具有铝涡轮机外壳的发动机系统的制作方法
【专利说明】具有铝涡轮机外壳的发动机系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月6日提交的韩国专利申请第10_2013_0151785号的优先权和权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明涉及一种具有铝涡轮机外壳的发动机系统，其通过使用涡轮增压器来提高在低速范围内的输出并提升燃烧效率，并且提高废气的质量。
【背景技术】
[0004]一般而言，众所周知柴油发动机相比于汽油发动机具有更低的燃料消耗以及更高的燃料效率。柴油发动机一般具有大约40%的效率，这是基于柴油发动机的高压缩比。
[0005]近年来，发动机进一步包括涡轮增压器和中间冷却器以便获得更高的输出。
[0006]如上所述，包括涡轮增压器的发动机通过涡轮增压器的压缩机吸取并且压缩废气或外部空气，并且向发动机侧供应此时产生的增压空气(高温压缩空气)。
[0007]然而，快速压缩的空气吸收涡轮增压器的热量和在压缩期间产生的热量，而且空气的密度下降，导致在发动机燃烧室中的增压效率恶化。因此，为了获得高密度而通过使用中间冷却器来冷却增压空气，导致更多的空气被发动机燃烧室吸入以获得更高的输出。
[0008]同时，正在进行在包括涡轮增压器的发动机的发动机RPM的中低速范围内降低燃料消耗并且提高输出扭矩的研究，而且制作铝的涡轮机外壳和冷却涡轮机外壳的研究也正在进行之中。
[0009]公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0010]本发明的各个方面致力于提供一种这样的发动机系统，其在发动机rpm所展现的预定的中低速范围内降低燃料消耗并且提高输出扭矩，并且有效地将在具有涡轮增压器的发动机中的铝涡轮机外壳冷却。
[0011]在本发明的一个方面中，一种具有涡轮机外壳的发动机系统可以包括进气路线控制阀、第二进气线路、排气路线控制阀、涡轮增压器、涡轮机外壳、电子水泵以及控制器；进气路线控制阀安装在第一进气线路上，第一进气线路将外部空气供应到附接到汽缸体的进气歧管；第二进气线路绕过所述进气路线控制阀；排气路线控制阀安装在第一排气线路上，从附接到汽缸体的排气歧管排出的废气在第一排气线路上流动；涡轮增压器可以包括:涡轮机和压缩机，涡轮机由经过第二排气线路的废气驱动，第二排气线路绕过排气路线控制阀；压缩机将在第二进气线路上流动的进气空气泵送；涡轮机外壳安装有涡轮机并且由铝合金制成；电子水泵将在涡轮机外壳中循环的冷却水泵送；控制器根据运行条件来控制进气路线控制阀、排气路线控制阀以及电子水泵。
[0012]当冷却水在中间冷却器、涡轮机外壳和排气路线控制阀中循环时，冷却水将中间冷却器、涡轮机外壳和排气路线控制阀冷却。
[0013]在关闭发动机之后，控制器将冷却水循环到涡轮机外壳预定的时间。
[0014]在打开发动机之后，控制器不将冷却水循环到涡轮机外壳预定的时间。
[0015]涡轮机外壳整合地形成于汽缸体的排气歧管中并且与汽缸体的排气歧管分开地联接。
[0016]排气歧管整合地形成于汽缸体中或者与汽缸体分开地联接。
[0017]在汽缸体中循环的冷却线路与在涡轮机外壳中循环的冷却线路彼此分开，而且散热器的冷却线路被分开。
[0018]该系统可以进一步包括轴和轴承外壳；轴将在涡轮增压器中的涡轮机与压缩机连接；轴承外壳可旋转地支撑轴，其中冷却水在涡轮机外壳和轴承外壳中循环。
[0019]根据本发明的示例性实施方式，在现有自然空气进气式汽油发动机中设定的rpm或更小处(低速范围)，通过使用涡轮增压器来额外地喷射空气以在低速范围内提高扭矩，从而提升了燃料效率。
[0020]因为涡轮增压器在设定的发动机rpm处使用，所以涡轮机外壳可以由铝制成而且通过使冷却水在涡轮机外壳上流动来冷却涡轮机外壳，从而降低了总的生产成本和发动机的总重量。
[0021]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的【具体实施方式】，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明的示例性实施方式的具有铝涡轮机外壳的发动机系统的示意性构造图。
[0023]图2是根据本发明的示例性实施方式的具有铝涡轮机外壳的发动机系统的局部示意性构造图。
[0024]图3是示出在根据本发明的示例性实施方式的具有铝涡轮机外壳的发动机系统中的冷却水的流动的流程图。
[0025]应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0026]在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部件。
【具体实施方式】
[0027]现在将具体参考本发明的各个实施方式，在附图中和以下的描述中示出这些实施方式的实例。虽然本发明与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性【具体实施方式】，也涵盖包含于如权利要求书限定的本发明的实质和范围内的各种变化、改变、等同和其他【具体实施方式】。
[0028]下面将参考附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。
[0029]图1是根据本发明的示例性实施方式的具有铝涡轮机外壳的发动机系统的示意性构造图。
[0030]参考图1，该发动机系统包括空气清洁器箱100、第一进气线路120、第二进气线路105、节流阀体130、进气歧管135、汽缸体140、喷射器142、排气歧管145、第一排气线路152、排气路线控制阀150、催化器155、中间冷却器115、第二排气线路160、涡轮增压器110、以及控制器(ECU) 10。
[0031 ] 第二进气线路105绕过进气路线控制阀125，并且在空气清洁器箱100分支并通过涡轮增压器110的压缩机和中间冷却器115与第一进气线路120接合。
[0032]节流阀体130布置在第一进气线路120与第二进气线路105接合的点。这里，第二进气线路105没有从空气清洁器箱100分支而是可以在第一进气线路120分支。
[0033]第一排气线路152在排气歧管145分支，而且排气路线控制阀150和催化器155依次布置在第一排气线路152上。
[0034]第二排气线路160绕过排气路线控制阀150，而且第二排气线路160在排气歧管145分支以与第一排气线路152在排气路线控制阀150与催化器155之间接合。这里，第二排气线路160没有在排气歧管145分支，而是可以在第一排气线路152分支。
[0035]在本发明的示例性实施方式中，在控制器10关闭进气路线控制阀125时，进气空气通过涡轮增压器I1的压缩机和中间冷却器115从第二进气线路105供应到进气歧管135。
[0036]而且，在控制器10打开进气路线控制阀125时，进气空气通过第一进气线路120和节流阀体130供应至汽缸体140的燃烧室。
[0037]当控制器10将排气路线控制阀150完全打开时，废气通过第一排气线路152的催化器排出到外部，而当排气路线控制阀150关闭时，废气通过第二排气线路160驱动涡轮增压器的涡轮机并且通过催化器155排出到外部。
[0038]控制器10可以通过控制排气路线控制阀150的打开角度来控制涡轮增压器110的驱动，通过比如加速度传感器和制动传感器来感测发动机的运行条件和驾驶员的需求以计算需求扭矩，以及通过控制排气路线控制阀150和喷射器142来喷射燃料。
[0039]在本发明的示例性实施方式中，在现有自然进气式汽油发动机中，在等于或小于预定值的低速范围内，空气额外通过使用涡轮增压器110来供应以便在低速处提高扭矩；而且在等于或大于预定值的高速范围内，自然进气式的性能可以得到维持而不需涡轮增压器110的帮助。
[0040]而且，涡轮增压器110的能力的特征在于，基于经过压缩机的空气流量的空气流量系数等于或小于2，此处，空气流量系数=经过压缩机的最大空气流量(kg/h)/排气量(L)。
[0041]此外，由涡轮增压器110来增压可以只在设定的发动机rpm或更少处执行，此处在自然进