[发明专利]一种周向非对称的喷嘴环及设计方法、蜗壳和涡轮增压器

说明书

本发明公开了一种周向非对称的喷嘴环及设计方法、蜗壳和涡轮增压器，周向非对称的喷嘴环包括：喷嘴环主体，所述喷嘴环主体用于安装于蜗壳主体上，并且所述喷嘴环主体为圆环结构；叶片，所述叶片沿所述喷嘴环主体的周向分布，所述叶片包括第一叶片、第二叶片和第三叶片，所述第一叶片和所述第二叶片均与所述喷嘴环主体的外缘贴合，并且所述第一叶片和所述第二叶片分别与所述蜗壳主体的一个蜗舌贴合；所述第三叶片分布在所述第一叶片和所述第二叶片之间；且所述第三叶片的倾斜角度不同。通过将第三叶片的倾斜角度设置为不同，按照实际蜗壳流出的气流角度调整第三叶片的倾斜角度，使喷嘴环损耗更低，有利于提高涡轮增压器的效率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种周向非对称的喷嘴环及设计方法、蜗壳和涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器主要包括压气机和涡轮两部分，其中，压气机主要包括压气机叶轮、扩压器和压气机蜗壳；涡轮部分主要包括蜗壳、蜗壳喷嘴和涡轮机叶轮；而蜗壳喷嘴的喷嘴环包括喷嘴环主体和设置于喷嘴环主体上的喷嘴环叶片。

涡轮增压器：是一种空气压缩机，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮旋转，对空气进行压缩来增加进气量。

发动机工作过程中，排出的废气首先经过涡轮壳，而目前大部分的涡轮壳形状为圆形或椭圆形，受涡轮壳形状的影响，流体经过涡轮壳后，其速度及方向在周向上分布不均匀。

目前喷嘴环的喷嘴环叶片在周向上对称分布，不管喷嘴环叶片如何优化设计，必然会存在几个喷嘴环叶片与流出涡轮壳的流体方向不匹配，在这几个叶片处必然会产生损耗，造成能量损失，影响涡轮增压器的效率。

具体的，参照图1可知，喷嘴环叶片周向上的叶片对称分布，会导致喷嘴环入口处出现涡旋（图1中圆环圈出的位置），而涡旋会造成能量损耗。

因此，如何降低能量损失，以提高涡轮增压器的效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种周向非对称的喷嘴环，降低能量损失，以提高涡轮增压器的效率。此外，本发明还提供了一种具有上述周向非对称的喷嘴环的蜗壳和涡轮增压器。另外，本发明还提供了一种上述周向非对称的喷嘴环的设计方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种周向非对称的喷嘴环，包括：

喷嘴环主体，所述喷嘴环主体用于安装于蜗壳主体上，并且所述喷嘴环主体为圆环结构；

叶片，所述叶片沿所述喷嘴环主体的周向分布，所述叶片包括沿同一倾斜方向倾斜布置的第一叶片、第二叶片和第三叶片，所述第一叶片和所述第二叶片均与所述喷嘴环主体的外缘贴合，并且所述第一叶片和所述第二叶片分别与所述蜗壳主体的一个蜗舌贴合；

所述第三叶片分布在所述第一叶片和所述第二叶片之间；

且所有的所述第三叶片与所述喷嘴环主体的内缘的切线的夹角不同。

优选的，上述的周向非对称的喷嘴环中，所述第三叶片与所述喷嘴环主体的外缘具有间隙，且所述第三叶片的长度小于所述第一叶片长度且小于所述第二叶片的长度。

优选的，上述的周向非对称的喷嘴环中，所述第一叶片和所述第二叶片相对于所述喷嘴环主体的内缘的倾斜角度相同，且所述第一叶片和所述第二叶片呈中心对称布置。

优选的，上述的周向非对称的喷嘴环中，所述第一叶片和所述第二叶片连线的两侧均分布有所述第三叶片。

优选的，上述的周向非对称的喷嘴环中，所述叶片的长度方向和所述叶片的宽度方向的交叉点和所述叶片的尾缘中点的连线与所述喷嘴环主体的竖直方向对称轴的夹角为叶片角度A_i，沿所述喷嘴环主体的第一方向，所述叶片的叶片角度依次为：