涡轮增压器涡轮机壳体制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮增压器的排气涡轮机(32)的壳体(60)，该壳体包括第一蜗壳(61)和第二蜗壳(62)，蜗壳(61、62)各自终止于对应的第一和第二引导舌部(64、66)。第一引导舌部(64)与涡轮机叶轮之间的间隙小于第二引导舌部(66)与涡轮机叶轮之间的间隙。这种舌部不对称允许控制当涡轮机叶轮的叶片经过每个相应舌部时发出的脉冲幅度。此外，通过仅增加第二引导舌部(66)的叶轮‑舌部距离，能够满足耐久性要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮增压器涡轮机壳体
本技术涉及具有不对称舌部-叶轮间距的双蜗壳涡轮增压器，并且更具体地，涉及涡轮增压器涡轮机壳体。
技术介绍
在多缸内燃机中，气缸按顺序点火，提供驱动涡轮机叶轮的能量的排气口在不同的时间打开。当排气口最初打开时，一股气体从气缸中喷出。这种高能短时脉冲在驱动排气涡轮增压器的涡轮机时具有重要价值。接着，当排气口关闭时，歧管中的压力减小。在配备有单个歧管的发动机中，来自沿歧管向下行进的一个气缸的高能脉冲可以与来自另一个气缸的低压波相遇并结合，从而抵消压力脉冲。峰值脉冲压力幅度的减小降低了涡轮机的驱动效率。用于驱动涡轮机叶轮的改进技术称之为“脉冲增压”。发动机排气系统被分成两个或多个排气歧管，每个排气歧管连接到不同的气缸组，并且这些独立歧管供给内部分开的涡轮机壳体。因此，来自不同气缸组的至少第一和第二流路一直保持从气缸排气口到涡轮机叶轮分离，并且一个歧管中的高能脉冲不会由于与另一个歧管中的低压波相互作用而减小。双蜗壳涡轮机的内部分开的壳体形成通道，每个通道终止于所谓的舌部。必须考虑到该舌部至少部分地阻止了对涡轮机叶轮的最佳流动的事实。舌部隐藏了涡轮机叶轮的一部分，并且流动不能直接指向涡轮机叶轮的该部分。在两个通道的情况下，有两个这样的舌部不利地影响抵靠涡轮机叶轮的最佳流动。尽管出于空气动力学目的可能希望形成具有细长尖端的舌部，但是存在抵消的要求，需要足够的厚度以确保一定水平的耐久强度。另一个问题是，脉冲增压涡轮增压器涡轮机叶轮暴露于高度不稳定的空气动力，这导致相当大的叶片振动。空气动力叶片激振力是涡轮增压器中涡轮机叶轮高周疲劳的主要原因。另一个问题是涡轮机叶片通过喷嘴叶片产生的噪声。当涡轮机叶轮的叶片经过舌部时发出的脉冲的幅度可以转化为噪声。该脉冲能量还可以在舌部引入应力。舌部是涡轮机壳体的特征，其易于由于热应力和高周疲劳而破裂和失效，并且这些压力脉冲引入附加力，其可以加速舌部的疲劳失效。WO2015179353(BorgWarner)教导，尽管传统上第一通道的舌部的尖端经布置与第二通道的舌部的尖端周向偏离180°，但通过将周向角度偏移缩短至少5°，可以创造性地降低叶片疲劳失效的风险。然而，没有解决喷嘴或舌部失效的问题，并且希望进一步提高涡轮机叶轮的寿命。本技术的目的是说明一种排气涡轮增压器，其与经济有效的生产和低维护操作一起允许脉冲增压，同时该排气涡轮增压器是紧凑的并且可以用在客车和商用车辆中的。
技术实现思路
根据本技术，通过提供一种涡轮增压器来解决上述问题，该涡轮增压器具有至少第一和第二分开的流路，终止于第一和第二引导舌部。第一引导舌部与涡轮机叶轮之间的间隙小于第二引导舌部与涡轮机叶轮之间的间隙。这种舌部不对称允许控制当涡轮机叶轮的叶片经过每个相应舌部时发出的脉冲幅度。径向和混合流动涡轮机级的热力学性能随着在第一引导舌部的较小涡轮机叶轮-舌部距离而增加，这是由于能够减少围绕涡轮机叶轮的流动泄漏并且能够利用来自由发动机发出的流动脉动的更大量的能量峰值。为了最大的热力学性能，第一引导舌部经放置尽可能地靠近涡轮机叶轮。为了提高涡轮机叶轮的耐久性，使第二引导舌部与涡轮机叶轮之间的距离大于第一引导舌部与涡轮机叶轮之间的距离，由此防止由于叶轮旋转经过每个舌部而导致的涡轮机叶轮中的同步或以其他方式的共振响应。通过仅增加第二引导舌部的叶轮-舌部的距离，可以满足耐久性的要求，而另一方面，终止于第一舌部的第一蜗壳的性能将不会受到不必要的负面影响。双蜗壳涡轮机的两个舌部可以用作铸造或者可以经机加工成它们的最终形状和位置。第二舌部的叶轮-舌部的距离可以直接从铸造形状的第一舌部变化，或者可以通过精加工操作而变化。根据本技术，一种涡轮增压器涡轮机壳体，所述涡轮增压器涡轮机壳体呈蜗壳形式，并且具有限定了通向涡轮机叶轮孔的分开的流路的至少第一蜗壳和第二蜗壳，所述涡轮机叶轮孔适于接收具有圆周的涡轮机叶轮，所述流路终止于第一引导舌部和第二引导舌部，其中所述第一引导舌部与涡轮机叶轮的圆周之间的间隙小于所述第二引导舌部与涡轮机叶轮的圆周之间的间隙。根据本技术，所述第二引导舌部的舌部间隙比在0.15-0.04的范围内选择，所述第一引导舌部的舌部间隙比在0.08-0.01的范围内选择，并且较大舌部间隙比与较小舌部间隙比的比率在1.5至4的范围内选择，所述舌部间隙比经测量为最近点处的叶轮-舌部间隙除以叶轮直径。根据本技术，所述第二引导舌部的舌部间隙比在0.1-0.05的范围内选择。根据本技术，所述第二引导舌部的舌部间隙比在0.08-0.05的范围内选择。根据本技术，所述第二引导舌部的舌部间隙比在0.07-0.06的范围内选择。根据本技术，所述第一引导舌部的舌部间隙比在0.07-0.02的范围内选择。根据本技术，所述第一引导舌部的舌部间隙比在0.06-0.03的范围内选择。根据本技术，所述第一引导舌部的舌部间隙比在0.05-0.04的范围内选择。根据本技术，所述较大舌部间隙比与所述较小舌部间隙比的比率在2-3的范围内选择。根据本技术，所述第一蜗壳和第二蜗壳是不对称的。根据本技术，所述第一蜗壳和第二蜗壳中的一个蜗壳连接到排气再循环管线上。根据本技术，所述涡轮增压器涡轮机壳体容纳可变几何形状涡轮机。根据本技术，所述第一引导舌部的尖端从所述第二引导舌部的尖端周向偏移180°。根据本技术，所述第一引导舌部的尖端从所述第二引导舌部的尖端周向偏移165°-177°。因此，本技术涉及能够保持排气速度和脉冲能量的低成本涡轮机流动控制装置的设计。低成本涡轮增压器与低流动状态相匹配，以便为低流动提供优化的涡轮增压器(并因此为发动机)瞬态响应，同时能够在相同的、成本有效的涡轮增压器中输送除了低流动条件之外的发动机所需的高流动。附图说明本技术通过示例而非限制的方式在附图中示出，其中相同的附图标记表示相似的部件，并且其中：图1提供了到涡轮增压器的排气涡轮机的排气流的概观；图2示出了具有双入口涡轮机壳体的本技术的第一实施例，并且图3示出了具有分开的涡轮机壳体的本技术的第二实施例。具体实施方式脉冲增压涡轮机是众所周知的。美国专利8,621,863(等人)在图5中示出了装配有涡轮增压器的内燃机的示意图，该专利的公开内容通过引用并入本文。原则上，内燃机可以是柴油、SI或柴油/SI发动机；在所示实施例中，它具有六个气缸，其中第一组三个气缸组合形成第一气缸组；第二组三个气缸组合形成第二气缸组。这两个排气管线经分配到相应的气缸组，该第一排气管线经由合适的歧管联接到被设计为部分蜗壳的涡轮增压器的第一螺旋通道上，而该第二排气管线联接到被设计为完全蜗壳的第二螺旋通道上。本技术的图1适用于美国申请公开20160025044的图2，其公开内容通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压器涡轮机壳体(60)，其特征在于，所述涡轮增压器涡轮机壳体呈蜗壳形式，并且具有限定了通向涡轮机叶轮孔的分开的流路的至少第一蜗壳(61)和第二蜗壳(62)，所述涡轮机叶轮孔适于接收具有圆周(2)的涡轮机叶轮(1)，所述流路终止于第一引导舌部(64)和第二引导舌部(66)，其中所述第一引导舌部(64)与涡轮机叶轮(1)的圆周(2)之间的间隙小于所述第二引导舌部(66)与涡轮机叶轮的圆周(2)之间的间隙。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 US 62/4761741.一种涡轮增压器涡轮机壳体(60)，其特征在于，所述涡轮增压器涡轮机壳体呈蜗壳形式，并且具有限定了通向涡轮机叶轮孔的分开的流路的至少第一蜗壳(61)和第二蜗壳(62)，所述涡轮机叶轮孔适于接收具有圆周(2)的涡轮机叶轮(1)，所述流路终止于第一引导舌部(64)和第二引导舌部(66)，其中所述第一引导舌部(64)与涡轮机叶轮(1)的圆周(2)之间的间隙小于所述第二引导舌部(66)与涡轮机叶轮的圆周(2)之间的间隙。


2.根据权利要求1所述的涡轮增压器涡轮机壳体，其特征在于，所述第二引导舌部(66)的舌部间隙比在0.15-0.04的范围内选择，所述第一引导舌部(64)的舌部间隙比在0.08-0.01的范围内选择，并且较大舌部间隙比与较小舌部间隙比的比率在1.5至4的范围内选择，所述舌部间隙比经测量为最近点处的叶轮-舌部间隙除以叶轮直径。


3.根据权利要求2所述的涡轮增压器涡轮机壳体，其特征在于，所述第二引导舌部(66)的舌部间隙比在0.1-0.05的范围内选择。


4.根据权利要求2所述的涡轮增压器涡轮机壳体，其特征在于，所述第二引导舌部(66)的舌部间隙比在0.08-0.05的范围内选择。


5.根据权利要求2所述的涡轮增压器涡轮机壳体，其特征在于，所述第二引导舌部(66)的舌部间隙比在0.07-0.06的范围内选择。...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科莫，C·科隆特，M·柯利，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：新型
国别省市：美国;US