[發明專利]渦輪增壓發動機及制造渦輪增壓發動機的方法

在審

• 申請號: 201510665613.1
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105443236A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: S·彭扎托
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B37/00
• 分類號: F02B37/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;趙志剛

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年9月24日提交的、名稱為“渦輪增壓發動機及制造渦輪增壓發動機的方法”的大不列顛專利申請號No.1416813.2的優先權，出于所有的目的，該申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本文所公開的主題的實施例涉及渦輪增壓的往復活塞式內燃發動機，并且具體涉及渦輪增壓器在發動機上位置的改善。

背景技術

眾所周知，為內燃發動機提供渦輪增壓器來為進入發動機的空氣增壓以便提高發動機在輸出轉矩、排放以及燃燒效率方面的性能。

常規的渦輪增壓器包括殼體，該殼體具有旋轉的壓縮機和渦輪機，該壓縮機可旋轉地支撐在處于該殼體一端的室內，該渦輪機可旋轉地支撐在處于該殼體相對端的室內。該渦輪機和壓縮機通過由該殼體的中央軸承部分所支撐的驅動軸可驅動地連接。

該渦輪機被布置接收來自發動機的排氣并且將排出的排氣的動能轉換成供應給該壓縮機的旋轉驅動轉矩。該壓縮機接收空氣供給，將所供應的空氣壓縮并且將所壓縮的空氣供應給發動機，該空氣可以是周圍空氣或是周圍空氣與循環排氣的結合物。

當將渦輪增壓器封裝在機動車輛的發動機艙內時這種布置產生多種問題。首先，用于將該渦輪增壓器連接到發動機的這些管道的長度以及這些管道的復雜度需要作出讓步。例如，當一種傳統渦輪增壓器組件位于發動機艙時，它將優先考慮進氣或排氣管道的長度。

渦輪增壓器通常被布置在發動機排氣側附近，在這種構型中，長的進氣管道通常需要將壓縮機的入口附接到氣箱并且將壓縮機的出口附接到入口歧管，空氣通過該氣箱進入并且在‘橫流式’發動機的情況下該入口歧管位于發動機的相對側上。這些長管道長度具有若干缺點，包括：額外的材料成本、額外的質量、額外的復雜度、減小的封裝空間、減小的碰撞性能、增加的壓力下降由此產生的減小的效率以及增加對力矩的響應時間(通常稱為“渦輪遲滯”)。

其次，常規的渦輪增壓器代表必須支撐相對大的質量。應理解的是，一個完整的渦輪增壓器組件必須由主要的發動機結構利用支架或者通過直接安裝到發動機來剛性地支撐。

第三，在渦輪增壓器封裝方面的困難會導致差的碰撞性能，因為該相對實心的渦輪增壓器單元會占據‘空間’，該空間在碰撞過程中會被其他部件所侵犯。該剛性渦輪增壓器在這個‘空間’的存在因此可能使來自該車輛前部的碰撞能量向乘客環境傳輸。

第四，由于該渦輪增壓器的熱的渦輪機部分鄰近并且被緊密地附接到該渦輪增壓器的冷的壓縮機部分而導致熱量從渦輪機傳輸到壓縮機，從發動機到這些冷的壓縮機側部件的輻射熱的傳輸產生多個缺點，包括：需要使用材料以用于該壓縮機側部件，該材料與其他情況相比具有更高熱阻，從而產生增加的材料成本；由于這個熱效應而產生的壓縮機出口更高增壓溫度，從而導致由于更高的增壓空氣入口溫度而減小的發動機效率；由于需要增加的后壓縮機冷卻(中間冷卻)而產生的減小的效率以及由于該渦輪增壓器的熱側與冷側之間的溫差而產生的熱疲勞。

發明內容

在一個實例中，可能提供一種渦輪增壓發動機，該發動機最小化與使用常規的渦輪增壓器相關聯的問題。

根據第一實施例，提供了一種渦輪增壓發動機，該發動機具有曲軸和渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括壓縮機、渦輪機和驅動軸，該壓縮機將增壓空氣供應給該發動機的至少一個進氣裝置，該渦輪機被連接到該發動機的至少一個排氣裝置，該驅動軸可驅動地將該壓縮機連接到該渦輪機，該壓縮機遠離渦輪機位于該發動機的主要結構部件的相對縱向側并且該驅動軸在各端處由相應軸承可旋轉地支撐并且這些軸承中至少一個被該發動機的主要結構部件所承載。

該發動機的主要結構部件可以包括汽缸體、曲軸箱、汽缸蓋以及汽缸組中的一者。

該壓縮機可以包括壓縮機殼體以及壓縮機轉子，該壓縮機殼體限定工作室，該壓縮機轉子位于該工作室內并且該壓縮機殼體被安裝在該發動機的主要結構部件的縱向側上。

該渦輪機可以包括渦輪機殼體以及渦輪機轉子，該渦輪機殼體限定工作室，該渦輪機轉子位于該工作室內并且該渦輪機殼體被安裝在該發動機的主要結構部件的縱向側上。

該壓縮機轉子可以被緊固至該驅動軸的一端以用于隨其旋轉并且該渦輪機轉子可以被緊固至該驅動軸的相對端以用于隨其旋轉。該驅動軸可以被布置與該發動機的曲軸的旋轉軸線大體上呈九十度。

該發動機的主要結構部件可以是汽缸體，該汽缸體限定至少一個汽缸并且該渦輪增壓器的驅動軸可以從該汽缸體的一個縱向側延伸到該汽缸體的相對縱向側。