[发明专利]包括存在具有接连减小值的连续减少流动面积的蜗壳的涡轮机装置

说明书

本发明涉及一种由来自内燃机(2)的废气驱动的涡轮机装置，其中，所述涡轮机装置包括涡轮机壳体(7)、可旋转地布置在涡轮机壳体(7)中的涡轮机叶轮(6)、限定围绕涡轮机叶轮(6)的周边延伸约360°的弯曲流动通道(16)的弯曲蜗壳区段(15a)、以及将废气径向向内从流动通道(16)引导入到涡轮机叶轮(6)的扫掠区域(21)中的内部径向通道(20)。弯曲流动通道(16)具有从在弯曲流动通道(16)的初始角位置(α₁)处的初始面积(A_o)到末端角位置(α₅)沿废气流动方向连续减小的横截面面积(A)。弯曲流动通道(16)的流动面积(A)连续减小，具有从初始角位置(α₁)到位于与初始角位置相距至少270°的角位置(α)的接连减小值。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的涡轮机装置。

背景技术

涡轮机装置可包括布置在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮，所述涡轮机壳体设计有从内燃机接收废气的蜗壳。所述蜗壳包括弯曲流动通道，所述弯曲流动通道经由围绕涡轮机叶轮延伸近360°的内部径向通道将废气分配到涡轮机叶轮。在传统的涡轮机装置中，弯曲流动通道具有一定的横截面面积，所述横截面面积围绕涡轮机叶轮的废气的流动方向中线性减小。传统的涡轮机装置也可以具有线性降低的面积/半径比的蜗壳，其中，半径被定义为相对于蜗壳中的位置的半径。在稳定流动条件期间，这种弯曲流动通道提供围绕涡轮机叶轮的周边的废气的均匀分布和最佳的涡轮机效率。

废气从内燃机经由废气歧管被引导至涡轮增压器的涡轮机。在废气歧管的体积相对于内燃机的缸体积足够小的情况下，废气阀的打开将导致具有高幅度的压力脉冲，其经由废气歧管到达涡轮机叶轮。这种压力脉冲包含对于涡轮机叶轮可用的大部分能量。此脉冲被称为“冲放脉冲(blow down pulse)”并且包含从燃烧中剩余的大部分残余气体能量，因此非常重要的是尽可能有效率地转换成涡轮机中的机械动力以获得内燃机的所有效率。

WO2015/099199示出了一种涡轮机装置，其设置有涡旋区段，所述涡旋区段形成围绕涡轮机叶轮基本上360°延伸的流动通道。流动通道的至少第一四分之一具有比传统流动通道更大的横截面面积减小，在传统流动通道中，横截面面积在面积意义上或面积/半径意义上线性减小。在流动通道的第二半部分中，横截面面积线性减小。

发明内容

本发明的目的是设计一种将废气引导到涡轮机叶轮的流动通道，使得当其接收脉冲废气时，所述涡轮机叶轮提供基本上最佳的效率。

由最初提到的类型的涡轮机装置来实现此目的，所述涡轮机装置的特征在于权利要求1的特征部分中限定的特征。弯曲流动通道的横截面面积在废气的流动方向中从初始角位置到位于与初始角位置相距约360°的末端角位置连续地降低。图可以示出横截面面积作为弯曲流动通道的角位置的函数。此外，流动面积连续降低，但是具有从初始角位置到位于与初始角位置相距至少270°的角位置接连减小值。这意味着所述图在所述角位置之间获得连续的凹形形状。已经进行了测试，证实当脉冲废气被引导到涡轮机叶轮时，通过弯曲流动通道的这种设计提供最佳涡轮机效率是可能的。

根据本发明的实施方式，流动面积连续降低，具有从初始角位置到末端角位置的接连减小值。在这种情况下，横截面面积在整个弯曲流动通道中以接连减小值连续降低。这意味着所述图在初始角位置和末端角位置之间获得连续的凹形形状。