带减小覆盖面的涡轮增压器安装基座的涡轮增压器系统.pdf

本发明涉及带减小覆盖面的涡轮增压器安装基座的涡轮增压器系统。提供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安装点之间延伸。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，以及供应加压的润滑油和冷却剂给涡轮增压器的供油通道和冷却剂供应通道。该实用基座的紧固系统配置为覆盖最小量的用于安装该基座的发动机表面空间，以便减小涡轮增压器系统的覆盖面。

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含具有减小的覆盖面的安装系统，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发动机的安装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，所述安装垫具有带紧固件孔的多个安装凸台，所述紧固件孔包含相对于通过所述实用基座的中心轴成锐角延伸通过所述紧固件孔中的紧固件；及
传输流体通过所述实用基座的至少一个流体通道。

2.  如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述至少一个流体通道包括延伸通过所述安装垫的供油通道。

3.  如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述至少一个流体通道包括延伸通过所述安装垫的回油通道。

4.  如权利要求3所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述回油通道从所述涡轮增压器传输废油通过所述安装垫且进入到曲轴箱油底壳。

5.  如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，所述至少一个流体通道包括延伸通过所述安装垫的冷却剂供应通道。

6.  如权利要求1所述的涡轮增压器系统，其特征在于，当完全驱入所述紧固件孔中时，所述紧固件在所述中心轴的外侧横向上延伸到比所述涡轮增压器占据的横向空间小的范围。

7.  一种内燃发动机，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所述汽缸盖之间界定出谷部；及
安装在具有减小的覆盖面的实用基座上的涡轮增压器，所述实用基座在所述涡轮增压器和关联于所述汽缸体的硬点之间延伸，所述实用基座包括：
所述实用基座的安装垫，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通过所述实用基座的中心轴成锐角延伸通过所述安装凸台，以便使插入所述紧固件孔中的紧固件向内通向且进入到在所述硬点中形成的螺纹孔中，所述紧固件在所述发动机的外侧横向上延伸到比所述涡轮增压器占据的横向空间小的范围；
从所述汽缸体传输加压的润滑油到所述涡轮增压器的内部供油通道；及
从所述涡轮增压器传输润滑油到结合在所述发动机中的润滑系统的内部回油通道。

8.  如权利要求7所述的内燃发动机，其特征在于，还包括至少部分地包含在所述实用基座中的内部冷却剂回流通道。

9.  如权利要求7所述的内燃发动机，其特征在于，还包括至少部分地包含在所述实用基座中的内部冷却剂供应通道。

10.  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具有减小的覆盖面的实用基座，所述实用基座包括：
所述实用基座的安装垫，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通过所述实用基座的中心轴成锐角延伸通过所述安装凸台，所述安装凸台和所述紧固件孔界定出相对于所述中心轴成锐角从所述安装凸台延伸的紧固件接近区域，所述紧固件接近区域的定向便于可以从所述实用基座移除所述紧固件，而不用从所述实用基座上拆除所述涡轮增压器；
从所述汽缸体传输加压的润滑油到所述涡轮增压器的供油通道；
从所述涡轮增压器传输润滑油到结合在所述发动机中的润滑系统的回油通道；及
传输加压的冷却剂到所述涡轮增压器的冷却剂供应通道。

带减小覆盖面的涡轮增压器安装基座的涡轮增压器系统
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，而且包括设置有在对置的发动机汽缸组之间的空间中操作和定位涡轮增压器所需的实用元素(utilities)的紧凑式安装基座。
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。当然，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。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和移除。此外，已知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。美国专利6,125,799号公开了一种涡轮增压器安装系统，该涡轮增压器安装系统体积大，因此仅可装配在发动机的端部，这使得自由使用的外接流体管线易于损坏和泄漏。
需要提供一种涡轮增压器，其包括减少由涡轮增压器占据的空间的量，同时减少涡轮增压器噪声特征(noise signature)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(hard point)之间延伸的实用基座。实用基座包括基座的安装垫(mounting pad)和从汽缸体传输加压的润滑油到涡轮增压器的供油通道。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。冷却剂供应通道传输加压的冷却剂到涡轮增压器，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。
本发明的涡轮增压器系统的一个优点是涡轮增压器可以在一个表面上安装到发动机，该表面小于已知的涡轮安装系统所要求的表面。
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和实用基座以及其润滑油实用元素和冷却剂实用元素的涡轮增压器系统为紧凑式且理想地适合于安装在V型内燃发动机的谷部中。
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的特征，可以减少涡轮增压器的噪声特征。
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或其他发动机结构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(blockpad)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)。换句话说，紧固件孔52相对于延伸通过实用基座18的中心轴C形成锐角β(图1)，以便紧固件56插入在紧固件孔52中向内通向中心轴C，结果是当完全驱入时，紧固件56在中心轴C的外侧横向上延伸到比涡轮增压器14占据的横向空间小的范围。在效果上，安装凸台50和紧固件孔52界定出与中心轴C成锐角从凸台50延伸的紧固件接近区域(fastener access zone)。
如上所述，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中的两个如图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。该几何结构也如图2所示。在使用分离的安装垫或板的情况中，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。安装垫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′、及46′。安装垫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。
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。这是由于事实上紧固件56的俯视图横向延伸小于涡轮增压器14的俯视图横向延伸。该减小的覆盖面是紧固件孔52成角度定向带来的突出益处，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示出安放在汽缸盖38和汽缸体30之间的谷部中的涡轮增压器14。相比较于已知的涡轮增压器硬件，该安装装置的高度降低具有减少振动和伴随噪声的进一步的益处。
图3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还示出涡轮增压器14的几个实用元素。第一个这样的实用元素即供油通道26如图所示在安装垫22的平坦表面中形成的孔中终止。与冷却剂回流通道46一样，冷却剂供应通道42也与该表面连通。换言之，供油通道26、冷却剂供应通道42、及冷却剂回流通道46的部分与安装垫22的最上表面共面。因此，这些实用元素的所有使用如图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。
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的一端且在没有旋转部件或移动部件的区域中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。
图5示出从汽缸体30中向上延伸到实用基座18的供油通道26。此外，图5示出从发动机水套32延伸进入到实用基座18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向下通过实用基座18并流出到发动机汽缸体30的前部(图4)，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有利地可以配置为汽缸体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中的一个或多个。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。
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。