CN101614150A - 内燃发动机的安装在汽缸体上的基座和涡轮增压器系统 - Google Patents

内燃发动机的安装在汽缸体上的基座和涡轮增压器系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内燃发动机的安装在汽缸体上的基座和涡轮增压器系统。提供一种内燃发动机的涡轮增压器系统，该系统包括带实用基座的涡轮增压器，该实用基座在涡轮增压器和关联于汽缸体的硬点之间延伸。该实用基座包括将结合的涡轮增压器和基座总成连接到发动机的安装垫，以及向涡轮增压器供应加压的润滑油和冷却剂的内部供油通道和冷却剂供应通道。通过本发明，可以直接连接涡轮增压器系统到内燃发动机的汽缸体，减少外接管道并减少涡轮增压器的噪声。

Description

内燃发动机的安装在汽缸体上的基座和涡轮增压器系统
技术领域
本发明涉及涡轮增压器系统，该涡轮增压器系统不仅包括涡轮增压器，而且包括设置有操作和定位涡轮增压器所需的实用元素(utilities)的安装基座，该安装基座连接到发动机的汽缸体且与集成在关联于汽缸体的安装垫(mounting pad)中的各种实用元素连接。
背景技术
涡轮增压用在内燃发动机中已有多年。虽然早先的涡轮增压器通常主要由空气冷却以及通过涡轮增压器轴承的油流冷却，但后来类型的涡轮增压器，特别是大型涡轮增压器和安装在重型发动机中的那些涡轮增压器，一般利用从发动机的冷却系统循环通过涡轮，然后返回到发动机主冷却系统的冷却剂进行冷却。
涡轮增压器还需要供油实用元素和排油实用元素以润滑关联于涡轮增压器的轴承。不必说，提供冷却剂源和油源(两者都处于压力下)以及从涡轮增压器排出油和冷却剂且分别将这些流体返回到发动机，使得大量外接管道成为必要。通常，这种管道采取外接软管和接头的形式。遗憾地是，外接流体连接和关联的管道及软管造成问题，因为已知软管及接头会泄漏和遭受损坏，该损坏由于发动机室中普遍存在的高温而加速。此外，除了耐用性问题之外，涡轮增压器对外接管道的需要在已经拥挤的发动机罩下环境中增加了涡轮增压器所要求的空间。
安装在发动机上的涡轮增压器通常消耗大量空间还有另一个原因。因为已知的安装装置难以将涡轮增压器定位接近于发动机汽缸体，涡轮增压器必须与发动机隔开以允许涡轮增压器的紧固件的插入。美国专利6,125,799号公开了一种体积较大的安装系统，该安装系统部分地依靠外接实用元素，甚至于推荐仅将涡轮增压器安装在发动机的最前端或最后端。此外，已知其他的涡轮增压器安装系统因为缺少刚性和与其使用相关的尺寸问题增加了辐射的噪声。
需要提供一种涡轮增压器，其包括具有用于冷却剂和润滑油且与关联于汽缸体的硬点(hard point)中的实用通道直接连通的整体式供应通道和回流通道的安装系统。
发明内容
根据本发明的一个方面，具有汽缸体的内燃发动机的涡轮增压器系统包括涡轮增压器及在涡轮增压器和关联于汽缸体的硬点之间延伸的实用基座。实用基座包括基座的安装垫和从汽缸体或从配置在所述硬点中的内部润滑通道传输加压的润滑油到涡轮增压器的供油通道或内部供油通道。回油通道从涡轮增压器传输润滑油到结合在发动机中的润滑系统。冷却剂供应通道或内部冷却剂供应通道传输加压的冷却剂到涡轮增压器或从配置在所述硬点中的内部冷却剂通道传输加压的冷却剂到涡轮增压器，及至少部分地配置在实用基座中的冷却剂回流通道从涡轮增压器传输冷却剂到结合在发动机中的冷却系统。根据本发明的另一方面，冷却剂回流通道可以包括至少部分地配置在发动机汽缸体中以及在实用基座中的通道。
根据本发明的另一方面，可以配置来自涡轮增压器的冷却剂回流通道以便传输冷却剂到混合室，在混合室中来自涡轮增压器的冷却剂与从至少一个汽缸盖流出的冷却剂混合。
根据本发明的另一方面，来自涡轮增压器的回油通道从涡轮增压器传输废油到曲轴箱油底壳，而不允许废油接触发动机中的移动部件。
根据本发明的另一方面，用于安装涡轮增压器的关联于汽缸体的硬点包括配置在汽缸体的部分上的基本上平坦的安装垫，而实用基座的安装垫具有与该基本上平坦的安装垫配合的较低配合表面。汽缸体的安装垫配置有润滑油实用元素和冷却剂实用元素。
根据本发明的另一方面，涡轮增压器的基本上平坦的安装垫可以配置在汽缸体上位于由V型发动机的汽缸组界定出的谷部(valley)中。
根据本发明的又一方面，实用基座的涡轮增压器基座安装垫包括多个安装凸台，该安装凸台具有相对于水平面成锐角延伸通过其中的紧固件孔，以便插入在紧固件孔中的紧固件向内通向到关联于汽缸体的硬点中形成的螺纹孔中。
根据本发明的另一方面，从涡轮增压器延伸且通过实用基座的回油通道、废油通道、或油道设计为防止从涡轮增压器流出的泡沫油或气泡油损害发动机润滑。这通过在废油流回到曲轴箱油底壳中时防止废油接触发动机中的移动部件来实现。
根据本发明的另一方面，提供内燃发动机。该内燃发动机包括V型配置的汽缸体；连接到所述汽缸体的多个汽缸盖，所述汽缸盖和所述汽缸体在汽缸盖之间界定出谷部；配置为在所述汽缸体上位于所述谷部中的涡轮增压器安装垫，所述涡轮增压器安装垫包括供应润滑油和冷却剂到涡轮增压器的多个带孔凸台(ported boss)；及安装在实用基座上涡轮增压器，所述实用基座在涡轮增压器和所述涡轮增压器安装垫之间延伸，所述实用基座包括：所述基座的安装垫，所述安装垫具有带紧固件孔的多个安装凸台，所述紧固件孔相对于水平面成锐角延伸通过所述安装凸台，以便插入在紧固件孔中的紧固件向内通过且进入到在关联于汽缸体的涡轮增压器安装垫中形成的螺纹孔中；从汽缸体传输加压的润滑油到涡轮增压器的供油通道，所述供油通道可操作地与所述带孔凸台中的一个供应加压的润滑油的带孔凸台连接；从涡轮增压器传输润滑油到结合在发动机中的润滑系统的回油通道；及传输加压的冷却剂到涡轮增压器的冷却剂供应通道，所述冷却剂供应通道可操作地与所述带孔凸台中的一个供应加压的冷却剂的带孔凸台连接。
本发明的涡轮增压器系统的一个优点是涡轮增压器和基座可以在一个地理位置组装及在第二地理位置作为一个单元安装到发动机上，而不需要制造外接实用连接(external utility connections)用于润滑油和冷却剂的供应和排出。
本发明的涡轮增压器系统的另一个优点是包括涡轮增压器、实用踏板、及连通润滑油实用元素和冷却剂实用元素到基座的汽缸体安装垫的本发明的涡轮增压器系统可用作紧凑式安装系统，用于直接连接涡轮增压器系统到内燃发动机的汽缸体。
本发明的涡轮增压器系统的又一个优点是：因为本发明中近距离安装的实用基座的固有硬度和汽缸体安装垫的特征，可以减少涡轮增压器的噪声特征(noisesignature)。
本发明的又一个优点是可以接近用来安装基座到发动机的紧固件，而不用移除涡轮增压器的部分。
通过阅读说明书，本发明的其他优点以及特征将变得显而易见。
附图说明
图1是具有根据本发明的涡轮增压器系统的发动机的分解立体图；
图2是具有根据本发明的涡轮增压器系统的发动机的部分的局部剖视端视图；
图3是示出根据本发明的一个方面的涡轮增压器基座安装垫和用于润滑油和冷却剂的实用通道的发动机汽缸体的俯视图；
图4是示出根据本发明的油实用通道和冷却剂实用通道中的几个的路线的具有根据本发明的涡轮增压器系统的发动机的局部剖视侧视图；
图5是具有根据本发明的涡轮增压器系统的发动机的局部剖视侧面立体图；
图6是配置为适合于螺栓连接或焊接到发动机汽缸体上的板的涡轮增压器安装硬点的立体图。
具体实施方式
如图1所示，涡轮增压器系统10包括涡轮增压器14和实用基座18。涡轮增压器14优选地在涡轮增压器14安装到发动机上之前安装到实用基座18。图1还示出具有谷部20的发动机汽缸体30，在谷部20中涡轮增压器系统10放置在硬点上，硬点如图所示为基本上平坦的安装垫22，安装垫22与汽缸体30形成单件。实用基座18为涡轮增压器14提供刚性结构支撑；这有助于减少不期望的发动机噪声排放以及减少关联于涡轮增压器的不期望的振动。本领域技术人员应理解，就本公开而言，在本文中使用的术语“硬点”意思为结构刚性的安装位置，如在汽缸体的基体金属中机械加工出的汽缸体安装垫(block pad)22，或分离的垫或托架，如在图6中100所示。安装垫100可通过螺栓连接或焊接，或者通过其他合适的方法连接到发动机。
实用基座18在其最底端具有安装垫48。安装垫48包括具有紧固件孔52的安装凸台50。紧固件孔52延伸通过安装凸台50，且与水平面H形成锐角α(图1)。多个紧固件孔52允许多个螺纹紧固件56通过，螺纹紧固件56通过紧固件孔52且进入在汽缸体30的基本上平坦的安装垫22中形成的螺纹孔28中。螺纹孔28的两个如图1所示。图1还示出安装凸台50成角度以便使螺纹紧固件或螺栓56向内延伸到在汽缸体30的安装垫22中形成的螺栓孔28中。该几何结构也如图2所示。
如图2所示，实用基座安装垫48的宽度A小于涡轮增压器14的整体宽度B。这是紧固件孔52成角度定向带来的增加的益处，这出乎意料地允许涡轮增压器14和实用基座18作为一个单元从发动机分离，而不用移除涡轮增压器总成的部分。紧固件孔52的角度还允许涡轮增压器14在垂直方向上更接近地安装到汽缸体30并更接近于曲轴16。图2示出涡轮增压器14安放在汽缸盖38和汽缸体30之间的谷部20中。
图3还示出位于汽缸体30的谷部的中部的基本上平坦的安装垫22。示出螺纹安装螺栓孔28中的几个。图3、图4、及图5还示出用于涡轮增压器14的润滑油实用元素和冷却剂实用元素。第一个这样的实用元素即供油通道或内部供油通道26如图所示延伸通过在凸台27中及安装垫22的平坦表面中形成的润滑油孔且从汽缸体30中向上进入实用基座18中。
冷却剂供应通道或内部冷却剂供应通道42部分地形成为凸台29中的冷却剂孔，且与在第三凸台31中形成的冷却剂回流通道46一样，冷却剂供应通道42也与安装垫22的平坦表面连通。图5示出从发动机水套32延伸到实用基座18中的冷却剂供应通道42。离开涡轮增压器14的冷却剂流过冷却剂回流通道46(图4)向下通过实用基座18且流出到发动机汽缸体30的前部，其中该流与来自一个或多个汽缸盖的冷却剂流在结合点36结合。冷却剂回流通道46可以有利地配置为在汽缸体30中的中空(cored)通道。本领域技术人员应理解，就本公开而言，结合点36可以配置为冷却剂出口或冷却剂缓冲罐或结合从一个以上源流出的冷却剂的其他装置，这些源如发动机汽缸盖的一个或多个。这种多个流的结合能够提供减少离开涡轮增压器14的较暖的冷却剂导致的冷却剂温度漂移的优点。
因为分别对应于内部供油通道26、内部冷却剂供应通道42、及内部冷却剂回流通道46的凸台27、29、及31的上部机械加工表面都与安装垫22的最上表面共面，这些实用元素的所有用如图1中所示的单个密封件24密封到实用基座18上。密封件24如图1所示为结合有用于密封通道26、42、及46的多个整体O型密封圈的单个载体。使用配备有多个整体O型密封圈的单个密封件载体以及共面的通道，可以快速和精确地形成防泄漏密封，而不需要过多人力或构件费用。本领域技术人员应理解，就本公开而言，安装实用基座18的硬点不仅可以配置在汽缸体30的基体金属中，而且可选地配置在具有各种实用通道以及与安装垫22中提供的所述孔28类似的螺纹紧固件孔的适配器100中。
在使用分离的安装垫或板的情况，如在图6中在100所示，以与孔52相同的方式提供多个紧固件孔108。适配器或适配板100还包含分别执行属于通道26、42、及46的功能的流体通道26′、42′、46′。适配板100可以由延伸通过孔104的螺纹紧固件或通过焊接或其他已知的方法固定到发动机。
图3中仅示出在汽缸体30中的隔离的回油通道34的最上部分；为了更精确的确定，应参考图4，在图4中回油通道34如图所示通向汽缸体30的一端且通过没有旋转部件或移动部件的区域向下进入曲轴箱油底壳98。如上所述，废油从涡轮增压器14通过没有移动部件的发动机区域回流到曲轴箱油底壳，通过防止临时充气的油(aerated oil)和需要润滑的部件之间的接触避免这样的移动部件的擦伤或过热。
根据相关法律标准描述了上述发明，因此该描述是示例性的而在本质上不具有限制意义。公开的实施例的改变和修改对本领域技术人员而言是显而易见的，且落在本发明的范围之内。相应地本发明的法律保护范围通过研究权利要求确定。

Claims (10)

1.一种用于具有汽缸体的内燃发动机的涡轮增压器系统，所述涡轮增压器系统包括：
涡轮增压器；及
在所述涡轮增压器和关联于所述汽缸体的硬点之间延伸的实用基座，所述实用基座包括：
所述实用基座的安装垫；
从配置在所述硬点中的内部润滑通道传输加压的润滑油到所述涡轮增压器的内部供油通道；及
从配置在所述硬点中的内部冷却剂通道传输加压的冷却剂到所述涡轮增压器的内部冷却剂供应通道。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述关联于汽缸体的硬点包括配置在所述汽缸体的部分上的基本上平坦的安装垫，所述实用基座的安装垫具有与所述基本上平坦的安装垫配合的较低配合表面。
3.如权利要求2所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述基本上平坦的安装垫与所述汽缸体形成单件。
4.如权利要求2所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述基本上平坦的安装垫包括连接到所述汽缸体的适配器。
5.如权利要求2所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述基本上平坦的安装垫配置在所述汽缸体的上部。
6.如权利要求2所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述基本上平坦的安装垫配置在V型发动机的汽缸组界定出的谷部中。
7.如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述实用基座的安装垫包括具有紧固件孔的多个安装凸台，所述紧固件孔相对于水平面成锐角延伸通过所述安装凸台，以便插入到所述紧固件孔中的紧固件向内通向到在关联于所述汽缸体的硬点中形成的螺纹孔中。
8.如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，还包括至少部分地配置在所述实用基座中并用于从所述涡轮增压器传输冷却剂到结合在所述发动机中的冷却系统的冷却剂回流通道。
9.如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述关联于汽缸体的硬点包括基本上平坦的安装垫，所述基本上平坦的安装垫配置有与所述内部供油通道和所述内部冷却剂供应通道连通的多个带孔凸台。
10.如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，还包括经延伸通过所述硬点的通道传输废润滑油到结合在所述发动机中的润滑系统的回油通道。
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