[发明专利]带有表面不连续性的涡轮机轮毂以及结合有其的涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有表面不连续性的涡轮机轮毂以及结合有该涡轮机轮毂的涡轮增压器。

背景技术

当今内燃发动机必须满足消费者和政府监管机构所要求的愈来愈严格的排放标准和效率标准。因此，汽车制造商和供应商在改善内燃发动机的运行的研究和开发技术中耗用大量精力和资金。涡轮增压器是发动机开发的尤为使人感兴趣的一个领域。

涡轮增压器使用普通情况下浪费掉的排气能量来驱动涡轮机。涡轮机被安装到一个本身又驱动压缩机的轴上。涡轮机将排气的热能和动能转换成驱动压缩机的旋转动力。涡轮增压器的目的是通过增大进入发动机的空气的密度来提高发动机的容积效率。压缩机吸入周围空气并且将其压缩到进气歧管中并且最终到汽缸中。因此，在每个进气冲程上有更大量的空气进入这些汽缸。

涡轮机能将排气热能转换为旋转动力的效率越高并且压缩机可以将空气推入发动机中的效率越高，发动机的总性能就越高。相应地，希望的是设计出尽可能高效的涡轮机和压缩机。然而，在传统涡轮机和压缩机设计中由于紊流和泄露而固有地存在各种损失。

虽然传统的涡轮增压器压缩机和涡轮机设计已经以将效率最大化为目标进行了开发，但仍在压缩机和涡轮机效率方面需要进一步的进步。

发明内容

在此提供了一种包括涡轮机轮毂的涡轮增压器涡轮机叶轮，其中该轮毂包括至少一个环圆周延伸的表面不连续特征，该表面不连续特征可操作来激励与该轮毂相关联的流体流的边界层。多个环圆周间隔开的叶片从该轮毂径向地延伸。

在此描述的技术的某些方面，该涡轮机叶轮可以包括多个环圆周延伸的表面不连续特征。在一个实施例中，该环圆周延伸的表面不连续特征是处于肋条的形式。该环圆周延伸的肋条可以围绕该轮毂的整个圆周延伸。在其他实施例中，该环圆周延伸的表面不连续特征是处于凹槽的形式。

在此描述的技术的其他方面，涡轮增压器涡轮机叶轮包括一个涡轮机轮毂，该涡轮机轮毂带有从该涡轮机轮毂径向地延伸的多个环圆周间隔开的叶片，该涡轮机轮毂具有在相邻叶片之间延伸的一个轮毂表面。该涡轮机叶轮还包括在该表面上的至少一个表面不连续特征。在一个实施例中，该表面不连续特征是处于突出部的形式。在其他实施例中，该突出部可以处于在相邻叶片之间的肋条的形式或者该表面不连续特征可以处于陷窝的形式。该表面不连续特征还可以处于在相邻叶片之间延伸的凹槽的形式。

在此还设想了，涡轮增压器包括一个包含压缩机护罩和涡轮机护罩的壳体。该涡轮增压器还包括一个压缩机叶轮和一个涡轮机叶轮。该压缩机叶轮包括一个压缩机轮毂和从该压缩机轮毂径向地延伸的多个环圆周间隔开的压缩机叶片。该涡轮机叶轮包括一个涡轮机轮毂以及从该涡轮机轮毂径向地延伸的多个环圆周间隔开的叶片，该涡轮机轮廓具有在相邻叶片之间延伸的一个轮毂表面。该涡轮机叶轮还包括在该涡轮机轮毂表面上的至少一个表面不连续特征。在一个实施例中，该压缩机轮毂具有在相邻压缩机叶片之间延伸的一个压缩机轮毂表面、以及在该压缩机轮毂表面上的至少一个压缩机表面不连续特征。

在考虑此处的详细说明和附图之后，带有表面不连续特征的涡轮机轮毂以及结合有该轮毂的涡轮增压器的这些和其他方面将变得清楚。然而，应当理解的是，本发明的范围应当由所提出的权利要求书来确定而不是由给出的主题是否解决该背景部分中指出的任何或所有问题或者包括在此概述中引用的任何特征或方面来确定。

附图说明

通过参照以下附图来说明带有表面不连续特征的涡轮机轮毂以及结合有该轮毂的涡轮增压器的非限定性的和非穷举的实施例（包括优选的实施例），其中贯穿不同视图，相同的参考数字表示相同的部分，除非另外指明。

图1是根据一个示例性实施例的涡轮增压器的截面中的侧视图；

图2是根据第一示例性实施例的涡轮机叶轮的透视图；

图3是图2所示的涡轮机叶轮的放大的局部透视图；

图4是根据第一示例性实施例的压缩机叶轮的透视图；

图5是图4所示的压缩机叶轮的放大的局部透视图；

图6是代表了图3所示的涡轮机叶片之一的侧视图图解；

图7A至7D是围绕图6中的线7-7截取的涡轮机叶片的局部截面，示出了不同的边缘离隙构型；

图8是根据一个示例性实施例表示出涡轮机叶轮与涡轮机护罩的内表面之间的界面的一个透视图；

图9是根据一个示例性实施例表示出压缩机叶轮与压缩机护罩的内表面之间的界面的一个透视图；