本發(fā)明涉及一種具有噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)降低裝置的渦輪增壓器，更具體地涉及一種具有能夠使在壓縮機(jī)外殼內(nèi)部的氣流中發(fā)生的異常噪聲、振動和聲振粗糙度最小化的具有噪聲、振動和聲振粗糙度降低裝置的渦輪增壓器。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)通過在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料的混合物而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。具有這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)必然排放已在氣缸中燃燒的氣體。眾所周知用于使用廢氣提高發(fā)動機(jī)輸出的裝置。

通常，渦輪增壓器使用廢氣的廢氣能量轉(zhuǎn)動渦輪，并且轉(zhuǎn)動與渦輪安裝在相同軸線上的壓縮機(jī)的吸氣扇，由此強(qiáng)力地吸入空氣。在這種情況下，渦輪增壓器將進(jìn)氣空氣引入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，以便提高被吸入的空氣量。因而，與自然吸氣發(fā)動機(jī)相比，能夠提高發(fā)動機(jī)的輸出。

由于安裝在柴油發(fā)動機(jī)中的渦輪增壓器具有相對簡單的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，因此近年來已經(jīng)量產(chǎn)的大多數(shù)柴油汽車都配備有渦輪增壓器。

隨著對提高燃料效率和提高輸出的需求增長，存在一種將渦輪增壓器也安裝在汽油發(fā)動機(jī)中的趨勢。渦輪增壓器能夠獲得降低尺寸的效果，其中發(fā)動機(jī)的廢氣量降低，并且有助于提高燃料效率和解決污染問題。

由于渦輪增壓器通過以高速轉(zhuǎn)動壓縮機(jī)內(nèi)部的壓縮機(jī)葉輪而強(qiáng)力地吸入空氣以提高發(fā)動機(jī)的輸出，所以空氣流在壓縮機(jī)內(nèi)部的空氣運(yùn)動路徑上引起具有各種形式的噪聲、振動和聲振粗糙度(下文稱為NVH)。

在壓縮機(jī)外殼內(nèi)流動的空氣被壓縮機(jī)葉輪壓縮。在此過程中發(fā)生的噪聲、振動和聲振粗糙度被引入汽車內(nèi)部。

因而，噪聲絕緣材料或者噪聲吸收材料配置在汽車內(nèi)，以便噪聲不被引入汽車內(nèi)部。然而，這種阻斷方法可能不僅引起汽車的制造成本升高，而且也在上述噪聲、振動和聲振粗糙度與汽車的其它噪聲結(jié)合時引起更大的噪聲。隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，廢氣的排放壓力增大。因而，壓縮機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速增大。在這種情況下，在渦輪增壓器中發(fā)生更大噪聲。

特別地，已知當(dāng)壓縮機(jī)與進(jìn)氣空氣在其中旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪的葉片沖突時，當(dāng)壓縮機(jī)壓縮進(jìn)氣空氣時發(fā)生渦流，并且當(dāng)渦流與壓縮機(jī)葉輪配置在其中的壓縮機(jī)外殼的內(nèi)壁碰撞時，渦流引起噪聲、振動和聲振粗糙度。

通常，壓縮機(jī)葉輪和壓縮機(jī)外殼之間的距離增大，以便降低渦流。隨著這種方法能夠?qū)⒃肼?、振動和聲振粗糙度降低至一定程度，但是空氣的壓縮效率可能降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種能夠在防止空氣的壓縮效率降低的同時降低噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)的渦輪增壓器。

解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種具有噪聲、振動和聲振粗糙度降低(噪聲、振動和聲振粗糙度)裝置的渦輪增壓器包括：中心外殼，包括孔體，軸向所述孔體插入，所述軸的一側(cè)與渦輪葉輪耦合，所述軸的另一側(cè)與壓縮機(jī)葉輪耦合；渦輪外殼，配置在所述中心外殼的一側(cè)，在渦輪外殼形成有廢氣進(jìn)口和廢氣出口，并且在渦輪外殼還配置有所述渦輪葉輪；壓縮機(jī)外殼，配置在所述中心外殼的另一側(cè)，在所述壓縮機(jī)外殼形成有空氣進(jìn)口和空氣出口，并且在壓縮機(jī)外殼配置有壓縮機(jī)葉輪，當(dāng)所述渦輪葉輪轉(zhuǎn)動且壓縮空氣朝向所述空氣出口移動時，所述壓縮機(jī)葉輪對從所述空氣進(jìn)口引入的空氣進(jìn)行壓縮；以及空氣減緩部，配置在所述壓縮機(jī)外殼的所述空氣進(jìn)口和所述空氣出口之間，對當(dāng)所述壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時發(fā)生的空氣流動進(jìn)行減緩。

在所述空氣進(jìn)口和所述空氣出口之間可形成有延伸管，在所述延伸管可形成有用于提高所述延伸管的體積的膨脹槽。

在所述膨脹槽的一端處可形成有第一傾斜表面，在所述膨脹槽的另一端處可形成有第二傾斜表面，并且第二傾斜表面的斜度可以比第一傾斜表面的平緩。

所述膨脹槽可以具有弧形橫截面。

所述膨脹槽可以形成在從空氣進(jìn)口在相應(yīng)于壓縮機(jī)葉輪的前端的延伸管之間。

在壓縮機(jī)葉輪的前端和后端中可形成有通孔，軸的前端配置在所述通孔內(nèi)，以穿透壓縮機(jī)葉輪的前端中的開孔，并且壓力平衡槽可以形成在軸的一端中。

發(fā)明的效果

在根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器中，當(dāng)壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時發(fā)生的渦流被引入壓縮機(jī)外殼的空氣減緩部并且被減緩，由此能夠降低當(dāng)渦流直接與壓縮機(jī)外殼的內(nèi)部表面碰撞時發(fā)生的噪聲、振動和聲振粗糙度。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器的側(cè)橫截面圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的必要部分的橫截面圖。

圖3是根據(jù)圖1中所示的實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的必要部分的橫截面圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的部分切除透視圖。

圖5A是示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實施例的渦輪增壓器中發(fā)生的噪聲的曲線圖，并且，圖5B是示出在根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器中發(fā)生的噪聲的曲線圖。

圖6是示出用于比較形成有圖2中所示的空氣減緩部的情況與未形成有空氣減緩部的現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器的情況的空氣壓力比的曲線圖。

圖7是示出用于比較形成有圖3中所示的空氣減緩部的情況與未形成有空氣減緩部的現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器的情況的空氣壓力比的曲線圖。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種具有噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)降低裝置的渦輪增壓器包括：中心外殼，包括孔體，軸向所述孔體插入，所述軸的一側(cè)與渦輪葉輪耦合，所述軸的另一側(cè)與壓縮機(jī)葉輪耦合；渦輪外殼，配置在所述中心外殼的一側(cè)，在渦輪外殼形成有廢氣進(jìn)口和廢氣出口，并且在渦輪外殼還配置有所述渦輪葉輪；壓縮機(jī)外殼，配置在所述中心外殼的另一側(cè)，在所述壓縮機(jī)外殼形成有空氣進(jìn)口和空氣出口，并且在壓縮機(jī)外殼配置有壓縮機(jī)葉輪，當(dāng)所述渦輪葉輪轉(zhuǎn)動且壓縮空氣朝向所述空氣出口移動時，所述壓縮機(jī)葉輪對從所述空氣進(jìn)口引入的空氣進(jìn)行壓縮；以及空氣減緩部，配置在所述壓縮機(jī)外殼的所述空氣進(jìn)口和所述空氣出口之間，對當(dāng)所述壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時發(fā)生的空氣流動進(jìn)行減緩。

現(xiàn)在將參考其中示出本發(fā)明的例證性實施例的附圖更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以被具體化為許多不同的形式，并且不應(yīng)被理解為限于本文提出的實施例；相反，提供這些實施例是為了使本公開將透徹和完整，并且將本發(fā)明的概念完全地傳達(dá)被本領(lǐng)域技術(shù)人員，并且本發(fā)明僅由權(quán)利要求的范圍限定。本文中使用的術(shù)語僅是為了描述特殊實施例，并且無意限制本發(fā)明。本文中使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也有意包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。還應(yīng)理解，當(dāng)在本說明書中使用時，“包括…”和/或“包含…”指定存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是無意排除存在或者增加一個或者更多特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。應(yīng)理解，雖然術(shù)語“第一”、“第二”等等可以在本文中用于描述各種組件，但是這些組件不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些組件僅用于將一個組件與另一個組件區(qū)分。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器的側(cè)橫截面圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的必要部分的橫截面圖，圖3是根據(jù)圖1中所示的實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的必要部分的橫截面圖，并且圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器的壓縮機(jī)外殼的部分切除透視圖。

參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)降低裝置的渦輪增壓器，使用汽車的廢氣壓縮空氣并且將壓縮空氣供應(yīng)至汽車的發(fā)動機(jī)，所述渦輪增壓器包括中心外殼8、渦輪外殼2，以及配置在中心外殼8的右側(cè)和左側(cè)的壓縮機(jī)外殼4。

在中心孔體8內(nèi)安裝有軸6，所述軸6的相對端配置在渦輪外殼2和壓縮機(jī)外殼4內(nèi)，所述軸6與渦輪葉輪12和壓縮機(jī)葉輪22耦合。所述軸6向形成在中心孔體8內(nèi)的孔體8a插入，從而所述孔體8a穿透中心外殼8的左側(cè)和右側(cè)。

如圖1中所示，被耦合至軸6的右側(cè)的渦輪葉輪12被形成有廢氣進(jìn)口10和廢氣出口2a的渦輪外殼2包圍，并且包圍渦輪葉輪12的渦輪外殼2耦合至中心外殼8的右側(cè)。

耦合至軸6的左側(cè)的壓縮機(jī)葉輪22被形成有空氣進(jìn)口20和空氣出口18的壓縮機(jī)外殼4包圍，并且包圍壓縮機(jī)葉輪22的壓縮機(jī)外殼4配置在中心外殼8的左側(cè)。

因而，在廢氣被通過廢氣進(jìn)口10引入渦輪外殼2并且通過廢氣出口2a排出的同時，廢氣引起通過軸6連接至渦輪葉輪12的壓縮機(jī)葉輪22旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓縮機(jī)葉輪22被旋轉(zhuǎn)時，位于壓縮機(jī)外殼4的空氣出口20的空氣被引入壓縮機(jī)外殼4內(nèi)，被壓縮并且然后通過空氣出口18傳輸至發(fā)動機(jī)。

被引入空氣進(jìn)口20的空氣是這種進(jìn)氣空氣，并且壓縮程序與壓縮機(jī)葉輪22或者壓縮機(jī)葉輪22的葉片B碰撞。一些碰撞空氣與壓縮機(jī)外殼4的內(nèi)側(cè)表面碰撞，并且引起空氣漩渦。

在這種情況下，發(fā)生噪聲、振動和聲振粗糙度。因而，在本發(fā)明中，用于減緩壓縮機(jī)葉輪22轉(zhuǎn)動時發(fā)生的空氣流動的空氣減緩部24形成在壓縮機(jī)外殼4的空氣進(jìn)口20和空氣出口18之間，以便降低噪聲、振動和聲振粗糙度。

在經(jīng)過壓縮機(jī)外殼4的空氣進(jìn)口20朝向空氣出口18移動的空氣與壓縮機(jī)葉輪22碰撞后，空氣減緩部24通過容納和減緩具有漩渦形狀，其次被朝向壓縮機(jī)外殼4的內(nèi)側(cè)表面引導(dǎo)的空氣而降低發(fā)生的噪聲、振動和聲振粗糙度。

現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述空氣減緩部24。如圖1中所示，形成空氣的運(yùn)動空間的延伸管20a形成在空氣進(jìn)口20和空氣出口18之間，并且空氣減緩部24形成在延伸管20a之間，以便通過提高各個延伸管20a的體積而容納具有漩渦形狀的空氣。因而，當(dāng)經(jīng)過空氣進(jìn)口20引入的空氣被壓縮機(jī)葉輪22壓縮時發(fā)生的漩渦被容納在空氣減緩部24中，并且降低了當(dāng)漩渦與壓縮機(jī)外殼4的內(nèi)側(cè)表面碰撞時發(fā)生的噪聲、振動和聲振粗糙度。

如圖2中所示，膨脹槽24包括在膨脹槽24的右側(cè)形成的第一傾斜表面24a，以及在膨脹槽24的左側(cè)形成的，具有比第一傾斜表面24a更平緩的斜度的第二傾斜表面24b。具有近似平行于壓縮機(jī)外殼4的內(nèi)側(cè)表面的橫截面的延伸表面可以在第一傾斜表面24a和第二傾斜表面24b之間形成從而延伸。

同樣地，如示出本發(fā)明的另一實施例的圖3中所示，膨脹槽24可以形成為具有弧形橫截面。

如圖1和圖4中所示，膨脹槽24可以形成在從空氣進(jìn)口20在相應(yīng)于壓縮機(jī)葉輪22的左端的延伸管20a之間。如上所述，膨脹槽24增大各個延伸管20a的體積。因而，當(dāng)膨脹槽24形成在相應(yīng)于壓縮機(jī)葉輪22的葉片B的延伸管20a之間時，壓縮效率可以降低。

因而，膨脹槽24的壓縮機(jī)葉輪22的方向中的遠(yuǎn)端I可以形成為朝向空氣進(jìn)口20，而非壓縮機(jī)葉輪22的葉片B移動。

圖5A是示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實施例的渦輪增壓器中發(fā)生的噪聲的曲線圖，并且圖5B是示出在根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦輪增壓器中發(fā)生的噪聲的曲線圖。

在圖5A和圖5B的曲線圖中，水平軸代表壓縮機(jī)外殼4的空氣進(jìn)口20處的體積流量，垂直軸代表噪聲、振動和聲振粗糙度，并且在每條線上都示出壓縮機(jī)葉輪的rpm。比較圖5A和圖5B，能夠看出，當(dāng)壓縮機(jī)葉輪以相同rpm旋轉(zhuǎn)時，噪聲、振動和聲振粗糙度降低。

例如，如圖5A中所示，當(dāng)未形成膨脹槽24時，壓縮機(jī)外殼4的進(jìn)口體積流量為0.06m³/sec，并且當(dāng)壓縮機(jī)葉輪以100000rpm旋轉(zhuǎn)時，噪聲、振動和聲振粗糙度為72dbA至75dbA，而當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的膨脹槽形成時，在相同條件下的體積流量和壓縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速下，能夠看出噪聲、振動和聲振粗糙度被降為65dbA。

因而，當(dāng)膨脹槽形成時，在渦輪增壓器中發(fā)生的噪聲、振動和聲振粗糙度被有效地降低。

圖6是示出用于比較形成有圖2中所示的空氣減緩部的情況(三角形所示)與未形成有空氣減緩部的現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器的情況(圓形所示)的空氣壓力比的曲線圖，并且圖7是示出用于比較形成有圖3中所示的空氣減緩部的情況(三角形所示)與未形成有空氣減緩部的現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器的情況(圓形所示)的空氣壓力比的曲線圖。

在圖6和圖7的曲線圖中，水平軸與圖5A和圖5B的水平軸相同，并且垂直軸代表當(dāng)空氣進(jìn)口的壓力被設(shè)為P1并且空氣出口的壓力被設(shè)為P2時，空氣出口壓力關(guān)于空氣進(jìn)口壓力的壓力比。在每條線上，與圖5A和5B中相同，數(shù)字指示為壓縮機(jī)葉輪的rpm。

參考圖6，如上所述，形成具有圖2的形狀的空氣減緩部有利于噪聲、振動和聲振粗糙度降低。然而，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器相比，空氣壓縮的性能降低。例如，當(dāng)壓縮機(jī)葉輪以188000rpm旋轉(zhuǎn)時，能夠看出形成空氣減緩部有利于噪聲、振動和聲振粗糙度降低，但是空氣壓縮性能降低。

另一方面，圖7示出其中在相同條件下形成具有圖3中所示的弧形狀的空氣減緩部的情況。能夠看出，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦輪增壓器和圖2中所示的渦輪增壓器相比，噪聲、振動和聲振粗糙度降低和壓縮性能兩者都提高。

同樣地，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，通孔可以形成在壓縮機(jī)葉輪22的前端和后端中，并且軸6的前端通過穿透壓縮機(jī)葉輪22的前端中的開孔而配置在通孔內(nèi)。壓力平衡槽形成在軸6的前端中，以便當(dāng)壓縮機(jī)葉輪22旋轉(zhuǎn)時可以防止發(fā)生漩渦。

附圖標(biāo)記的說明：

2：渦輪外殼

4：壓縮機(jī)外殼

6：軸

8：中心外殼

8a：孔體

10：廢氣進(jìn)口

12：渦輪葉輪

18：空氣出口

20：空氣進(jìn)口

20a：延伸管

22：壓縮機(jī)葉輪

24：空氣減緩部、膨脹凹槽

24a：第一傾斜表面

24b：第二傾斜表面