具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月6日提交的韓國專利申請第10_2013_0151785號的優(yōu)先權和權益，該申請的全部內(nèi)容結合于此用于通過該引用的所有目的。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及一種具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)，其通過使用渦輪增壓器來提高在低速范圍內(nèi)的輸出并提升燃燒效率，并且提高廢氣的質(zhì)量。
【背景技術】
[0004]一般而言，眾所周知柴油發(fā)動機相比于汽油發(fā)動機具有更低的燃料消耗以及更高的燃料效率。柴油發(fā)動機一般具有大約40%的效率，這是基于柴油發(fā)動機的高壓縮比。
[0005]近年來，發(fā)動機進一步包括渦輪增壓器和中間冷卻器以便獲得更高的輸出。
[0006]如上所述，包括渦輪增壓器的發(fā)動機通過渦輪增壓器的壓縮機吸取并且壓縮廢氣或外部空氣，并且向發(fā)動機側供應此時產(chǎn)生的增壓空氣(高溫壓縮空氣)。
[0007]然而，快速壓縮的空氣吸收渦輪增壓器的熱量和在壓縮期間產(chǎn)生的熱量，而且空氣的密度下降，導致在發(fā)動機燃燒室中的增壓效率惡化。因此，為了獲得高密度而通過使用中間冷卻器來冷卻增壓空氣，導致更多的空氣被發(fā)動機燃燒室吸入以獲得更高的輸出。
[0008]同時，正在進行在包括渦輪增壓器的發(fā)動機的發(fā)動機RPM的中低速范圍內(nèi)降低燃料消耗并且提高輸出扭矩的研究，而且制作鋁的渦輪機外殼和冷卻渦輪機外殼的研究也正在進行之中。
[0009]公開于本發(fā)明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的各個方面致力于提供一種這樣的發(fā)動機系統(tǒng)，其在發(fā)動機rpm所展現(xiàn)的預定的中低速范圍內(nèi)降低燃料消耗并且提高輸出扭矩，并且有效地將在具有渦輪增壓器的發(fā)動機中的鋁渦輪機外殼冷卻。
[0011]在本發(fā)明的一個方面中，一種具有渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)可以包括進氣路線控制閥、第二進氣線路、排氣路線控制閥、渦輪增壓器、渦輪機外殼、電子水泵以及控制器；進氣路線控制閥安裝在第一進氣線路上，第一進氣線路將外部空氣供應到附接到汽缸體的進氣歧管；第二進氣線路繞過所述進氣路線控制閥；排氣路線控制閥安裝在第一排氣線路上，從附接到汽缸體的排氣歧管排出的廢氣在第一排氣線路上流動；渦輪增壓器可以包括:渦輪機和壓縮機，渦輪機由經(jīng)過第二排氣線路的廢氣驅動，第二排氣線路繞過排氣路線控制閥；壓縮機將在第二進氣線路上流動的進氣空氣泵送；渦輪機外殼安裝有渦輪機并且由鋁合金制成；電子水泵將在渦輪機外殼中循環(huán)的冷卻水泵送；控制器根據(jù)運行條件來控制進氣路線控制閥、排氣路線控制閥以及電子水泵。
[0012]當冷卻水在中間冷卻器、渦輪機外殼和排氣路線控制閥中循環(huán)時，冷卻水將中間冷卻器、渦輪機外殼和排氣路線控制閥冷卻。
[0013]在關閉發(fā)動機之后，控制器將冷卻水循環(huán)到渦輪機外殼預定的時間。
[0014]在打開發(fā)動機之后，控制器不將冷卻水循環(huán)到渦輪機外殼預定的時間。
[0015]渦輪機外殼整合地形成于汽缸體的排氣歧管中并且與汽缸體的排氣歧管分開地聯(lián)接。
[0016]排氣歧管整合地形成于汽缸體中或者與汽缸體分開地聯(lián)接。
[0017]在汽缸體中循環(huán)的冷卻線路與在渦輪機外殼中循環(huán)的冷卻線路彼此分開，而且散熱器的冷卻線路被分開。
[0018]該系統(tǒng)可以進一步包括軸和軸承外殼；軸將在渦輪增壓器中的渦輪機與壓縮機連接；軸承外殼可旋轉地支撐軸，其中冷卻水在渦輪機外殼和軸承外殼中循環(huán)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，在現(xiàn)有自然空氣進氣式汽油發(fā)動機中設定的rpm或更小處(低速范圍)，通過使用渦輪增壓器來額外地噴射空氣以在低速范圍內(nèi)提高扭矩，從而提升了燃料效率。
[0020]因為渦輪增壓器在設定的發(fā)動機rpm處使用，所以渦輪機外殼可以由鋁制成而且通過使冷卻水在渦輪機外殼上流動來冷卻渦輪機外殼，從而降低了總的生產(chǎn)成本和發(fā)動機的總重量。
[0021]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的【具體實施方式】，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將更為具體地變得清楚或得以闡明。
【附圖說明】
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)的示意性構造圖。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)的局部示意性構造圖。
[0024]圖3是示出在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)中的冷卻水的流動的流程圖。
[0025]應當了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀將部分地由具體所要應用和使用的環(huán)境來確定。
[0026]在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部件。
【具體實施方式】
[0027]現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的各個實施方式，在附圖中和以下的描述中示出這些實施方式的實例。雖然本發(fā)明與示例性實施方式相結合進行描述，但是應當了解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性【具體實施方式】，也涵蓋包含于如權利要求書限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的各種變化、改變、等同和其他【具體實施方式】。
[0028]下面將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述。
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的具有鋁渦輪機外殼的發(fā)動機系統(tǒng)的示意性構造圖。
[0030]參考圖1，該發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣清潔器箱100、第一進氣線路120、第二進氣線路105、節(jié)流閥體130、進氣歧管135、汽缸體140、噴射器142、排氣歧管145、第一排氣線路152、排氣路線控制閥150、催化器155、中間冷卻器115、第二排氣線路160、渦輪增壓器110、以及控制器(ECU) 10。
[0031 ] 第二進氣線路105繞過進氣路線控制閥125，并且在空氣清潔器箱100分支并通過渦輪增壓器110的壓縮機和中間冷卻器115與第一進氣線路120接合。
[0032]節(jié)流閥體130布置在第一進氣線路120與第二進氣線路105接合的點。這里，第二進氣線路105沒有從空氣清潔器箱100分支而是可以在第一進氣線路120分支。
[0033]第一排氣線路152在排氣歧管145分支，而且排氣路線控制閥150和催化器155依次布置在第一排氣線路152上。
[0034]第二排氣線路160繞過排氣路線控制閥150，而且第二排氣線路160在排氣歧管145分支以與第一排氣線路152在排氣路線控制閥150與催化器155之間接合。這里，第二排氣線路160沒有在排氣歧管145分支，而是可以在第一排氣線路152分支。
[0035]在本發(fā)明的示例性實施方式中，在控制器10關閉進氣路線控制閥125時，進氣空氣通過渦輪增壓器I1的壓縮機和中間冷卻器115從第二進氣線路105供應到進氣歧管135。
[0036]而且，在控制器10打開進氣路線控制閥125時，進氣空氣通過第一進氣線路120和節(jié)流閥體130供應至汽缸體140的燃燒室。
[0037]當控制器10將排氣路線控制閥150完全打開時，廢氣通過第一排氣線路152的催化器排出到外部，而當排氣路線控制閥150關閉時，廢氣通過第二排氣線路160驅動渦輪增壓器的渦輪機并且通過催化器155排出到外部。
[0038]控制器10可以通過控制排氣路線控制閥150的打開角度來控制渦輪增壓器110的驅動，通過比如加速度傳感器和制動傳感器來感測發(fā)動機的運行條件和駕駛員的需求以計算需求扭矩，以及通過控制排氣路線控制閥150和噴射器142來噴射燃料。
[0039]在本發(fā)明的示例性實施方式中，在現(xiàn)有自然進氣式汽油發(fā)動機中，在等于或小于預定值的低速范圍內(nèi)，空氣額外通過使用渦輪增壓器110來供應以便在低速處提高扭矩；而且在等于或大于預定值的高速范圍內(nèi)，自然進氣式的性能可以得到維持而不需渦輪增壓器110的幫助。
[0040]而且，渦輪增壓器110的能力的特征在于，基于經(jīng)過壓縮機的空氣流量的空氣流量系數(shù)等于或小于2，此處，空氣流量系數(shù)=經(jīng)過壓縮機的最大空氣流量(kg/h)/排氣量(L)。
[0041]此外，由渦輪增壓器110來增壓可以只在設定的發(fā)動機rpm或更少處執(zhí)行，此處在自然進