專利名稱：發動機組件及其形成方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃發動機組件和形成該組件的方法，更具體地，涉及一種發動機、渦輪增壓器和排氣系統組件和形成該組件的方法，再更具體地，涉及一種氣缸蓋、渦輪機和排氣導管組件和形成該組件的方法。
背景技術：
內燃發動機，例如用于各種機動車輛的內燃發動機，經常要求對發動機艙中大量的車輛部件和系統進行緊湊的布置。這經常要求在組裝過程期間對這些部件和系統進行緊密和緊湊的布置以及同步化的互連附接。該布置在組裝過程以及以后使用中帶來挑戰，此時可能會需要拆卸和修理或置換和重新組裝。例如，在一些情況下兩個或更多部件必須互相組裝到彼此上，其中該組裝要求若干部件和相關聯的接頭同時對準和安裝，此時需要多于一個的操作人員的動作來執行所述對準和安裝，但是在組件封體中沒有足夠的空間容納多于一個操作人員來進行工作。在這樣的情況下，部件的設計和組裝過程必須適宜通過單個操作員裝配。因此，期望提供包括多個部件并且適合于通過單個人力組裝操作員對準和裝配部件的發動機組件。
發明內容
在本發明的一個示例性實施例中，公開了一種發動機組件。所述發動機組件包括氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和布置成靠近排氣端口的排氣端口安裝凸緣。該組件還包括具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，該渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且通過該渦輪機殼體將排氣流流體地傳送到所述渦輪機出口，所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，該渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與該排氣端口安裝凸緣處于密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣。該組件還包括排氣導管，該排氣導管包括排氣導管進口，該排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，該排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在渦輪機出口凸緣上并與渦輪機出口凸緣處于密封接合。所述組件還包括布置于排氣導管和氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于靠近渦輪機出口的渦輪機殼體和靠近排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準，以及第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合。另外，所述組件包括夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣，其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，而第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭。在本發明的另一個示例性實施例中，一種形成發動機組件的方法，所述組件包括 氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和靠近所述排氣端口布置的排氣端口安裝凸緣；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，所述渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且將排氣流通過渦輪機殼體流體地傳送到所述渦輪機出口，所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，所述渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與排氣端口安裝凸緣密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣；排氣導管，所述排氣導管包括排氣導管進口，所述排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，所述排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在所述渦輪機出口凸緣上并與所述渦輪機出口凸緣密封接合；布置在所述排氣導管和所述氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于緊鄰渦輪機出口的渦輪機殼體和緊鄰排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準；第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合；以及夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣，其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭；使用單個裝配員。所述方法包括可拆卸和可密封地安裝渦輪機進口安裝凸緣到排氣端口安裝凸緣；使用第一組裝幫助件以形成可滑動接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上；使用第二組裝幫助件以形成在渦輪機殼體和排氣導管之間的可活動接頭并且將渦輪機出口凸緣可活動地對準并安裝于排氣導管進口凸緣上；使用第三組裝幫助件以導向地接合渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣；圍繞渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣周緣地布置夾具；充分地緊固第二組裝幫助件以在渦輪機殼體和排氣導管之間形成不可活動的接頭；緊固夾具以在渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣之間形成密封接頭；以及緊固第一組裝幫助件以形成固定接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上。本發明的上述特征和優點及其他特征和優點從下面結合附圖對本發明的詳細說明中顯見。本發明還提供下列解決方案1、一種發動機組件，其包括氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和靠近所述排氣端口布置的排氣端口安裝凸緣；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，所述渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且將排氣流通過渦輪機殼體流體地傳送到所述渦輪機出口，所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，所述渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與排氣端口安裝凸緣密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣；排氣導管，所述排氣導管包括排氣導管進口，所述排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，所述排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在所述渦輪機出口凸緣上并與所述渦輪機出口凸緣密封接合；布置在所述排氣導管和所述氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于緊鄰渦輪機出口的渦輪機殼體和緊鄰排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準；第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合；以及夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣， 其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭。2、如解決方案1所述的發動機組件，其特征在于，所述第三組裝幫助件包括布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的一個上的周緣軸向突出導向部和布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的另一個上的匹配的沉孔。3、如解決方案1所述的發動機組件，其特征在于，所述第二組裝幫助件包括軸向延伸的螺桿，其靠近渦輪機出口安裝凸緣附接到渦輪機殼體并且朝排氣導管突出，并且配置為用于與排氣導管對準接合以及與排氣導管的附接；以及附接于排氣導管的渦輪機支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且預定位排氣導管安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣以便密封接合的鉆孔；以及配置為將所述支架牢固到螺桿的螺母。4、如解決方案1所述的發動機組件，其特征在于，所述第一組裝幫助件包括從氣缸蓋伸出的螺桿或進入到氣缸蓋中的螺紋鉆孔中的一個；附接于排氣導管的蓋支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且靠近所述氣缸蓋預定位排氣導管的鉆孔；以及用于附接到螺桿的螺母或用于附接到螺紋鉆孔的螺栓中的一個，配置為將支架固定到氣缸蓋。5、如解決方案4所述的發動機組件，其特征在于，蓋支架包括槽，其配置為使得排氣導管能夠相對于氣缸蓋可滑動的運動以靠近氣缸蓋預定位排氣導管。6、如解決方案2所述的發動機組件，其特征在于，其還包括第一墊圈，其布置在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間并且有助于渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的密封接合。7、如解決方案6所述的發動機組件，其特征在于，突出導向部和沉孔嵌套成消除通過其的排氣流直接沖擊第一墊圈。8、如解決方案1所述的發動機組件，其特征在于，夾具包括防轉動的特征件。9、如解決方案8所述的發動機組件，其特征在于，所述防轉動的特征件包括配置為接合渦輪機殼體的軸向延伸的柄腳。10、如解決方案1所述的發動機組件，其特征在于，其還包括布置在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間的第二墊圈。11、一種形成發動機組件的方法，所述組件包括氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和靠近所述排氣端口布置的排氣端口安裝凸緣；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，所述渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且將排氣流通過渦輪機殼體流體地傳送到所述渦輪機出口， 所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，所述渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與排氣端口安裝凸緣密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣；排氣導管，所述排氣導管包括排氣導管進口，所述排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，所述排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在所述渦輪機出口凸緣上并與所述渦輪機出口凸緣密封接合；布置在所述排氣導管和所述氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于緊鄰渦輪機出口的渦輪機殼體和緊鄰排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準；第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合；以及夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣，其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭；使用單個裝配員，包括可拆卸和可密封地安裝渦輪機進口安裝凸緣到排氣端口安裝凸緣；使用第一組裝幫助件以形成可滑動接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上；使用第二組裝幫助件以形成在渦輪機殼體和排氣導管之間的可活動接頭并且將渦輪機出口安裝凸緣可活動地對準并安裝于排氣導管進口安裝凸緣上；使用第三組裝幫助件以導向地接合渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣；圍繞渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣周緣地布置夾具；充分地緊固第二組裝幫助件以在渦輪機殼體和排氣導管之間形成不可活動的接頭；緊固夾具以在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間形成密封接頭； 以及緊固第一組裝幫助件以形成固定接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上。12、如解決方案11所述的方法，其特征在于，第一組裝幫助件包括從氣缸蓋伸出的螺桿或進入到氣缸蓋中的螺紋鉆孔中的一個；附接于排氣導管的蓋支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且靠近所述氣缸蓋預定位排氣導管的鉆孔；以及用于附接到螺桿的螺母或用于附接到螺紋鉆孔的螺栓中的一個，配置為將支架固定到氣缸蓋，其中使用第一組裝幫助件以形成可滑動的接頭并且將排氣導管固定到氣缸蓋上包括將到螺桿的螺母或者到螺紋鉆孔的螺栓中的一個充分地手指緊固，以使支架牢固到氣缸蓋上并且形成可滑動接頭。13、如解決方案11所述的方法，其特征在于，第二組裝幫助件包括軸向延伸的螺桿，其靠近渦輪機出口安裝凸緣附接到渦輪機殼體并且朝排氣導管突出，并且配置為用于與排氣導管對準接合以及與排氣導管的附接；以及
附接于排氣導管的渦輪機支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且預定位排氣導管安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣以便密封接合的鉆孔；以及配置為將所述支架牢固到螺桿的螺母，其中使用第二組裝幫助件以形成在渦輪機殼體和排氣導管之間的可滑動接頭，并且將渦輪機出口凸緣可活動地對準并布置在排氣導管進口凸緣上包括將螺母充分地手指緊固到螺桿以使支架牢固到渦輪機殼體并且形成可滑動接頭。14、如解決方案11所述的方法，其特征在于，第三個組裝幫助件包括布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的一個上的周緣軸向突出導向部和布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的另一個上的匹配的沉孔，其中使用第三組裝幫助件以導向地接合渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣包括將突出導向部插入到沉孔中。15、如解決方案11所述的方法，其特征在于，其還包括在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間布置第一墊圈。16、如解決方案15所述的方法，其特征在于，突出導向部和沉孔嵌套成以消除通過其的排氣直接沖擊第一墊圈。17、如解決方案11所述的方法，其特征在于，在使用第二組裝幫助件之前夾具圍繞渦輪機出口安裝凸緣或排氣導管進口安裝凸緣中的一個周緣地布置。18、如解決方案11所述的方法，其特征在于，夾具包括防轉動特征件，其在緊固夾具以在渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣之間形成密封接頭期間限制所述夾具的轉動。19、如解決方案18所述的方法，其特征在于，防轉動特征件包括在緊固期間接合渦輪機殼體以限制夾具轉動的軸向延伸柄腳。20、如解決方案11所述的方法，其特征在于，其還包括在可拆除并且可密封地安裝渦輪機進口安裝凸緣和排氣端口安裝凸緣之前，在渦輪機進口安裝凸緣和排氣端口安裝凸緣之間布置第二墊圈。
通過下面參照附圖對僅作為示例的實施例的詳細說明，其他目的、特征、優點和細節呈現，附圖中圖1是本文公開的氣缸蓋、渦輪機和排氣導管組件的示例性實施例中采用的氣缸蓋的透視圖；圖2是本文公開的氣缸蓋和渦輪機子組件的示例性實施例的透視圖；圖3A是本文公開的夾具的示例性實施例；圖;3B是本文公開的夾具的第二示例性實施例；圖4是本文公開的氣缸蓋、渦輪機和夾具子組件的示例性實施例的透視圖；圖5是本文公開的排氣導管的示例性實施例；圖6是圖4的子組件和預定位并對準用于組裝到其上的圖5的排氣導管的透視圖；圖7是圖6的頂部透視圖，其中排氣導管可移動地附接于氣缸蓋；圖8是圖7的子組件的前面透視圖9是圖7的子組件的前面透視圖，其中排氣導管已經移動成與渦輪機接合并且已附接到渦輪機；圖10是圖9的子組件的頂透視圖；圖11是本文公開的氣缸蓋、渦輪機和排氣導管組件的示例性實施例的前面透視圖；圖12是圖11的組件的側透視圖；圖13是圖12的組件沿剖線13-13的剖視圖；圖14是本文公開的氣缸蓋、渦輪機和包括排氣墊圈的排氣導管的組件的第二示例性實施例的剖視圖；以及圖15是本文公開的形成發動機組件的方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式下面的說明本質上僅是示例性的，并且不意于限制本發明公開內容、其應用及使用。應該理解到，在整個附圖中，對應的參考標記表示相似或對應的部件和特征。渦輪增壓器正得到日益廣泛的應用以滿足發動機功率輸出、效率、封裝及其他要求。采用渦輪增壓器的車輛經常要求排氣系統同時組裝到發動機和渦輪增壓器。對于渦輪增壓器和排氣系統相對于發動機的某些構造，例如，當渦輪增壓器和到排氣系統的連接部位于發動機的一側時，具體地說位于氣缸蓋的一側時，與渦輪增壓器和排氣系統連接部位于發動機頂部或者位于相對的氣缸排之間的情況相比，該組裝尤其存在問題。這樣的氣缸蓋、渦輪增壓器和排氣系統構造通常緊湊并且具有非常受限的空間封體來供操作員在密封它們之間的連接時對準這些部件。它們要求同時地做出超越通過單個操作人員可進行的多個連接，但是沒有提供足夠的空間封體來供多于一個的操作人員來進行這些連接，或者否則第二個操作人員的介入是不合期望的。參見圖1-14、根據本發明的示例性實施例，公開了一種包括發動機20、渦輪增壓器30和排氣系統40的組件10 (圖12-14)，其中排氣系統40可以通過單個操作員(未示出)同時地附接于渦輪增壓器30和發動機20。更具體地，組件10包括發動機20、氣缸蓋 22、渦輪增壓器30渦輪機32和排氣導管42，其中渦輪機32和排氣導管42密封連接在一起并且通過經由夾具60的第一排氣導管接頭62 (圖9-14)處于流體連通，排氣導管42通過接頭87 (圖11和1 機械地固定到氣缸蓋22、通過接頭89 (圖13和14)固定到渦輪機 32。參見圖1，公開了一種包括氣缸蓋22的內燃發動機20。氣缸蓋22包括排氣端口 26。排氣端口沈可以關聯成與發動機20的一個或多個氣缸(未示出)流體連通。排氣端口 26還可以，選擇地，與與發動機20的一個或多個氣缸流體連通的中間排氣歧管(未示出)相關聯，例如適于接收來自多個氣缸的排氣流的歧管。氣缸蓋22或者采用時中間排氣歧管，還包括圍繞排氣端口沈的排氣端口安裝凸緣觀以便安裝渦輪增壓器30的渦輪機 32(圖2)。安裝凸緣觀可以例如集成適于接納對應的多個螺栓(未示出)的多個螺紋孔 27，或者替代地適于接納對應的多個螺母(未示出)的多個螺桿(未示出)。該氣缸蓋22 還包括向外延伸的螺桿四。該螺桿四充分地向外延伸以接合氣缸蓋或第一支架44并以通過螺母45(圖1 或與本文描述的類似的緊固件附接于支架。螺桿四、氣缸蓋或第一支架44和螺母45包含第一組裝幫助件100 (圖10和12)，其在第一支架44中的槽開口置于螺桿四上并且螺母45通過手指緊固于螺桿四上時，在氣缸蓋22和排氣導管42之間提供可滑動接頭。該接頭后來在完成組件10時可以轉換為固定接頭。替代地，螺桿四可以由配置為接納用于接合和附接氣缸蓋安裝架44的螺栓(未示出)的螺紋鉆孔替代。發動機20 和氣缸蓋22可以由包括各種鑄鐵基合金或鑄鋁合金的任何適宜的材料制成。螺桿四和相關聯的螺母45可以由包括各種等級的高強度鋼或不銹鋼的任何適宜的材料制成。參見圖2-5、渦輪增壓器30包括渦輪機32。渦輪機32包括渦輪機殼體36，所述渦輪機殼體具有包圍在渦輪機進口凸緣38內的渦輪機進口 37。渦輪機殼體36的渦輪機進口凸緣38配置為用于密封接合氣缸蓋22的排氣端口安裝凸緣觀(圖1)并且包括多個在數字上和位置上對應于排氣端口安裝凸緣觀的多個螺紋孔27的安裝凸部25。如所示， 例如在圖13中，渦輪機進口 37與渦輪機蝸殼33內部的內部氣流通道31流體連通，所述渦輪機蝸殼33繼而與渦輪機出口 39流體連通。渦輪機出口 39具有用于附接到排氣導管42 的渦輪機出口凸緣41和周緣軸向向外延伸或突出的導向部43，該導向部配置為接合排氣導管進口 46的沉孔(C0imterb0re)93。該渦輪機殼體36還包括緊鄰渦輪機出口 39的徑向地突出臂47和渦輪機出口凸緣41。所述徑向地突出臂47包括軸向延伸螺桿48，該螺桿 48優選地遠離渦輪機出口 39延伸超出渦輪機出口凸緣41。渦輪機32和排氣導管42配置為使得來自發動機10的排氣流F (圖11)從排氣端口沈進入渦輪機進口 37并穿過渦輪機 32，如上所述，流入到渦輪機出口 39，在此處它離開渦輪機32并穿過排氣導管42進入排氣系統40。根據本文描述的形成組件10的示例性方法200，渦輪增壓器30的渦輪機32通過渦輪機進口凸緣38附接于氣缸蓋22以形成在其之間的密封渦輪機接頭34(圖幻。一旦附接好，根據形成組件10的方法200的示例性實施例，排氣導管保持器或夾具60就擴展并被放置在渦輪機出口凸緣41上，如圖4所示。夾具60的該預定位優選地在附接組件10的其他部件之前完成，以減少為完成靠近渦輪機出口 39放置而必須使夾具張開的量。所述渦輪機殼體36可以由包括各種鑄造鐵基合金材料的任何適當的高溫材料制成。螺桿48和相關聯的螺母49也可以由包括各種等級的不銹鋼的任何適當材料制成。參見圖3A和3B，示出了夾具60的示例性實施例。可以使用配置為提供足夠的夾持力以提供渦輪機32和排氣導管42的密封接合的任何適當夾具，包括配置為提供渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51的密封壓接合以及在渦輪機出口 39和排氣導管進口 46之間密封流體連通的V型帶夾具64。在一個實施例中，V型帶夾具64可以包括V型帶 61，V型帶61徑向地向外凸出并且構造有接納夾緊裝置63例如如圖3A所示的螺栓67和螺母68的鉆孔66(圖4)的相對端65。替代地，所述V型帶夾具64可以包括由兩部分帶70， 其包括內部V型帶72和外部緊固帶74，其中外部帶74包括夾緊裝置63，例如放置于緊固帶74的環端78中并且適于接合回轉端軸套80的回轉端螺桿76，回轉端軸套80放置于緊固帶74的相對的環端82并且通過使螺母84抵靠回轉端軸套的端部86轉動來收緊，如圖 3B所示。參見圖3A和:3B，V型帶夾具64還可以包括防轉動特征件90例如柄腳92，或者其他適當的特征件，其朝徑向地突出臂47向外充分延伸以在V型帶夾具64的V形溝槽69置于渦輪機出口凸緣41之上時防止該特征件轉動越過所述臂。防轉動特征件90可以周緣地布置在夾具60上使得夾緊裝置63定位成為操作員提供緊固該裝置的通道。該夾具60可以由任何適當的高溫材料制成，包括各種等級的鋼，特別是各種等級的不銹鋼。
圖5示出了排氣系統40的一部分。這可以包括排氣系統40的任何適宜的部分， 包括如圖5所示的分立的排氣導管42。盡管示出為分立的排氣導管42，但所述的排氣系統 40和導管42還可以包括排氣部件的導管部，例如過濾器、催化器等等。在圖5的示例性實施例中，所述分立的排氣導管42具有銳角彎頭或基本上L形彎頭的形式；但是，也可以采用任何適當的分立導管形式。排氣導管42包含具有入口端M、排氣導管進口 46和排氣導管進口凸緣51的進口支腿53和具有排出端56、排氣導管出口 57和排氣導管出口凸緣58的出口支腿55。進口支腿53具有基本上U形的渦輪機支架或第二支架59，其在U型基座79 中包括鉆孔52，該鉆孔52適于接納突出臂47的螺桿48以便通過使用螺母49或類似的螺紋緊固件將渦輪機32連接到排氣導管42。渦輪機支架59、螺桿48和螺母49包括第二組裝幫助件110 (圖10-12)，其在第二支架59中的鉆孔52被放置于螺桿48上并且螺母49被手指緊固到螺桿48上時，在渦輪機32和排氣導管42之間提供接頭。出口支腿55具有基本上U形的氣缸蓋支架44，該氣缸蓋支架44包括從U型的基座73伸出的臂71，其基本上平行于進口支腿53延伸并配置為與氣缸蓋22相對并且在其中接納附接到其上的螺桿四。 排氣導管42、渦輪機支架59和氣缸蓋支架44可以由任何適宜的高溫材料制成，包括各種等級的鋼，尤其是各種等級的不銹鋼。如圖6所示，根據形成組件10的方法200，排氣導管42通過操作員緊鄰排氣導管進口 46與渦輪機出口 39、緊鄰氣缸蓋支架44的槽75與向外延伸螺桿四以及緊鄰渦輪機支架59中的鉆孔52與突出臂47的向外延伸螺桿48預定位。如圖7和8所示，根據組件10的方法200，排氣導管42通過下述操作而可移動地和滑動地布置在氣缸蓋22上，S卩將氣缸蓋支架44中的槽75定位于從氣缸蓋22伸出的螺桿四上，隨后將螺母45充分地(例如，近似手指緊固)螺接到螺桿四上以將支架和排氣導管42牢固到氣缸蓋22上，同時還保持支架相對于螺桿四的可活動配置，其中支架通過使用作為導向件的螺桿四自由地沿著槽75來回滑動。排氣導管42上的氣缸蓋支架44和渦輪機支架59的總體設計和位置被設計和選擇為使得在氣缸蓋22上排氣導管42的可活動的配置將渦輪機支架59的鉆孔52軸向對準于從突出臂47伸出的螺桿48。在排氣導管 42的表面上氣缸蓋支架44的位置和槽75的長度選擇為允許支架59的基座79中的鉆孔 52通過到并且與螺桿48接合使得其可以由螺母49來牢固(圖11)。排氣導管42還設計并選擇為使得如上所述在氣缸蓋22上排氣導管42的可活動的配置使緊鄰渦輪機出口 39 的渦輪機殼體36的引導部或導向部43移動成與排氣導管進口 46軸向對準。導向部43包括從渦輪機出口凸緣41的表面軸向延伸的周緣突起部或唇緣。如圖9和10所示，根據形成組件10的方法200，排氣導管42通過作為引導部的氣缸蓋支架44被移動成與渦輪機32和渦輪機殼體36處于就座接合。當導向部43被插入到排氣導管進口 46和排氣導管42的沉孔93中時，其提供渦輪機殼體36和渦輪機出口 39的索引(indexing)。導向部43和沉孔93 (圖13和14)用作第三組裝幫助件120，因為其幫助操作員對準并連接渦輪機32和排氣導管42以在它們之間形成密封接頭62。它們還減少了在渦輪機32和排氣導管未被對準時將渦輪機32和排氣導管形成接觸而使其凸緣的配合面刮蹭、擦刮或以其他方式損害墊圈83表面所造成的對密封件62的損害(例如，破壞墊圈 83的涂層或表面)的可能。此外，在圖14的實施例中，導向部43嵌套在沉孔93中并防止熱排氣直接沖擊墊圈83。雖然未示出，但是技術人員仍將理解到第三組裝幫助件120還可以結合有逆布置，其中導向部被結合到排氣導管進口凸緣上以使其可以被插入到渦輪機出口凸緣的沉孔中。如果V型帶夾具64已經被定位于鄰接于渦輪機出口凸緣41，則其可以隨 V形溝槽69被展開并定位于渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51上，在此處其隨后可以被釋放以允許V形溝槽69接合所述凸緣。替代地，如果V型帶夾具64已經被定位于在渦輪機出口凸緣41上，則其可以隨V形溝槽69被展開并定位于渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51上，在此處其隨后可以被釋放以允許V形溝槽69接合所述凸緣。形成組件10的方法200還可以可選地包括將環狀的高溫墊圈83 (圖14)放置在渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51之間，例如通過在如上所述在將凸緣帶至就座接合之前使墊圈活動到導向部81上(來完成所述放置)。可以采用任何適合的墊圈83或密封件，包括例如各種傳統的可壓縮不銹鋼墊圈或密封件。在如上所述將渦輪機32和排氣導管42就位后，螺母49可以抵靠渦輪機支架59而被螺接到足以固定它們的位置，例如通過使螺母49 抵靠支架手指緊固。如圖11和12所示，一旦如上文所述渦輪機32和排氣導管42就位并牢固到彼此， 則如上所述的接頭可以通過牢固緊固件來形成。在一個示例性實施例中，夾緊裝置60可以緊固成以將密封接頭62牢固在渦輪機出口 39和排氣導管進口 46之間(圖13和14)，例如通過緊固夾緊裝置60到預定的載荷，包括預定的扭矩。這隨后可以將機械接頭89緊固在從突出臂47伸出的螺桿48和渦輪機支架59之間，例如通過緊固螺母49到預定的載荷，包括預定的扭矩。這繼而隨后可以將機械接頭87緊固在從氣缸蓋22伸出的螺桿四和氣缸蓋支架44之間，例如通過緊固螺母45到預定的載荷，包括預定的扭矩。在此所述的接頭可以通過任何預定的順序以上述方式緊固各個部件來形成，并且不意于受上述的順序限制。如圖13所示，在渦輪機32和排氣導管42之間的密封接頭62可以通過將渦輪機出口凸緣41的密封表面85緊固到排氣導管進口凸緣51的密封表面91來形成。這些密封表面可以通過制備好其表面包括在其接合之前機加工或研磨表面來制備以提供密封接合。 替代地，在此所述的墊圈83可以插入到渦輪機出口凸緣41的密封表面85和排氣導管進口凸緣51的密封表面91之間以牢固這些表面的密封接合，如圖14所示。參見圖15，方法200包括可拆卸和可密封地將渦輪機進口安裝凸緣安裝210到排氣端口安裝凸緣，如在此所述。方法200還包括使用220第一組裝幫助件100以形成可滑動的接頭并將排氣導管42布置在氣缸蓋22上，如在此所述。方法200還包括使用230第二組裝幫助件110以在渦輪機殼體36和排氣導管42之間形成可活動接頭并且將渦輪機出口凸緣41可移動地對準并布置在排氣導管進口凸緣51上，如在此所述。所述方法200也包括使用240第三組裝幫助件120以導向地接合于渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51。此外，方法200包括圍繞渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51周緣地布置250 夾具60。該方法還包括充分地緊固260第二組裝幫助件110以在渦輪機殼體和排氣導管之間形成不可活動的接頭。方法200還包括緊固270夾具60以在渦輪機出口凸緣41和排氣導管進口凸緣51之間形成密封接頭62。該方法200還包括緊固280第一組裝幫助件100 以形成固定接頭并將排氣導管42布置在氣缸蓋22上。在此所述的形成組件10的方法200還可以與渦輪增壓器30壓縮機(未示出)的組件(未示出)、進氣系統(未示出)的進氣導管(未示出)和發動機20的氣缸蓋22 —起使用，其中在此對排氣導管42及其構件的參考可被替代成進氣導管，對渦輪機32及其構件的參考可被替代成壓縮機，而對排氣端口 26的參考可以被替代成進氣端口(未示出)。
盡管參照示例性實施例說明了本發明，但本領域技術人員將理解到可以做出各種變換和采取等同物來代替其構件，而不偏離本發明的范圍。另外，根據本發明的教導在偏離本發明的實質范圍內可以做出許多修改以適應具體的情況或者材料。因此，意在本發明不受限于所公開的具體實施例，而是本發明將包括落入到本申請范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種發動機組件，其包括氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和靠近所述排氣端口布置的排氣端口安裝凸緣； 具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，所述渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且將排氣流通過渦輪機殼體流體地傳送到所述渦輪機出口，所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，所述渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與排氣端口安裝凸緣密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣；排氣導管，所述排氣導管包括排氣導管進口，所述排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，所述排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在所述渦輪機出口凸緣上并與所述渦輪機出口凸緣密封接合； 布置在所述排氣導管和所述氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于緊鄰渦輪機出口的渦輪機殼體和緊鄰排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準；第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合；以及夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣，其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭。
2.如權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，所述第三組裝幫助件包括布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的一個上的周緣軸向突出導向部和布置在渦輪機進口安裝凸緣或排氣導管安裝凸緣中的另一個上的匹配的沉孔。
3.如權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，所述第二組裝幫助件包括 軸向延伸的螺桿，其靠近渦輪機出口安裝凸緣附接到渦輪機殼體并且朝排氣導管突出，并且配置為用于與排氣導管對準接合以及與排氣導管的附接；以及附接于排氣導管的渦輪機支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且預定位排氣導管安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣以便密封接合的鉆孔；以及配置為將所述支架牢固到螺桿的螺母。
4.如權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，所述第一組裝幫助件包括 從氣缸蓋伸出的螺桿或進入到氣缸蓋中的螺紋鉆孔中的一個；附接于排氣導管的蓋支架，其具有配置為捕獲所述螺桿并且靠近所述氣缸蓋預定位排氣導管的鉆孔；以及用于附接到螺桿的螺母或用于附接到螺紋鉆孔的螺栓中的一個，配置為將支架固定到氣紅蓋。
5.如權利要求4所述的發動機組件，其特征在于，蓋支架包括槽，其配置為使得排氣導管能夠相對于氣缸蓋可滑動的運動以靠近氣缸蓋預定位排氣導管。
6.如權利要求2所述的發動機組件，其特征在于，其還包括第一墊圈，其布置在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間并且有助于渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的密封接合。
7.如權利要求6所述的發動機組件，其特征在于，突出導向部和沉孔嵌套成消除通過其的排氣流直接沖擊第一墊圈。
8.如權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，夾具包括防轉動的特征件。
9.如權利要求8所述的發動機組件，其特征在于，所述防轉動的特征件包括配置為接合渦輪機殼體的軸向延伸的柄腳。
10.一種形成發動機組件的方法，所述組件包括氣缸蓋，所述氣缸蓋具有排氣端口和靠近所述排氣端口布置的排氣端口安裝凸緣；具有渦輪機的渦輪增壓器，所述渦輪機具有渦輪機殼體，所述渦輪機殼體包括渦輪機進口和渦輪機出口，所述渦輪機進口配置為接收來自排氣端口的排氣流并且將排氣流通過渦輪機殼體流體地傳送到所述渦輪機出口，所述渦輪機進口包括渦輪機進口安裝凸緣，所述渦輪機進口安裝凸緣可拆除地安裝在排氣端口安裝凸緣上并與排氣端口安裝凸緣密封接合，所述渦輪機出口包括渦輪機出口安裝凸緣; 排氣導管，所述排氣導管包括排氣導管進口，所述排氣導管進口配置為接收來自渦輪機出口的排氣流，所述排氣導管進口包括排氣導管進口安裝凸緣，所述排氣導管進口安裝凸緣可拆除地安裝在所述渦輪機出口凸緣上并與所述渦輪機出口凸緣密封接合；布置在所述排氣導管和所述氣缸蓋之間的第一組裝幫助件；第二組裝幫助件，其軸向地布置于緊鄰渦輪機出口的渦輪機殼體和緊鄰排氣導管進口的排氣導管之間并且配置為提供渦輪機出口凸緣和排氣導管進口安裝凸緣的對準；第三組裝幫助件，其繞渦輪機出口和排氣導管進口周緣地布置并且配置為提供渦輪機出口和排氣導管進口的嵌套接合；以及夾具，其配置為用于將排氣導管進口安裝凸緣密封附接到渦輪機出口安裝凸緣，其中所述第一組裝幫助件包括在氣缸蓋和排氣導管之間的接頭，第二組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第一接頭，第三組裝幫助件包括在渦輪機和排氣導管之間的第二接頭；使用單個裝配員，包括可拆卸和可密封地安裝渦輪機進口安裝凸緣到排氣端口安裝凸緣； 使用第一組裝幫助件以形成可滑動接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上； 使用第二組裝幫助件以形成在渦輪機殼體和排氣導管之間的可活動接頭并且將渦輪機出口安裝凸緣可活動地對準并安裝于排氣導管進口安裝凸緣上；使用第三組裝幫助件以導向地接合渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣； 圍繞渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣周緣地布置夾具； 充分地緊固第二組裝幫助件以在渦輪機殼體和排氣導管之間形成不可活動的接頭； 緊固夾具以在渦輪機出口安裝凸緣和排氣導管進口安裝凸緣之間形成密封接頭；以及緊固第一組裝幫助件以形成固定接頭并將排氣導管布置于氣缸蓋上。
全文摘要
本發明涉及發動機組件及其形成方法。具體地，一種發動機組件，包括氣缸蓋、與氣缸蓋流體連接的渦輪增壓器以及與該渦輪增壓器流體連接的排氣導管，以及采用單個組裝員形成該組件的方法，包括將渦輪機安裝于氣缸蓋；使用第一組裝幫助件以在排氣導管和蓋之間形成可滑動接頭；使用第二組裝幫助件以形成位于渦輪機和排氣導管之間的可活動接頭并且對準渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣；使用第三組裝幫助件以導向地接合凸緣；將夾具圍繞渦輪機出口凸緣和排氣導管進口凸緣布置；充分緊固第二組裝幫助件以形成不可活動接頭；緊固該夾具以在凸緣之間形成密封接頭；以及緊固第一組裝幫助件以形成固定接頭。
文檔編號F01N13/08GK102352790SQ201110168929
公開日2012年2月15日 申請日期2011年5月17日 優先權日2010年5月17日
發明者B·J·愛德華茲, C·R·丹尼列維奇, H·巴特斯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司