KR20120116474A - 직접 연통식 터보차저 - Google Patents

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KR20120116474A
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데이비드 비 로스
요른 팀 키나
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

예시적인 일 실시형태는 터빈(94) 및 압축기(96)를 구비한 터보차저(16, 18)를 포함한다. 터빈(94)은 내연기관(14)의 실린더 헤드(12)의 방출 배기 포트(34, 36, 38)와 직접 연통될 수 있는 유입 유로(114)를 구비한다. 유입 유로(114)는 방출 배기 포트(34, 36, 38)로부터 배기가스를 직접 받을 수 있다.

Description

직접 연통식 터보차저{DIRECTLY COMMUNICATED TURBOCHARGER}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2010년 1월 22일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/297,422호의 이익을 주장한다.
본 발명은 전반적으로 내연기관 브리딩 시스템의 내연기관, 터보차저, 및 기타 부품에 관한 것이다.
방출 감소 및 엔진 효율의 증가를 위해 내연기관 브리딩 시스템이 종종 내연기관에 장착된다. 브리딩 시스템은 하나 이상의 터보차저, 하나 이상의 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation, EGR) 어셈블리, 및 기타 부품을 포함할 수 있다. 브리딩 시스템 부품들 사이의 유체 유동을 조절하기 위해 밸브들 및 유로들이 보통 브리딩 시스템 전체에 걸쳐 위치한다.
예시적인 일 실시형태는 터보차저를 포함할 수 있는 제품을 포함한다. 터보차저는 터빈 및 압축기를 구비할 수 있다. 터빈은, 내연기관의 실린더 헤드의 방출 배기 포트(blowdown exhaust port)와 직접 연통될 수 있고 방출 배기 포트로부터 배기가스를 직접 받을 수 있는 유입 유로를 구비할 수 있다.
예시적인 일 실시형태는 실린더 헤드 및 터보차저를 포함할 수 있는 제품을 포함한다. 실린더 헤드는 2개 이상의 실린더를 구비할 수 있다. 실린더들 각각은 방출 배기 포트 및 소기 배기 포트(scavenge exhaust port)를 구비할 수 있다. 2개의 실린더 및 2개의 방출 배기 포트의 일 예로, 2개의 방출 배기 포트는 서로를 향해 수렴되어 단일 방출 배기 포트를 형성할 수 있고, 실린더 헤드의 몸체 내부에서 서로 연통될 수 있다. 실린더 헤드는 또한 하나 이상의 유로를 구비할 수 있다. 터보차저는 2개의 방출 배기 포트가 서로 수렴된 위치의 후단 위치에서 단일 방출 배기 포트와 직접 연통될 수 있는 유입 유로를 구비할 수 있다. 유입 유로는 단일 방출 배기 포트로부터 배기가스를 직접 받을 수 있다. 터보차저 역시 실린더 헤드의 하나 이상의 유로와 직접 연통될 수 있는 하나 이상의 유로를 구비할 수 있다.
예시적인 일 실시형태는 내연기관 브리딩 시스템을 포함할 수 있는 제품을 포함한다. 내연기관 브리딩 시스템은 터보차저, 후처리 장치, 배기가스 재순환 어셈블리, 및 충전공기 냉각기를 포함할 수 있다. 터보차저는 터빈 및 압축기를 구비할 수 있다. 터빈은 내연기관의 실린더 헤드의 방출 배기 포트와 직접 연통될 수 있는 유입 유로를 구비할 수 있다. 유입 유로는 또한 방출 배기 포트로부터 배기가스를 직접 받을 수 있다. 터보차저는 실린더 헤드의 포트들 또는 유로들 또는 양자와 직접 연통될 수 있는 다수의 유로를 가질 수 있다. 후처리 장치는 실린더 헤드의 소기 배기 포트와 연통될 수 있고, 소기 배기 포트로부터 배기가스를 받을 수 있다. 배기가스 재순환 어셈블리는 소기 배기 포트와 연통될 수 있고, 소기 배기 포트로부터 배기가스를 받을 수 있다. 배기가수 재순환 어셈블리는 또한 압축기와 연통될 수 있다. 충전공기 냉각기는 실린더 헤드의 커버에 장착될 수 있고, 압축기와 연통될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시형태들은 이하에 제공되는 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다. 본 발명의 예시적인 실시형태들을 개시하는 상세한 설명 및 구체적인 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아닌, 단지 설명의 목적으로 의도된 것임을 이해해야 한다.
본 발명의 예시적인 실시형태들은 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 내연기관 실린더 헤드 및 내연기관 브리딩 시스템의 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 2는 내연기관 실린더 헤드 및 터보차저 쌍의 예시적인 실시형태의 개략 사시도이다.
도 3은 도 2의 실린더 헤드 및 터보차저들의 측면도이다.
도 4는 도 2의 실린더 헤드 및 터보차저들의 평면도이다.
도 5는 내연기관 실린더 헤드 및 터보차저 쌍의 예시적인 실시형태의 개략 측면도이다.
도 6은 도 5의 실린더 헤드 및 터보차저들의 평면도이다.
도 7은 내연기관 실린더 헤드, 터보차저 쌍, 촉매 변환기, 배기가스 재순환 어셈블리, 및 충전공기 냉각기의 예시적인 실시형태의 사시도이다.
도 8은 도 7의 부품들의 정면도이다.
도 9는 도 7의 부품들의 측면도이다.
도 10은 도 7의 내연기관 실린더 헤드의 확대 절개도로, 내연기관 실린더 헤드의 다양한 유로들 및 포트들의 예시적인 실시형태가 보이도록 부품들이 제거되어 있다.
도 11은 도 7의 터보차저들 중 하나의 후방 사시도이다.
도 12는 도 11의 터보차저의 전방 사시도이다.
실시형태(들)의 후술하는 설명은 전적으로 예시적(설명적)인 것으로, 본 발명이나 그 적용 또는 용도를 제한하려는 의도가 아니다.
도면들은 내연기관(internal combustion engine, ICE) 브리딩 시스템(10)의 여러 예시적인 실시형태들을 도시하며, 상기 ICE 브리딩 시스템은 다른 부품들 중에서도 내연기관(ICE)(14)의 실린더 헤드(12), 터보차저 쌍(16, 18), 배기가스 후처리 장치(20), 배기가스 재순환(EGR) 서브시스템 또는 어셈블리(22), 및 충전공기 냉각기(24)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 부품(12, 16, 18, 20, 22, 24)이 ICE 브리딩 시스템(10)의 통합된 콤팩트한 구성을 위해 설계될 수 있다. 이 구성은 일반적으로 패키징 및 비용을 최소화할 수 있다. 다른 무엇보다도, 이 구성은 또한 반드시는 아니지만 터보차저 효율을 개선하고, 터보차저 부스트 성능을 개선하고, 터보차저 웨이스트게이트의 필요를 없애며, 관련 펌핑 평균 유효 압력(pumping mean effective pressure, PMEP)을 저감할 수 있다.
ICE 브리딩 시스템(10)은 내연기관(14)과 함께 사용되어, 엔진으로 운반되는 유체 유동 및 엔진으로부터 배출되는 유체 유동을 관리할 수 있고, 배기 방출을 감소시키고, 전체 엔진 효율을 증가시킬 수 있다. ICE 브리딩 시스템(10)은 다양한 배치 및 다양한 엔진 브리딩 시스템 부품을 가질 수 있다. 도 1의 예시적인 배치는 ICE 브리딩 시스템(10)의 부품들 사이의 일부 유체 유동 관계 가능성을 보여주기 위한 것으로, 부품들 사이의 직접적이거나 간접적인 연결들 또는 유로들을 반드시 나타내지는 않는다. 다른 배치가 있을 수 있고, ICE(14)의 구조와 유형을 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 방출 배기 포트들이 도 1에 도시된 바와 같이 별개의 유입구 쌍이 아닌 단일 유입구에서 비례 밸브와 연통될 수 있다.
실린더 헤드(12)는 ICE(14)의 실린더 보어들 및 피스톤들 위에 위치할 수 있고, 스파크 플러그, 연료 분사기, 배기 밸브, 흡기 밸브, 및/또는 캠샤프트 또는 기타 밸브 작동 메커니즘의 설치를 수용할 수 있다. 실린더 헤드(12)의 정확한 설계는 ICE의 구조와 유형, 및 터보차저 구성과 배치 및 EGR 어셈블리 구성과 배치와 같은 부품 구성과 부품 배치를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 도 2 내지 도 4의 예에서, 실린더 헤드(12)는 인라인형으로 배치된 4개의 실린더(26)를 포함할 수 있다. 각각의 실린더(26)는 흡기 밸브 쌍(28), 방출 배기 밸브(30), 및 소기 배기 밸브(32)를 구비할 수 있다(포핏 밸브들로서 점선으로 나타낸다). 실린더 헤드(12)는 분리된 배기가스 유동, 즉 방출 및 소기 배기가스 유동을 위해 설계될 수 있다. 인접한 실린더(26)들은 실린더 헤드(12)의 몸체를 나가기 전에 서로를 향해 수렴되어 공통의 단일 방출 배기 포트를 형성하는 방출 배기 포트들을 구비할 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하면, 제1 방출 배기 포트(34) 및 제2 방출 배기 포트(36)가 단일 방출 배기 포트(38)로 수렴될 수 있다. 제1 및 제2 방출 배기 포트(34, 36)의 배기가스가 단일 방출 배기 포트(38)에서 합쳐지고 연통될 수 있다. 다른 인접한 실린더(26)들은 단일 방출 배기 포트(38) 쌍이 형성되도록 유사한 구성을 가질 수 있고, 다른 실시형태들에서는, 3개 이상의 방출 배기 포트가 단일 방출 배기 포트로 합쳐질 수 있다. 또 다른 실시형태들에서는, 방출 배기 포트들이 서로를 향해 수렴될 필요가 없다.
계속 도 4를 참조하면, 실린더(26)들은 실린더 헤드(12)의 몸체를 나가기 전에 서로를 향해 수렴되어 공통의 단일 소기 배기 포트를 형성하는 소기 배기 포트들을 구비할 수 있다. 예컨대, 제1 소기 배기 포트(40), 제2 소기 배기 포트(42), 제3 소기 배기 포트(44), 및 제4 소기 배기 포트(46)가 단일 소기 배기 포트(48)로 수렴될 수 있다. 소기 배기 포트들(40, 42, 44, 46)의 배기가스가 단일 소기 배기 포트(48)에서 합쳐지고 연통될 수 있고, 단일 소기 포트 개구(50)에서 실린더 헤드(12)를 나갈 수 있다. 다른 실시형태들에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 소기 배기 포트(40, 42)가 제1 단일 소기 포트 개구(54)에 의해 제1 단일 소기 배기 포트(52)로 수렴될 수 있고, 제3 및 제4 소기 배기 포트(44, 46)가 제2 단일 소기 포트 개구(58)에 의해 제2 단일 소기 배기 포트(56)로 수렴될 수 있다.
실린더 헤드(12)는 또한 그 몸체 전체에 걸쳐 다양한 유로들이 라우팅되어, 다양한 유체들이 이를 통해 운반될 수 있다. 예컨대, 계속 도 10을 참조하면, 실린더 헤드 및 터보차저들(16, 18) 내의 냉각수 유동을 위해 냉각수 공급 유로(60) 및 냉각수 귀환 유로(62)가 실린더 헤드(12) 내에 구비될 수 있는데, 이는 후술하는 바와 같다. 냉각수 공급 유로(60)는 하나 이상의 냉각수 공급 개구(64)를 가질 수 있고, 냉각수 귀환 유로(62)는 하나 이상의 냉각수 귀환 개구(66)를 가질 수 있다. 또한, 실린더 헤드 및 터보차저들(16, 18) 내의 오일 및/또는 윤활제 유동을 위해 오일 공급 유로(68) 및 오일 귀환 유로(70)가 실린더 헤드(12) 내에 구비될 수 있다. 오일 공급 유로(68)는 하나 이상의 오일 공급 개구(72)를 가질 수 있고, 오일 귀환 유로(70)는 하나 이상의 오일 귀환 개구(74)를 가질 수 있다.
실린더 헤드(12)는 전술한 구성 및 부품과는 상이한 구성 및/또는 부품을 가질 수 있다. 도 2 내지 도 4의 실시형태에서, 실린더 헤드(12)는 그 몸체 측벽(78)에 공동(76)이 위치할 수 있다. 공동(76)은 터보차저들(16, 18) 중 하나의 부품들을 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 공동은 터빈 휠을 지지하도록 구성된 부분, 압축기 휠을 지지하도록 구성된 다른 부분, 및 샤프트 어셈블리를 지지하도록 구성된 또 다른 부분으로 이루어질 수 있다. 도 5 및 도 6의 실시형태에서, 실린더 헤드(12)는 그 몸체 내부에 내부 공동(80)이 위치할 수 있다. 내부 공동(80)은 터보차저들(16, 18) 중 하나의 부품들을 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 내부 공동은 압축기 휠을 전적으로 지지하도록 구성된 부분, 및 샤프트 어셈블리를 전적으로 또는 부분적으로 지지하도록 구성된 다른 부분으로 이루어질 수 있다. 실제로, 내부 공동은 터보차저들의 하우징 또는 커버의 일부를 형성할 수 있다. 그리고, 도 7 내지 도 10의 실시형태에서, 실린더 헤드(12)는 그 몸체의 측벽(78)에 장착면(82)이 위치할 수 있다. 장착면(82)은 측벽(78)에 리세스될 수 있는 편평한 벽일 수 있다. 개구들(64, 66, 72, 74) 외에도, 하나 이상의 터보차저 장착부(84) 및 하나 이상의 매니버터 장착부(86)가 장착면(82)에 위치할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 도 10을 참조하면, 방출 배기가스는 제1 단일 방출 포트 개구(88) 및 제2 단일 방출 포트 개구(90)에서 실린더 헤드(12)를 나갈 수 있다.
임의의 적절한 밸브 작동 메커니즘이 실린더 헤드(12)에 장착되어, 흡기 밸브(28)들을 작동시키고, 방출 배기 밸브(30)들을 작동시키고, 소기 배기 밸브(32)들을 작동시킬 수 있거나, 또는 특정의 밸브 작동 메커니즘이 실린더 헤드(12)와 연관되지 않은 별개의 부품으로 구비될 수 있다. 밸브 작동 메커니즘은 다양한 밸브 타이밍 기능을 가질 수 있다. 일례로, 밸브 작동 메커니즘은 솔레노이드와 같은 개별 액츄에이터들을 포함할 수 있다. 다른 예로, 이중 작동식 동심 캠 장치를 사용하여 밸브들(28, 30, 32)을 서로 무관하게 작동시킬 수 있다. 적절한 듀얼 작동심 캠 장치가 보그워너사(BorgWarner Inc.)를 출원인으로 하여 2009년 2월 18일자로 출원된 국제출원 PCT/US09/34392호에 "과급 및 배기가스 재순환 사이로 분리되는 배기가스 유동의 제어(Controlling Exhaust Gas Flow Divided Between Turbocharging and Exhaust Gas Recirculating)"라는 명칭으로 개시되어 있다. 이 예에서, 이중 작동식 동심 캠 장치는 국제출원 PCT/US09/34392호에 교시된 방법에 의해 제어될 수 있다. 이 제어 방법이나 다른 적절한 제어 방법을 이용하면, 터빈 바이패스의 사용 없이 밸브 이벤트 타이밍을 통해 터보차저 부스트를 제어하는 선택적인 방식에 의해, 배기 가스 및 관련 에너지를 터보차저들(16, 18)로 운반할 수 있는데, 이는 국제출원 PCT/US09/34392호에 교시된 바와 같다. 예컨대, 방출 배기 밸브(30)들 및 소기 배기 밸브(32)들의 개방 및/또는 폐쇄를 앞당기거나 늦추어 터보차저들(16, 18)로의 방출 배기가스 유동을 관리할 수 있다. 유사한 방식으로, 터보차저 부스트 효율을 최적화할 수 있다. 물론, 기타 적절한 밸브 작동 메커니즘 및 제어 방법도 가능하다.
커버(92)가 실린더 헤드(12)의 상측을 폐쇄하기 위해 구비될 수 있다. 커버(92)는 실린더 헤드(12)의 몸체에 볼트결합될 수 있고, 다른 부품들을 운반하거나 이들과 통합될 수 있는데, 이는 후술하는 바와 같다. 커버(92)의 정확한 설계는 ICE(14)의 구조와 유형, 및 터보차저 구성과 배치 및 EGR 어셈블리 구성과 배치와 같은 부품 구성과 부품 배치를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다.
내연기관(14)은 산화제(예컨대, 공기)로 연료를 연소시킬 수 있고, 기체, 액체, 및 기타 물질을 포함할 수 있는 배기가스와 같은 유체를 이후 ICE 브리딩 시스템(10)에 배출할 수 있다. ICE(14)는 불꽃 점화 엔진(예컨대, 가솔린, 메탄올), 디젤 엔진, 대체연료 엔진, 또는 다른 유형일 수 있다. ICE(14)는 상이한 배치 및 개수의 실린더들(예컨대, 인라인, I-2, I-4, I-6, V형, V-6, V-8 등)을 구비한 상이한 유형으로 이루어질 수 있다. 실린더 블록(미도시)이 실린더 헤드(12) 아래에 안착될 수 있고, 왕복동식 피스톤들을 수용하는 원통형 보어들을 구비할 수 있다. ICE(14)는 방출 단계 및 소기 단계를 가진 4행정 엔진 작동 사이클 하에서 기능할 수 있다. 방출 단계에서, 방출 배기 밸브(30)들은 관련된 피스톤이 하사점(BDC) 위치에 도달하기 직전에 개방될 수 있다. 이후, 배기가스는 비교적 증가된 압력 하에서 방출 배기 포트들(34, 36)로 들어간다. 소기 단계에서, 소기 배기 밸브(32)들은 관련된 피스톤이 BDC 위치에서 상사점(TDC) 위치를 향해 다시 스위핑됨에 따라 개방되어, 잔여 배기가스의 전부는 아니라도 대부분을 변위시킨다. 이후, 잔여 배기가스는 비교적 감소된 압력 하에서 소기 배기 포트들(40, 42, 44, 46)로 들어간다. 일부 실시형태들에서는, 흡기 매니폴드 및/또는 배기 매니폴드가 ICE(14)를 위해 구비될 수 있다. 배기 매니폴드는 별개의 부품들로 또는 일체형 부품으로 제공될 수 있는 방출 배기 매니폴드 및 소기 배기 매니폴드를 포함할 수 있다.
터보차저들(16, 18)은 ICE(14)로부터 배출된 배기가스에 의해 구동될 수 있고, 추가량의 공기 또는 공기-연료 혼합물을 ICE로 강제할 수 있는데, 이는 경우에 따라 엔진 성능의 개선을 위한 것일 수 있다. 터보차저들(16, 18)은 고정형상 터보차저, 가변형상 터보차저, 1단 터보차저, 2단 터보차저 등을 포함하는 다양한 유형으로 이루어질 수 있다. 터보차저들(16, 18)은 실린더 헤드(12) 및 방출 배기 포트(38)와 직접 연통될 수 있고, 방출 배기 포트로부터 방출 배기가스를 직접 받을 수 있다. 일부 경우에서는, 배기가스가 배기 밸브로부터 터보차저로 이동해야 하는 총 길이를 최소화함으로써, 터보차저 효율 및 부스트 성능의 개선과 같은 이점이 있다.
예컨대 터보차저들 및 실린더 헤드 사이의 관계를 설명하기 위해 사용된 "직접적인(direct)", "직접(directly)", 및 관련된 용어 형태들은 관, 튜브, 도관 등과 같은 실질적인 개재 부품 및/또는 구조가 없다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 예를 들어, 터보차저의 유입구가 실린더 헤드의 토출구에 직접 위치할 수 있고, 이와 직접 정렬될 수 있고, 그에 따라 토출구를 나간 유체가 유입구로 즉시 들어갈 수 있다. 물론, 시일 및/또는 다른 구조를 사용하여 이러한 직접성(immediacy)을 적절하게 조장할 수 있다. 이는 하나 이상의 관, 튜브, 도관 등이 각각의 유입구 및 토출구 사이에 마련되는 터보차저 및 실린더 헤드 사이의 간접적인 관계와 대조적이다.
각각의 터보차저(16, 18)는 터빈(94), 압축기(96), 및 샤프트 어셈블리(98)를 포함할 수 있다. 터빈(94)은 ICE(14)로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되는 터빈 휠을 구비할 수 있고, 압축기(96)는 공통 샤프트 어셈블리(98)를 통해 터빈 휠과 함께 회전되는 압축기 휠을 구비할 수 있다. 압축기(96)는 공기 및 기타 유체를 가압하고, 이는 압축기를 나간 후에 결국은 ICE(14)의 흡기측으로 들어간다. 샤프트 어셈블리(98)는 터빈 휠 및 압축기 휠 사이의 회전 및 이들에 대한 연결을 용이하게 하는 베어링, 부싱 등을 포함할 수 있다. 도시되지 않으며, 모든 경우에 필요하진 않지만, 터빈(94) 및 압축기(96) 각각은 그 주위에서 유체의 방향을 전환하는 바이패스 밸브 및 관련된 유로 또는 웨이스트게이트를 포함할 수 있다.
터보차저들(16, 18)의 정확한 구성과 배치는 실시형태들마다 상이할 수 있고, ICE(14)의 구조와 유형, 및 실린더 헤드 구성과 배치 및 EGR 어셈블리 구성 과 배치와 같은 부품 구성과 부품 배치를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 각각의 터보차저(16, 18)는 하우징 또는 커버(100)를 포함할 수 있다. 커버(100)는 실린더 헤드(12)와 물리적으로 연결될 수 있고, 이 실시형태에서는 볼트결합에 의해 실린더 헤드의 측벽(78)에 직접 장착될 수 있거나, 또는 실린더 헤드의 장착면에 직접 볼트결합될 수 있다. 장착된 경우, 커버(100) 및 공동(76)은 함께 터보차저들(16, 18)의 적절한 기능 및 회전을 지원하는 데에 필요한 구조를 제공할 수 있다. 예컨대, 커버가 터보차저들을 위한 구조의 대략 절반을 제공하는 한편, 공동이 나머지 절반을 제공할 수 있다. 공동(76)처럼, 커버(100)는 터빈(94), 압축기(96), 및 샤프트 어셈블리(98)를 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다. 커버는 터빈 휠을 지지하도록 구성된 부분, 압축기 휠을 지지하도록 구성된 다른 부분, 및 샤프트 어셈블리를 지지하도록 구성된 또 다른 부분으로 이루어질 수 있다. 이 부분들은 일체형 커버의 일부일 수 있거나, 또는 서로 연결되는 별개의 부품들일 수 있다.
계속 도 2 내지 도 4의 실시형태를 참조하면, 커버(100)는 그 몸체 전체에 걸쳐 다양한 유로들이 라우팅되어, 다양한 유체들이 이를 통해 운반될 수 있다. 예컨대, 커버(100)는 냉각수 유동을 위해 냉각수 공급 유로 및 냉각수 귀환 유로를 구비할 수 있고, 오일 및/또는 윤활제 유동을 위해 오일 공급 유로 및 오일 귀환 유로를 구비할 수 있다. 커버(100)의 냉각수/오일 유로들은 실린더 헤드(12)의 냉각수/오일 유로들과 직접 연통될 수 있고, 그에 따라 직접 연통된 유로들이 함께 커버 및 실린더 헤드 사이로 연속적으로 연장되는 단일 유로를 제공할 수 있다. 특히 도 3을 참조하면, 터빈(94)의 유입구(102)가 단일 방출 배기 포트(38)의 제1 단일 방출 포트 개구(88)와 직접 연통될 수 있다(다른 터보차저를 위해, 동일한 구성과 배치가 제2 단일 방출 포트 개구(90)에 구비될 수 있다). 실제로, 유입구(102) 및 제1 단일 방출 포트 개구(88)는 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 개구를 구성할 수 있다. 유입구(102)는, 단일 방출 배기 포트(38)로부터 방출 배기가스를 직접 받을 수 있고 터빈(94)의 터빈 휠로 방출 배기가스를 유도할 수 있는 유입 유로로 이어질 수 있다. 유입 유로는 부분적으로 공동(76)에 의해 형성될 수 있다. 이제 도 4를 참조하면, 커버(100)는 압축기(96)의 토출구(104)를 가질 수 있고, 이는 충전공기 냉각기(24)와 연통될 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시형태를 참조하면, 커버(100)는 볼트결합에 의해 실린더 헤드의 측벽(78)에 직접 장착될 수 있거나, 또는 실린더 헤드의 장착면에 직접 볼트결합될 수 있다. 이 실시형태에서, 커버(100)는 (실린더 헤드(12)에 대해) 외부 구조일 수 있고, 터빈(94) 및 샤프트 어셈블리(98)의 일부 또는 전부의 적절한 기능 및 회전을 지원하는 데에 필요한 전체 구조를 제공할 수 있다. 다른 한편으론, 압축기(96)의 적절한 기능 및 회전을 지원하는 데에 필요한 구조는 전적으로 내부 공동(80)에 의해 제공될 수 있다. 내부 공동(80)은 압축기(96)의 압축기 휠을 전적으로 지지하도록 구성된 부분(106), 및 샤프트 어셈블리(98)를 전적으로 또는 부분적으로 지지하도록 구성된 부분(108)으로 이루어질 수 있다.
외부 커버(100)는 그 몸체 전체에 걸쳐 다양한 유로들이 라우팅되어, 다양한 유체들이 이를 통해 운반될 수 있다. 예컨대, 커버(100)는 냉각수 유동을 위해 냉각수 공급 유로 및 냉각수 귀환 유로를 구비할 수 있고, 오일 및/또는 윤활제 유동을 위해 오일 공급 유로 및 오일 귀환 유로를 구비할 수 있다. 커버(100)의 냉각수/오일 유로들은 실린더 헤드(12)의 냉각수/오일 유로들과 직접 연통될 수 있고, 그에 따라 직접 연통된 유로들이 함께 커버 및 실린더 헤드 사이로 연속적으로 연장되는 단일 유로를 제공할 수 있다. 특히 도 5를 참조하면, 터빈(94)의 유입구(102)가 단일 방출 배기 포트(38)의 제1 단일 방출 포트 개구(88)와 직접 연통될 수 있다(다른 터보차저를 위해, 동일한 구성과 배치가 제2 단일 방출 포트 개구(90)에 구비될 수 있다). 실제로, 유입구(102) 및 제1 단일 방출 포트 개구(88)는 도 5에 도시된 바와 같이 동일한 개구를 구성할 수 있다. 유입구(102)는, 단일 방출 배기 포트(38)로부터 방출 배기가스를 직접 받을 수 있고 터빈(94)의 터빈 휠로 방출 배기가스를 유도할 수 있는 유입 유로로 이어질 수 있다. 유입 유로는 부분적으로 외부 커버(100)에 의해 형성될 수 있다. 이제 도 6을 참조하면, 내부 공동(80)은 압축기(96)의 토출구(104)를 부분적으로 형성할 수 있고, 이는 충전공기 냉각기(24)와 연통될 수 있다.
도 7 내지 도 12의 예시적인 실시형태를 참조하면, 커버 또는 하우징(100)이 볼트(110)를 통해 실린더 헤드(12)의 장착면(82)에 직접 장착될 수 있다. 이 실시형태에서, 하우징(100)은 장착면(112)을 구비할 수 있고, 상기 장착면은 장착면(82)처럼 대략 편평할 수 있고, 장착된 경우, 간극 또는 공간을 통해 실린더 헤드(12)의 장착면에 직접 대향할 수 있거나, 또는 직접 접촉에 의해 상기 장착면에 대향할 수 있다. 하우징(100)은 (실린더 헤드(12)에 대해) 외부 구조일 수 있고, 터빈(94), 압축기(96), 및 샤프트 어셈블리(98)의 적절한 기능 및 회전을 지원하는 데에 필요한 전체 구조를 제공할 수 있다. 예컨대, 터빈 휠이 하우징(100) 내에 전적으로 완전히 수용될 수 있고, 압축기 휠이 하우징 내에 전적으로 완전히 수용될 수 있으며, 샤프트, 베어링, 부싱, 및/또는 기타 적용 가능한 부품들을 구비한 샤프트 어셈블리가 하우징 내에 전적으로 완전히 수용될 수 있다. 하우징(100)은 터빈 부분, 압축기 부분, 및 샤프트 어셈블리 부분을 포함할 수 있다. 이들 모두는 조립 시에 서로 연결되는 하나 이상의 별개의 부품일 수 있다.
도 11을 참조하면, 하우징(100)은 그 몸체 전체에 걸쳐 다양한 유로들이 라우팅되어, 다양한 유체들이 이를 통해 운반될 수 있다. 예컨대, 하우징(100)은 터빈(94)의 유입 유로(114)를 가질 수 있고, 이는 각각의 단일 방출 배기 포트(38)로부터 방출 배기가스를 직접 받을 수 있고, 터빈(94)의 터빈 휠로 방출 배기가스를 유도할 수 있다. 조립된 경우, 유입 유로(114)의 유입구(102)는 제1 및 제2 단일 방출 포트 개구(88, 90)와 직접 정렬될 수 있고, 이에 직접 대향할 수 있다. 결과적으로, 유입 유로(114) 및 각각의 단일 방출 배기 포트(38)는 하우징(100) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연속적으로 연장되는 단일 유로를 제공할 수 있다. 하우징(100)은 또한 냉각수 공급 유로(116) 및 냉각수 귀환 유로(118)를 구비할 수 있다. 냉각수 공급 유로(116)는 하나 이상의 냉각수 공급 개구(120)를 가질 수 있고, 냉각수 귀환 유로(118)는 하나 이상의 냉각수 귀환 개구(122)를 가질 수 있다. 하우징(100)은 오일 공급 유로(124) 및 오일 귀환 유로(126)를 더 구비할 수 있다. 오일 공급 유로(124)는 하나 이상의 오일 공급 개구(128)를 가질 수 있고, 오일 귀환 유로(126)는 하나 이상의 오일 귀환 개구(130)를 가질 수 있다. 냉각수/오일 유로들(116, 118, 124, 126)은 각각 실린더 헤드(12)의 냉각수/오일 유로들(60, 62, 68, 70)과 연통될 수 있고, 그에 따라 직접 연통된 유로들이 함께 하우징(100) 및 실린더 헤드 사이로 연속적으로 연장되는 단일 유로를 각각 제공할 수 있다. 도 12를 참조하면, 하우징(100)은 압축기(96)의 토출 유로(132)를 가질 수 있고, 이는 충전공기 냉각기(24)와 연통될 수 있다. 토출 유로(132)는 토출구(104)를 구비할 수 있다. 그리고, 하우징(100)은 터빈(94)의 토출 유로(134)를 가질 수 있고, 이는 도시되진 않았지만 후처리 장치(20)와 연통될 수 있거나, 또는 결국은 ICE 브리딩 시스템(10) 외부로 배기가스를 운반할 수 있다.
배기가스 후처리 장치(20)는 ICE(14)의 배기측에 장착될 수 있고, 이를 통과하는 배기가스의 배기 방출을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 후처리 장치(20)는 촉매 변환기, 디젤 미립자 필터(diesel particulate filter, DPF), 수트 트랩 등을 포함하는 다양한 유형으로 이루어질 수 있다. 사용되는 정확한 유형은 ICE(14)의 구조와 유형, 및 ICE가 사용될 특정 구역의 환경 법규를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 도 7 내지 도 9의 예시적인 실시형태를 참조하면, 후처리 장치(20)는 근결합 촉매 변환기(136)일 수 있다. 촉매 변환기(136)는 제1 및 제2 유입 유로를 각각 정의하는 제1 및 제2 유입관(138, 140)을 구비할 수 있다. 제1 및 제2 유입관(138, 140)은 볼트(142) 및 관 단부의 플랜지를 통해 실린더 헤드(12)의 장착면(82)에 직접 장착될 수 있고, 제1 및 제2 단일 소기 배기 포트(52, 56)에 각각 장착될 수 있다. 물론, 다른 장착 방식도 가능하다. 제1 및 제2 유입관(138, 140)의 제1 및 제2 유입 유로는 실린더 헤드(12)의 제1 및 제2 단일 소기 배기 포트(52, 56)와 각각 직접 연통될 수 있고, 그에 따라 직접 연통된 유로들 및 포트들이 함께 촉매 변환기(136) 및 실린더 헤드 사이로 연속적으로 연장되는 단일 유로를 각각 제공할 수 있다. 제1 및 제2 유입관(138, 140)의 제1 및 제2 유입 유로는 각각 제1 및 제2 단일 소기 배기 포트(52, 56)로부터 소기 배기가스를 직접 받을 수 있다. 도 7 내지 도 9에 도시되진 않았지만, 촉매 변환기(136)는 터빈(94)들의 토출 유로(134)들로부터 방출 배기가스 유동을 받을 수도 있다.
계속 도 7 내지 도 9를 참조하면, 촉매 변환기(136)는 또한 바이패스관(144) 및 토출관(146)을 구비할 수 있다. 바이패스관(144)은 EGR 어셈블리(22)와 연통될 수 있는 바이패스 유로를 정의할 수 있다. 그리고, 토출관(146)은 결국은 배기가스를 운반할 수 있는 토출 유로를 정의할 수 있고, 배기가스는 이를 통해 ICE 브리딩 시스템(10) 외부로, 결국은 대기로 나가게 된다.
EGR 어셈블리(22)를 사용하여, ICE(14)로부터 배출되는 측정량의 배기가스를 재순환시켜, ICE의 흡기측으로 다시 유도할 수 있다. 실시형태 및 상황에 따라, 재순환된 배기가스는 유입 공기 및/또는 공기-연료 혼합물과 혼합될 수 있고, ICE(14)에서 발생하는 연소 온도를 감소 또는 증가시킬 수 있다. EGR 어셈블리(22)는 고압 루프 EGR 어셈블리 및 저압 루프 EGR 어셈블리를 포함하는 다양한 구성, 배치, 및 부품을 가질 수 있다. 도 1의 예시적인 실시형태에서, 예컨대, EGR 어셈블리(22)는 비례 밸브 또는 혼합 밸브(148), 제1 EGR 밸브(150), 제2 EGR 밸브(152), 제3 EGR 밸브(154), EGR 냉각기(156), 및 제4 EGR 밸브(158)를 포함할 수 있다.
계속 도 1을 참조하면, 혼합 밸브(148)를 사용하여, 제1 및 제2 EGR 밸브(150, 152) 사이의 배기가스 유동, 특히 방출 및 소기 배기가스 유동 형태의 배기가스 유동을 조절하고 할당할 수 있다. 혼합 밸브(148)는 제1 및/또는 제2 EGR 밸브(150, 152)로의 배기가스 유동을 선택적으로 허용(개방)할 수 있고, 제1 및/또는 제2 EGR 밸브로의 배기가스 유동을 선택적으로 차단(폐쇄)할 수 있다. 배기가스 유동을 허용하는 경우, 혼합 밸브(148)는 배기가스 유동을 원하는 정도로 일부 허용할 수 있다(일부 개방된다). 다시 말하면, 혼합 밸브는 완전히 개방된 상태보다 덜 개방될 수 있다. 혼합 밸브(148)는 소정 백분율량의 소기 배기가스 유동 및 방출 배기가스 유동을 자신을 통해, 결국은 ICE(14)의 흡기측으로 할당할 수 있다. 예컨대, 방출 배기가스보다 더 큰 백분율량의 소기 배기가스를 흡기측으로 유도할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 혼합 밸브(148)는 방출 배기 포트들 및 소기 배기 포트들과 연통될 수 있고, 이들로부터 배기가스 유동을 받을 수 있다. 일부 실시형태들에서, 혼합 밸브(148)를 사용하여 터보차저 부스트를 제어할 수 있다. 예컨대, 혼합 밸브는 방출 배기 포트들로부터 방출 배기가스를 받도록 개방될 수 있고, 다른 경우라면 터보차저에 제공될 수 있는 방출 배기가스를 제거하여 터보차저 부스트를 감소시킨다. 일부 실시형태들에서는, 혼합 밸브(148)를 구비할 필요가 없고, 그에 따라 제1 및 제2 EGR 밸브(150, 152)가 방출 및 소기 배기 포트들과 연통된다.
제1 또는 방출 EGR 밸브(150)를 사용하여 혼합 밸브(148)로부터의 방출 배기가스 유동을 조절할 수 있다. 제1 EGR 밸브(150)는 EGR 냉각기(156)로의 방출 배기가스 유동을 선택적으로 허용(개방)할 수 있고, EGR 냉각기로의 방출 배기가스 유동을 선택적으로 차단(폐쇄)할 수 있다. 제2 또는 소기 EGR 밸브(152)를 사용하여 혼합 밸브(148)로부터의 소기 배기가스 유동을 조절할 수 있다. 제2 EGR 밸브(152)는 EGR 냉각기(156)로의 소기 배기가스 유동을 선택적으로 허용(개방)할 수 있고, EGR 냉각기로의 소기 배기가스 유동을 선택적으로 차단(폐쇄)할 수 있다. 제3 EGR 밸브(154)를 사용하여 터보차저들(16, 18)의 터빈(94)들로부터의 배기가스 유동을 조절할 수 있다. 제3 EGR 밸브(154)는 EGR 냉각기(156)로의 배기가스 유동을 선택적으로 허용(개방)할 수 있고, EGR 냉각기로의 배기가스 유동을 선택적으로 차단(폐쇄)할 수 있다. 제1 및 제2 EGR 밸브(150, 152)는 고압 루프 EGR 어셈블리의 일부일 수 있고, 제3 EGR 밸브(154)는 저압 루프 EGR 어셈블리의 일부일 수 있다.
EGR 냉각기(156)는 이를 통과하는 배기가스의 온도를 낮추는 열교환기일 수 있다. EGR 냉각기(156)는 인라인형, U자형, 또는 기타 유형을 포함하는 다양한 유형으로 이루어질 수 있다. 사용되는 정확한 유형은 ICE(14)의 구조와 유형, 및 EGR 어셈블리(22)의 다른 부품들의 구성과 배치를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, EGR 냉각기(156)는 제1, 제2, 제3, 제4 EGR 밸브(150, 152, 154, 158)와 연통될 수 있다.
제4 EGR 밸브(158)를 사용하여 실린더 헤드(12)의 흡기 포트들 및 터보차저들(16, 18)의 압축기(96)들 사이의 배기가스 유동을 조절할 수 있다. 제4 EGR 밸브(158)는 실린더 헤드(12) 또는 압축기(96)들로의 배기가스 유동을 선택적으로 허용(개방)할 수 있고, 실린더 헤드 또는 압축기들로의 배기가스 유동을 선택적으로 차단(폐쇄)할 수 있다. 제4 EGR 밸브(158)는 EGR 냉각기(156)와 연통될 수 있고, 이로부터 배기가스 유동을 받을 수 있다.
도 7 내지 도 9의 예시적인 실시형태에서, EGR 냉각기(156) 및 제4 EGR 밸브(158)는 단일 부품(160, 도 1에 점선 직사각형으로 나타냄)으로 통합되어 구조적으로 결합될 수 있다. 이는 2개의 별개의 부품인 것과는 반대되지만, 선택사항이다. 일부 경우에서는, EGR 냉각기(156) 및 제4 EGR 밸브(158)의 단일 또는 공통 구조가 패키징 및 조립상 이점을 제공할 수 있다. 통합된 부품(160)은 바이패스관(144)의 바이패스 유로로부터 직접 소기 배기가스 유동을 받을 수 있고/있거나, 터빈(94)들의 토출관(166)들의 토출 유로(134)들을 나가는 방출 배기가스 유동을 받을 수 있다. 이후, 통합된 부품(160)은 배기가스 유동을 토출관(162)들 및 관련된 토출 유로들을 통해 압축기(96)들의 유입관(164)들 및 관련된 유입 유로들로 유도할 수 있고/있거나, 충전공기 냉각기(24)로 유도할 수 있고/있거나, 실린더 헤드(12)의 흡기 포트들로 유도할 수 있다. 통합된 부품(160)은 냉각관(166)들을 통해 냉각수 공급 유로 및 냉각수 귀환 유로를 구비하여 냉각수 유동을 제공할 수 있다. 냉각관(166)들은 실린더 헤드(12)의 냉각수 유로들과 연통될 수 있다.
다른 실시형태들에서, EGR 어셈블리(22) 또는 그 부품들은 실린더 헤드(12)에 직접 장착될 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 통합된 부품(160)은 볼트결합에 의해 실린더 헤드(12)의 저벽(168)에 장착될 수 있다(점선으로 도시된다). 통합된 부품(160)은 ICE(14)가 조립된 경우 실린더 헤드(12) 아래에 안착된 실린더 블록을 구조적으로 방해하거나 간섭하지 않도록 위치될 수 있다. 이 실시형태에서, 통합된 부품(160)은 실린더 헤드(12)의 소기 배기 포트들과 직접 연통될 수 있고, 이로부터 소기 배기가스를 직접 받을 수 있다. 유사한 실시형태에서, 통합된 부품(160)은 또한 혼합 밸브(148)를 포함할 수 있고, 볼트결합에 의해 저벽(168)에 장착될 수 있고, 실린더 헤드(12)의 소기 배기 포트들 및 방출 배기 포트들과 직접 연통될 수 있고, 이들로부터 배기가스를 직접 받을 수 있다.
EGR 어셈블리(22)는 도시되고 설명된 것보다 더 많고/많거나, 더 적고/적거나 상이한 부품들을 구비할 수 있다. 예컨대, EGR 어셈블리는 도 1에 도시된 모든 밸브들을 구비할 필요가 없고, 대신 EGR 냉각기(156)의 전단에 위치하며 전술한 EGR 밸브들(150, 152, 154, 158) 중 하나 이상의 기능을 수행하는 삼방 또는 사방 밸브를 구비할 수 있다.
충전공기 냉각기(24)를 사용하여, 이를 통과하는 공기 및/또는 재순환된 배기가스와 같은 (냉각) 유체의 온도를 낮출 수 있다. 충전공기 냉각기(24)는 다양한 유형으로 이루어질 수 있다. 사용되는 정확한 유형은 ICE(14)의 구조와 유형, 및 ICE 브리딩 시스템(10)의 다른 부품들의 구성과 배치를 포함하는 많은 요인들에 따라 좌우된다. 도 1을 참조하면, 충전공기 냉각기(24)는 압축기(96)들로부터 유체 유동을 받을 수 있고, 이후 실린더 헤드(12)의 흡기 포트들로 유체 유동을 유도할 수 있다. 도 7 내지 도 9의 예시적인 실시형태에서, 충전공기 냉각기(24)는 커버(92)와 통합될 수 있다. 예컨대, 충전공기 냉각기는 볼트결합에 의해 커버의 상측 또는 하측에 직접 장착될 수 있다. 통합된 충전공기 냉각기(24)는, 압축기(96)들의 토출관(170)들 및 관련된 토출 유로(132)들과 직접 연통되며 이들로부터 유체 유동을 받을 수 있는 유입관(168)들 및 관련된 유입 유로들을 구비할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 충전공기 냉각기(24)는 커버(92)와 통합될 필요가 없고, 대신 커버와 연관되지 않은 별개의 부품일 수 있다.
다른 실시형태들에서, ICE 브리딩 시스템(10)은 도시되고 설명된 것보다 더 많고/많거나, 더 적고/적거나 상이한 부품들을 구비할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 추가 밸브가 ICE 브리딩 시스템(10) 전체에 걸쳐 위치되어, 상이한 부품들 및 유로들 사이의 유체 유동을 관리할 수 있다. 도 1을 참조하면, 공기 필터(172)가 압축기(96)들의 전단에 위치할 수 있고, 스로틀 밸브(174, 도 1에 점선으로 도시됨)가 충전공기 냉각기(24)의 후단에 위치하여, ICE(14)에 들어가는 유체 유동을 조절할 수 있고, 다른 후처리 장치(미도시)가 ICE 브리딩 시스템에 구비될 수 있다. ICE 브리딩 시스템(10)은 국제출원 PCT/US09/34392호에 기재된 센서들 및/또는 제어기들을 더 포함할 수 있고, 국제출원 PCT/US09/34392호에 기재된 부품 및 배치를 가질 수 있다.
본 발명의 실시형태들의 전술한 설명은 전적으로 예시적인 것이므로, 그 변경들이 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (19)

  1. 내연기관(14)의 실린더 헤드(12)의 방출 배기 포트(34, 36, 38)와 직접 연통되며 방출 배기 포트(34, 36, 38)로부터 배기가스를 직접 받는 유입 유로(114)를 구비한 터빈(94), 및 압축기(96)를 구비한 터보차저(16, 18)를 포함하는 제품.
  2. 제1항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 실린더 헤드(12)에 직접 장착된 하우징(100)을 포함하고, 터빈(94)은 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 압축기 휠을 포함하고, 터빈 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 터빈 휠의 다른 부분은 실린더 헤드(12) 내에 위치한 공동(76)에 의해 수용되고, 압축기 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 압축기 휠의 다른 부분은 공동(76)에 의해 수용되는 것인 제품.
  3. 제2항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 터빈 휠과 압축기 휠을 연결하는 샤프트 어셈블리(98)를 포함하고, 샤프트 어셈블리(98)의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 샤프트 어셈블리(98)의 다른 부분은 실린더 헤드(12)의 공동(76)에 의해 수용되는 것인 제품.
  4. 제1항에 있어서,
    터보차저(16, 18)의 일부분은 실린더 헤드(12)에 직접 장착되고, 터보차저(16, 18)는 실린더 헤드(12)의 각각의 포트들 또는 유로들과 직접 연통되는 복수의 유로를 구비하며, 그에 따라 직접 연통된 유로들 또는 유로들 및 포트들 각각이 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하는 것인 제품.
  5. 제4항에 있어서,
    터보차저(16, 18)의 복수의 유로는 실린더 헤드(12)의 냉각수 유로(60, 62)와 직접 연통되는 냉각수 유로(116, 118), 및 실린더 헤드(12)의 오일 유로(68, 70)와 직접 연통되는 오일 유로(124, 126)를 포함하는 것인 제품.
  6. 제1항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 하우징(100)을 포함하고, 터빈(94)은 하우징(100) 내에 수용된 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 하우징(100) 내에 수용된 압축기 휠을 포함하고, 터보차저(16, 18)는, 터빈 휠과 압축기 휠을 연결하며 하우징(100) 내에 수용되는 샤프트 어셈블리(98)를 포함하고, 하우징(100)은, 실린더 헤드(12)에 직접 장착되며 실린더 헤드(12)의 일부분에 직접 대향하는 장착면(112)을 구비하며, 하우징(100)은 장착면(112)에서 실린더 헤드(12)의 각각의 포트들 또는 유로들과 직접 연통되는 복수의 유로를 구비하는 것인 제품.
  7. 각각이 방출 배기 포트(34, 36) 및 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)를 가진 적어도 2개의 실린더(26), 및 적어도 하나의 유로를 구비한 실린더 헤드(12)로, 방출 배기 포트들(34, 36)은 실린더 헤드(12) 내에서 서로 수렴되어 서로 연통되는 것인 실린더 헤드(12); 및
    수렴된 방출 배기 포트(38)와 직접 연통되며 수렴된 방출 배기 포트(38)로부터 배기가스를 직접 받는 유입 유로(114), 및 실린더 헤드(12)의 적어도 하나의 유로와 직접 연통되는 적어도 하나의 유로를 구비한 터보차저(16, 18)를 포함하는 제품.
  8. 제7항에 있어서,
    소기 배기 포트들(40, 42, 44, 46)은 실린더 헤드(12) 내에서 서로 수렴되어 서로 연통되고,
    상기 제품은, 수렴된 소기 배기 포트(52, 56)와 직접 연통되며 수렴된 소기 배기 포트(52, 56)로부터 배기가스를 직접 받는 유입 유로를 구비한 후처리 장치(20)를 더 포함하는 것인 제품.
  9. 제8항에 있어서,
    후처리 장치(20)의 바이패스 유로와 직접 연통되는 유입 유로, 및 터보차저(16, 18)의 압축기(96)의 유입 유로와 연통되는 토출 유로를 구비한 배기가스 재순환 어셈블리(22)를 더 포함하는 제품.
  10. 제7항에 있어서,
    실린더 헤드(12)는 각각이 방출 배기 포트(34, 36) 및 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)를 가진 적어도 4개의 실린더(26)를 포함하고, 인접한 실린더(26) 쌍의 방출 배기 포트들(34, 36)은 실린더 헤드(12) 내에서 서로 수렴되어 서로 연통되며, 다른 인접한 실린더(26) 쌍의 방출 배기 포트들(34, 36)은 실린더 헤드(12) 내에서 서로 수렴되어 서로 연통되고, 터보차저(16, 18)의 유입 유로(114)는 수렴된 방출 배기 포트(38)들 중 하나와 직접 연통되고,
    상기 제품은, 수렴된 방출 배기 포트(38)들 중 다른 하나와 직접 연통되며 이로부터 배기가스를 직접 받는 제2 유입 유로(114)를 구비한 제2 터보차저(16, 18)를 더 포함하는 것인 제품.
  11. 제7항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 유입 유로(114)를 구비한 터빈(94), 압축기(96), 및 하우징(100)을 포함하고, 터빈(94)은 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 압축기 휠을 포함하고, 하우징(100)은 실린더 헤드(12)에 직접 장착되며, 터빈 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 터빈 휠의 다른 부분은 실린더 헤드(12) 내에 위치한 공동(76)에 의해 수용되고, 압축기 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 압축기 휠의 다른 부분은 공동(76)에 의해 수용되는 것인 제품.
  12. 제7항에 있어서,
    수렴된 방출 배기 포트(38)는 실린더 헤드(12)를 나가는 단일 방출 포트 개구(88, 90)를 가지고, 터보차저(16, 18)는 유입 유로(114)를 구비한 터빈(94), 압축기(96), 하우징(100), 및 샤프트 어셈블리(98)를 포함하며, 유입 유로(114)는 하우징(100)을 나가는 유입구(102)를 가지고, 터빈(94)은 하우징(100) 내에 수용된 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 하우징(100) 내에 수용된 압축기 휠을 포함하고, 샤프트 어셈블리(98)는 터빈 휠과 압축기 휠을 연결하며 하우징(100) 내에 수용되고, 하우징(100)은 실린더 헤드(12)에 직접 장착되며, 유입구(102) 및 단일 방출 포트 개구(88, 90)는 직접 정렬되고, 그에 따라 유입 유로(114) 및 수렴된 방출 배기 포트(38)가 함께 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하는 것인 제품.
  13. 제7항에 있어서,
    터보차저(16, 18)의 적어도 하나의 유로는 냉각수 유로(116, 118) 및 오일 유로(124, 126)를 포함하고, 실린더 헤드(12)의 적어도 하나의 유로는 냉각수 유로(60, 62) 및 오일 유로(68, 70)를 포함하며, 냉각수 유로들(116, 118, 60, 62)은 직접 정렬되어, 함께 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하고, 오일 유로들(124, 126, 68, 70)은 직접 정렬되어, 함께 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하는 것인 제품.
  14. 제7항에 있어서,
    실린더 헤드(12)에 직접 장착되며, 소기 배기 포트들(40, 42, 44, 46)과 직접 연통되는 유입 유로, 및 터보차저(16, 18)의 압축기(96)의 유입 유로와 연통되는 토출 유로를 구비한 배기가스 재순환 어셈블리(22)를 더 포함하는 제품.
  15. 제7항에 있어서,
    실린더 헤드(12)의 커버(92)에 직접 장착되며, 터보차저(16, 18)의 압축기(96)의 토출 유로(132)와 직접 연통되는 유입 유로를 구비한 충전공기 냉각기(24)를 더 포함하는 제품.
  16. 내연기관(14)의 실린더 헤드(12)의 방출 배기 포트(34, 36, 38)와 직접 연통되며 방출 배기 포트(34, 36, 38)로부터 배기가스를 직접 받는 유입 유로(114)를 구비한 터빈(94), 및 압축기(96)를 포함하며, 실린더 헤드(12)의 각각의 포트들 또는 유로들과 직접 연통되는 복수의 유로를 구비한 터보차저(16, 18);
    실린더 헤드(12)의 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)와 연통되며, 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)로부터 배기가스를 받는 후처리 장치(20);
    실린더 헤드(12)의 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)와 연통되며, 소기 배기 포트(40, 42, 44, 46)로부터 배기가스를 받고, 터보차저(16, 18)의 압축기(96)와 연통되는 배기가스 재순환 어셈블리(22); 및
    실린더 헤드(12)의 커버(92)에 장착되며, 터보차저(16, 18)의 압축기(96)와 연통되는 충전공기 냉각기(24)를 구비한 내연기관 브리딩 시스템(10)을 포함하는 제품.
  17. 제16항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 실린더 헤드(12)에 직접 장착된 하우징(100)을 포함하고, 터빈(94)은 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 압축기 휠을 포함하고, 터빈 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 터빈 휠의 다른 부분은 실린더 헤드(12) 내에 위치한 공동(76)에 의해 수용되고, 압축기 휠의 일부분은 하우징(100)에 의해 덮이며, 압축기 휠의 다른 부분은 공동(76)에 의해 수용되는 것인 제품.
  18. 제16항에 있어서,
    터보차저(16, 18)는 하우징(100)을 포함하고, 터빈(94)은 하우징(100) 내에 수용된 터빈 휠을 포함하며, 압축기(96)는 하우징(100) 내에 수용된 압축기 휠을 포함하고, 터보차저(16, 18)는, 터빈 휠과 압축기 휠을 연결하며 하우징(100) 내에 수용되는 샤프트 어셈블리(98)를 포함하고, 하우징(100)은, 실린더 헤드(12)에 직접 장착되며 실린더 헤드(12)의 일부분에 직접 대향하는 장착면(112)을 구비하는 것인 제품.
  19. 제16항에 있어서,
    터보차저(16, 18)의 복수의 유로는 냉각수 유로(116, 118) 및 오일 유로(124, 126)를 포함하고, 터보차저(16, 18)의 냉각수 유로(116, 118)는 실린더 헤드(12)의 냉각수 유로(60, 62)와 직접 정렬되어, 함께 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하고, 터보차저(16, 18)의 오일 유로(124, 126)는 실린더 헤드(12)의 오일 유로(68, 70)와 직접 정렬되어, 함께 터보차저(16, 18) 및 실린더 헤드(12) 사이로 연장되는 실질적으로 연속적인 유로를 제공하는 것인 제품.
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