本實用新型涉及車用機械領域，尤其涉及一種增壓器，具體地，是一種集成式車用混流渦輪增壓器。

背景技術：

在內(nèi)燃機的發(fā)展歷程中，渦輪增壓技術的應用在提高內(nèi)燃機的比功率和降低內(nèi)燃機的排放等方面發(fā)揮了重要的作用。從目前渦輪增壓技術的發(fā)展情況來看，徑流式渦輪增壓器已經(jīng)達到了相當高的技術水平，隨著車用渦輪增壓器不斷向高轉速、小型化、大容量方向的發(fā)展，徑流式渦輪的比轉速也越來越高，但其效率卻達不到最佳值，而如果降低比轉速，雖然可以解決這個問題，但是這樣將會增大葉輪的直徑，從而影響增壓器的瞬態(tài)響應性。相比較而言，混流渦輪增壓器不僅能夠提高更大的設計自由度，而且同時傾向于在低膨脹比的工況下獲得更高的效率，極大地滿足車用發(fā)動機最常見的工況要求，是一種更佳的選擇。

目前來看，傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器主要包括外殼、旋轉結構、軸承結構、固定結構等部分，如圖8所示，是一種傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器的結構示意圖，其中，旋轉結構主要為兩端分別連接渦輪d和葉輪e的轉軸f，外殼主要由渦輪殼a、軸承殼b和葉輪殼c三部分構成，具體地是容納渦輪d的渦輪殼a、容納葉輪e的葉輪殼c以及容納軸承結構的軸承殼b，渦輪殼a和軸承殼b通過夾緊件g固定對齊連接，軸承殼b和葉輪殼c通過螺栓等方式固定連接；軸承結構包括浮動軸承h和止推軸承i，用于支撐轉軸f，固定結構包括固定止推軸承i的密封板j；進一步地，渦輪殼a內(nèi)部設有渦流道k，軸承殼b內(nèi)部設有冷卻水道l和潤滑油道m(xù)。

在實際應用過程中，這種傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器存在各種問題，如由于結構的限制冷卻水道的分布受到局限，僅僅位于傳統(tǒng)軸承座的內(nèi)部，并簡單粗暴地設在潤滑油道和渦流道之間，并無法達到很好地冷卻效果，甚至需要加大冷卻水的流量來有效地對渦輪部分進行冷卻，不僅造成了水利資源的浪費，而且變溫效果不佳；進一步地，由于渦流道內(nèi)的廢氣溫度很高，傳統(tǒng)的渦輪殼都采用昂貴的高鎳鑄造不銹鋼制造，從而增加了設備的采購成本。進一步地，由于在裝配過程中需要先將渦輪安裝到軸承殼上，然后再安裝渦輪殼，因此，渦輪殼的渦流道的渦輪進口處的左內(nèi)側（如圖8所示需要越過渦輪的部分）必須設有切面n，且此切面到轉軸中心軸線的距離大于渦輪的最大外徑，這就使得渦流道的形狀不能適用渦輪的需要，從而造成渦輪的性能無法發(fā)揮出最佳的狀態(tài)（如圖7所示，傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器，其在0°截面A'的渦流道輪廓由于受到裝配限制，無法滿足此處的設計要求，從而使得傳統(tǒng)混流渦輪增壓器在傳統(tǒng)結構條件下無法發(fā)揮出最佳的性能）；此外，由于實際應用中軸承殼和渦輪殼的工作溫度相差很大，通過夾緊件連接的兩部分的可靠性往往比較差，這就很容易存在漏氣、法蘭變形開裂等風險，而冷卻水道也因為結構的限制，影響了其在軸承殼中的分布，從而很難很好地滿足冷卻的需要；進一步地，位于渦輪出口處的渦輪吼口一般與渦輪流量呈正相關，由于外殼結構的限制，使得傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器的渦輪吼口很難再增大，因此限制了渦輪流量的增大，影響了渦輪的工作效率地進一步地提高。

在傳統(tǒng)混流渦輪增壓器在實際應用過程中存在上述諸多問題的情況下，一種結構、性能更佳的車用混流渦輪增壓器是本領域技術人員迫切需要的。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述背景，為了克服現(xiàn)有技術在實際應用過程中存在的各種弊端，尤其是克服冷卻效果不佳、用料成本高等缺陷（其它缺陷在本申請人的其它申請文件中有關于其技術方案的具體闡述），本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器，通過將傳統(tǒng)的渦輪殼和軸承殼集成為集成式渦輪殼，省略了傳統(tǒng)軸承殼和渦輪殼之間的連接，大大降低了漏氣和變形的風險性；進一步地，改進后的集成式渦輪殼有效地解決了因結構的限制所帶來的各部件的設計受局限等問題，冷卻水道可以按照最佳的冷卻效果來進行設計，避免了高溫失效（零件開裂破壞、潤滑油結焦等）的發(fā)生；更重要的是冷卻水道的新設計方式使得材料不再僅僅局限于采用高鎳鑄造不銹鋼等昂貴的材料制造，也能夠選用價格更低的鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵等。

為了實現(xiàn)上述有益效果，本實用新型的技術方案為一種集成式車用混流渦輪增壓器，包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸以及設在所述轉軸兩端的渦輪和葉輪；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸中間部的浮動軸承和止推軸承；所述軸承座套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪和軸承座外側的集成式渦輪殼、套設在所述葉輪外側的葉輪殼以及連接所述集成式渦輪殼和所述葉輪殼的背板；其中，所述集成式渦輪殼內(nèi)設有渦流道和冷卻水道。

集成式渦輪殼的設置，使得冷卻水道完全包裹住所述渦流道外側成為可能，大大提高了對渦輪部分的冷卻效果，避免了高溫失效（零件開裂破壞、潤滑油結焦等）的發(fā)生，提高了整機的可靠性。

進一步地，所述冷卻水道包裹在所述渦流道外側。

進一步地，所述冷卻水道從靠近渦輪入口的位置沿所述渦流道外周延伸至渦輪出口，更優(yōu)選地，所述冷卻水道從靠近渦輪入口的位置沿所述渦流道外周延伸至所述集成式渦輪殼的前端。

進一步地，所述集成式渦輪殼采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

進一步地，將所述背板集成在所述集成式渦輪殼上，所述止推軸承通過密封板被楔形擋圈固定在所述集成式渦輪殼上。

進一步地，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，如此，進一步地減小了所述殼體結構的復雜程度，提高了可靠性。

進一步地，將所述背板集成在所述集成式渦輪殼上，所述止推軸承通過密封板被楔形擋圈固定在所述集成式渦輪殼上；同時，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上。

進一步地，將所述背板和所述軸承座集成在所述集成式渦輪殼上。

進一步地，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，在所述一體式軸承的端面上設有承載軸向推力的軸承止推墊圈。

進一步地，將所述背板和所述軸承座集成在所述集成式渦輪殼上，同時所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，在所述一體式軸承的端面上設有承載軸向推力的軸承止推墊圈。

以上需要注意的是，一體式軸承被軸承銷固定在集成式渦輪殼上時，一體式軸承與軸承銷之間留有很小的間隙，使得一體式軸承可以在較小的范圍內(nèi)震動，以減小高速轉軸的震動。

各處集成的設計使得整機的結構更加明晰簡單，裝配靈活快速、可靠性能大大提高。

附圖說明

圖1為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的其中一個實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的其中一個實施例的結構示意圖；

圖3為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的其中一個實施例的結構示意圖；

圖4為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的其中一個實施例的結構示意圖；

圖5為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的渦流道在不同角度標準示意圖；

圖6為本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖；

圖7為傳統(tǒng)集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖；

圖8為傳統(tǒng)集成式車用混流渦輪增壓器的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器，包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸以及設在所述轉軸兩端的渦輪和葉輪；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸中間部的浮動軸承和止推軸承；所述軸承座套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪和軸承座外側的集成式渦輪殼、套設在所述葉輪外側的葉輪殼以及連接所述集成式渦輪殼和所述葉輪殼的背板；其中，所述集成式渦輪殼內(nèi)設有渦流道和冷卻水道。

集成式渦輪殼的設置，使得冷卻水道完全包裹住所述渦流道外側成為可能，從而大大提高了冷卻的效果。本實用新型的創(chuàng)新點在于集成式渦輪殼和冷卻水道，只要包括上述兩個創(chuàng)新點，應用于增壓器上的技術方案都應該顯而易見地屬于本實用新型的技術方案。其它可選方案，則可能是更加優(yōu)選的技術特征或者是輔助本實用新型的現(xiàn)有技術特征，卻不是必要技術特征。

可選地，所述冷卻水道包裹在所述渦流道外側。

可選地，所述冷卻水道從靠近渦輪入口的位置沿所述渦流道外周延伸至渦輪出口，更優(yōu)選地，所述冷卻水道從靠近渦輪入口的位置沿所述渦流道外周延伸至所述集成式渦輪殼的前端。

可選地，所述集成式渦輪殼采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

可選地，將所述背板集成在所述集成式渦輪殼上，所述止推軸承通過密封板被楔形擋圈固定在所述集成式渦輪殼上。

可選地，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，如此，進一步地減小了所述殼體結構的復雜程度，提高了可靠性。

可選地，將所述背板集成在所述集成式渦輪殼上，所述止推軸承通過密封板被楔形擋圈固定在所述集成式渦輪殼上；同時，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上。

可選地，將所述背板和所述軸承座集成在所述集成式渦輪殼上。

可選地，所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，在所述一體式軸承的端面上設有承載軸向推力的軸承止推墊圈。

可選地，將所述背板和所述軸承座集成在所述集成式渦輪殼上，同時所述浮動軸承和所述止推軸承集成為一體式軸承，所述一體式軸承被軸承銷固定在所述集成式渦輪殼上，在所述一體式軸承的端面上設有承載軸向推力的軸承止推墊圈。

以上需要注意的是，一體式軸承被軸承銷固定在集成式渦輪殼上時，一體式軸承與軸承銷之間留有很小的間隙，使得一體式軸承可以在較小的范圍內(nèi)震動，以減小高速轉軸的震動。

可選地，為了實現(xiàn)更好地技術效果，解決背景技術中提及的其它缺陷，所述渦流道的不同角度截面處的渦流道輪廓面積呈線性分布，0°截面處的渦流道輪廓面積最小。進一步地，優(yōu)選地，所述渦輪的最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離從渦輪進口到渦輪出口逐漸增大，渦輪吼口處對應的渦輪最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離最大。

各處集成的設計使得整機的結構更加明晰簡單，裝配靈活快速、可靠性能大大提高。

參照圖1，本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器的實施例，所述集成式車用混流渦輪增壓器包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸1以及設在所述轉軸兩端的渦輪2和葉輪3；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸1中間部的浮動軸承4和止推軸承5；所述軸承座6套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪2和軸承座6外側的集成式渦輪殼7、套設在所述葉輪3外側的葉輪殼8以及連接所述集成式渦輪殼7和所述葉輪殼8的背板9；其中，所述集成式渦輪殼7內(nèi)設有渦流道10和冷卻水道11，所述冷卻水道11包裹在所述渦流道10外側；所述浮動軸承4和所述止推軸承5環(huán)設在所述轉軸1中間部并被安裝到所述軸承座6上；所述集成式渦輪殼7內(nèi)還設有潤滑油進出口12；所述軸承座6上設有通向所述浮動軸承4和所述止推軸承5的潤滑油道13，并通過過盈配合的方式，壓裝到所述集成式渦輪殼7內(nèi)；所述背板9通過V型卡箍14連接到所述集成式渦輪殼7上，同時將所述止推軸承5固定在所述軸承座6上；所述轉軸1自所述集成式渦輪殼7的渦輪端穿入所述軸承座6，并自所述集成式渦輪殼7的葉輪端穿出，所述葉輪2通過端螺母15固定在所述轉軸1上；所述渦輪2和所述轉軸1進一步地集合為一體；所述集成式渦輪殼采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

參照圖2，本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器的實施例，所述集成式車用混流渦輪增壓器包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸1以及設在所述轉軸兩端的渦輪2和葉輪3；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸1中間部的浮動軸承4和止推軸承5；所述軸承座6套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪2和軸承座6外側的集成式渦輪殼7、套設在所述葉輪3外側的葉輪殼8以及連接所述集成式渦輪殼7和所述葉輪殼8的背板9；其中，所述集成式渦輪殼7內(nèi)設有渦流道10和冷卻水道11，所述冷卻水道11包裹在所述渦流道10外側；將所述背板9集成在所述集成式渦輪殼7上，所述止推軸承5通過密封板16被楔形擋圈17固定在所述集成式渦輪殼7上；所述集成式渦輪殼采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

參照圖3，本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器的實施例，所述集成式車用混流渦輪增壓器包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸1以及設在所述轉軸兩端的渦輪2和葉輪3；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸1中間部的浮動軸承4和止推軸承5；所述軸承座6套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪2和軸承座6外側的集成式渦輪殼7、套設在所述葉輪3外側的葉輪殼8以及連接所述集成式渦輪殼7和所述葉輪殼8的背板9；其中，所述集成式渦輪殼7內(nèi)設有渦流道10和冷卻水道11，所述冷卻水道11包裹在所述渦流道10外側；將所述背板9和所述軸承座6集成在所述集成式渦輪殼7上，所述浮動軸承4和所述止推軸承5集成為一體式軸承18，所述一體式軸承18被軸承銷20固定在所述集成式渦輪殼7上，在所述一體式軸承18的端面上設有承載軸向推力的軸承止推墊圈19；所述集成式渦輪殼采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

參照圖4，本實用新型提供了一種集成式車用混流渦輪增壓器的實施例，所述集成式車用混流渦輪增壓器包括旋轉結構、軸承結構、軸承座和殼體機構；所述旋轉結構包括轉軸1以及設在所述轉軸兩端的渦輪2和葉輪3；所述軸承結構包括環(huán)設在所述轉軸1中間部的浮動軸承4和止推軸承5；所述軸承座6套設在所述軸承結構的外側；所述殼體結構包括套設在所述渦輪2和軸承座6外側的集成式渦輪殼7、套設在所述葉輪3外側的葉輪殼8以及連接所述集成式渦輪殼7和所述葉輪殼8的背板9；其中，所述集成式渦輪殼7內(nèi)設有渦流道10和冷卻水道11，所述冷卻水道11包裹在所述渦流道10外側；將所述背板9集成在所述集成式渦輪殼7上，所述止推軸承5通過密封板16被楔形擋圈17固定在所述集成式渦輪殼7上，所述浮動軸承3和所述止推軸承4集成為一體式軸承18，所述一體式軸承18被軸承銷20固定在所述集成式渦輪殼7上，所述轉軸1穿過上述一體式軸承18，兩端分別連接所述所述渦輪2和所述葉輪3，所述渦輪2和所述轉軸1進一步地集合為一體；所述集成式渦輪殼7采用鋁和/或鋁合金和/或鑄鐵材料制備得到。

需要說明的是，上述實施例可以進一步優(yōu)選地，參照圖5和圖6，所述集成式渦輪殼內(nèi)設有渦流道10，所述渦流道10的不同角度截面處的渦流道輪廓面積呈線性分布，0°截面A處的渦流道輪廓面積最??；所述渦輪2的最外邊緣到所述轉軸1中心軸線的距離從渦輪進口2-1到渦輪出口2-2逐漸增大，渦輪吼口2-3處對應的渦輪最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離L最大。

此處的優(yōu)選方案并非本實用新型必要的技術特征，為便于理解和改進，以及明確集成的有益效果，再次進一步地說明（具體地可參見本申請人的其它申請文件），具體地，參照圖5所示的渦流道在不同角度標準示意圖（全文所講的關于渦流道在不同角度，均是以此為標準，本領域技術人員參照圖5的標注示意圖，結合本技術方案中的各個技術特征，可以容易地理解），當渦流道的不同角度截面處的渦流道輪廓面積呈線性分布時，是最理想最佳的，并且0°截面處的渦流道輪廓面積最小也是最佳的，而事實上，傳統(tǒng)的渦流道（圖7所示）由于受到殼體結構的限制，很難做到線性分布的結果，進一步地，由于傳統(tǒng)混流渦輪增壓器的渦流道設有如背景技術中所述的切面n，0°截面A'處的渦流道輪廓與渦輪進口d-1邊處的截面一同構成面積更大的截面積，因此，傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器既很難做到線性的分布，又無法滿足0°截面處的設計要求，從而使得渦輪在傳統(tǒng)結構條件下無法發(fā)揮出最佳的性能。而對應地，本申請實用新型人通過“集成”的概念創(chuàng)造性地引入，并結合本申請的目的，得到了一種集成式渦輪殼7，所述集成式渦輪殼7內(nèi)設有渦流道，所述渦流道不僅可以滿足不同角度截面處的渦流道輪廓面積呈線性分布，而且由于集成設計無須再考慮裝配時的不便，這就避免了不利切面的引入，由此可以完全保證0°截面A處的渦流道輪廓面積最小甚至無限?。ūM量小是有利的）。進一步地具體地，參照圖6所示的本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖和和圖7所示的傳統(tǒng)集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖，由于位于渦輪出口的的渦輪吼口與渦輪流量呈正相關，因此，為了增大流量，對應增大渦輪吼口是必要的，但是傳統(tǒng)的混流渦輪增壓器，由于受到結構的局限，即渦流道的偏向右（如圖7）位置布局（渦輪殼a左側的局限使得傳統(tǒng)的渦流道是以左側的一垂直面為基準，不同角度截面處的渦流道輪廓依次向右偏移，如240°截面E'處的渦流道輪廓面積大，而0°截面A'處的渦流道輪廓面積小，240°截面E'處的渦流道輪廓與0°截面A'處的渦流道輪廓左側相切與垂直面）使得渦輪最外邊緣靠近的渦輪殼部位沒有辦法滿足渦輪吼口d-3的增大而進一步向外分布（圖7所示，傳統(tǒng)渦輪的最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離從渦輪進口d-1到渦輪出口d-2逐漸減小，渦輪吼口d-3處對應的渦輪最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離并非最大，甚至最?。?；而對應地，本申請中的渦流道是整體向左偏移的趨勢分布的（圖6所示，如240°截面E處的渦流道輪廓面積大，而0°截面A處的渦流道輪廓面積小，240°截面E處的渦流道輪廓與0°截面A處的渦流道輪廓不受左側垂直面的限制），首先集成式渦輪殼7允許其向左偏移，從而使得渦輪2最外邊緣靠近的渦輪殼部位可以滿足渦輪吼口2-3的增大而進一步向外分布，即所述渦輪2的最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離從渦輪進口2-1到渦輪出口2-2逐漸增大，渦輪吼口2-3處對應的渦輪2最外邊緣到所述轉軸中心軸線的距離L最大。可見本申請的新設計殼體結構，使得渦流道和渦輪2的優(yōu)化成為可能，從而可以用更小的渦輪2獲得與傳統(tǒng)增壓器相同的流量，減小了慣量，提高了轉速和效率。

上述論述可以結合圖5所述的渦流道在不同角度標準示意圖、圖6所述的本實用新型所述集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖和圖7所述的傳統(tǒng)集成式車用混流渦輪增壓器的渦輪及渦流道結構示意圖，進一步地顯而易見的得到。

以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本實用新型進行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。