专利名称：发动机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机系统，特别是涉及涡轮增压的内燃发动机。
背景技术：
提供具有涡轮增压器的内燃发动机以改善其功率输出并減少排放是大家所熟知的。这种涡轮增压器通常装有废气门阀，用来控制与涡轮增压器的涡轮机并联设置的旁路通道中的排气流，以便当来自发动机的排气流对于该涡轮增压器太高时提供用于防止涡轮增压器超速的手段。这种组合的涡轮增压器和废气门总成尺寸大、结构复杂并且必需用诸如不锈钢的比较昂贵的耐热材料制造，以便经受由流过该总成的排气施加在其上的高温。此外，来自诸如组合的涡轮增压器和废气门总成的大物体的热辐射相当大，并且这能够对发动机舱中的其他部件，例如电子控制単元或用塑料制造的部件，产生不希望的加热。这对发动机舱空间非常有限的现代轿车是ー个具体的问题。例如，从美国专利US6，976，359还知道将废气门远距离安装在与涡轮增压器分开的壳体中，这具有减小涡轮增压器的尺寸和复杂性的优点，并且由于不是所有的排气在所有的时间都通过涡轮增压器，因此来自涡轮增压器的辐射有可能降低。尽管如此来自这种涡轮增压器的辐射仍然相当大，并且由于需要用耐高温的材料制造涡轮增压器壳体和废气门壳体两者，因此制造成本比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机系统，该发动机系统具有以更加成本有效的方式制造的涡轮增压器。根据本发明提供一种发动机系统，该发动机系统包括内燃发动机、设置成接收来自该发动机的排气的涡轮增压器以及用于控制越过(past)该涡轮增压器的旁路排气流的外部废气门阀，其中该涡轮增压器具有液体冷却的涡轮机壳体，并且废气门阀设置在与该液体冷却的涡轮机壳体分开的壳体中。该涡轮增压器可以具有设置在液体冷却的涡轮机壳体中的涡轮机并且该涡轮机设置成接收来自发动机的排气。 该废气门阀壳体可以是非液体冷却的壳体。该废气门阀可以控制通过从涡轮机上游的位置延伸到涡轮机下游的位置的旁路通道的排气流。该旁路通道的上游端可以在该涡轮机的上游连接于该涡轮机壳体。
可替代地，该旁路通道的上游端直接连接于发动机该发动机可以具有设置成使排气流到涡轮机的主排气出口，和设置成使排气流到该旁路通道的上游端的辅助排气出ロ。该主排气出口和辅助排气出ロ可以形成为发动机的排气歧管的一部分。该排气歧管可以是连接于汽缸盖的液体冷却的排气歧管。该液体冷却的排气歧管可以形成为发动机的汽缸盖的一体的部件。该液体冷却的涡轮机壳体可以用铝合金材料制造。该汽缸盖和液体冷却的排气歧管可以用与涡轮机壳体基本相同的铝合金制造。该发动机系统还可以包括用于为发动机提供液体冷却剂的主液体冷却环路，并且该液体冷却的涡轮机壳体接收来自主液体冷却环路供给的液体冷却剤。液体冷却的涡轮机壳体可以经由发动机和涡轮机壳体上的互补端ロ接收来自发动机的液体冷却剂直接供送。该发动机系统还可以包括用于为发动机提供液体冷却剂的主液体冷却环路和用于为液体冷却的涡轮机壳体提供液体冷却剂的辅助液体冷却系统。该辅助的冷却剂系统也可以向发动机油冷却器和空气中冷器中的ー个或更多个提供液体冷却剤。根据本发明的第二方面，提供ー种具有汽缸盖和排气歧管的发动机，该排气歧管具有主排气出口和辅助排气出口，其中该主排气出ロ将排气供给涡轮增压器涡轮机，而辅助排气出口将排气供给废气门控制的涡轮增压器旁路通道。该排气歧管可以是液体冷却的歧管。该液体冷却的排气歧管可以形成为汽缸盖的一体的部件。根据本发明的第三方面，提供一种用于減少发动机系统的制造成本的方法，该发动机系统包括发动机、具有涡轮机和废气门阀的涡轮增压器，其中该方法包括利用用于该涡轮机和废气门阀的分开的壳体、液体冷却该涡轮机壳体以及用铝合金制造该涡轮机壳体。该发动机可以具有铝合金汽缸盖和铝合金液体冷却的排气歧管，并且该方法还可以包括用基本相同的铝合金制造汽缸盖、液体冷却的排气歧管和涡轮机壳体。该发动机可以具有用铝合金制造的组合的排气歧管和汽缸盖，并且该方法还可以包括用基本相同的铝合金制造该组合的排气歧管和汽缸盖以及涡轮机壳体。
下面将參考附图以举例的方式描述本发明。图I示出根据本发明第一实施例的发动机系统的一部分的示意图。图2示出根据本发明第二实施例的发动机系统的一部分的示意图。图3示出形成图I和图2所示的发动机系统的一部分的液体冷却环路的第一实施例的示意图。图4示出形成图I和图2所示的发动机系统的一部分的液体冷却环路的第二实施例的示意图。图5示出形成图I和图2所示的发动机系统的一部分的液体冷却环路的第三实施例的示意图。图6示出根据本发明第三实施例的发动机系统的一部分的示意图。图7示出形成图6所示的发动机系统的一部分的组合的汽缸盖和排气歧管的立体图，在这里图7大约按比例绘制。图8示出根据本发明第四实施例的发动机系统的一部分的示意图。图9示出形成图8所示的发动机系统的一部分的组合的汽缸盖和排气歧管的立体图。
具体实施例方式具体參考图I,图I不出发动机系统5的一部分。该发动机系统5包括具有汽缸体(未示出)、液体冷却的汽缸盖11、液体冷却的排气歧管14、涡轮增压器20和废气门阀30的内燃发动机10。涡轮增压器20包括容纳压缩机23的压缩机壳体21、容纳涡轮机24的液体冷却的涡轮机壳体22、将压缩机23连接于涡轮机24的驱动轴25以及用干支撑该驱动轴25的支撑轴承26。应当明白，压缩机壳体21和液体冷却的涡轮机壳体22可以形成为单个壳体的一部分或可以形成为固定至彼此的分开的壳体。在任何一种情况下，液体冷却至少提供给涡轮机壳体22，以便冷却它，并且与如果不提供冷却所需要的材料相比可以利用不太耐高温的材料。在本发明的一个优选实施例中，与常规的耐高温的壳体相比，液体冷却的涡轮机壳体22用相对低成本的铝合金材料制造，并且能够以低成本制造。在本发明的一个实施例中，汽缸盖11、排气歧管14和涡轮机壳体22全部用基本相同的铝合金材料制造，以便使各个部件之间的热应カ最小化。空气通过多个进气端ロ 12进入发动机10并且通过与形成在液体冷却的歧管14中的排气流通道15合作的多个排气端ロ 13离开发动机10。该液体冷却的歧管14具有与涡轮增压器20连通的主排气出ロ 16，以便排气能够从排气流通道15流到涡轮增压器20中，或更具体地说流进液体冷却的涡轮机壳体22中，以便旋转该涡轮机24。应当明白，涡轮机24的旋转将产生压缩机23的相应的旋转，于是压缩机23的这种旋转将以增加的压カ经由常规的进气系统(未示出)为进气端ロ 12提供空气。液体冷却的涡轮机壳体22不仅形成涡轮机24的工作室，而且还形成与旁路通道31的第一端连接的辅助的排气输送通道。旁路通道31的第二端连接于用于将排气从涡轮机24流到大气中的排气管18。应当明白，到大气中的排气流通常经过各种排气排放处理装置(未示出)。因此旁路通道31具有连接于涡轮机24的上游的第一端和连接于涡轮机24的下游的第二端，因此提供与通过该涡轮机24的排气流路径并联的排气流路径。通过该旁路通道31的排气流由废气门阀30控制，该废气门阀30具有与用于涡轮增压器20的一个或多个壳体分开的壳体30a。废气门阀30的结构可以是任何已知的类型，并且设置成选择地控制通过该旁路通道31的排气流，以便当来自发动机的排气流高于能够由涡轮机24承受的排气流时防止涡轮增压器20超速，以调节由涡轮增压器20的压缩机23产生的输出压力，或者在部分载荷(part load)运行状态(对于许多发动机其为主流(prevalent)运行状态)期间打开以便减少背压，因而改善燃料经济性。应当明白，废气门阀壳体30a可以具有非常简单的结构并且比较紧凑，因此即便必需用能够耐排气高温的材、料制造成本也仍然比较低。例如，在一个非限制性的实施例中废气门阀壳体30a可以是在相对两端具有凸缘的不锈钢管子的形式。可替换地，废气门壳体可以形成为旁路通道的一体的一部分。因此当废气门阀30关闭吋，离开发动机10的所有排气经过涡轮机24，并且当废气门阀30打开时，较少的排气流流过涡轮机24，直到当废气门阀30完全打开时，离开发动机10的相当大的百分比的排气经由旁路通道31绕过(bypass)涡轮机24并且直接流到排气管18。
例如，当废气门阀30完全打开并且来自发动机的最大排气流时，大约总排气流的三分之一通过旁路通道31。因此与旁路通道形成为涡轮增压器的一部分的常规设置相比较少的热从排气传输给液体冷却的涡轮机壳体22。正如上面所提到的，涡轮机壳体22是液体冷却的，并且包括冷却剂流通道(未示出)，诸如(例如但不限于)，水/こニ醇混合物，能够流过该冷却剂流通道。图3至图5示出形成发动机系统5的一部分的三个可替换液体冷却环路。在图3所示的冷却环路的第一实施例中，冷却剂由冷却剂泵2经由顶部软管TL和输送软管SL从散热器I循环到发动机10，并且在这种情况下循环到汽缸盖11 (应当明白，输送软管SL可以替代地连接于发动机10的汽缸体(未示出))。来自输送软管SL的冷却剂流过汽缸体、汽缸盖11和液体冷却的歧管14，并且从该液体冷却的歧管14直接流到涡轮增压器壳体22中。然后冷却剂流过在涡轮机壳体22中的冷却通道，并且从该涡轮机壳体22中出来经由返回软管RL到散热器I中。(应当明白，可以存在从发动机10的汽缸体经由返回软管RL的分开的回流)。通常在这种冷却环路中，由组合的旁路和恒温阀3控制的冷却剂旁路管道BL连接返回软管RL和顶部软管TL，以便提供以并联于散热器I的方式设置的冷却剂流动路径。在图4所示的冷却环路的第二实施例中，冷却剂由冷却剂泵2经由顶部软管TL和输送软管SL从散热器I循环到发动机10，并且在这种情况下循环到汽缸盖11 (应当明白，输送软管SL可以替代地连接于发动机10的汽缸体(未示出))。来自输送软管SL的冷却剂流过汽缸体、汽缸盖11和液体冷却的歧管14，并且从该液体冷却的歧管14流到返回软管RL中到散热器I。(应当明白，可以存在从发动机10的汽缸体经由返回软管RL的分开的返回)。通常在这种冷却环路中，由组合的旁路和恒温阀3控制的冷却剂旁路管道BL连接返回软管RL和顶部软管TL，以便提供以并联于散热器I的方式设置的冷却剂流动路径。在这种情况下液体冷却的涡轮机壳体22由具有泵7和散热器8的辅助冷却环路冷却。泵7经由涡轮机壳体进ロ软管TI将冷却剂供给液体冷却的涡轮机壳体22，并且冷却剂经由涡轮机出ロ软管TO从液体冷却的涡轮机壳体22流到散热器8。应当明白，可以仅仅设置辅助冷却环路用于冷却液体冷却的涡轮机壳体22，或用于冷却一个或多个其他的发动机系统部件，例如，发动机油冷却器和/或至空气中冷器的液体。在图5所示冷却环路第三实施例中，冷却剂由冷却剂泵2经由顶部软管TL和输送软管SL从散热器I循环到发动机10，并且在这种情况下循环到汽缸盖11 (应当明白，输送软管SL可以替代地连接于发动机10的汽缸体(未示出))。来自输送软管SL的冷却剂流过汽缸体、汽缸盖11和液体冷却的歧管14,并且从该液体冷却的歧管14流到返回软管RL中到散热器I。(应当明白，可以存在从发动机10的汽缸体经由返回软管RL的分开的返回)。通常在这种冷却环路中，由组合的旁路和恒温阀3控制的冷却剂旁路管道BL连接返回软管RL和顶部软管TL，以便提供以并联于散热器I的方式设置的冷却剂流动路径。在这种情况下液体冷却的涡轮机壳体22通过供给从位于泵2和发动机10之间的位置抽取的主冷却环路的冷却剂而被冷却，以便与图3所示布置的情况相比提供冷却剂的冷却供应。涡轮机输送软管TS用于将液体冷却的涡轮机壳体22连接于输送软管SL，通过该输送软管SL冷却剂流到液体冷却的涡轮机壳体22，并且冷却剂通过涡轮机返回软管TR返回到主冷却剂环路，该涡轮机返回软管TR从发动机10连接于返回软管RL。应当明白图3至图5示出用于液体冷却的涡轮机壳体22的冷却设置的三种简化 的例子，并且本发明不限于这种冷却设置。因此通过分开废气门壳体30a与液体冷却的涡轮机壳体22，并且水冷却该液体冷却的涡轮机壳体22，液体冷却的涡轮机壳体22的尺寸将大大地减小，因而减小能够辐射热的表面积。此外，涡轮增压器壳体21和22具有不太复杂的结构并且可以用诸如铝合金的成本较低的材料制造，因而减少制造成本。而且，由于通常很热的液体冷却的涡轮机壳体22被冷却到非常低的温度，这进ー步减少来自涡轮增压器20的热辐射。将废气门壳体30a与液体冷却的涡轮机壳体22分开的ー个明显的优点是仅仅允许涡轮机壳体22被液体冷却。这是很重要的，因为通过液体冷却组合的涡轮增压器和废气门总成，相当大数量的热被传输给液体冷却系统。例如但不限于，对于具有128kW最大额定功率输出的发动机，大约70kW的热以全节流(full throttle)的方式从发动机排出到冷却系统中。在同样的运行状态下，组合的涡轮增压器和废气门总成产生被冷却系统耗散的附加的27kW的热。这附加的热负荷可能需要改变任何相关散热器的尺寸，因此增加成本并且很难将这些散热器安放在发动机机舱中。通过将涡轮机壳体与废气门壳体分开并且仅仅液体冷却涡轮机壳体，能够使得传输到冷却系统的热大大减小。当大量的旁路流经过废气门阀是主流运行状态时尤其是如此。在许多情况下，仅仅液体冷却涡轮机壳体产生的这种热负荷的減少，使现有的冷却系统通过液体冷却涡轮机壳体能够解决布置在其上的额外的热负荷的需求，或減少能够被容易承受的热负荷而不需要昂贵地重新设计发动机舱。特别地參考图2，图2示出根据第二实施例的发动机系统5的一部分，该实施例的大多数方面与上面參考图I描述的实施例相同，并且诸如图3至图5所示的其中ー个液体冷却系统也形成该发动机系统的一部分。上面描述的发动机系统5除了关于液体冷却的排气歧管14和旁路通道32的设置之外与上面描述的相同，该旁路通道32在其第一端不连接于涡轮增压器20，而是直接连接于液体冷却的排气歧管14。如前面所述，涡轮增压器20包括容纳压缩机23的压缩机壳体21、容纳涡轮机24的液体冷却的涡轮机壳体22、将压缩机23连接于涡轮24的驱动轴25以及用于支撑该驱动轴25的支撑轴承26，并且压缩机壳21和涡轮机壳体22能够形成为单个壳体部件的一部分或形成为彼此固定在一起的单独的壳体。在两种情况的任何一种情况下，液体冷却至少提供给涡轮机壳体22以便冷却它并且与如果不提供液体冷却所需要的材料相比能够利用不太耐高温的材料。在 本发明的一个实施例中，与常规的耐高温的壳体相比，液体冷却的涡轮机壳体22用相对低成本的铝合金材料制造并且能够以低成本制造。有利的是，汽缸盖11、排气歧管14和液体冷却的涡轮机壳体22全都用基本相同的铝合金材料制造以便使各部件之间的热应カ最小。如前所述，空气通过多个进气端ロ 12进入发动机10并且通过与排气歧管14中的排气流通道15合作的多个排气端ロ 13离开发动机10。液体冷却的排气歧管14具有与涡轮增压器20连通的主排气出ロ 16，因此排气能够从排气流通道15流进液体冷却的涡轮机壳体22中，以便旋转涡轮机24，和直接与旁路通道32的第一端连通的辅助的排气出ロ 17。如前所述，旁路通道31的第二端连接于用于将排气从涡轮机24流到大气中的排气管18，并且到大气中的排气流通常经过各种排气排放处理装置(未示出)。因此旁路通道32具有连接于涡轮机24上游的第一端和连接于涡轮机24下游的第二端，以便提供并联于通过涡轮机24的排气流路径的排气流路径。通过旁路通道32的排气流由废气门阀30控制，如前所述，该废气门阀30具有与涡轮增压器20的一个或多个壳体分开的壳体30a。废气门阀30的结构和运行在上面已经描述并且将不再描述。如前所述，当废气门阀30完全打开并且发动机10实现了最大的排气流吋，总排气流的大约三分之一经过旁路通道31。通过液体冷却的涡轮机壳体22的排气流的这种減少意味着与旁路通道形成为涡轮增压器的一部分的常规设置相比较少的热被传输给液体冷却的涡轮机壳体22。而且由于在这个实施例中没有流过旁路通道32的排气与液体冷却的涡轮机壳体22接触，与图I所示的设置相比传输给液体冷却的涡轮机壳体22的热量減少。此外，能够设置和构造(contour)主排气出口 16和辅助排气出口 17，与关于图I所示的结构的情况相比，使得进入液体冷却的涡轮机壳体22和旁路通道32的排气流被更好地限定，在图I所示情况中旁路的排气流必需转过大约90度进入旁路通道31。因此通过利用与发动机10的分开的排气出ロ 16、17能够减小涡轮机24的上游扰动，因而改善涡轮机的效率。正如上面所提到的，涡轮机壳体22是液体冷却的并且包括冷却剂流通道(未示出)，当连接于诸如图3至图5所示的其中ー个冷却环路时，诸如(例如但不限于)水的冷却剂可以流过该冷却剂流通道。參考图6和图7，图6和图7示出发动机系统105的第三实施例，该发动机系统105在大多数方面与图I所示的发动机系统相同。该发动机系统105包括具有液体冷却的组合的排气歧管和汽缸盖111的发动机10、涡轮增压器20和废气门阀30。该涡轮增压器20与图I所示的涡轮增压器相同，并且因此将不再详细描述。如前所述，液体冷却的涡轮机壳体22用成本较低的铝合金材料制造并且与常规的耐高温的壳体相比能够以低成本制造。有利的是，组合的排气歧管和汽缸盖111以及液体冷却的涡轮机壳体22用基本相同的铝合金材料制造以便它们之间的热应カ最小。空气通过多个进气端ロ 112进入发动机10并且通过形成在该组合的排气歧管和汽缸盖111中的多个排气流通道115离开发动机10。该组合的排气歧管和汽缸盖111具有与涡轮增压器20连通的主排气出ロ 116因此排气能够从排气流通道115流进液体冷却的涡轮机壳体22中，以便旋转涡轮机24。
如上所述，液体冷却的涡轮机壳体22不仅形成涡轮机24的工作室，而且还形成连接于旁路通道131的第一端的辅助的排气输送通道。旁路通道131的第二端连接于用于将排气从涡轮机24经由各种排气排放处理装置(未示出)流到大气中的排气管18。因此旁路通道131具有连接于涡轮机24的上游的第一端和连接于涡轮机24的下游的第二端，因此提供并联于通过该涡轮机24的排气流路径的排气流路径。如前所述，通过该旁路通道131的流由废气门阀30控制，该废气门阀30具有与用于涡轮增压器20的一个或多个壳体分开的壳体30a。废气门阀30的结构和运行如上面所描述。因此这个实施例和上面关于图I描述的实施例的主要区别在于液体冷却的排气歧管在这个实施例中形成为汽缸盖的一体的部件，以便形成组合的排气歧管和汽缸盖111。正如上面所提到的，涡轮机壳体22是液体冷却的并且包括冷却剂流通道(未示出)，诸如(例如但不限干)水的冷却剂可以流过该冷却剂流通道。应当明白，图3至图5 所示的三种可替代的液体冷却环路可以适于将冷却剂供给图6所示液体冷却的涡轮机壳体，以便形成发动机系统105的一部分。例如，并參考图3和图7，在冷却剂从发动机10直接流到液体冷却的涡轮机壳体22的情况下，该组合的排气歧管和汽缸盖111具有一体形成的冷却剂流端ロ 141、142。在使用中该端ロ 141、142设置成与设置在液体冷却的涡轮机壳体22中的互补(complementary)端ロ(未示出)配合，以便提供在其之间的冷却剂流连接。在使用中，冷却剂流出端ロ 141通过液体冷却的涡轮机壳体22，并且经由端ロ 142返回到组合的排气歧管和汽缸盖111，并且然后进入发动机的汽缸体中，从这里它经由返回软管RL返回到散热器I。这样做的优点是能够将冷却剂输送给液体冷却的涡轮机壳体22而不需要附加的软管或管子。具体參考图8，图8示出发动机系统105的第四实施例，除了关于液体冷却的排气歧管之外，该第四实施例在许多方面与上面參考图2所描述的实施例相同，该排气歧管不是分开的部件而是形成为汽缸盖的一体的部件，以便形成组合的排气歧管和汽缸盖111。涡轮增压器20如前所述并且不再详细描述，并且液体冷却的涡轮机壳体22是液体冷却的并且用成本相对较低的铝合金材料制造，并且与常规的耐高温的壳体相比能够以低成本制造。有利的是，组合的排气歧管和汽缸盖111和液体冷却的涡轮机壳体22两者均用铝合金材料制造以便它们之间的热应カ最小。空气通过多个进气端ロ 112进入发动机10并且通过形成为组合的排气歧管和汽缸盖111的一体部分的排气流通道115离开发动机。该组合的排气歧管和汽缸盖111具有与涡轮增压器20连通的主排气出ロ 116，使得排气能够从排气流通道115流到液体冷却的涡轮机壳体22中，以便旋转涡轮机24，该组合的排气歧管和汽缸盖111还具有用干与旁路通道132的第一端连通的辅助的排气出ロ 117。旁路通道132的第二端连接于用于将排气经由各种排气排放处理装置(未示出)从涡轮机24流到大气中的排气管18。因此旁路通道132具有连接于涡轮机24的上游的第一端和连接于涡轮机24的下游的第二端，以便提供并联于通过该涡轮机24的排气流路径的排气流路径。通过该旁路通道132的流由废气门阀30控制，如前所述，该废气门阀30具有与用于涡轮增压器20的一个或多个壳体分开的壳体30a。废气门阀30的结构如上面描述的并且将不再描述。如前所述，当实现最大的排气流并且废气门阀30完全打开时，大约总排气流的三分之一经过旁路通道132。由于在这个实施例中没有流过旁路通道132的排气与液体冷却的涡轮机壳体22接触，与图6所示的设置相比传输给液体冷却的涡轮机壳体22的热量减少。此外，能够设置和构造(contour)主排气出口 116和辅助排气出口 117，因此与关于图6所示的结构的情况相比，进入液体冷却的涡轮机壳体22和旁路通道132的排气流被更好 地限定(defined)，在图6所示情况中旁路排气流必需转过大约90度进入旁路通道。因此利用组合的排气歧管和汽缸盖111的分开的排气出ロ 116、117具有减小涡轮机24的上游扰动的作用，因而改善涡轮机的效率。正如上面所提到的，涡轮机壳体22是液体冷却的并且包括冷却剂流通道(未示出)，当连接于冷却环路时，诸如(例如但不限干)水的冷却剂能够流过该冷却剂流通道。应当明白，图3至图5所示的冷却剂环路能够容易适于配合图8和图9所示的组合的排气歧管汽缸盖结构。例如，并參考图3和图9，在冷却剂从发动机10直接流到液体冷却的涡轮机壳体22的情况下，该组合的排气歧管和汽缸盖111具有一体形成的冷却剂流端ロ 141、142，如图9所示。在使用中该端ロ 141、142设置成与设置在液体冷却的涡轮机壳体22中的互补端ロ(未示出)配合，以便在其之间提供冷却剂流连接。在使用中，冷却剂流出端ロ 141通过液体冷却的涡轮机壳体22，并且经由端ロ 142返回到组合的排气歧管和汽缸盖。这样做的优点是能够将冷却剂输送给液体冷却的涡轮机壳体22而不需要附加的软管或管子。因此总之，通过将废气门阀和其壳体与涡轮增压器和形成该涡轮增压器的一部分的液体冷却的涡轮机壳体分开，能够形成具有非常低的热辐射效果的更紧凑的涡轮增压器。此外，如果利用外部废气门，由于在发动机的某些运行状态许多排气流过废气门阀，因此传输给涡轮机壳体的热量減少。与废气门阀壳体形成为涡轮增压器的部件并且也是液体冷却的情况相比，外部非液体冷却的废气门阀壳体的使用也减少由用于冷却涡轮机壳体的液体冷却系统必须承受的额外的热负荷。而且，由于涡轮机壳体必需经受的温度较低，涡轮机壳体的液体冷却允许使用不太昂贵的材料制造它。本领域的技术人员应当明白，虽然已经參考一个或多个实施例以举例的方式描述了本发明，但是本发明不限于公开的实施例，并且可以做出对所公开的实施例或可替代实施例的ー个或多个修改而不脱离在权利要求中所提出的本发明的范围。
权利要求
1.一种系统，其包括 发动机；和 具有接收来自发动机排气歧管的排气的涡轮机的涡轮增压器以及控制越过所述涡轮增压器的旁路排气流的外部废气门阀，所述涡轮增压器在液体冷却的涡轮机壳体内且所述涡轮机位于该壳体中，并且所述废气门阀设置在与所述液体冷却的涡轮机壳体分开的非液体冷却的壳体中。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述发动机具有汽缸盖，并且所述排气歧管是连接于所述汽缸盖的液体冷却的排气歧管。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述发动机具有汽缸盖，并且所述排气歧管是位于所述汽缸盖内并与所述汽缸盖一体的液体冷却的排气歧管。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述液体冷却的涡轮机壳体包括铝合金材料,并且所述汽缸盖和所述液体冷却的排气歧管包括与所述涡轮机壳体相同的铝合金材料。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述废气门阀控制通过从所述涡轮机的上游的位置延伸到所述涡轮机的下游的位置的旁路通道的排气流，并且所述旁路通道的上游端连接于所述涡轮机上游的所述涡轮机壳体。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述排气歧管具有设置成使排气流到所述涡轮机的主排气出口和设置成使排气流到旁路通道的上游端的辅助排气出口，所述旁路通道从所述涡轮机的上游的位置延伸到所述涡轮机的下游的位置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述废气门阀控制通过所述旁路通道的所述排气流，并且所述旁路通道的所述上游端连接于所述辅助排气出口。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统还包括用于将液体冷却剂提供给所述发动机的主液体冷却环路,并且所述液体冷却的涡轮机壳体接收从所述主液体冷却环路输送的液体冷却剂。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述液体冷却的涡轮机壳体经由所述发动机和所述涡轮机壳体上的互补端口接收来自所述发动机的液体冷却剂的直接供送。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统还包括用于将液体冷却剂提供给所述发动机的主液体冷却剂环路和将液体冷却剂提供给所述液体冷却的涡轮机壳体的辅助液体冷却系统。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述辅助液体冷却系统还向发动机油冷却器和至空气中冷器的液体中的一个或更多个输送液体冷却剂。
12.—种系统,其包括 发动机；和 具有接收来自设置在汽缸盖中的发动机排气歧管的排气的涡轮机的涡轮增压器，所述涡轮增压器设置在连接于所述汽缸盖的液体冷却的涡轮机壳体内；和 控制越过所述涡轮增压器的旁路排气流的外部废气门阀，所述废气门阀设置在与所述液体冷却的涡轮机壳体分开的非液体冷却的壳体中，该分开的壳体连接于所述汽缸盖。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述分开的壳体在与所述涡轮增压器壳体连接于所述汽缸盖的位置间隔开的位置连接于所述汽缸盖。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述汽缸盖和涡轮机共享液体冷却回路，所述回路不流过所述分开的壳体。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述发动机是直接燃料喷射发动机，燃料喷嘴将燃料直接喷射到所述发动机的汽缸中。
全文摘要
本发明公开一种发动机系统，该发动机系统包括内燃发动机、涡轮增压器以及外部废气门阀。该涡轮增压器包括用于排气涡轮机的壳体和用于废气门阀的分开的壳体。该涡轮机壳体是液体冷却的，因此降低其运行温度，由此允许它能够用铝合金制造以便节约成本，并且在使用期间减少来自其的热辐射。
文档编号F01D25/14GK102628397SQ20121002176
公开日2012年8月8日 申请日期2012年1月31日 优先权日2011年2月2日
发明者A·B·戴茂斯, S·图纳, S·约翰森 申请人:福特环球技术公司