼體118包括任何合適的耐用并且重量相當(dāng)輕的材料，諸如鋼合金。在實施例中，外室212的一部分由隔膜210和渦室208的外壁限定。此外，隔膜210限定內(nèi)室214的一部分的外部。因此，隔膜210被構(gòu)造成對于渦室208的圓周的至少一部分防止內(nèi)室與外室214、212之間的徑向(即在徑向方向上)流體連通。在實施例中，內(nèi)室214可被描述成徑向地在外室212內(nèi)。此外，隔膜210可被描述成周向延伸的隔膜。
`
圖3是殼體300的另一實施例的透視圖，其中一部分被切掉，以示出所述殼體300的細(xì)節(jié)。殼體300包括歧管段302和渦輪段304，其中這兩段被整合成單一構(gòu)件。歧管段302被構(gòu)造成沿著聯(lián)接件或安裝件306聯(lián)接至氣缸蓋104 (圖I)，所述聯(lián)接件或安裝件包括用于來自發(fā)動機(jī)100(圖I)的廢氣流的通道。渦輪段304形成被構(gòu)造成將渦輪葉輪124 (圖I)容納在空腔309中的渦室308。渦室308被隔膜310分成第一室312與第二室314。第二室314可被描述成軸向地與第一室312相鄰。隔膜310被構(gòu)造成將被引導(dǎo)至渦輪葉輪124的排氣脈沖大致分開或隔離，以減少串?dāng)_和干涉。如所描繪地，隔膜310可被描述成將相鄰的第一室312與第二室314分隔開的徑向隔膜。示例性的雙渦流渦輪增壓器108(圖I)由于隔膜310和殼體300維持腔室312與314內(nèi)的排氣脈沖的完整性的布置，所以具有改善的性能。如所描繪地，氣缸114分別通過第一通道318和第二通道320將廢氣流122 (圖I)引導(dǎo)至第一室312和第二室314。在一個實施例中，第一室312是將廢氣引導(dǎo)至渦輪葉輪124的第一通道318的一部分。類似地，第二室314是將廢氣引導(dǎo)至渦輪葉輪124的第二通道320的一部分。如所描繪地，排氣通道322、324、326和328被構(gòu)造成從發(fā)動機(jī)100 (圖I)的相應(yīng)氣缸134、136、138、140接收廢氣流122。排氣通道322和328與第一通道318流體連通，同時排氣通道324和326與第二通道320流體連通。排氣脈沖的完整性通過如下方式被維持將氣缸在通道318、320中分組；以及通過提供徑向屏障的隔膜310，以減少來自氣缸組的流動之間的流體連通和串?dāng)_。如所描繪地，在徑向隔膜310的每側(cè)上提供從第一與第二室312、314經(jīng)由相鄰的周向通道到渦輪葉輪124(圖I)的流體連通。另外，第一與第二室312、314從第一徑向位置330 (當(dāng)從左側(cè)觀察時大約3點鐘)起同第二徑向位置332 (大約9點鐘)比較起來尺寸減小。盡管已參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可作出各種變化，并且等同物可替代本發(fā)明的元件。另外，可作出許多變型，以在不偏離本發(fā)明的本質(zhì)范圍的情況下使特定的情形或材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于公開的特定的實施例，而是本發(fā)明將包括落入本申請的范
圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的殼體，所述殼體包括 歧管段，其被構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸接收廢氣流； 渦輪段，其中所述渦輪段與歧管段構(gòu)成單一構(gòu)件； 在所述渦輪段內(nèi)部的渦室，所述渦輪段被構(gòu)造成將廢氣流引導(dǎo)至繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪；以及 周向隔膜，其位于所述渦室內(nèi)，以將大致圍繞所述渦輪葉輪疊套的兩個室分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼體，其中所述周向隔膜在所述渦室中將第一室與第二室分開，其中所述第一室徑向地在所述第二室內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的殼體，其中所述周向隔膜被構(gòu)造成對于所述渦室的至少一部分防止所述第一室與第二室之間的徑向流體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的殼體，其中所述第二室的至少一部分由所述渦室的外壁和所述周向隔膜限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼體，其中所述殼體被構(gòu)造成與雙渦流渦輪增壓器一起使用，并且其中所述兩個室繞所述渦輪軸線大致同心。
6.一種內(nèi)燃機(jī)，包括: 在氣缸蓋中的多個氣缸； 渦輪殼體的第一部分，其聯(lián)接至所述氣缸蓋并與所述多個氣缸流體連通； 渦輪殼體的第二部分，其包括容納繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪的渦室；以及 隔膜，其位于所述渦室內(nèi)部以形成第一室與第二室，其中所述第一室與所述渦輪葉輪和第一組氣缸流體連通，并且所述第二室與所述渦輪葉輪和第二組氣缸流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致徑向的隔膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一室和第二室在所述徑向隔膜的每側(cè)上經(jīng)由軸向相鄰的周向通道與所述渦輪葉輪流體連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述第一室和第二室圍繞所述渦輪葉輪疊套，并且所述隔膜包括相對于所述渦輪軸線的大致周向的隔膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述周向隔膜被構(gòu)造成對于所述渦室的至少一部分防止所述第一與第二室之間的徑向流體連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的殼體。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，用于內(nèi)燃機(jī)的殼體包括被構(gòu)造成從內(nèi)燃機(jī)的氣缸接收廢氣流的歧管段、和渦輪段，其中渦輪段與歧管段為單一構(gòu)件。此外，殼體包括渦室，其在渦輪段內(nèi)，該渦輪段被構(gòu)造成將廢氣流引導(dǎo)至繞渦輪軸線設(shè)置的渦輪葉輪；和周向隔膜，其位于渦室內(nèi)部，以將大致圍繞渦輪葉輪疊套的兩個腔室分開。
文檔編號F01D25/24GK102877899SQ201210242360
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者K-J.吳, R.E.貝克, D.J.沃特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司