涡轮机及具有该涡轮机的内燃机制造技术

一种涡轮机(120)包括具有两个气体通道(236)的涡轮机壳体(215)，两个气体通道(236)具有基本相同的流动面积。喷嘴环(238)设置在壳体(215)中且包围涡轮机叶轮(212)设置。喷嘴环(238)包括第一外环和第二外环以及内环(242)，内环(242)设在第一外环和第二外环之间。第一多个叶片和第二多个叶片(246)设在各环之间。第二外环(243)的横截面比所述第一外环(243)的横截面更厚，从而相比于第二外环(243)与所述内环(242)之间形成的流动面积，在所述第一外环(243)与所述内环(242)之间形成的流动面积更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及涡轮增压器涡轮机，且更具体地涉及在内燃机上使用的涡轮增 压器涡轮机。
技术介绍
内燃机被供应有空气和燃料的混合物以用于在发动机内燃烧，这种燃烧产生机械 功率。为了最大化通过此燃烧过程产生的功率，发动机通常装备有涡轮增压进气系统。 涡轮增压进气系统包括具有涡轮机的涡轮增压器，其使用来自发动机的排气以压 缩流入发动机内的空气，从而迫使比自然吸气发动机原本可吸入燃烧室的空气要多的空气 进入发动机的燃烧室。这种增加的空气供应允许燃料供给增加，进而导致发动机功率输出 增加。 发动机的燃料能量转换效率取决于许多因素，包括发动机的涡轮增压器的效率。 先前提出的涡轮增压器设计包括具有形成在它们的壳体中的分开的气体通道的涡轮机。在 这种涡轮机中，两个或更多个气体通道可以形成在涡轮机壳体中并且彼此平行延伸，使得 当排气通过排气收集器或歧管到涡轮机时，保存来自在不同时间点火的单独发动机气缸的 排气脉冲能量波动。这些排气脉冲可以用于改善涡轮机的驱动功能并且增加排气系统的效 率。内燃机还使用各种系统来减少某些化合物和物质，所述化合物和物质是发动机燃 烧的副产物。一个这样的系统（其通常称为排气再循环（EGR))被配置为将经计量及通常 冷却的排气再循环到发动机的进气系统中。以这种方式再循环的燃烧气体具有明显低于新 鲜的进入空气的氧浓度。将再循环气体引入发动机的进气系统且随后引入发动机汽缸导致 在发动机中产生较低燃烧温度，继而减少某些燃烧副产物（诸如包含氧和氮的化合物）的 产生。 在涡轮增压的发动机上使用的EGR系统的一种公知配置通常称为高压EGR系统。 这种高压的命名依据排气再循环于其间的发动机进气系统和排气系统中的位置。在高压 EGR系统（ΗΡ-EGR)中，排气是从涡轮机上游的位置从排气系统移除并且在压缩机下游的位 置被递送至进气系统。在被引入进气系统之后，再循环的排气与燃料和来自压缩器的新鲜 空气混合以形成然后在每个发动机气缸中燃烧的混合物。 在缺少推动EGR气体在发动机的排气系统与进气系统之间流动的专用部件（诸如 栗）的发动机中，EGR气体通过EGR系统的最大可能流速将取决于发动机的排气系统与进 气系统之间的压力差。这种压力差通常称为EGR驱动压力。通常存在这样的情况，即发动 机所需要的EGR气体流量高于基于发动机操作期间所存在的EGR驱动压力所可能存在的。 过去，已经提出了多种解决方案来选择性地调整涡轮增压发动机中的EGR驱动压 力。一种这样的解决方案是使用可变喷嘴或可变几何形状涡轮机。可变喷嘴涡轮机包括设 置在涡轮机叶轮周围的可移动叶片。这些叶片的移动改变涡轮机的有效流速且因此在一个 方面产生增加发动机的排气系统在操作期间的压力的一种限制。发动机的增加的排气压力 导致增加的EGR驱动压力，继而促进发动机中的EGR气体的流动能力增加。 尽管用以增加发动机的EGR气体流动能力的这种以及其它公知解决方案已经成 功并且在过去已经得到广泛使用，但是它们需要使用可变几何形状涡轮机，所述可变几何 形状涡轮机是包括在恶劣环境中操作的移动零件的相对昂贵的装置。此外，由于无法使来 自不同组气缸的流分离，可变几何形状涡轮机通常损坏或者屏蔽发动机的排气流的脉冲能 量，这导致涡轮机效率降低且燃料消耗升高。此外，增加发动机排气回压，具有可变涡轮机 几何形状的燃料经济性益处将易于抵消。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术描述了一种涡轮机。该涡轮机包括：涡轮机壳体，其包括至 少两个气体通道，所述至少两个气体通道具有基本上相同的流动面积，并且设置在分隔壁 的相对侧上；以及涡轮机叶轮，其具有多个叶片。喷嘴环连接到涡轮机壳体并且设置在涡 轮机叶轮周围。喷嘴环具有第一外环和邻近于第一外环设置的内环。内环具有环形形状并 且设置成与分隔壁轴向对准。第二外环邻近于内环设置并且比第一外环具有更厚的横截 面。第一多个叶片固定地设置在第一外环和内环之间，并且在它们之间限定第一多个进口 开口，第一多个进口开口与形成在喷嘴环中并且包围涡轮机叶轮的狭槽流体连通。第二多 个叶片固定地设置在第二外环和内环之间，并且在它们之间限定第二多个进口开口，其与 所述狭槽流体连通。第一多个进口开口共同限定第一流动面积，所述第一流动面积大于由 第二多个进口开口所共同限定的第二流动面积。 在另一方面中，本专利技术描述了一种内燃机。该内燃机包括具有第一进口和第二进 口的分式涡轮机。第一多个气缸连接于第一排气导管，该第一排气导管连接至分式涡轮机 的第一进口。第二多个气缸连接至第二排气导管，该第二排气导管连接于分式涡轮机的第 二进口。平衡阀设置成选择性地将排气从第一排气导管送至第二排气导管，且排气再循环 (EGR)系统包括将第一排气导管与发动机的进气系统选择性地且流体地连接的阀。 在一个实施例中，分式涡轮机包括涡轮机壳体，该涡轮机壳体包括具有基本上相 同的流动面积并且设置在分隔壁的相对两侧上的两个气体通道。两个气体通道流体地连接 至分式涡轮机的第一进口和第二进口。涡轮机叶轮具有多个叶片，且喷嘴环连接至涡轮机 壳体并且设置在涡轮机叶轮周围。喷嘴环包括第一外环和邻近于第一外环设置的内环。内 环具有环形形状并且设置成与分隔壁轴向对准。第二外环邻近于内环设置。第二外环比第 一外环具有更厚的横截面。第一多个叶片固定地设置在第一外环和内环之间，并且在它们 之间限定第一多个进口开口，所述进口开口与形成在喷嘴环中且包围涡轮机叶轮的狭槽流 体连通。第二多个叶片固定地设置在第二外环和内环之间。第二多个叶片限定第二多个进 口开口，每个开口限定在两个相邻叶片之间。第二多个进口开口与狭槽流体连通。第一多 个进口开口共同限定第一流动面积，该第一流动面积大于由第二多个进口开口所共同限定 的第二流动面积。 在又一方面中，本专利技术描述了一种适用于安装在形成于涡轮机壳体中的接纳孔中 的喷嘴环。涡轮机壳体具有形成于其内且由分隔壁隔开的、具有基本相同流动面积的两个 流动通道，每个流动通道均连接于相应的进气口，当涡轮机壳体组装到涡轮增压器中时，接 纳孔包围涡轮机叶轮。喷嘴环包括第一外环、邻近于该第一外环设置的内环以及第二外环， 所述内环具有环形形状并且设置成与分隔壁轴向对准，并且第二外环邻近于内环设置，第 二外环比第一外环具有更厚的横截面。第一多个叶片固定地设置在第一外环和内环之间。 第一多个叶片在它们之间限定第一多个进口开口，这些进口开口与形成在喷嘴环中并且适 合于包围涡轮机叶轮的狭槽流体连通。第二多个叶片固定地设置在第二外环和内环之间， 并且在它们之间限定与狭槽流体连通的第二多个进口开口。第一多个进口开口共同限定第 一流动面积，该第一流动面积大于由第二多个进口开口所共同限定的第二流动面积。【附图说明】 图1是根据本专利技术的具有高压EGR系统的内燃机的框图。 图2是根据本专利技术的涡轮增压器组件的剖视图。 图3是根据本专利技术的涡轮器组件的详细剖视图。 图4是根据本专利技术的径向喷嘴环的轮廓图。 图5是根据本专利技术的喷嘴环的第一剖视图。 图6是根据本专利技术的喷嘴环的第二剖视图。 图7是根据本专利技术的喷嘴环的横截面图。【具体实施方式】 本专利技术涉及一种改进的涡轮机构造，该涡轮机构造结合涡轮增压器用在内燃机 中，以提高发动机的效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机(120)，其包括：涡轮机壳体(215)，其包括至少两个气体通道(236)，所述至少两个气体通道(236)具有基本上相同的流动面积并且设置在分隔壁(240)的相对两侧上；涡轮机叶轮(212)，其具有多个叶片(214)；喷嘴环(238)，其连接至所述涡轮机壳体(215)并且设置在所述涡轮机叶轮(212)周围，所述喷嘴环(238)具有：第一外环(243)；内环(242)，其邻近于所述第一外环(243)设置，所述内环(242)具有环形的形状并且设置成与所述分隔壁(240)轴向对准，第二外环(243)，其邻近于所述内环(242)设置，所述第二外环(243)比所述第一外环(243)具有更厚的横截面；第一多个叶片(246)，其固定地设置在所述第一外环和所述内环之间，所述第一多个叶片(246)在它们之间限定出第一多个进口开口(258)，所述进口开口(258)与形成在所述喷嘴环(238)中且包围所述涡轮机叶轮(212)的狭槽(230)流体连通；第二多个叶片(247)，所述第二多个叶片(247)固定地设置在所述第二外环和所述内环之间，所述第二多个叶片(247)在它们之间限定出与所述狭槽(230)流体连通的第二多个进口开口(260)；其中，所述第一多个进口开口(258)共同限定第一流动出口面积，所述第一流动出口面积大于由所述第二多个进口开口(260)所共同限定的第二流动出口面积。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·卢萨尔迪，R·W·克鲁伊斯维克，K·A·德尔维奇奥，M·T·沃尔克，R·斯瓦尔，CA·赫加特，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US