專利名稱：用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
為了提高內(nèi)燃機的效率由現(xiàn)有技術(shù)已知，為內(nèi)燃機配置廢氣渦輪增壓器。在廢氣增壓或者渦輪增壓時將來自發(fā)動機的廢氣在廢氣渦輪增壓器的渦輪機中降低壓力，其中該渦輪機驅(qū)動廢氣渦輪增壓器的壓縮機，在該壓縮機中將待輸入發(fā)動機的燃燒用空氣進(jìn)行壓縮。在廢氣渦輪增壓器的壓縮機和發(fā)動機之間連接廢氣渦輪增壓器的增壓空氣冷卻器，以將壓縮的燃燒用空氣冷卻至確定的溫度。通過這種廢氣增壓或者渦輪增壓可以提高內(nèi)燃機的效率。
廢氣渦輪增壓器的渦輪機具有一個流入殼體，用于將發(fā)動機的在渦輪機中降低壓力的廢氣流輸入渦輪轉(zhuǎn)子。渦輪轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子盤以及多個固定在轉(zhuǎn)子盤上的與轉(zhuǎn)子盤一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片。在渦輪機中降低壓力的廢氣流通過流出殼體從渦輪機中排出。特別的是，廢氣渦輪增壓器的渦輪機的渦輪轉(zhuǎn)子是承受高負(fù)荷的構(gòu)件，其必須經(jīng)受住高溫和高離心力。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)為提高渦輪轉(zhuǎn)子的承載性使用越來越高級的材料，但是這些高級的材料是昂貴的，并且要求復(fù)雜的加工處理。由此提高了廢氣渦輪增壓器的成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于內(nèi)燃機的新型廢氣渦輪增壓器。
該任務(wù)通過按權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器解決。根據(jù)本發(fā)明在流入殼體中集成一個用于冷卻空氣的管道，以便將冷卻空氣引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。
在本發(fā)明中提出，在渦輪機的流入殼體中集成一個用于冷卻空氣的管道，以便將冷卻空氣引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。通過主動冷卻渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤可以降低到渦輪轉(zhuǎn)子的熱輸入。這使得在渦輪轉(zhuǎn)子的領(lǐng)域中使用越來越高級的材料變得多余，由此可以省去復(fù)雜的加工處理。由此對于廢氣渦輪增壓器節(jié)省了成本。


本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求以及下面的說明中給出。下面根據(jù)附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的一種實施例，但是本發(fā)明并不限于此。
附圖示出圖1示出了按本發(fā)明的用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器的渦輪機的流入殼體的示意橫截面；圖2示出了圖1的細(xì)節(jié)II；圖3示出了圖1的細(xì)節(jié)III。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖1至3來詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1至3示出了按本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器的渦輪機的流入殼體10的橫截面圖。流入殼體10具有一個流入口11，用于將在廢氣渦輪增壓器的渦輪機中降低壓力的廢氣流按箭頭12的方向引入渦輪機。在圖1所示的實施例中，流入殼體11包括所謂的流入梨狀體13，其中流入梨狀體13使引入渦輪機中的待降壓的廢氣流徑向向外轉(zhuǎn)向，并且通過所謂的噴管環(huán)14引到未示出的渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片上。未示出的渦輪轉(zhuǎn)子除了轉(zhuǎn)子葉片還有轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤在轉(zhuǎn)子盤的上游側(cè)由流入梨狀體13相對于待降壓的廢氣流蓋住或者隔開。流入梨狀體13在面向渦輪轉(zhuǎn)子的一側(cè)圍住一個空腔15。在流入殼體10上連接著廢氣渦輪增壓器的渦輪機的未示出的流出殼體，該流出殼體用于將在渦輪機中降壓的廢氣流從渦輪機中排出。
在本發(fā)明中，在按本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器的渦輪機的流入殼體10中集成了用于冷卻空氣的管道16。管道16具有引入段17以及排氣段18，其相互之間成大約90°的夾角。引入段17用于將冷卻空氣引入流入殼體10，相反排氣段18將引入流入殼體10的冷卻空氣對準(zhǔn)未示出的渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤，用于冷卻轉(zhuǎn)子盤。管道16的排氣段18按圖1大致平行于流入殼體11的縱向中軸線19延伸，其中縱向中軸線19與未示出的渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線重合。根據(jù)圖1，排氣段18同心地布置在流入殼體10的縱向中軸線19上。通過排氣段18可以將冷卻空氣對準(zhǔn)渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤的熱側(cè)或者說上游側(cè)。引入段17大致垂直于排氣段18沿流入殼體10的徑向方向延伸。
如從圖1可以看到，用于冷卻空氣的管道16的排氣段18以部段20引入或者支承在流入梨狀體13中。另外排氣段18的位于下游的端部21引入或支承在支承板22中，由此建立了管道16的排氣段18相對于未示出的渦輪轉(zhuǎn)子的待冷卻的轉(zhuǎn)子盤的穩(wěn)定固定以及同心定向。為了將排氣段18的位于下游的端部21固定在支承板22上，為排氣段18的位于下游的端部附設(shè)固定元件23，支承板22根據(jù)圖2通過螺紋件24固定在固定元件上。
根據(jù)圖3，支承板22通過其它的螺紋件25徑向外部地固定在流入梨狀體13上，由此由流入梨狀體包圍的空腔15相對于待冷卻越的渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤隔開。由此減少了由冷卻空氣冷卻的區(qū)域，也就是大部分位于渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤的熱側(cè)或者上游側(cè)和支承板22之間的空間中。
特別優(yōu)選按本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器的這種結(jié)構(gòu)方案，其中用于冷卻空氣的管道16的引入段17連接在廢氣渦輪增壓器的增壓空氣冷卻器上。在這種情況下，將在增壓空氣冷卻器中冷卻的輸入內(nèi)燃機的發(fā)動機中的壓縮的燃燒用空氣的一部分作為冷卻空氣進(jìn)行分支，并且為了冷卻渦輪轉(zhuǎn)子通過管道16的排氣段18對準(zhǔn)渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤。作為替代方案也可以使用其它的壓縮空氣來冷卻渦輪轉(zhuǎn)子。
優(yōu)選為用于冷卻空氣的管道16附設(shè)一個傳感器，以用于測量管道16內(nèi)冷卻空氣的壓力。如果管道16內(nèi)的壓力低于限定的極限值，那么根據(jù)本發(fā)明通過同樣未示出的調(diào)節(jié)裝置降低內(nèi)燃機負(fù)荷。在低于給定壓力時不再能保證渦輪轉(zhuǎn)子充分冷卻，因此必須降低內(nèi)燃機的負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明中提出了一種用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器，其中按本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器的渦輪機的渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行主動冷卻。為此在渦輪機的流入殼體中集成一個用于冷卻空氣的管道，其將冷卻空氣引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。優(yōu)選作為冷卻空氣由廢氣渦輪增壓器的增壓空氣冷卻器將一部分壓縮的輸入發(fā)動機的燃燒用空氣進(jìn)行分支。由此實現(xiàn)了渦輪轉(zhuǎn)子的自給自足的冷卻。渦輪轉(zhuǎn)子按本發(fā)明的冷卻在運轉(zhuǎn)時無需維護(hù)地進(jìn)行工作。
按本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器最好用于四沖程柴油內(nèi)燃機，其中存在非常高的廢氣溫度。
附圖標(biāo)記列表10流入殼體11流入口12箭頭13流入梨狀體14噴管環(huán)15空腔16管道17引入段18排氣段19縱向中軸線20部段21端部22支承板23固定元件24螺紋件25螺紋件
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器，其具有一個用于將離開內(nèi)燃機的發(fā)動機的廢氣流降低壓力的渦輪機以及一個用于將待供給內(nèi)燃機的發(fā)動機的燃燒用空氣流進(jìn)行壓縮的壓縮機，其中該渦輪機具有一個流入殼體(11)，用于將在渦輪機中待降壓的廢氣流輸入渦輪轉(zhuǎn)子，并且其中渦輪轉(zhuǎn)子具有一個轉(zhuǎn)子盤和多個轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于在流入殼體(10)中集成了一個用于冷卻空氣的管道(16)，用于將冷卻空氣引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。
2.按權(quán)利要求1所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述管道(16)具有一個引入段(17)和一個排氣段(18)，其中排氣段(18)大致平行于流入殼體(10)的縱向中軸線(19)或者大致平行于渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述管道(16)將冷卻流對準(zhǔn)渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤的熱側(cè)或者上游側(cè)。
4.按權(quán)利要求1至3中一項或者多項所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述管道(16)的排氣段(18)引入支承板(22)中。
5.按權(quán)利要求1至4中一項或者多項所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤相對于待降壓的廢氣流通過流入梨狀體(13)隔開，其中流入梨狀體(13)將待降壓的廢氣流引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片上。
6.按權(quán)利要求5所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述管道(16)的排氣段(18)一側(cè)引入流入梨狀體(13)，另一側(cè)引入支承板(22)，其中支承板(22)在流入梨狀體(13)的下游的端部上與流入梨狀體連接，并且將由流入梨狀體圍住的空腔(15)相對于渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤隔開。
7.按權(quán)利要求1至6中一項或者多項所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述管道(16)與增壓空氣冷卻器連接，用于將由增壓空氣冷卻器冷卻的輸入發(fā)動機的燃燒用空氣的一部分為了冷卻引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。
8.按權(quán)利要求1至7中一項或者多項所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述用于冷卻空氣的管道(16)中的壓力由傳感器測量，其中在低于壓力極限值時調(diào)節(jié)裝置降低內(nèi)燃機的負(fù)荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的廢氣渦輪增壓器，其具有一個用于將離開內(nèi)燃機的發(fā)動機的廢氣流降低壓力的渦輪機以及一個用于將待供給內(nèi)燃機的發(fā)動機的燃燒用空氣流進(jìn)行壓縮的壓縮機，其中該渦輪機具有一個流入殼體(11)，用于將在渦輪機中降壓的廢氣流輸入渦輪轉(zhuǎn)子，并且其中渦輪轉(zhuǎn)子具有一個轉(zhuǎn)子盤和多個轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)本發(fā)明在流入殼體(10)中集成了一個用于冷卻空氣的管道(16)，用于將冷卻空氣引到渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子盤上。
文檔編號F02B37/00GK1880739SQ200610092818
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者D·比爾, M·斯彭格勒 申請人:曼·B及W柴油機公開股份有限公司