入口通道系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种入口通道系统，其包括具有可变涡轮机几何形状(VTG)的分开式蜗壳涡轮增压器。该涡轮增压器包括涡轮机壳体，由具有第一舌状件和第二舌状件的壁分开的第一蜗壳和第二蜗壳，以及涡轮机壳体出口。该系统还包括被布置在该涡轮机壳体中的涡轮机轮以及被布置在该涡轮机壳体中在该涡轮机轮与蜗壳之间的叶轮环。该系统包括一个或多个VTG部件和/或这些部件的位置的设计修改，以操纵入口通道系统的VTG机构中的空气动力和/或随后的机械负载，从而减轻VTG部件在正常使用期间的磨损。磨损。磨损。

【技术实现步骤摘要】
入口通道系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求于2021年11月4日提交的美国临时申请序列第63/275,711号的优先权，其全部内容在此引入作为参考。


[0003]本公开总体上涉及一种入口通道系统，该入口通道系统包括具有可变涡轮机几何形状的分开式蜗壳涡轮增压器。

技术介绍

[0004]涡轮增压器接收来自内燃发动机的排气并且将压缩空气输送至该内燃发动机。涡轮增压器增加内燃发动机的功率输出，降低内燃发动机的燃料消耗，和/或减少由内燃发动机产生的排放物。通过该涡轮增压器将压缩空气输送至该内燃发动机允许该内燃发动机更小，然而能够产生与更大的、自然吸气式内燃发动机相同或相似的马力的量。在车辆中使用较小的内燃发动机减少了车辆的质量和空气动力学正面面积，这有助于减少内燃发动机的燃料消耗并改善车辆的燃料经济性。
[0005]一些涡轮增压器包括具有分开式蜗壳涡轮机壳体的涡轮机，这些涡轮增压器因此有时可替代地称为分开式蜗壳涡轮增压器(或，当使用两个蜗壳时，双蜗壳涡轮增压器)。分开式蜗壳涡轮机壳体的蜗壳通常彼此隔离，使得直到排气经过相应蜗壳的舌状件之后才发生排气的混合。该分开式蜗壳涡轮机壳体包括涡轮机入口、涡轮机出口，以及内部体积。该涡轮机入口被配置为用于附接到内燃发动机上(例如，附接到排气歧管上或附接到内燃发动机的气缸盖上)，并且包括多个入口端口，这些入口端口被配置为在附接时与该内燃发动机的排气路径处于流体连通。该涡轮机壳体的内部体积限定了与这些对应的入口端口处于流体连通的至少两个分开式蜗壳，用于将排气从该内燃发动机递送至被布置在该内部体积中的涡轮机轮。在通过该涡轮机轮从该排气中提取能量之后，该排气经由该涡轮机出口离开该涡轮机壳体。这些蜗壳将来自该发动机的排气歧管的排气引导成弧形流动以用于将排气围绕该涡轮机轮的圆周进行分布来使该涡轮机轮旋转。
[0006]涡轮增压器还包括压缩机。该压缩机包括经由轴联接到该涡轮机轮上的压缩机轮。该压缩机是由该涡轮机轮的旋转来供电的，该涡轮机轮进而驱动该压缩机的压缩机壳体内的压缩机轮。
[0007]在多缸发动机中，气缸以特定的顺序点火。例如，在气缸顺序编号为1至4的直列四缸发动机中，点火顺序可以是1
‑3‑4‑
2。气缸的集合可以被分组为
‘
列
’
。在上述示例中，第一列气缸将包括气缸1和4，并且第二列气缸将包括气缸2和3。在“V”型发动机的情况下，气缸列可以横跨发动机分开，并且多个气缸可以同时点火。在直列式发动机的情况下，气缸列可以仅仅是前气缸对后气缸，或者是如上所述的气缸的可替代集合。排气气流不是平稳流，因为排气基于发动机的点火序列离开每个气缸，导致间歇的排气脉冲。来自每个气缸列的排气在相应的歧管中被引导至涡轮机壳体。这些歧管可以是附接到该内燃发动机上的管道
和/或导管，或者可以是与该内燃发动机一体的管道和/或导管(例如，铸造成该发动机的气缸盖中的歧管导管)。通过分离排气气流，当排气从气缸释放时发生的压力的“脉冲”可以通过蜗壳保持，使得压力脉冲撞击涡轮机轮。脉冲的保持通常是合乎需要的，因为压力脉冲将动量赋予涡轮机轮，从而更快地加速涡轮机轮并且减小涡轮滞后。气流的有效分离还降低了“未点火”蜗壳中的瞬时背压。术语“点火的”蜗壳是指压力脉冲穿过其中的蜗壳。脉冲的这种分离在每个气缸的排气处开始，并保持在排气歧管中直到涡轮机入口(有时也称为涡轮机入口涡管)。在排气被允许进入涡轮机壳体的区域中，在相应蜗壳之间的分隔壁可以帮助保持来自每个气缸或气缸组的排气之间的分离，并且因此维持压力脉冲。
[0008]为了帮助将来自该蜗壳或分开式蜗壳的排气流均匀地引导和控制到该涡轮机轮，具有多个叶轮的叶轮环(有时可替代地称为喷嘴环或叶轮式喷嘴定子)可以被布置在这些蜗壳与涡轮机轮之间的该涡轮机壳体内部中的环形盘上。这些叶轮可以固定到环形盘(有时可替代地称为固定喷嘴环或固定叶轮喷嘴定子)，或者可以可旋转地联接到环形盘(有时可替代地称为可变喷嘴环或可变叶轮喷嘴定子)以产生可变涡轮机几何形状(VTG)。
[0009]径向涡轮机械中的可变涡轮机几何形状(VTG)喷嘴环典型地使用多个周向等距间隔开的叶轮来引导和控制进入涡轮机轮中的流动。此外，间隔件(或用于将这些上部叶轮环与下部叶轮环间隔开的其他机构)典型地被放置在该叶轮环圆周的外侧以便使流动扰动最小化。在双蜗壳歧管中，特别是来自通过每个蜗壳中的流动的压力反转的增加的空气动力导致VTG部件中的增加的磨损，特别是在圆周地定位成最接近每个蜗管的涡轮机壳体舌状件的叶轮(以及接触部件，如叶轮杠杆、致动环，以及叶轮环)处。

技术实现思路

[0010]本公开提供了在入口通道系统中操纵VTG机构中的空气动力和/或随后的机械负载以管理VTG部件的磨损的各种设计方面。这样的设计修改可以包括叶轮几何形状优化(形状、弦长、枢转轴线位置)、不对称的叶轮间距、叶轮定向和叶轮的前缘定位以及相对于涡轮机舌状件的对齐、用于最接近舌状件的叶轮的叶轮固定，或具有防旋转特征的VTG间隔件的几何形状优化及其组合。这些解决方案中的每一个都可以根据特定涡轮机级的磨损减轻的所需功效单独地或组合地应用。
[0011]在此示出了管理VTG部件的磨损的各种设计修改的各种修改，而没有显着地改变入口通道系统的现有设计在总体涡轮级效率、脉冲捕获和发动机BSFC减小方面的益处，同时这些修改也被认为不会另外显着地改变热管理、发动机制动、朝向额定的效率和瞬态响应的维持的益处。
[0012]本技术提供了一种入口通道系统，其中，所述入口通道系统包括：分开式蜗壳涡轮增压器，所述分开式蜗壳涡轮增压器用于接收来自内燃发动机的排气并且用于将压缩空气递送至所述内燃发动机，所述内燃发动机包括第一组气缸和第二组气缸，从所述第一和第二组气缸递送的排气的相对脉冲对于每个排气冲程是总体上相等的，所述分开式蜗壳涡轮增压器包括：涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括被适配成用于接纳涡轮机轮的涡轮机壳体内部，所述涡轮机轮具有多个等间距的涡轮机叶片，第一蜗壳，所述第一蜗壳被适配成用于与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部流体连通，用于将排气从所述第一组气缸递送到所述涡轮机壳体内部，第二蜗壳，所述第二蜗壳被适配成用于与所述内燃发动机和所
述涡轮机壳体内部流体连通，用于独立于所述第一蜗壳将排气从所述第二组气缸递送到所述涡轮机壳体内部，涡轮机壳体出口，所述涡轮机壳体出口与所述涡轮机壳体内部处于流体连通，以及壁，所述壁将所述第一蜗壳与所述第二蜗壳分开并且包括第一舌状件以及与所述第一舌状件间隔开的第二舌状件；以及叶轮环，所述叶轮环被布置在所述涡轮机壳体内部，在所述第一蜗壳与第二蜗壳之间并且围绕所述涡轮机轮，所述叶轮环包括环形盘，所述环形盘包括被布置在内圆周环与外圆周环之间的叶轮环表面，其中所述内圆周环限定了用于接纳所述涡轮机轮的孔口，所述叶轮环表面限定了在上表面与相对的下表面之间延伸的多个开口，所述叶轮环包括将所述叶轮环表面分成第一弧形区域和第二弧形区域的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种入口通道系统，其特征在于，所述入口通道系统包括：分开式蜗壳涡轮增压器，所述分开式蜗壳涡轮增压器用于接收来自内燃发动机的排气并且用于将压缩空气递送至所述内燃发动机，所述内燃发动机包括第一组气缸和第二组气缸，从所述第一组气缸和第二组气缸递送的排气的相对脉冲对于每个排气冲程是总体上相等的，所述分开式蜗壳涡轮增压器包括：涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括被适配成用于接纳涡轮机轮的涡轮机壳体内部，所述涡轮机轮具有多个等间距的涡轮机叶片，第一蜗壳，所述第一蜗壳被适配成用于与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部流体连通，用于将排气从所述第一组气缸递送到所述涡轮机壳体内部，第二蜗壳，所述第二蜗壳被适配成用于与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部流体连通，用于独立于所述第一蜗壳将排气从所述第二组气缸递送到所述涡轮机壳体内部，涡轮机壳体出口，所述涡轮机壳体出口与所述涡轮机壳体内部处于流体连通，以及壁，所述壁将所述第一蜗壳与所述第二蜗壳分开并且包括第一舌状件以及与所述第一舌状件间隔开的第二舌状件；以及叶轮环，所述叶轮环被布置在所述涡轮机壳体内部，在所述第一蜗壳与第二蜗壳之间并且围绕所述涡轮机轮，所述叶轮环包括环形盘，所述环形盘包括被布置在内圆周环与外圆周环之间的叶轮环表面，其中所述内圆周环限定了用于接纳所述涡轮机轮的孔口，所述叶轮环表面限定了在上表面与相对的下表面之间延伸的多个开口，所述叶轮环包括将所述叶轮环表面分成第一弧形区域和第二弧形区域的多个叶轮，其中所述多个叶轮中的一个被布置在所述叶轮环中的所述开口中的相应一个内，其中所述多个叶轮中的至少两个围绕枢转轴线在打开位置与关闭位置之间是可移动的，所述多个叶轮中的每一个包括：下部轴，所述下部轴被接纳在所述叶轮环的所述多个开口中的一个开口中，上部轴，所述上部轴的长度与所述下部轴的长度轴向对齐以便限定所述枢转轴线，以及叶轮叶片，所述叶轮叶片联接到所述下部轴和所述上部轴中的每一个上并且在长度上在前缘与后缘之间延伸，其中在所述关闭位置中，在所述多个叶轮中的一个叶轮叶片的所述前缘与所述多个叶轮中的相邻一个叶轮叶片的所述后缘之间限定间隙。2.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮中的至少一个的所述叶轮叶片的所述长度比所述多个叶轮中的至少另一个的所述叶轮叶片的所述长度短。3.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中在所述前缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离不同于在所述后缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第二距离。4.根据权利要求2所述的入口通道系统，其中所述前缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离不同于所述后缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第二距离。5.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述前缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离不同于在所述后缘和所述多个叶轮中的另一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离。
6.根据权利要求2所述的入口通道系统，其中所述前缘和所述多个叶轮中的一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离不同于在所述后缘和所述多个叶轮中的另一个的所述叶轮叶片的所述枢转轴线之间测量的第一距离。7.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮中的一个或多个叶轮叶片限定槽，所述槽延伸穿过所述后缘和所述前缘之间的内表面和外表面。8.根据权利要求2所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮中的一个或多个叶轮叶片限定槽，所述槽延伸穿过所述后缘和所述前缘之间的内表面和外表面。9.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮包括邻近所述第一舌状件定位的第一舌状叶轮和邻近所述第二舌状件定位的第二舌状叶轮，并且其中所述第一舌状件的长度不延伸到所述外圆周环，以便在所述第一舌状叶轮处于所述打开位置时在所述第一舌状件与所述第一舌状叶轮之间限定间隙，或其中所述第二舌状件的长度不延伸到所述外圆周环，以便在所述第一舌状叶轮处于所述打开位置时在所述第二舌状件与所述第二舌状叶轮之间限定间隙，或其中所述第一舌状件和所述第二舌状件中的每一个的长度不分别延伸到所述外圆周环，以便在所述第一舌状叶轮处于所述打开位置时在所述第一舌状件与所述第一舌状叶轮之间限定间隙，并且以便在所述第二舌状叶轮处于所述打开位置时在所述第二舌状件与所述第二舌状叶轮之间限定间隙。10.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮包括邻近所述第一舌状件定位的第一舌状叶轮和邻近所述第二舌状件定位的第二舌状叶轮，并且其中所述入口通道系统进一步包括：第一间隔件，所述第一间隔件被定位在所述环形盘的邻近所述外圆周环的所述叶轮环表面上，其中所述第一间隔件沿着轴线与所述第一舌状叶轮对齐并且从所述第一舌状叶轮延伸，以及第二间隔件，所述第二间隔件被定位在所述环形盘的邻近所述外圆周环的所述叶轮环表面上，其中所述第二间隔件沿着轴线与所述第二舌状叶轮对齐。11.根据权利要求1所述的入口通道系统，其中所述多个叶轮包括沿所述第一弧形表面以间隔开的方式布置的第一组叶轮和沿所述第二弧形表面以间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：新型
国别省市：