包括涡轮增压器的系统的制作方法
【专利摘要】一种包括涡轮增压器的系统，包含：涡轮增压器轴承壳体，其支撑涡轮增压器驱动轴；放油管，其包括与涡轮增压器轴承壳体流体连通的进口和与油底壳流体连通的出口；以及冷却套，其包封所述放油管。冷却套包封所述放油管，并且被设置为向涡轮增压器轴承壳体提供冷却剂，并且从通过放油管排放的机油吸收热，从而防止放油管内热机油的焦化。
【专利说明】包括涡轮增压器的系统
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于内燃发动机的涡轮增压器。
[0002]发动机可以利用涡轮增压器来增加发动机扭矩/功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括被驱动轴连接的压缩机和涡轮，其中涡轮被联接至排气歧管侧，而压缩机被联接至进气歧管侧。以此方式，排气驱动的涡轮向压缩机供应能量，以增加到发动机内的空气流动。
[0003]在一个示例配置中，布置在压缩机叶轮与涡轮叶轮之间的驱动轴被可旋转地安装在涡轮侧和压缩机侧上对应的转子轴承中。转子轴承通常可以是利用机油润滑(例如发动机机油)的滑动轴承或转子轴承。例如，经由压力管路可以将发动机机油引导至各个轴承位置。润滑油能够润滑并冷却轴承。
[0004]发明人在此已经认识到上述机油润滑系统的缺陷。例如，靠近涡轮增压器的热通量会影响涡轮增压器的供油管和/或放油管。热通量的增加能够导致润滑机油的过热以及相关的碳化或焦化、堵塞供应和/或排放并且因此降低涡轮增压器的润滑。当涡轮增压器在高转速下旋转时，润滑的减少会导致轴承退化，因此降低发动机性能。另外，焦化可以在包括轴承中的各种位置处发生，这同样会使性能退化。
[0005]在一个具体示例中，其中涡轮增压器被安装在带有内置排气管道的V型发动机的谷中。涡轮增压器轴承供油管和放油管可以在谷内，并且放油管可以是狭小的，因为放油管在汽缸盖与排气管道之间引导。狭小通道会特别易于机油焦化。残留物在这种排放管内的堆积会限制管路，从而进一步妨碍涡轮增压器的润滑。
[0006]在一个实施例中，本公开提供了一种用于涡轮增压器放油管的冷却套，当机油从涡轮增压器中排放时冷却套从热机油吸收热，从而减低机油的温度，并减轻机油焦化。
[0007]在另一示例中，本公开描述了一种包括涡轮增压器的系统，涡轮增压器包含:涡轮增压器轴承壳体，其支撑涡轮增压器驱动轴；放油管，其包括与涡轮增压器轴承壳体流体连通的进口和与油底壳流体连通的出口 ；以及冷却套，其围绕放油管。冷却套适合于为涡轮增压器轴承壳体提供冷却剂，并且适合于当热机油离开涡轮增压器时从放油管内的热机油吸收热。以此方式，放油管冷却套还能够执行冷却剂到涡轮增压器轴承壳体供给，由此消除到涡轮增压器的至少一个外部冷却剂管路。在V型发动机的谷内，用于形成管的空间有限，由于这个原因，放油管会是狭小的，并且冷却狭小放油管中的热机油能够降低导致残留物堆积和排放限制的机油焦化的可能性。
[0008]在另一示例中，提供了一种方法。该方法包含:从而带有内置(inbound)排气管道的V型发动机的汽缸体向涡轮增压器供应机油，涡轮增压器被设置在V型发动机的两汽缸组之间；将来自涡轮增压器的机油排回到汽缸体；以及引导来自V型发动机的冷却剂邻近排放的机油。
[0009]在另一示例中，引导冷却剂包括，围绕排放的机油周向地引导来自汽缸体的冷却齐U，然后到达涡轮增压器以冷却涡轮增压器轴承壳体。
[0010]在另一示例中，该方法还包含，将来自涡轮增压器轴承壳体的冷却剂返回到V型发动机的冷却剂源。
[0011]在另一示例中，围绕排放的机油周向地引导冷却剂包括将冷却剂引导至包封放油管的冷却套，其中放油管包含排放的机油。
[0012]在另一不例中,排放的机油在V型发动机的第一和第二发动机汽缸组的第一和第二排气歧管之间经过。
[0013]在另一示例中，排放的机油沿与被弓丨导的冷却剂的流动相反的方向排放。
[0014]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本实用新型的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0015]应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了带有中心涡轮增压器装置的发动机的示意俯视图。
[0017]图2示出了中心涡轮增压器装置的示意侧视图。
[0018]图3示出了具有压缩机和涡轮的涡轮增压器的剖视图。
[0019]图4示出了本公开的用于涡轮增压器放油管的冷却套的剖视图。
[0020]图5示出了冷却剂和机油流过涡轮增压器的方法。
【具体实施方式】
[0021]本公开详述了用于涡轮增压器的放油管的冷却套。冷却套适合于当机油离开涡轮增压器时从机油吸收热。涡轮增压器中使用的机油用作快速旋转部件的润滑油和冷却剂。涡轮增压器内的机油暴露在由于涡轮、驱动轴和压缩机叶轮的快速旋转而产生的高热以及用来推动涡轮的排气的热下。这种高热能够导致润滑机油的焦化，这会将损坏性的残留物留在涡轮增压器部件上，并降低涡轮增压器内的润滑性能。为涡轮增压器放油管部分地或沿其整体提供冷却套可以减轻狭小放油管内的焦化。放油管内的焦化会引起限制以及进一步妨碍涡轮增压器的润滑。这与被安装在V型发动机的谷中的涡轮增压器尤其相关，在V型发动机的谷中放油管在排气歧管之间进入汽缸体，在此放油管排放到油底壳内。由于空间的限制，这类V型发动机的放油管的直径小，并且因此会更易于机油焦化。除了防止放油管内的焦化，套有冷却剂的放油管具有降低温度的效果，并且可以增加被再循环至涡轮增压器或其他发动机部件的机油的冷却能力。此外，该冷却套可以被配置为向涡轮增压器轴承壳体以及汽缸体冷却系统供应冷却剂。在一些实施例中，冷却套可以沿放油管的长度延伸，然而在其他实施例中，仅为部分或特定区域的放油管提供冷却套是有利的。
[0022]冷却是非常显著的，特别是在涡轮侧轴承的情况下，因为大量的热被热涡轮叶轮传导到轴内。如果不控制，这种高热能够导致润滑机油的过热，以及由于随后热涡轮引起的轴的加热而导致在轴承的暴露零件中残留的润滑机油的相应碳化。润滑机油的碳化会引起转子轴承被碳烟覆盖，这通过在高速下旋转的部件的平衡改变或能导致金属部件磨损的残留物的累积会造成涡轮增压器损坏。另外，如果润滑机油已经过热，则在涡轮增压器部件上形成焦化残留物，更小的润滑可用于这些部件，并且由于摩擦增加产生更多热，从而导致进一步的焦化与损坏。
[0023]被用来润滑并冷却常规涡轮增压器的压力供给的机油排放到底壳内。被安装在V型发动机的谷中的涡轮增压器的具体问题是，放油管会是狭小的，因为放油管在汽缸盖与排气管道之间引导。狭小通道特别易于机油焦化。残留物在这种排放管内的堆积会限制管路，从而进一步妨碍涡轮增压器的润滑。
[0024]现在转向详细的附图，图1示出了示例V型发动机100的示意俯视图，其中中心涡轮增压器装置124被设置在发动机汽缸组102和104之间。图2示出了自第一端108 (例如自前端)的发动机100的视图。在图1-2中，粗箭头指示空气或排气流过发动机100中的各种通道的方向。图3示出了能够被安装在V型发动机100的谷中的涡轮增压器以及相关联的涡轮和压缩机。图4详述了本公开的用于涡轮增压器放油管的冷却套。
[0025]在如上所述的图1中，发动机100可以被配置为使得汽缸和活塞在两个分开的沿曲轴314 (在图2中示出)的轴线观察成“V”形的平面或“组”中对齐。图1示出了汽缸体185，其容纳在发动机的第一侧上的第一汽缸组102和在发动机的第二侧上的第二汽缸组104。汽缸组可以相交形成在汽缸组之间的谷106。谷106在发动机中汽缸组之间形成中部空间，并且从汽缸组的顶部凹限。此外，发动机100具有第一端108 (例如，前端)和在平行于发动机100的曲轴314 (在图2中示出)的方向上相对的第二端110 (例如，后端)。
[0026]第一和第二汽缸组均包括多个汽缸以及沿汽缸盖340布置的对应的排气道112和进气道114。两个示例汽缸在图2中被详细地示出，并且在下面中被更详细地描述。应当认识到，尽管图1中的示例发动机示出了 V-6发动机，但汽缸组可以包括任何数量的汽缸。例如，除其他外，发动机100可以是V-4、V-8或V-12发动机。此外，涡轮增压器不必须被安装在V型发动机中，并且可以被包括在直列式发动机或其他发动机构造中。另外，图1描述了具有两个涡轮增压器的发动机100，每个发动机汽缸组一个，本公开的用于涡轮增压器放油管的冷却套可应用于具有任何数量的涡轮增压器的发动机实施例中。
[0027]位于发动机100的汽缸组上的内置汽缸排气道112可以被设置在汽缸盖340邻近谷106的侧上(在图2中示出)。外置汽缸进气道114可以被设置为邻近汽缸盖340的与面向谷的侧相对的侧。以此方式，离开汽缸的排气可以以减小的管道设置的量被引导至定位在汽缸组之间的涡轮。可替代地，汽缸排气道可以被设置为邻近与面向谷的侧相对的汽缸盖的侧，而进气道可以被设置在邻近谷的汽缸盖的侧上。然而，在后面的情况下，会需要设置更多管道，以便将排气歧管的出口联接至位于发动机的汽缸组之间的涡轮的进口。
[0028]第一汽缸组102包括被联接至排气道112的内置排气歧管116和被联接至第一汽缸组上的进气道114的外置进气歧管118。第二汽缸组104包括被联接至排气道112的内置排气歧管120和被联接至第二汽缸组上的进气道114的外置进气歧管122。内置排气歧管可以被设置为邻近面向发动机的谷的汽缸组的侧。在一个示例中，排气歧管可以被集成到汽缸组上的汽缸盖内，其中多个排气道汇入到一个管内，从而形成歧管。在另一示例中，可以使用分开的歧管和汽缸盖。此外，可以通过各种方法冷却排气歧管。例如，歧管可以是水冷的。
[0029]排气歧管可以被定向为歧管出口面向发动机汽缸组之间的空间。另外，给定排气歧管的出口可以邻近给定排气歧管的端部。例如，排气歧管出口 141可以在发动机的端部108处邻近排气歧管116的端部。同样地，排气歧管出口 151可以在发动机的端部110处邻近排气歧管120的端部。另外，第一和第二排气歧管的出口可以分别邻近发动机的相对的第一和第二端。例如，排气歧管116的出口可以邻近端部108，而排气歧管120的出口可以邻近相对的发动机100的端部110。排气歧管出口 141和151可以分别被直接联接至被设置在发动机的组之间的涡轮132的进口 140和涡轮144的进口 152。
[0030]中心涡轮增压器装置124包括第一涡轮增压器126和第二涡轮增压器128，第一涡轮增压器126被设置在汽缸组之间，并且在发动机100的谷的上方，邻近第一端108，第二涡轮增压器128被设置在汽缸组之间，并且在发动机100的谷的上方，邻近第二端110。涡轮增压器126和128可以被并联布置，其中每一个汽缸组分配一个涡轮增压器。例如，涡轮增压器128可以被分配给组104，而涡轮增压器126可以被分配给组102。涡轮增压器到给定汽缸组的分配可以包括，使涡轮增压器的压缩机输出与给定汽缸组上的进气歧管联接，以及使涡轮增压器的涡轮输入与给定汽缸组上的排气歧管联接。与一个涡轮增压器被分配给发动机的两个汽缸组的单个涡轮增压器配置相比，这种配置可以简化管件。另外，两个涡轮增压器可以被设置在谷106的正上方，使得在涡轮增压器与发动机的谷106的槽之间形成空间。
[0031]第一涡轮增压器126包括被轴134连接的压缩机130和涡轮132。例如，可以沿平行于曲轴的方向设置轴134。轴134由涡轮增压器轴承壳体275中的轴承支撑。轴承壳体容纳冷却剂和储油器(在图3中示出)。经由油道286供给储油器。油道被流体地联接至汽缸体的油路(未示出)。机油离开汽缸体185内的油路，并在机油进口 245处进入油道286，在此机油在轴承壳体275处被供给到涡轮增压器126内，以冷却并润滑旋转部件。机油经由与油底壳310流体连通的放油管295离开涡轮增压器126。
[0032]为了简便起见，在图1上示出了单个涡轮增压器轴承壳体及其相关联的冷却剂和油道。然而，应当理解，发动机中的每个涡轮增压器被提供有机油和冷却剂，并且具有用于冷却并润滑轴承以及其他可移动部件的壳体与存储容器系统，并且这些元件在涡轮增压器128上基本类似，但为了简便起见从图1中省略。
[0033]经由冷却套400还向涡轮增压供应冷却剂，冷却套400在冷却套进口 242处进入汽缸体。本公开的冷却套400包封放油管，所述放油管当它使机油相对流动时自放油管内的热机油抽出热以冷却轴承壳体275内的轴承。冷却剂经由冷却剂通道266离开涡轮增压器。冷却剂通道266被流体地联接至发动机100的冷却系统，并在冷却剂通道出口 255处进入汽缸体185。可以经由泵利用在冷却剂进口 242处进入的另外的管路(未示出)供给冷却套400。
[0034]在图1中示出了冷却剂和油道的一个示例，然而冷却套400可以沿放油管的长度在周向或在各种区域中仅部分地包封放油管295。另外，油道286和冷却剂通道266可以以不同的方向或在不同的区域中进入汽缸体185。而且，冷却剂通道出口 255和油道进口 245可以被布置在V型发动机的相对的发动机汽缸组中。在另一示例中，冷却剂通道266可以不进入汽缸体185以接合发动机100的冷却系统，并且可以是远离的涡轮增压器冷却系统的一部分。
[0035]第一涡轮增压器126的压缩机和涡轮可以被定向为使得，压缩机130的进口 136面向第一端108，而涡轮132的出口 138面向第二端110。
[0036]第二涡轮增压器128包括被轴146连接的压缩机142和涡轮144。例如，可以沿平行于曲轴的方向设置轴146。第二涡轮增压器128的压缩机和涡轮可以被定向为使得，压缩机142的进口 148面向第二端110，涡轮144的出口 150面向第一涡轮增压器的涡轮出口138。如上所述，该涡轮增压器同样包含轴承壳体以及为了简便起见从附图省略的冷却剂、油道和排放管，但基本类似于示出的与涡轮增压器126相关联的那些。
[0037]涡轮132和144可以由来自发动机的排气驱动，由此经由各自的驱动轴134和146驱动压缩机130和142。压缩机可以被配置为压缩输送至汽缸的进气，由此为发动机提供升压。应认识到，替代的涡轮增压器配置可以在其他示例中使用。例如，中心涡轮增压器装置可以在发动机100的汽缸组之间包括一个这样的压缩机，其被轴联接至具有面向彼此的涡轮出口的两个中心设置的涡轮。
[0038]另外，被设置在发动机汽缸组之间的涡轮增压器的部件的设置可以依赖于发动机的构造的设置与发动机的部件的各种位置。在一个示例中，可以在相同的距离处并沿平行于曲轴的相同轴线将第一和第二涡轮增压器设置在发动机的谷的上方。在另一示例中，第一涡轮增压器或其一个或更多个部件可以在第一距离处被设置在谷的上方，而第二涡轮增压器或其一个或更多个部件可以在第二距离处被设置在发动机的谷的上方，第二距离不同于第一距离。
[0039]在一些示例中，可以提供一个或更多个压缩机旁通通道和/或压缩机旁通阀。如图1所示，可以提供第一压缩机旁通通道137和压缩机旁通阀139，用于使进气能绕过压缩机130。类似地，可以提供第二压缩机旁通通道127和压缩机旁通阀129，用于使进气能绕过压缩机142。以此方式，可以通过经由阀139和129分别改变旁通空气量而单独控制流过压缩机130和142的空气量。在其他示例中，可以提供一个压缩机旁通通道和相关联的旁通阀(例如，抽取阀)，以便经由共同的旁通通道使进气能绕过两个压缩机。可以经由控制系统180单独控制旁通阀139和129的位置，从而分别改变进气通过被联接至压缩机130和142的进口的通道的流速。
[0040]此外，可以提供排气涡轮旁通通道和/或涡轮旁通阀。这类涡轮旁通阀将会在本文中被描述为废气门阀，以便其可以与上述压缩机旁通阀更容易区别。如图所示1，可以沿涡轮旁通通道121提供第一废气门阀123，用于使排气能绕过涡轮132。类似地，可以沿涡轮旁通通道131提供第二废气门阀133，用于使排气能绕过涡轮144。以此方式，可以经由控制系统180单独控制流过涡轮132和144的排气量，从而分别改变流过废气门阀123和133的排气量。
[0041]在一些示例中，涡轮可以是可变几何形状的涡轮，其被配置为基于车辆工况调整涡轮的几何形状(例如，涡轮导流区域或喷嘴角度)。以此方式，可以在宽范围的工况(例如发动机转速、负荷等)下为发动机提供升压，从而增强车辆的性能。可变几何形状的涡轮可以包括被配置为调整涡轮的几何形状的致动器(例如隔膜致动器、电动私伺服致动器)。合适的可变几何形状的涡轮包括可调叶片式涡轮和可调喷嘴式涡轮。在一些示例中，如果可变几何形状的涡轮被使用，废气门阀和旁通管道可以不被包括在发动机100中，或反之亦然。然而，在其他示例中，可以使用固定几何形状的涡轮。当固定几何形状的涡轮被使用时，被配置为通过被联接在涡轮上游以及下游的旁通管道而调整涡轮转速的废气门阀也可以被包括在涡轮增压器系统中。然而，在其他示例中，废气门和可变几何形状的涡轮都可以被包括在涡轮增压器系统中。然而，在其他示例中，仅废气门或可变几何形状的涡轮可以被包括在涡轮增压器系统中，并且固定的或可变几何形状的压缩机可以被使用。应认识到，涡轮增压器系统可以被转运为在各种工况下提供变化的升压水平。例如，可以调整涡轮的几何形状和/或提供给涡轮的排气，从而改变由涡轮增压器系统提供的升压量。
[0042]中间通道154 (例如，共同的管道)可以将面向中心的第一和第二涡轮增压器的涡轮出口 138和150联接在一起。由于涡轮出口可以在汽缸组之间的发动机中部面向彼此，以此方式联接涡轮出口可以减小引导排气离开发动机所需的管道量。中间通道154可以包括接头156。接头156可以任何类型的接头，其将排气从涡轮的出口合并到共同的管道内，并将排气从涡轮向下输送通过发动机的谷。例如，接头156可以包括T形接头或相似类型的管道。
[0043]自涡轮的排气可以经由接头156朝向谷106向下输送通过共同的排气管道158。管道158可以被设置在发动机的谷内的涡轮增压器的下方，并且可以在涡轮增压器中的一个下面经过，从而离开发动机。例如，管道158可以在涡轮增压器128的下方经过，从而在端部110处离开发动机。例如，一旦排气管道158离开发动机，其可以与排气后处理系统或车辆排气管道联接。
[0044]空气可以经由被设置在发动机100的端部108处的管道160进入发动机。例如，空气可以在经过空气滤清器之后进入管道160。管道160可以包括分支点162，其将管道160分为被联接至压缩机130的进口 136的第一分支164和被联接至压缩机142的进口 148的第二分支166。以此方式，空气可以被引导至压缩机130和142的进口。由于压缩机的进口可以面向发动机的相对的端部，管道160可以包括被设置在发动机的顶面上方的管道。例如，管道160的管道分支166可以被设置在汽缸组102的上方，以便将空气输送至压缩机142的进口 148。可替代地，进气管道160的分支164和166的设置可以依赖于发动机100的构造。例如，在被联接至各自的压缩机进口 136和148之前，分支管道164和166可以被设置在发动机部件的上方、下方和/或周围。
[0045]压缩机130和142的压缩机出口 168和172可以分别面向共同的发动机汽缸组。例如，图1示出了面向汽缸组104的压缩机出口 168和172。在另一示例中，压缩机出口都可以都面向汽缸组102。以此方式，压缩机130和142的出口 168和172可以被联接至共同的管道或通道170。管道170可以被设置在压缩机出口面向的发动机汽缸组的上方。例如，当压缩机出口都面向汽缸组104时，如图1所示，管道170可以被设置在汽缸组104的上方。此外，共同的管道170可以被设置排气歧管120的上方，和/或在排气歧管120的上方被引导。在其他示例中，管道170的设置可以依赖于具体的发动机构造。例如，管道170可以被设置在排气歧管120的下方。
[0046]经由管道170离开压缩机的压缩空气可以在分支点174处分为第一分支管道175和第二分支管道177。分支点可以被布置为在发动机汽缸组的上方邻近发动机的端部，例如，邻近端部110并且在汽缸组104的上方。第一和第二分支管道175和177可以被分别联接至第一和第二进气歧管118和122。以此方式，来自压缩机出口的压缩空气可以被输送至在发动机100的相对的汽缸组上的两个进气歧管。由于共同的压缩机输出管道170可以被设置在共同的发动机汽缸组的上方，分支管道175可以被设置在各种发动机部件的周围和/或上方，以便与进气歧管118联接。在另一示例中，接头174可以沿管道170被设置在与压缩机出口的联接之间。在这种情况下，分支管道175和177可以被设置在发动机部件的上方和/或周围，和/或分支管道175和177的路径可以在发动机部件的上方和/或周围被定位和/或引导，以便与各自的进气歧管联接。
[0047]控制系统180被显示为接收来自多个传感器184的信息，并将控制信号发送至多个执行器186。作为一个不例,传感器184可以包括质量空气流量(MAF)传感器、温度传感器和被联接至发动机和/或排气部件的各种其他传感器。其他传感器(诸如压力和温度传感器)可以被联接至在车辆中的各种位置。作为另一示例，执行器可以包括燃料喷射器、(例如燃料喷射器320)、气门驱动器、废气门和旁通阀致动器以及各种其他执行器。控制系统180可以包括控制器182。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据、处理输入数据、并且基于对应于一个或更多个程序被编程或被编码在其中的指令或代码，响应于已处理的输入数据而触发执行器。在一个示例中，控制器可以是微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存取器和数据总线。
[0048]在图2中详细地示出了示例涡轮增压器126。在图2中示出的汽缸304和306(这只是发动机的汽缸中的一些)可以在一些示例中是完全相同的，并且可以包括完全相同的部件。因此，汽缸304将会被更详细地描述。另外，涡轮增压器128将不会在图2中被阐述，但可以被理解为使基本相同的。
[0049]参照图2，汽缸304包括由燃烧室壁311限定的燃烧室308。活塞312被可移动地布置在燃烧室308内，并且经由连杆316被联接至曲轴314。曲轴314的下方是油底壳310，其被配置为当机油从发动机100中排放时收集机油，其中机油用于润滑并冷却发动机100的元件(包括曲轴314)。汽缸304可以包括火花塞318，其用于将点火火花输送至燃烧室308。然而，在一些示例中，火花塞318可以被省略，例如，在此情况下发动机100被配置为通过压缩点火提供燃烧。燃烧室308可以包括燃料喷射器320，在这个示例中，燃料喷射器320被配置为基于进气道的燃料喷射器。然而，在其他示例中，燃料喷射器320可以被配直为缸内直接嗔射器。
[0050]汽缸304还可以包括经由进气门驱动器24驱动的至少一个进气门322和经由排气门驱动器28驱动至少一个排气门326。汽缸304可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门以及相关联的气门驱动器。在这个具体示例中，驱动器324和328被配置为凸轮驱动器，然而，在其他示例中，可以使用电磁气门驱动器(EVA)。进气门驱动器24可以被运转为打开以及关闭进气门322，以便允许进气经由与进气歧管118(在图1中示出)连通的进气道114进入燃烧室308。类似地，排气门驱动器28可以被运转为打开以及关闭排气门326，以便将燃烧从燃烧室308排入到排气道112内，并且然后排至排气歧管116。以此方式，可经由进气道114向燃烧室308供应进气，并且可以经由排气道112从燃烧室308排出燃烧产物。
[0051]来自发动机汽缸组102的排气经由排气歧管116通向涡轮进口 140，在此排气进入涡轮132为由涡轮增压器安装件317支撑的涡轮增压器126提供动力。涡轮132经由轴134 (在图1中示出)连接至压缩机130，从而提供适合于压缩空气的旋转。空气在压缩机进口 136处进入压缩机130。
[0052]遍及整个涡轮增压器126被用来润滑并冷却涡轮增压器部件(包括涡轮和轴承壳体(在图3中示出))的机油经由放油管295从涡轮增压器126中排放到油底壳310内。放油管295离开涡轮增压器126，并进入V型发动机的谷106，然后缠绕通过汽缸体到达油底壳310。放油管295旁通管道，包括接合涡轮增压器126与涡轮增压器128 (在图1中示出)的接头156。由于可用于放油管295的狭小空间，排放管必须具有狭小直径。上述涡轮增压器中的高温产生易于焦化的热机油。狭小直径的放油管中的焦化会导致涡轮增压器126和128内机油流动的限制以及润滑与冷却的阻碍。本公开提供了包封放油管295的冷却套400，其在图4中被更详细描述。冷却套400使冷却剂循环，冷却剂可以从放油管295内的热机油吸取热，并缓解机油焦化以及导致油底壳310中更低油温的可能性。具有更高的润滑与冷却能力的更冷的机油可以被返回至涡轮增压器126和128以及发动机100的其他部件。
[0053]放油管295和冷却套400的路径的变化是可能的。取决于具体的汽缸体的空间限制或具体发动机的需要，放油管295、冷却套400、油道286和冷却剂通道266的路径选择可以不同。冷却剂通道出口 255可以在许多区域中或在汽缸盖中进入汽缸体185，或在替代的实施例中，可以与汽缸体185分离，作为闭合的涡轮增压器冷却系统的一部分。同样地，可以经由机油进口 245供给油道286，机油进口 245可以被布置在遍及整个汽缸体的不同位置。另外，通道不必流过或流至图2所示的具体发动机汽缸组，但其方向可以改变以适合不同发动机、歧管或涡轮增压器配置的需要。
[0054]应当认识到，发动机100的汽缸306或其他汽缸可以包括与如上所述的汽缸304相同或类似的部件。此外，应当理解，汽缸组102和104可以包括任何数量的汽缸，例如4、8或12个汽缸。
[0055]图3示出了涡轮增压器126的示例实施例的剖视图。应理解，图1所示的涡轮增压器126可以基本相同，可能方向不同。而且，发动机可以包含单个涡轮增压器。涡轮132将排气的能量转换为用于使被连接至叶轮240的驱动轴134旋转的能量。来自排气歧管116的排气通过涡轮进口 140进入涡轮壳体280。排气流过由282a和282b指示的涡形通道。排气通过涡轮132的流动在被联接至轮毂290的叶片270上产生力，从而引起叶片270、轮毂290和驱动轴134旋转。驱动轴134由轴承壳体275中的轴承支撑。这些轴承可以是滑动或球轴承。两个叶片270a和270b被显示为用于涡轮132，但本领域技术人员应认识至IJ，更多叶片可以存在于涡轮132中。经由油道286向轴承壳体275、叶片270和涡轮增压器126中的其他运动零件供应润滑机油，油道286供给储油器243，在此所见为围绕驱动轴134的一个存储容器的两个叶。机油经由放油管295离开涡轮增压器126，放油管295在图4中被更详细地示出。
[0056]涡轮增压器轴承壳体内的部件也被冷却剂冷却，冷却剂经由流入冷却剂存储容器244的冷却套400进入涡轮增压器轴承壳体275。冷却剂存储容器244在剖视图中被看作是围绕驱动轴134的存储容器的两个叶。冷却剂经由冷却剂通道266离开冷却剂存储容器244，冷却剂通道266朝向冷却剂通道出口 255流动，在此冷却剂进入汽缸体185以便向发动机100内的部件供给冷却剂。
[0057]压缩机130包括叶轮240、扩散器230、压缩机室222、主动/活性(active)壳体处理210和壳体220。叶轮240的旋转将气体吸入压缩机130。作为一个非限制性示例，气体可以包括从外部空气通道吸入的空气、排气(诸如当使用长环形EGR时)、汽油燃料(诸如当使用燃料的进气道喷射时)及其组合。气体来自压缩机进口 136，并且被叶轮240加速，通过扩散器230进入压缩机室222。扩散器230和压缩机室222使气体减速，从而引起压缩机室222中的压力增加。受压的气体可以从压缩机室222流至进气歧管122和118。
[0058]叶轮240包括轮毂254和叶片250。应当理解，叶片250可以具有各种各样的结构，包括翼的各种形状和数量。叶轮240包括与驱动轴134和涡轮轮毂290的旋转轴线对齐的旋转轴线。旋转轴线与气体在压缩机进口处的流动基本平行，并且基本垂直于气体扩散器处的流动。
[0059]壳体220包括压缩机进口 138，进气通道204。进气通道204可以是基本圆柱形的。
[0060]现在参照图4，描述了用于涡轮增压器128 (在图3中示出)的冷却套的优选实施例。在图4中使用与在图1-3中相同的参考编号。图4示出了邻近放油管295的轴承壳体275，放油管295进入V型发动机的谷106。放油管295包括与涡轮增压器轴承壳体275(在图3中更详细地示出)流体连通的进口和与油底壳310 (在图1和2中示出)流体连通的出口。在这个示例中，放油管被布置在排气歧管116和120的排气管道之间。放油管295可以具有狭小直径，以配合到发动机汽缸组102和104的中部的谷106中的可用空间内。由于这个原因，放油管295内机油的过热会导致焦化以及残留物堆积，这会限制放油管295，并且妨碍涡轮增压器内的润滑和机油冷却。
[0061]冷却套400定位在放油管295周围，以便冷却放油管295内的机油。冷却套400可以与放油管295同轴，并且可以沿放油管的整个长度延伸。在替代的实施例中，冷却套可以受限于放油管的一部分，并且不沿放油管的整个长度延伸。此外，冷却套可以不圆周地包封放油管，并且可以围绕放油管被部分地布置。
[0062]冷却套400适合于运送水基或其他类型的冷却剂，冷却剂可以排出并消散来自放油管295中的机油的热。冷却套可以适合于将放油管内的机油的油温冷却至机油焦化发生的阈值温度之下。如4图所示，冷却剂在冷却套内的流动方向可以与机油在放油管内的流动方向相反。冷却套可以为涡轮增压器的轴承壳体提供冷却剂，并且还可以仅是为涡轮增压器的轴承壳体提供冷却剂的流体管路。冷却套可以使冷却剂循环至发动机100的冷却剂回路，并且可替代地，可以是闭合的系统，仅用于涡轮增压器126或用于涡轮增压器128和126两者。
[0063]参照图5，示出了这样的方法，通过该方法，冷却剂和机油流过涡轮增压器，以冷却并润滑涡轮增压器内的部件并且遍及整个发动机的另外的元件被示出。方法500以发动机启动开始，并且进入到步骤502，在步骤502中向涡轮增压器供应机油。经由被流体地联接至发动机的油路的油道286向涡轮增压器供应机油。机油被用来冷却并润滑涡轮增压器的旋转部件，诸如上述涡轮增压器126。在步骤504处，经由放油管295将机油从涡轮增压器126排放至汽缸体185。在步骤506处，当机油从涡轮增压器排放时，将冷却剂从包含涡轮增压器126的发动机100引导至被周向地围绕放油管295定位的冷却套400。在步骤508处，冷却套400为涡轮增压器126提供冷却剂。在510处，提供给涡轮增压器126的冷却齐Ij被用来冷却轴承壳体275中的涡轮增压器轴承。在步骤512处，经由冷却剂通道266将冷却剂从涡轮增压器轴承壳体275引导至发动机的冷却剂源。
[0064]为涡轮增压器提供冷却剂和机油的方法500在发动机100的运转期间被重复。此夕卜，应当理解，尽管方法500的步骤按顺序描述，但是其可以在发动机运转期间同时发生。另外，方法500根据涡轮增压器126被描述，但也应用于涡轮增压器128或任何其他的运转。另外，方法500中描述的冷却套400被周向地围绕放油管295布置。本公开的机油套可以采取与放油管有关的各种结构，使得其适合于从放油管内的热机油吸收热，并且可以包括被部分地围绕放油管布置，或可替代地，在有限区域中并不沿其整个长度围绕放油管。
[0065]本公开描述了一种包括涡轮增压器的系统，涡轮增压器包含:涡轮增压器轴承壳体，其支撑涡轮增压器驱动轴；放油管，其包括与涡轮增压器轴承壳体流体连通的进口和与油底壳流体连通的出口 ；以及冷却套，其包封放油管。引导冷却剂通过冷却套以及排放的机油通过放油管的方法，允许冷却剂从放油管内的机油吸收热，并减轻热机油的焦化。冷却套不但具有冷却从涡轮增压器中排放的机油从而降低放油管内焦化的可能性的优势，而且具有降低油底壳内机油的油温的优势。冷却套不仅可以有益于当机油从涡轮增压器排放时从机油吸收热，而且可以被构造为向涡轮增压器提供冷却剂，并且被进一步集成到发动机的更宽的冷却剂回路内。冷却套可以在放油管外侧采取各种各样的结构，并且可以延伸放油管的长度，或可以受限于放油管的一部分。
[0066]应理解，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本实用新型的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的汽缸组合和子汽缸组合。
[0067]所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些汽缸组合和子汽缸组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它汽缸组合和子汽缸组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围宽、窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种包括涡轮增压器的系统，其特征在于包含: 涡轮增压器轴承壳体，其支撑涡轮增压器驱动轴； 放油管，其包括与所述涡轮增压器轴承壳体流体连通的进口和与油底壳流体连通的出口 ；以及 冷却套，其包封所述放油管。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述涡轮增压器被设置在联接至所述涡轮增压器的发动机的第一发动机汽缸组与第二发动机汽缸组之间的谷中，并且其中所述油底壳被设置在所述发动机的汽缸体中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述放油管被设置在所述第一发动机汽缸组与所述第二发动机汽缸组之间的排气管道之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述冷却套经由汽缸体与所述发动机的冷却剂回路流体连通，并且其中所述放油管与所述汽缸体的油路流体连通。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述冷却套在所述放油管的限制区域中包封所述放油管，并且其中至少部分所述冷却套邻近所述排气管道中的每一个，其中所述排气管道是所述第一发动机汽缸组和所述第二汽缸组的第一和第二排气歧管。
6.一种用于涡轮增压器的系统，其特征在于包含: 压力供给的机油的进口； 从所述涡轮增压器排放所述机油的放油管； 围绕所述放油管布置的冷却套。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于还包含V型发动机，其中所述涡轮增压器被安装在所述V型发动机的谷中。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述放油管被布置在所述V型发动机的排气歧管之间，并且所述放油管与涡轮增压器轴承以及油底壳流体连通。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于围绕所述放油管布置的所述冷却套限制于所述放油管的一部分。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于围绕所述放油管布置的所述冷却套沿在涡轮增压器壳体与汽缸体之间的所述放油管的整个长度延伸。
11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于围绕所述放油管布置的所述冷却套被流体地联接至所述涡轮增压器的轴承壳体内的冷却剂存储容器。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于所述冷却套是所述涡轮增压器的唯一冷却剂源。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于还包含冷却剂通道，所述冷却剂通道被流体地联接至所述轴承壳体内的所述冷却剂存储容器并且被流体地联接至所述V型发动机的冷却剂回路。
14.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述冷却套与所述放油管同轴。
【文档编号】F01D25/12GK203962146SQ201320816566
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】P·马修斯, R·A·韦德 申请人:福特环球技术公司