水冷渦輪機殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪機殼體，在該渦輪機殼體中形成了發(fā)動機冷卻劑流過的水通路。
【背景技術(shù)】
[0002]在US 2009/0151327A中建議了水冷渦輪增壓器。在用于在US2009/0151327A中公開的渦輪增壓器的渦輪機殼體中，被排氣流過的氣體通路和被冷卻劑流過的水通路都延伸以在將連接到內(nèi)燃機的部分(典型地，在從其引入排氣的側(cè)上的連接法蘭)中開口。因此，通過將渦輪機殼體附接到內(nèi)燃機的操作，氣體通路連接到內(nèi)燃機的排氣通路，且水通路連接到內(nèi)燃機的水套。因此，與其中氣體通路和水通路應(yīng)通過分開的操作連接到內(nèi)燃機的情況相比，渦輪增壓器可容易地附接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在渦輪機殼體和內(nèi)燃機之間(特別地，在其配合面之間)的連接部處提供了防止排氣從氣體通路泄漏的金屬密封構(gòu)件和防止冷卻劑從水通路泄漏的橡膠O型圈。在渦輪增壓器中，存在如下的可能性，即微小量的排氣從氣體通路和排氣通路之間的連接部泄漏，盡管在連接部處存在密封構(gòu)件。
[0004]在US 2009/0151327A中建議的渦輪機殼體中，氣體通路和水通路在相同的面內(nèi)開口。因此，從氣體通路泄漏到渦輪機殼體和內(nèi)燃機的配合面之間的間隙內(nèi)的排氣被吹到所述配合面之間的O型圈上。在此情況中，高溫排氣可能導(dǎo)致O型圈的熱退化，從而導(dǎo)致O型圈密封性能的惡化。
[0005]本發(fā)明提供了一種渦輪機殼體，所述渦輪機殼體具有使其可容易地附接且較不容易導(dǎo)致水通路的密封性能惡化的結(jié)構(gòu)。
[0006]下面描述用于此目的的裝置及其優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的方面的渦輪機殼體包括水通路、氣體通路、接合部分、第一密封構(gòu)件和第二密封構(gòu)件。水通路提供在渦輪機殼體內(nèi)。水通路連接到內(nèi)燃機的水套。氣體通路提供在渦輪機殼體內(nèi)。氣體通路連接到內(nèi)燃機的排氣通路。接合部分提供在渦輪機殼體的氣體引入側(cè)處。接合部分具有水通路在其內(nèi)開口的第一配合面和氣體通路在其內(nèi)開口的第二配合面。水通路和氣體通路在接合部分內(nèi)彼此相鄰地布置。第二配合面并非平滑地連接到第一配合面。第一密封構(gòu)件介于第一配合面和內(nèi)燃機之間以防止冷卻劑泄漏。第二密封構(gòu)件介于第二配合面和內(nèi)燃機之間以防止排氣泄漏。
[0007]在渦輪機殼體中，水通路和氣體通路以并排方式布置在排氣引入側(cè)接合部分內(nèi)，且水通路和氣體通路都在接合部分處開口。因此，通過將接合部分連接到內(nèi)燃機(特別是內(nèi)燃機的氣缸蓋或排氣通路)的操作，氣體通路可連接到排氣通路且水通路可連接到水套。因此，渦輪機殼體具有使其可容易地附接的結(jié)構(gòu)。
[0008]另外，水通路在其內(nèi)開口的第一配合面和氣體通路在其內(nèi)開口的第二配合面形成為彼此并非平滑地連接。因此，當(dāng)排氣從氣體通路泄漏到第二密封構(gòu)件位于其上的第二配合面上時，泄漏的排氣的流動被第一配合面和第二配合面之間的部分，換言之并非平滑地連接到該配合面和第二配合面的部分干擾。這是一種與其中水通路和氣體通路在相同的面中開口的情況相比其中泄漏到第二配合面上的排氣更不可能到達第一配合面的結(jié)構(gòu)。因此，渦輪機殼體具有如下結(jié)構(gòu)，即其中更不可能發(fā)生由于提供在第一配合面上以防止冷卻劑從水通路泄漏的O型圈的暴露而導(dǎo)致水通路的密封性能的惡化。
[0009]在渦輪機殼體中，第一配合面、第二配合面和將第一配合面連接到第二配合面的連接部可形成在水通路的開口和氣體通路的開口之間的一個或多個部分處彎曲的形狀。
[0010]根據(jù)以上的渦輪機殼體，從氣體通路泄漏到第二配合面上且向第一配合面行進的排氣的流動更不可能到達第一配合面，這是因為所述流動被Z形表面阻擋。因此，可防止在第一配合面上的第一密封構(gòu)件暴露于高溫排氣。
[0011]在渦輪機殼體中，彎曲形狀可以是階梯形狀，使得第一配合面和第二配合面的一個相對于其另一個突出。
[0012]在渦輪機殼體中，接合部分可具有在與第二配合面交叉的方向上延伸的管，所述管可形成水通路的部分，且第一配合面可以是所述管的遠端部分的外周。
[0013]根據(jù)渦輪機殼體，通過將渦輪機殼體的接合部分連接到內(nèi)燃機的操作，水通路可連接到水套，使得管的遠端部分插入到內(nèi)燃機的連接口內(nèi)。在此情況中，第一密封構(gòu)件提供在管的遠端部分的外周和內(nèi)燃機的連接口的內(nèi)周之間，以防止冷卻劑從水通路泄漏。
[0014]在渦輪機殼體中，因為管在與第二配合面交叉的方向上延伸，所以從氣體通路泄漏到第二配合面上的排氣被吹到管的外周上。因此，泄漏在第二配合面上的排氣更不可能達到第一配合面，換言之，插入到內(nèi)燃機內(nèi)的管的遠端部分的外周。因此，可防止在第一配合面上的第一密封構(gòu)件暴露于高溫排氣。
[0015]在渦輪機殼體中，第二配合面可以是平面的，且管可在與第二配合面垂直的方向上延伸。
[0016]根據(jù)以上的渦輪機殼體，從氣體通路泄漏在第二配合面上的排氣幾乎以直角被吹到管的外周上。因此，排氣的流動更不可能指向第一配合面且因此更不可能到達第一配合面。因此，可合適地防止第一配合面上的第一密封構(gòu)件暴露于高溫排氣。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的典型實施例的特征、優(yōu)點和技術(shù)和工業(yè)重要性將在下文中參考附圖描述，其中類似的附圖標(biāo)號指示類似的元件，且其中:
[0018]圖1是示意性地圖示了根據(jù)實施了本發(fā)明的一個實施例的渦輪機殼體應(yīng)用于其上的渦輪增壓器的橫截面結(jié)構(gòu)的橫截面圖；
[0019]圖2是圖示了其中冷卻劑在內(nèi)燃機和渦輪機殼體中循環(huán)的方式的示意圖；
[0020]圖3是圖示了渦輪機殼體的透視結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0021]圖4是圖示了如在圖3中的箭頭4的方向上觀察的渦輪機殼體的接合部分的側(cè)向結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0022]圖5是圖示了如在圖3中的箭頭5的方向上觀察的渦輪機殼體的接合部分的側(cè)向結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；和
[0023]圖6是圖示了沿其中氣體通路和水通路延伸的方向的接合部分和周圍部分的橫截面結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0024]在后文中描述了根據(jù)實施了本發(fā)明的一個實施例的渦輪機殼體。如在圖1中所示，渦輪增壓器11包括安裝在內(nèi)燃機10的進氣通路12內(nèi)的壓縮機20、安裝在內(nèi)燃機10的排氣通路13內(nèi)的渦輪機30，和將壓縮機20和渦輪機30聯(lián)接的中心殼體41。
[0025]壓縮機殼體21限定了壓縮機室22，且壓縮機輪23容納在壓縮機室22內(nèi)。渦輪機殼體31限定了渦輪機室32，且渦輪機輪33容納在渦輪機室32內(nèi)。軸42可旋轉(zhuǎn)地通過中心殼體41支承。壓縮機輪23固定到軸42的一端且渦輪機輪33固定到軸42的另一端。渦輪增壓器11構(gòu)造為使得壓縮機輪23和渦輪機輪33 —起旋轉(zhuǎn)。
[0026]壓縮機室22沿壓縮機輪23的旋轉(zhuǎn)軸線LI延伸。圍繞壓縮機輪23螺旋延伸的渦旋通路24形成在壓縮機殼體21內(nèi)。
[0027]渦輪機室32沿渦輪機輪33的旋轉(zhuǎn)軸線LI延伸。圍繞渦輪機輪33螺旋延伸的渦旋通路34形成在渦輪機殼體31內(nèi)。在此實施例中，渦輪機室32和渦旋通路34作為被排氣流過的氣體通路35起作用。
[0028]渦輪增壓器11對內(nèi)燃機10進行增壓，如下文所描述。當(dāng)來自內(nèi)燃機10的排氣通過渦旋通路34被吹到渦輪機輪33上時，渦輪機輪33通過排氣流的能量被旋轉(zhuǎn)。然后，渦輪機輪33的旋轉(zhuǎn)通過軸42傳遞到壓縮機輪23且使得壓縮機輪23旋轉(zhuǎn)。然后，在壓縮機20內(nèi)，通過壓縮機20的入口 20A流入到壓縮機室22內(nèi)的進氣通過由壓縮機輪23的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的離心力的效果被送給到渦旋通路24，然后被送給到內(nèi)燃機10的每個氣缸。內(nèi)燃機10使用排氣的能量對進氣進行增壓，以改善發(fā)動機輸出。
[0029]如在圖1或圖2中所示，其中形成了允許冷卻劑流過渦輪機殼體31的水通路36的水冷渦輪機被采用作為渦輪增壓器11。當(dāng)內(nèi)燃機10正在運行時，用于冷卻內(nèi)燃機10的冷卻劑的部分被提供到水通路36。
[0030]水通路36在排氣從其引入到渦輪機殼體31內(nèi)的渦旋通路34內(nèi)的側(cè)上(排氣引入側(cè))在接合部分51處開口。接合部分51通過螺栓固定到內(nèi)燃機10的氣缸蓋14的接合部分16，在其處水套15開口。因此，渦輪機殼體31的水通路36與內(nèi)燃機10的水套15連通。
[0031]當(dāng)內(nèi)燃機10起動且水泵17被驅(qū)動時，在壓力下被水泵17輸送的冷卻劑循環(huán)通過包括水套15、水通路36和散熱器18的冷卻劑通路，如通過圖2中的箭頭所指示。內(nèi)燃機10和渦輪增壓器11通過冷卻劑的循環(huán)被冷卻。
[0032]防止排氣從氣體通路35泄漏的金屬密封構(gòu)件和防止冷卻劑從水通路36泄漏的橡膠O型圈提供在渦輪機殼體31的接合部分51和氣缸蓋14的接合部分16之間。在此實施例中，微小量的排氣可能從氣體通路35泄漏到接合部分16和51的配合面之間的間隙內(nèi)，盡管存在密封構(gòu)件也是如此。當(dāng)泄漏的排氣被吹到O型圈上時，高溫排氣可能導(dǎo)致O型圈的熱退化，從而導(dǎo)致O型圈的密封性能的惡化。
[0033]考慮到此點，在此實施例中使用了可降低泄漏到渦輪機殼體31的接合部分15和氣缸蓋14的接合部分16的配合面之間的間隙內(nèi)的排氣被吹到O型圈上的可能性的結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)在下文中詳述。
[0034]如在圖3至圖5中所示，形成在渦輪機殼體31內(nèi)的水通路36和氣體通路彼此相鄰布置(以并排方式)在禍輪機殼體31的排氣引入側(cè)接合部分51內(nèi)。而且，氣體通路35的排氣引入側(cè)端35A、通過其將冷卻劑引入到水通路36內(nèi)的水引入口 36A和通過其將冷卻劑從水通路36排出的水排出口 36B在接合部分51處開口。
[0035]另外，其中水通路36的水引入口 36A開口的配合面52和其中氣體通路35的端部35A開口的配合面53都形成為平面形狀且并非平滑地在接合部分51內(nèi)彼此連接。特別地，接合部分51形成為階梯構(gòu)造，使得配合面52相對于配合面53突出。因此，因為在與配合面52和53交叉(在此實施例中垂直)的方向上延伸的面形成在配合面52和53之間，所以配合面52和53并非平滑地相互連接。換言之，其處表面彎曲在相鄰區(qū)內(nèi)更明顯改變的部分形成在配合面52和53之間。
[0036]在渦輪機殼體31的接合部分51中，形成水通路36的水排出口 36B的部分的管54也