双流涡轮机壳体式涡轮增压器制造技术

本披露的多个实现方式针对用于涡轮增压器系统的涡轮机组件。在一些实现方式中，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内入口和一个外入口；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。

【技术实现步骤摘要】
双流涡轮机壳体式涡轮增压器本申请是一项专利技术申请的分案申请，其母案的专利技术名称是双流涡轮机壳体式涡轮增压器，申请日是2012年6月8日，申请号是201280023273.7（国际申请号：PCT/US2012/041445）。
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
在一些方面，本专利技术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。在一些方面，该壳体进一步包括用于调节该外入口与外蜗壳之间的流体连通的一个阀组件，该阀组件包括一个闸门，该闸门在用于抑制流体流动穿过该外入口的一个完全关闭位置与用于使得流体能够流动穿过该外入口的一个完全打开位置之间是可移动的。在一些方面，这些叶片的相应角度是约60°，是从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，并且这个闸门被定位为在80％开度提供该涡轮增压器的峰值效率。在一些方面，这些叶片的相应角度是约55°，是从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，并且这个闸门被定位为在80％开度提供该涡轮增压器的峰值效率。在一些方面，这些叶片的相应角度是约50°，是从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，并且这个闸门被定位为在约100％开度提供该涡轮增压器的峰值效率。在一些方面，涡轮增压器包括如在此披露的壳体的多个实现方式。在一些方面，提供了用于制造涡轮增压器壳体的方法的多个实现方式。在一些方面，一种方法包括：形成该本体，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内入口和一个外入口；组装该流体引导组件，该流体引导组件包括多个叶片，这些叶片各自是相对于径向方向以一个相应角度固定的；并且将该流体引导组件紧固在该本体内，使得该多个叶片在该壳体内界定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，该多个叶片是可操作的以便将流体流动从该外蜗壳引导至该内蜗壳。在以下的附图以及说明书中说明了本专利技术的一个或者多个实现方式的细节。本专利技术的其他特征和优点将从说明书和附图、以及权利要求中变得清楚。附图说明图1是一个用于涡轮增压器系统的示例性涡轮机组件的透视图。图2是图1的示例性涡轮机组件的截面视图。图3是包括导向叶片的示例性涡轮机组件的透视图。图4A是包括导向叶片的图3的流体引导组件的平面视图。图4B是图4A的平面视图的一部分，示出了在这些导向叶片上的流体流动。图5A是不包括导向叶片的图3的导向板的平面视图。图5B是一个示例性导向叶片的透视图。图6A是包括一体形成的导向叶片的第二种示例性导向板的正面透视图。图6B是图6A的导向板的背面透视图。图7A是图1的示例性涡轮机组件的截面视图，描绘了第一种示例性流体流动。图7B是图1的示例性涡轮机组件的截面视图，描绘了第二种示例性流体流动。图8是一个示例性模块式导向板的平面视图。图9A是图8的模块式导向板的正面透视图。图9B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压器的涡轮机壳体，该壳体包括：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内入口和一个外入口；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该壳体内的一个涡轮机叶轮在径向方向以一个相应角度而固定，以在相邻的叶片之间形成相应的重叠区域，每个所述相应的重叠区域限定一个喉部区域，所述喉部区域的长度足以在该多个叶片将流体流动从该外蜗壳引导到该内蜗壳时抑制所述内蜗壳和所述外蜗壳之间的窜绕，该多个叶片的相应的有效长度随着喉部区域半径的减小而成比例地逐渐减小，使得限定对应于第一叶片的第一喉部区域的相应的重叠区域中的至少一个大于限定对应于小于该第一叶片的第二叶片的第二喉部区域的至少一个其他重叠区域。

【技术特征摘要】
2011.06.10 US 61/495447;2011.10.31 US 61/5533461.一种用于涡轮增压器的涡轮机壳体，该壳体包括：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内入口和一个外入口；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该壳体内的一个涡轮机叶轮在径向方向以一个相应角度而固定，以在相邻的叶片之间形成相应的重叠区域，每个所述相应的重叠区域限定一个喉部区域，所述喉部区域的长度足以在该多个叶片将流体流动从该外蜗壳引导到该内蜗壳时抑制所述内蜗壳和所述外蜗壳之间的窜绕，该多个叶片的相应的有效长度随着喉部区域半径的减小而成比例地逐渐减小，使得限定对应于第一叶片的第一喉部区域的相应的重叠区域中的至少一个大于限定对应于小于该第一叶片的第二叶片的第二喉部区域的至少一个其他重叠区域。2.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，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，该多个叶片被紧固至该引导板上。3.如权利要求l所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片中的至少一个在径向上以约30°与约80°之间的角度而固定。4.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片中的至少一个在径向上以约40°与约70°之间的角度而固定。5.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片中的至少一个在径向上以约50°与约60°之间的角度而固定。6.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片各自在径向上都是以相同角度固定的。7.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片中的第一个在径向上是以第一角度固定的，并且至少一个其他叶片在径向上是以不同于该第一角度的第二角度固定的。8.如权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，每个叶片的相应角度是由延伸经过该涡轮机叶轮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。9.如权利要求l所述的涡轮机壳体，其中，这些叶片被定位成用于提供相对于该涡轮机叶轮的一个流体流动入射角。10.如权利要求9所述的涡轮机壳体，其中，该入射角最大是约10°。11.如权利要求l所述的涡轮机壳体，进一步包括用于调节该外入口与该外蜗壳之间的流体连通的一个阀组件，该阀组件包括一个闸门，该闸门在用于抑制流体流动穿过该外入口的一个完全关闭位置与用于使得流体能够流动穿过该外入口的一个完全打开位置之间是可...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC纳若胡德，V阿拉贝古维克，JP沃森，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US