CN105723065B - 不对称双涡流蜗壳 - Google Patents

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Abstract

一种与集成排气歧管气缸盖20相组合的不对称双涡流涡轮机10被设计用来容纳混合的、径流式或轴流式涡轮机。该不对称双涡流涡轮机10包括第一涡管11和第二涡管12，其中，该第一涡管11大于该第二涡管12并且与该第二涡管12相比具有更大的质量流量。较大的蜗壳增加了流量，抵消了反压，从而在两个蜗壳之间形成均匀平衡的或相等的峰值压力和震动，并在气缸套之间形成气体流的平衡。通过均衡峰值压力、震动及气缸套之间的气体流，可避免气缸套内发动机的自点火，该气缸套将具有最大峰值压力和震动。通过增加较大蜗壳的流量并平衡气缸套之间的气体流，可降低涡轮机的压力差，发动机可更高效地运行，提高燃料经济性。

Description

不对称双涡流蜗壳
相关申请的交叉引用
本申请要求享有申请号为61/908,338、申请日为2013年11月25日名称为“不对称双涡流蜗壳”的美国临时申请的优先权和所有权益，该申请的内容结合本说明作为参考。
技术领域
本公开涉及一种用于内燃机的涡轮增压器的涡轮机蜗壳。更具体地讲，本公开涉及一种涡轮增压器壳体，它具有与一个集成排气歧管气缸盖相组合的不对称双涡流涡轮机蜗壳，该不对称双涡流涡轮机蜗壳被设计用来容纳混合的、径流式或轴流式涡轮机。
背景技术
涡轮增压器是一种与内燃机一起使用的压力感应系统。涡轮增压器将压缩空气递送至发动机进气口，使更多燃料燃烧，进而提高了发动机的功率而不明显增加发动机重量。因此，涡轮增压器允许使用更小的发动机，可产生与更大的普通吸气式发动机相同的功率。在车辆中使用较小的发动机具有减轻车辆重量、提升车辆性能和提高燃料经济性的预期效果。并且，涡轮增压器的使用使输送给发动机的燃料燃烧更为充分，有助于实现减排的高期望目标。
涡轮增压器一般包括与发动机排气歧管连接的涡轮机壳体，与发动机进气歧管连接的压缩机气缸，和设置在涡轮机壳体与压缩机气缸之间并将两者耦合在一起的中心轴承壳体。涡轮机壳体是指围绕涡轮机叶轮并接收发动机排出气体的普通环形腔室、涡管或蜗壳。涡轮机组件通常包括从腔室通向涡轮机叶轮的喷嘴。在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮通过由排气歧管供给的排气流入可旋转地驱动。可转动地支撑在中心轴承壳体内的轴将涡轮机叶轮连接到压缩机气缸中的压缩机叶轮，使得涡轮机叶轮的旋转带动压缩机叶轮的旋转。连接涡轮机叶轮和压缩机叶轮的轴限定了旋转轴的轴线。排气从腔室、涡管或蜗壳通过喷嘴流向涡轮机叶轮并驱动该涡轮机叶轮。因此涡轮机从排气获取功率并驱动压缩机。压缩机通过压缩机气缸的入口接收环境空气，空气经压缩机叶轮压缩后从气缸排放至发动机进气口。当压缩机叶轮旋转时，通过发动机进气歧管递送到发动机气缸的空气密度和空气压力得到增强。
通过发动机排气歧管由气缸排放的排气流涉及排气的一系列短脉冲或脉冲。在多气缸发动机中，通常将气缸分成两个气缸组或气缸排。分在一个气缸排中的气缸将气体排放到一个排气排放管中，而分在另一个气缸排中的气缸将气体排放到另一个单独的排气排放管中。两个排放管然后将排气供给涡轮增压器，使由两个排放管提供的排气流尽可能长时间地分开。
涡轮机入口与涡轮机出口处的压差决定可通过排气涡轮机进行的工作量。涡轮机前压力(涡轮机入口处)比涡轮机后压力(涡轮机出口处)越大，可通过涡轮机/压缩机轴传输的工作量越大。在涡轮机出口处是排气。发动机排气是一种利用各种催化剂、过滤器、和消音器的组合，放置在适当位置以减少排放和噪音的系统。组合部件限制了流量，使涡轮机出口处压力相对于大气升高。然后涡轮机产生额外的压差，使涡轮机入口压力高于涡轮机出口压力。涡轮机利用此压差产生涡轮机功率。虽然涡轮机可恢复此压差以及热排气额外消耗的能量，但是由涡轮机引起的反压升高可增加发动机的泵送工作量，这将降低燃料经济性。需要将涡轮机入口和出口之间的压差降到最低而不影响性能，从而减小反压以及减少发动机的泵送工作量。此外，如果压差变大，则气缸盖排气口压力可克服排气阀弹簧，使多余的热排气在点火前通过排气阀进入气缸，使发动机自点火，在某些情况下导致过早失效。
公开内容
本公开涉及减小涡轮增压器反压，平衡涡轮增压器出口和排气入口之间的压差，及增加涡轮机的流量。更具体地讲，本公开涉及一种与集成排气歧管气缸盖相组合的不对称双涡流涡轮机蜗壳，该不对称双涡流涡轮机蜗壳被设计用来容纳混合的、径流式或轴流式涡轮机。本公开由一种涡轮机组件构成，其中包括一个具有排气入口用来接收发动机排气的涡轮机壳体和一个集成排气歧管气缸盖，该集成排气歧管气缸盖有排气口使排气从发动机气缸流出。该集成排气歧管的排气口直接供给涡轮机壳体(未示出)，这样，就不需要单独的排气歧管。涡轮机壳体包括一个不对称双涡流蜗壳，被配置成将排气导入涡轮机叶轮。
本公开的不对称双涡流设计包括第一涡管和第二涡管，其中，第一涡管容积和流动参数比第二涡管大。较大的蜗壳增加了流量，抵消了反压，从而在两个蜗壳间形成均匀平衡的或相等的峰值压力和震动，并在气缸套之间形成气体流的平衡。通过均衡峰值压力、震动及气缸套之间的气体流，可避免气缸套内发动机的自点火，该气缸套将具有最大峰值压力和震动。通过增加较大蜗壳的流量并平衡气缸套之间的气体流，可降低涡轮机的压力差，发动机可更高效地运行，提高燃料经济性。虽然使用一个集成排气岐管可产生一些容积差，可供本公开使用，但是不使用集成排气歧管也可以理解本公开。这可以适用于这些情况，如从阀门到涡轮进口的排气通道的容积随气缸的不同而变化。
在某些方面，一种发动机系统包括与一个集成排气歧管相组合的不对称涡轮机，该系统包括一个具有涡轮机壳体的涡轮机和一个集成排气歧管，该涡轮机壳体具有一个涡轮机进口和一个涡轮机出口，该集成排气歧管包括一个耦接至涡轮机出口的排气法兰。涡轮机壳体包括至少一个(第一)蜗壳和至少另一个(第二)蜗壳，和设置于其间的壁。至少一个(第一)蜗壳和至少另一个(第二)蜗壳具有各自的尺寸和质量流量。至少一个(第一)蜗壳的尺寸和质量流量大于至少另一个(第二)蜗壳。
该系统可包括以下列特征中的一个或多个：该集成排气歧管进一步包括至少一(第一)对连接至该至少一个(第一)蜗壳和涡轮机入口的端口以及至少另一(第二)对连接至该至少另一个(第二)蜗壳和涡轮机入口的端口。该一(第一)对端口和该至少另一(第二)对端口都有各自的端口容积；其中，该至少一(第一)对端口的端口容积小于该至少另一(第二)对端口的端口容积。至少一个(第一)蜗壳的质量流量被设定为适应与集成排气歧管连接的发动机的容积不对称性，这样可保持发动机的气缸排气端口的峰值压力低于预定水平。所需的压力小于发动机的气缸排气端口阀门的闭合弹簧的弹簧弹力。通过涡轮机，排气流在该至少一个(第一)蜗壳和该至少另一个(第二)蜗壳之间交替流动。该至少一个(第一)蜗壳相对于该至少另一个(第二)蜗壳的不对称量基于以下来确定：a)发动机尺寸所要求的流量，以保持发动机的气缸排气端口的峰值压力低于预定水平，以及b)比例因子，其基于一维或一维/三维发动机模拟工具的输出来选择，该发动机模拟工具将流量编入并且将发动机尺寸和震动作为模拟计算的因数。
在某些方面，提供了一种用以优化不对称双涡流涡轮机的蜗壳的不对称量的方法，而其不对称量由比例因子限定。该方法包括确定发动机尺寸所要求的流量，以保持发动机的气缸排气端口的峰值压力低于预定水平；将确定的流量编入发动机模拟工具，该发动机模拟工具将发动机尺寸和震动作为模拟计算的因数，利用该工具确定比例因子。在该方法中，发动机模拟工具为一维或一维/三维发动机模拟工具，发动机模拟工具的输出用于计算蜗壳的比例因子。
附图说明
图1为叠加于本公开的不对称蜗壳设计之上的传统双涡流蜗壳设计的横截面视图。
图2为包括一个与集成排气歧管相组合的不对称涡轮机的发动机系统的示意图。
图3为本公开的不对称蜗壳设计的横截面视图。
图4为包括本公开的集成排气歧管的示例性发动机的示意图。
具体实施方式
图1详细示出了一个具有蜗壳(B，D)的传统双涡流蜗壳设计(以阴影线示出)叠加于本公开的具有蜗壳(A，C)的不对称蜗壳设计(以阴影示出)。传统“双涡流”蜗壳各涡管(B，D)具有相等的流量。如图示，本公开的不对称蜗壳设计(以阴影示出)包括至少一个“涡管”或蜗壳(A)在容积和流量参数上比传统“双涡流”蜗壳设计的蜗壳(B)(以阴影线示出)大。加工本公开的蜗壳(A，C)之间的分割壁(E)轻微改变传统“双涡流”蜗壳(D)的位置，现在，它已经是本公开的不对称蜗壳设计的新蜗壳(C)，而蜗壳(A)明显要大于蜗壳(C)。
参考图2-4，发动机系统1包括与发动机24的集成排气岐管气缸盖20相组合的排气涡轮增压器5。该涡轮增压器5包括具有不对称双涡流设计的涡轮机10。双涡流设计包括由壁13分隔开的第一蜗壳11和第二涡蜗壳12，壁13延伸至气缸盖出口表面22。为了控制流量，还可以配置排气阀门和致动装置，但这里未示出。第一蜗壳(或一个蜗壳)11比第二蜗壳(或另一个蜗壳)12大。
集成排气岐管气缸盖20包括用于发动机24的每个气缸的排气端口。在所示的实施例中，发动机24包括四个气缸(C1-C4)，因此存在四个排气端口P1-P4。排气端口P1-P4是气缸排气阀(未示出)和气缸盖出口表面22之间的通道，并且通过涡轮机入口法兰直接供给到涡轮机壳体10中。如下进一步详示的，从气缸C1-C4的气缸排气阀(未示出)分别到涡轮机入口法兰F的排气端口长度(L1a到L1b)、(L2a到L2b)、(L3a到L3b)和(L4a到L4b)根据所考虑的气缸(即，气缸1-4)而不同。在所示实施例中，气缸二C2和气缸三C3的排气端口长度(L2a到L2b)、(L3a到L3b)比气缸一C1和气缸四C4的排气端口长度(L1a到L1b)、(L4a到L4b)短。由于排气端口P1-P4沿它们的长度具有统一的横截面积，而因为与气缸二C2和三C3对应的第二和第三排气端口P2、P3长度较短，所以第二和第三排气端口P2、P3穿过排气岐管20时比第一和第四排气端口P1、P4运载的容积小。
在传统的对称蜗壳涡轮机结构中，这种端口结构的容积差异可导致在具有较小容积的排气端口(未示出)的气缸(2)和(3)中的气缸排气阀(未示出)处的排气反压增加。为了解决在气缸C1-C4上的排气反压的变化，系统1设置成使得从排气岐管20内的气缸C1-C4到排气端口P1-P4内的法兰/涡轮机入口法兰(F)的气流长度，结合指定蜗壳11和12内的气流分布，配置成降低较小容积气缸组和蜗壳的峰值反压并增加质量流量，从而减少泵送工作量并提高燃料经济性，同时最小化对瞬态响应的影响。
参考图2和图4，示例性气缸-蜗壳供给结构基于四气缸发动机而设计。更具体地讲，对应于气缸二C2和气缸三C3的第二和第三排气端口P2、P3长度较短，并且因此穿过排气岐管20时运载的容积较小，从而被连接到图2所示的较大的或第一蜗壳11。而对应于气缸一C1和气缸四C4的第一和第四排气端口P1、P4具有更长的行进距离，并在穿过排气岐管20时运载的容积较大，而被连接到另一个或第二蜗壳12。
上述的气缸-蜗壳供给结构不是绝对的，可能受到点火次序的影响，可以为了目的和效率而策略性地设计点火次序。
在所示实施例中，具有相对较大尺寸的第一蜗壳11连接到具有相对较小容积的气缸排气端口P2、P3，而具有相对较小尺寸的第二蜗壳连接到具有相对较大容积的气缸排气端口P1、P4。如本说明中所用，蜗壳尺寸指的是比值A/R。蜗壳11、12之间的尺寸差异使得穿过涡轮机的质量流量可以因气缸排气阀(未示出)和气缸盖出口表面22之间具有较小容积的排气端口而增加，由此降低气缸C2-C3处的反压。
涡轮机不对称双涡流蜗壳11、12可根据发动机尺寸要求的/需要的流量进行尺寸设置和/或调整。可基于发动机模拟的结果选择用于确定蜗壳尺寸及蜗壳尺寸改变的比例因子，该发动机模拟将发动机尺寸和震动作为因数考虑。例如，1-D(一维)或1-D/3-D(一维/三维)发动机模拟工具可用于优化给定的发动机配置和/或流量的不对称水平(比例因子)。发动机模拟工具并不直接提供比例因子。准确的说，模拟结果在微迭代过程中用于计算蜗壳的比例因子。点火次序震动在蜗壳之间交替。在不存在不对称蜗壳设计时，较小容积排气端口(在示例性例子中为P2-P3)中的过大压力可导致在排气阀(未示出)上形成压致开启力，其能克服与排气阀(未示出)的开启/关闭相关的阀弹簧弹力，从而在排气阀(未示出)应关闭时，使得排气阀(未示出)在燃烧循环中的一些时间点无意或过早开启。当排气阀(未示出)无意或过早开启时，在燃烧循环中，热排气可回流到气缸中，导致发动机自点火和最终故障。避免发动机故障的一种方法是提高阀弹簧刚度；但是，却有阀机构效率降低的缺点。本公开的将不对称双涡流涡轮机与集成排气歧管气缸盖组合在一起的发动机系统1中，可将所有四个气缸C1-C4的峰值排气压力值设为相等，从而在不增加阀弹簧刚度的情况下(或通过将刚度增加最小化)避免上述自点火问题。这将确保优化阀机构效率和发动机效率，最大化燃料经济性。
在运行期间，来自气缸C1-C4的排气穿过涡轮机10，使涡轮机叶轮7旋转。越多的排气穿过涡轮机叶轮7的叶片，涡轮机叶轮7旋转地越快。气缸二C2和三C3提供的排气通过排气歧管20的长度较短并且运输的容积较小，用来供给较大的或第一蜗壳11；而气缸一C1和四C4的排气通过排气歧管20的长度较长并且运输的容积较大，用来供给另一个或第二蜗壳12。点火次序震动在第一和第二蜗壳11、12之间交替，并根据所需的目的和期望的相关效率战略性地预选。通过较大的蜗壳11的较大的质量流量降低了过大压力，该过大压力一般可在传统等比例的双涡流蜗壳中积累；减小了可能强加于排气阀弹簧上的力；防止了排气阀(未示出)在燃烧循环中的一些时间点无意或过早开启；还阻止了热排气气体回流进入气缸，使发动机自点火，最终导致发动机故障。
在涡轮机和集成排气岐管气缸盖组合系统1中，较大的蜗壳11中的质量流量设定为适应连接至集成排气歧管20的发动机24的容积不对称性，这样可保持发动机24的气缸排气端口P1-P4的峰值压力低于预定水平。特别是，该预定水平小于发动机24的气缸排气端口阀的闭合弹簧的弹簧弹力。在此应注意，发动机24的所有气缸排气端口的阀和阀闭合弹簧都是相同的。
虽然发动机系统1在本说明中描述为相对于四缸发动机24中的使用，但是包括与集成排气歧管20相组合的不对称涡轮机10的系统1并不限于在四缸发动机中使用，也可以在具有更多或更少数量气缸的发动机中实施。
虽然涡轮机10包括不对称双涡流蜗壳设计，其中本说明示出蜗壳A和11比蜗壳C和12更接近涡轮机出口，且在上文中已描述为比蜗壳C和12相对较大，但是该涡轮机并不限于这种结构。例如，涡轮机10或者也可包括不对称双涡流蜗壳设计，其中，蜗壳A和11比蜗壳C和12相对较小。
本公开的方面在本说明中已经以示例性的方式描述，应理解，使用的术语旨在说明用词的性质，而非限制用词的性质。鉴于以上示教，可对本公开进行许多改进和变化。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，除了说明书中具体列举的方式外，本公开也可用其他方式实施。

Claims (8)

1.一种包括与集成排气歧管气缸盖(20)相组合的不对称涡轮机的发动机系统(1)，包括：
涡轮机，其包括具有涡轮机入口和涡轮机出口的涡轮机壳体(10)，涡轮机入口具有入口法兰(F)；
集成排气歧管气缸盖(20)，其包括耦合至所述涡轮机壳体(10)入口的入口法兰(F)的排气法兰；
其中，所述涡轮机壳体(10)包括至少一个第一蜗壳(11)和至少一个第二蜗壳(12)，壁(13)设置于第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)之间；
所述至少一个第一蜗壳(11)和所述至少一个第二蜗壳(12)具有各自的尺寸和质量流量；
其中，所述至少一个第一蜗壳(11)的尺寸和质量流量比所述至少一个第二蜗壳(12)大，
其中，所述集成排气歧管气缸盖(20)进一步包括：
至少一对第一端口(P2、P3)，其连接至所述至少一个第一蜗壳(11)和所述涡轮机壳体(10)入口以及
至少一对第二端口(P1、P4)，其连接至所述至少一个第二蜗壳(12)和所述涡轮机壳体(10)入口，并且
其中，所述至少一对第一端口(P2、P3)和所述至少一对第二端口(P1、P4)具有各自的端口容积；其中所述至少一对第一端口(P2、P3)的所述端口容积小于所述至少一对第二端口(P1、P4)的所述端口容积。
2.一种包括与集成排气歧管气缸盖(20)相组合的不对称涡轮机的发动机系统(1)，包括：
涡轮机，其包括具有涡轮机入口和涡轮机出口的涡轮机壳体(10)，涡轮机入口具有入口法兰(F)；
集成排气歧管气缸盖(20)，其包括耦合至所述涡轮机壳体(10)入口的入口法兰(F)的排气法兰；
其中，所述涡轮机壳体(10)包括至少一个第一蜗壳(11)和至少一个第二蜗壳(12)，壁(13)设置于第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)之间；
所述至少一个第一蜗壳(11)和所述至少一个第二蜗壳(12)具有各自的尺寸和质量流量；
其中，所述至少一个第一蜗壳(11)的尺寸和质量流量比所述至少一个第二蜗壳(12)大，并且
其中，在所述至少一个第一蜗壳(11)中的所述质量流量被设定为适应与所述集成排气歧管气缸盖(20)连接的发动机(24)的容积不对称性，这样可保持发动机(24)的气缸排气端口(P1、P2、P3、P4)的峰值压力低于预定水平。
3.根据权利要求2所述的发动机系统(1)，其中，所述预定水平小于所述发动机(24)的气缸排气端口阀门的闭合弹簧的弹簧弹力。
4.根据权利要求2所述的发动机系统(1)，其中，通过所述涡轮机壳体(10)，排气流在所述至少一个第一蜗壳(11)和所述至少一个第二蜗壳(12)之间交替流动。
5.一种包括与集成排气歧管气缸盖(20)相组合的不对称涡轮机的发动机系统(1)，包括：
涡轮机，其包括具有涡轮机入口和涡轮机出口的涡轮机壳体(10)，涡轮机入口具有入口法兰(F)；
集成排气歧管气缸盖(20)，其包括耦合至所述涡轮机壳体(10)入口的入口法兰(F)的排气法兰；
其中，所述涡轮机壳体(10)包括至少一个第一蜗壳(11)和至少一个第二蜗壳(12)，壁(13)设置于第一蜗壳(11)和第二蜗壳(12)之间；
所述至少一个第一蜗壳(11)和所述至少一个第二蜗壳(12)具有各自的尺寸和质量流量；
其中，所述至少一个第一蜗壳(11)的尺寸和质量流量比所述至少一个第二蜗壳(12)大，
其中，所述至少一个第一蜗壳(11)相对于所述至少一个第二蜗壳(12)的不对称量基于以下来确定：
a)发动机尺寸所要求的流量，以保持发动机(24)的气缸排气端口(P1、P2、P3、P4)的峰值压力低于预定水平，以及
b)比例因子，其基于一维或一维/三维发动机模拟工具的输出来选择，所述发动机模拟工具将所述流量编入并且将发动机尺寸和震动作为模拟计算的因数。
6.一种优化不对称双涡流涡轮机的蜗壳的不对称量的方法，其中，所述不对称量由比例因子限定，所述方法包括：
确定发动机尺寸所要求的流量，以保持发动机(24)的气缸排气端口(P1、P2、P3、P4)的峰值压力低于预定水平；
将确定的流量编入到发动机模拟工具，其将发动机尺寸和震动作为模拟计算的因数，利用所述发动机模拟工具确定所述比例因子。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述发动机模拟工具为一维或一维/三维发动机模拟工具。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述发动机模拟工具的输出用于计算所述蜗壳的所述比例因子。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205998A1 (de) * 2015-04-02 2016-10-06 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit zweiflutiger Turbine und gruppierten Zylindern
DE102016212795A1 (de) * 2016-07-13 2018-01-18 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit segmentierter Turbine
GB201617858D0 (en) * 2016-10-21 2016-12-07 Cummins Ltd Method of design of a turbine
CN109386319A (zh) * 2017-08-04 2019-02-26 常州环能涡轮动力股份有限公司 一种混流式的双流道涡轮增压器涡壳
US11073076B2 (en) 2018-03-30 2021-07-27 Deere & Company Exhaust manifold
US10662904B2 (en) 2018-03-30 2020-05-26 Deere & Company Exhaust manifold
US11131234B2 (en) * 2018-12-20 2021-09-28 Borgwarner Inc. Turbine housing of a turbocharger
US11085311B2 (en) * 2019-03-12 2021-08-10 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger with twin-scroll turbine housing and twin vaned nozzle ring for directing exhaust gases from each scroll onto turbine wheel in interleaved fashion
CN110735673B (zh) * 2019-11-18 2021-10-26 大连海事大学 一种双通道涡壳
JP6971291B2 (ja) * 2019-11-27 2021-11-24 本田技研工業株式会社 多気筒内燃機関
DE112020005757T5 (de) * 2020-04-01 2022-09-08 Ihi Corporation Turbine
CN113898457A (zh) * 2021-09-28 2022-01-07 山东大学 一种发动机燃烧室结构、发动机及消防泵
CN115341984B (zh) * 2022-10-14 2023-01-24 潍柴动力股份有限公司 一种多缸发动机排气歧管、其参数计算方法和相关设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125305A1 (de) * 1981-06-27 1983-01-13 Zeuna Stärker GmbH & Co KG, 8900 Augsburg Vorrichtung zum abbrennen von ausgefiltertem russ
CN102297014A (zh) * 2010-06-14 2011-12-28 福特环球技术公司 具有egr分支的双涡旋涡轮增压器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50213429D1 (de) * 2002-08-30 2009-05-20 Borgwarner Inc Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine
FR2857697B1 (fr) * 2003-07-15 2006-01-21 Inst Francais Du Petrole Moteur a combustion interne a quatre temps suralimente avec dispositif d'echappement des gaz d'echappement a volume variable et procede de fonctionnement d'un tel moteur
US6941755B2 (en) 2003-10-28 2005-09-13 Daimlerchrysler Corporation Integrated bypass and variable geometry configuration for an exhaust gas turbocharger
DE102009007736A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader eines Antriebsaggregats und Verfahren zum Herstellen eines Turbinengehäuses
US8266906B2 (en) * 2009-03-11 2012-09-18 GM Global Technology Operations LLC Asymmetric split-inlet turbine housing
US8424304B2 (en) * 2009-11-03 2013-04-23 Honeywell International Inc. Turbine assembly for a turbocharger, having two asymmetric volutes that are sequentially activated, and associated method
EP2657494A1 (de) * 2012-04-23 2013-10-30 Ford Global Technologies, LLC Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit die mindestens zwei Zylinder trennendem Wandabschnitt
DE112013005624T5 (de) * 2012-12-21 2015-08-13 Borgwarner Inc. Doppelschnecken-Halbaxial-Turbolader mit Einzelventil
US20160053676A1 (en) * 2015-11-02 2016-02-25 Caterpillar Inc. Asymmetric turbocharger with valve assembly

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125305A1 (de) * 1981-06-27 1983-01-13 Zeuna Stärker GmbH & Co KG, 8900 Augsburg Vorrichtung zum abbrennen von ausgefiltertem russ
CN102297014A (zh) * 2010-06-14 2011-12-28 福特环球技术公司 具有egr分支的双涡旋涡轮增压器

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