[发明专利]双流涡轮机壳体式涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压并且更具体地涉及用于涡轮增压器的双流式涡轮机。

背景技术

涡轮增压器典型地包括联接至一个安装的可旋转轴的第一端上的一个涡轮机以及联接至该轴的第二端上的一个压缩机。一般该压缩机包括一个由压缩机壳体封装的压缩机叶轮，并且该涡轮机一般包括一个由涡轮机壳体封装的涡轮机叶轮。在使用过程中，内燃发动机产生的排气被用于驱动该涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮进而对该压缩机叶轮提供动力。该压缩机提高进入发动机中的空气的压力，而使得与用自然吸气发动机时总体上可能的情况相比，可以提供更大量的氧气来用于燃烧(这种效果对于通常需要超过化学计量极限的空气-燃料比进行清洁燃烧的柴油发动机而言是尤其有利的)。这种由压缩机提供的压力升高通常被称为“增压”。

涡轮机包括涡轮机壳体，涡轮机壳体被设计用于容纳涡轮机叶轮并且用于将排气流动引入涡轮机叶轮。在一些高负荷(例如，高发动机速度)情况下，如果未加检查，则被提供至涡轮机叶轮的流动排气的能量会迫使压缩机产生比发动机可以安全承受的更大的增压。这种情况被称为“过增压”。

传统地，过增压是通过提供排气旁路或“废气门”来抑制的。该废气门被设计成通过将流动排气的一部分转向离开涡轮机来限制提供至涡轮机叶轮的能量(即，废气旁通)。然而，配备有废气门的涡轮增压器通常是针对低流量条件(例如，低的负荷或发动机速度的条件)确定大小的，从而需要在额定功率下或额定功率附近进行显著的废气旁通。在额定功率下进行废气旁通通常导致燃料经济性差，因为质量流动通过量的损失必须通过涡轮机上的膨胀比的增加来抵消。因此，涡轮机上游的压力升高，这导致了发动机的泵送损失增加。

近来，已经使用可变涡轮机几何形状(VTG)来抑制过增压(VTG还可以用于产生驱动排气回到进气歧管所必须的相反压力梯度，这是被称为“EGR”的柴油机排放策略)。VTG使用被布置在涡轮机壳体中的一组可移动叶片来控制增压，这是通过改变涡轮机壳体的内部空间的几何形状，由此调节被引入涡轮机叶轮的流动排气的压力。尽管有效，但VTG通常是非常复杂的并且需要错综复杂的控制系统。小的移动部件、传感器和控制器的个数使得它们比其他涡轮增压器更昂贵并且更难以维护。

不断在寻求对于更有效的、有成本效益的并且对低负荷和高负荷情况均提供了足够增压控制的适应性的涡轮增压器的改进。

发明内容

在一些方面，本发明的实现方式包括用于涡轮增压器的一种涡轮机壳体。在一些实现方式中，一个涡轮机壳体包括：一个本体，该本体限定了用于与一个流体源进行流体连通的一个入口、以及一个壁，该壁将该入口分为一个外入口和一个内入口；以及被布置在该壳体内的一个流体引导组件，该流体引导组件包括多个叶片，这些叶片在该壳体内界定了一个内蜗壳和一个外蜗壳，该内蜗壳是与该内入口处于流体连通的并且该外蜗壳是与该外入口处于流体连通的，该多个叶片中的每个叶片相对于径向方向以一个相应角度而固定，该多个叶片将流体流动从该外蜗壳引导至该内蜗壳。

在一些方面，该流体引导组件进一步包括被紧固至该本体上的一个引导板。在一些方面，这些叶片各自被紧固至该引导板上。在一些方面，这些叶片各自是与该引导板一体成型的。

在一些方面，这些叶片中的至少一个是相对于该涡轮机叶轮的径向中心以一个选定角度定位的。在一些方面，该选定角度是在约30°与约80°之间。在一些方面，该选定角度是在约40°与约70°之间。在一些方面，该选定角度是在约50°与60°之间。在一些方面，这些叶片各自都是以该选定角度定位的。在一些方面，该选定角度包括一个第一选定角度，并且至少一个其他的叶片是相对于该涡轮机叶轮的径向中心以一个第二选定角度定位的。在一些方面，该选定角度是由延伸经过一个涡轮机叶轮开口的中心点和该叶片的中心点的一条径向线、和延伸经过该叶片的中心点和该叶片的后缘的一条线来测量的。

在一些方面，这些叶片被定位成用于提供相对于涡轮机叶轮的流体流动入射角。在一些方面，该入射角为最大约10°。

在一些方面，各叶片的相应角度被提供用于抑制该叶片上的流体流动分离。

在一些方面，这些叶片中的至少一个包括一个不对称的翼型叶片。

在一些方面，该入口包括一个内部流体通路和一个外部流体通路，并且该内部流体通路是与内蜗壳处于流体连通的。