[发明专利]多级涡轮增压器安排

说明书

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种多级涡轮增压器安排。

在图11A和图11B中展示了这样一种已知的涡轮增压器安排。

所展示的实例是一种具有一个高压级5和一个低压级6的两级涡轮增压器安排，该高压级和低压级在各自情况下被设计为带有一个涡轮机并带有一个压缩机的常规排气涡轮增压器。在此，高压级5被指定一个高压旁路阀门1并且低压级6被指定一个低压旁路阀门2。已知的多级涡轮增压器安排是以通常的方式通过一个排气管线而联接到一台内燃发动机的一个汽缸盖8的一个排气歧管9上。如在图11A中还示出的，该高压压缩机配备有一个高压压缩机旁路7。

在这种已知的涡轮增压器安排中，从汽缸盖8流出的气体被引入非冷却的排气歧管9中。排气于是被分成流动经过高压级5的涡轮机的一个部分以及旁路通过该高压级5并且直接流动到低压级6的涡轮机的一个部分。被转向的排气流的这个部分是由旁路阀门1控制。低压级6的涡轮机同样可以被旁路通过。为此目的，可以打开旁路阀门2以使排气流被引导通过该低压级的涡轮机并且直接流动进入一个后处理装置4中。新鲜空气进入低压级6的压缩机中进行压缩、并且然后流动经过高压级5或者经由旁路7而旁路通过高压级5的压缩机、并且然后流动进入该发动机的汽缸盖中。

在这种已知的安排中，排气歧管9、高压级5的涡轮机、包括该旁路阀门或废气门阀2的低压级6的涡轮机、以及旁路阀门1是由耐高温钢或铸铁生产的。

由于在这种已知的安排中的情况是调节的两级涡轮增压器系统的所有气体侧部件都必须由耐高温钢或铸铁生产，铸造和机加工所述部件是困难和昂贵的。

在此，不可能通过简化或者甚至免除在热气体侧的这些调节阀门来降低生产成本，这是因为这样将同样导致配备有该涡轮增压器安排的发动机的性能和燃料消耗特性的退化。

尤其是由于对燃油消耗特性的不利影响，产生降低的最大可容许的排气峰值温度的廉价材料是不可接受的。

尽管在图11A和图11B中以简化形式展示的涡轮增压器安排不仅可以用在柴油发电机中而且可以用在汽油发动机中，然而这样一种使用是与上述的技术问题以及相关联的成本问题是对立的。

因此本发明的一个目的是提供根据权利要求1的前序部分的一种多级涡轮增压器安排，该多级涡轮增压器安排具有暴露于低温水平的多个旁路阀门部件，因此允许更广泛地应用具有同时降低的生产成本的涡轮机安排。

所述目的是通过权利要求1的这些特征来实现的。

由于提供了一个（直接或间接）冷却的壳体模块，有可能使暴露在热排气中的这些旁路阀门中的至少一个（但优选是两个）重新定位到该壳体模块的冷却的区域中，这样使得将阀门致动器连接到阀瓣上的这些轴现在是在这个冷却的壳体模块中延伸。此外这样产生的优点是由于这些部件所暴露在的温度降低，对于这些旁路阀门元件的材料成本而言可以获得相当大的减少。此外，相对于现有技术，这个整体系统布局更简单并且更清楚。具体地说，特别有可能的是可以使有待被容纳在一个模块（壳体模块）中的所有阀瓣以及该一个或多个涡轮机壳体的尺寸最小化，这是因为在根据本发明的涡轮增压器中对于集成在该涡轮机壳体中的一个废气门通道而言没有严格的需要。

多项从属权利要求涉及本发明的多个有利优化。

从以下基于附图的多个示例性实施例的说明中将显现出本发明的进一步的细节、优点和特征，在附图中：

图1A、图1B示出了根据本发明的涡轮增压器安排的一个第一实施例的多个示例性高度简化的图解展示；

图2A、图2B示出了根据本发明的涡轮增压器安排的第二实施例的对应于图1A、图1B的多个图示；

图3、图4示出了根据图1A、图1B以及图2A、图2B的涡轮增压器安排的多种示例性高度简化的结构设计；

图5至图10示出了根据本发明的涡轮增压器安排的另外的设计变体的对应于图1B和图2B的多个图示，并且

图11A、图11B示出了根据现有技术的一种涡轮增压器安排的对应于图1A、图1B的图示。

图1A和图1B示出了根据本发明的一种多级涡轮增压器安排的一个第一实施例，在该实施例中该安排被设计为一种两级涡轮增压器安排TLA。

该涡轮增压器安排TLA具有带一个高压涡轮机15A和一个高压压缩机15B的一个高压级15。高压级15被指定了在一个旁路管线11A中的一个第一旁路阀门11。