具有軸流式轉(zhuǎn)動葉片的渦輪增壓器內(nèi)部渦輪機(jī)隔熱屏的制作方法
【專利說明】具有軸流式轉(zhuǎn)動葉片的渦輪増壓器內(nèi)部渦輪機(jī)隔熱屏
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器。更具體地講，本發(fā)明涉及具有軸流式渦輪機(jī)葉輪和具有轉(zhuǎn)動葉片的內(nèi)部隔熱屏的渦輪增壓器。任選地，對于雙排氣蝸殼，該隔熱屏可以具有一個分隔壁延伸器。
[0003]相關(guān)技術(shù)的說明
[0004]渦輪增壓器是一種與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一起使用的強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器將壓縮過的空氣傳送到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣端從而允許燃燒更多的燃料，因此增加了發(fā)動機(jī)的馬力而沒有明顯地增加發(fā)動機(jī)的重量。因此，渦輪增壓器允許使用較小的發(fā)動機(jī)而形成與較大的、正常吸氣的發(fā)動機(jī)相同量的馬力。在車輛中使用較小發(fā)動機(jī)具有減小車輛質(zhì)量、提高性能并且增強(qiáng)燃料經(jīng)濟(jì)性的所希望效果。此外，使用渦輪增壓器允許被遞送至發(fā)動機(jī)的燃料更完全燃燒，這有助于實現(xiàn)更清潔環(huán)境的這一高度希望的目標(biāo)。
[0005]渦輪增壓器典型地包括連接至發(fā)動機(jī)的排氣歧管上的一個渦輪機(jī)殼體、連接至發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管上的一個壓縮機(jī)殼體、以及將該禍輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體聯(lián)接在一起的一個中央軸承殼體。渦輪機(jī)殼體內(nèi)的一個渦輪機(jī)葉輪是由從該排氣歧管供應(yīng)的排氣進(jìn)氣流可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的?？尚D(zhuǎn)地支撐在該中央軸承殼體內(nèi)的一個軸將該渦輪機(jī)葉輪連接至該壓縮機(jī)殼體內(nèi)的一個壓縮機(jī)葉輪上，這樣使得該渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)造成了該壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)。將該渦輪機(jī)葉輪與該壓縮機(jī)葉輪相連接的軸限定了一條旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時，它增大了經(jīng)由發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管被遞送至發(fā)動機(jī)汽缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力。
[0006]在渦輪增壓器中，該渦輪機(jī)葉輪或者可以是徑流式葉輪，在該徑流式葉輪中，排氣沿該葉輪的半徑被引導(dǎo)；或者可以是軸流式葉輪，在該軸流式葉輪中，排氣沿該渦輪機(jī)葉輪的軸線被引導(dǎo)。通常，軸承殼體通過一個隔熱屏而免受來自排氣的熱量的影響，該隔熱屏被布置在該渦輪機(jī)葉輪與該軸承殼體之間。
[0007]US 7，631，497涉及帶有位于該渦輪機(jī)葉輪與該軸承殼體之間的隔熱屏的渦輪增壓器，其中，該隔熱屏限定了該渦輪機(jī)葉輪與該隔熱屏之間的空隙并且配備有至少一個延伸至該空氣中的肋。在這個空隙中，在常規(guī)平坦的隔熱屏中，該渦輪機(jī)葉輪背面能以離心泵的方式起作用，從而將氣體從該空隙內(nèi)泵送出、產(chǎn)生一個與該渦輪機(jī)軸承的外側(cè)面相鄰的減壓區(qū)域、并且將油從該軸承中吸出并且吸入到該渦輪機(jī)葉輪背面與該隔熱屏之間的空間中。本發(fā)明的隔熱屏具有多個凸起結(jié)構(gòu)，這些凸起結(jié)構(gòu)被設(shè)計成用來干擾隔熱屏與渦輪機(jī)葉輪背面之間空隙中的旋轉(zhuǎn)且離心的氣體流動，進(jìn)而防止油旁通通過。
[0008]US 6，739，134涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣渦輪增壓器，該排氣渦輪增壓器具有在排氣道中的一個渦輪機(jī)、以及在進(jìn)氣道中由該渦輪機(jī)驅(qū)動的一個壓縮機(jī)，該渦輪機(jī)具有一個流動通道，該流動通道帶有徑向流動入口截面和一個半軸向流動入口截面并且提供了一個流量環(huán)，該流量環(huán)限制這兩個流動入口截面。該渦輪機(jī)配備有不同的渦輪機(jī)幾何形狀以用于流動入口截面的可變調(diào)整。為提高效率，該流量環(huán)在該排氣渦輪增壓器的殼體中的位置是可變調(diào)整的。
[0009]發(fā)明概述
[0010]在許多渦輪增壓器中，排氣蝸殼將排氣以對渦輪機(jī)葉輪而言徑向的方向傳送到該渦輪增壓器。在具有軸向渦輪機(jī)葉輪的渦輪增壓器中，有必要在排氣到達(dá)該渦輪機(jī)葉輪之前將其轉(zhuǎn)向到軸向方向。已發(fā)現(xiàn)，可以使用具有轉(zhuǎn)動葉片的隔熱屏來在排氣到達(dá)該渦輪機(jī)葉輪之前將排氣重新定向或者對其進(jìn)行引導(dǎo)。
[0011]附圖的簡要說明
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將是容易了解的，因為這些優(yōu)點(diǎn)通過參照以下詳細(xì)說明在結(jié)合附圖考慮時將變得更好理解，在附圖中:
[0013]圖1示出了一個帶有轉(zhuǎn)動葉片的隔熱屏；
[0014]圖2示出了一個帶有轉(zhuǎn)動葉片的隔熱屏和一個蝸殼分隔壁延伸器；并且
[0015]圖3示出了一個隔熱屏和一個蝸殼，該蝸殼具有一個分隔件和一個分隔壁延伸器。
[0016]實施方式的詳細(xì)說明
[0017]圖1示出了一個帶有轉(zhuǎn)動葉片(2)的隔熱屏⑴。
[0018]圖2示出了帶有轉(zhuǎn)動葉片⑷的隔熱屏(3)和一個蝸殼分隔壁延伸器(5)。
[0019]圖3示出了一個隔熱屏(6)、一個蝸殼(7)，該蝸殼帶有一個分隔壁(8)和一個蝸殼分隔壁延伸器(9)。
[0020]來自發(fā)動機(jī)的排氣通過該排氣蝸殼(7)被導(dǎo)向到該禍輪機(jī)殼體。該排氣蝸殼(7)允許排氣以對于該渦輪機(jī)葉輪而言徑向的方向進(jìn)入該渦輪機(jī)殼體。如果使用的是一個軸向渦輪機(jī)葉輪，則氣體在其到達(dá)該渦輪機(jī)葉輪之前必須被轉(zhuǎn)向到軸向方向。朝著一個平坦軸承殼體面被引導(dǎo)的排氣將轉(zhuǎn)向到軸向方向。通常將一個隔熱屏⑴和⑶布置在該軸承殼體的壁上以用于使軸承殼體免受熱的排氣的影響。朝著隔熱屏(I)和(3)被引導(dǎo)的排氣將轉(zhuǎn)向到軸向方向。然而，已發(fā)現(xiàn)的是在該隔熱屏⑴和⑶壁中的這些葉片⑵和⑷將有效地使排氣從徑向方向重新定向到軸向方向。這些葉片⑵和⑷沿該隔熱屏⑴和(3)的壁對排氣進(jìn)行引導(dǎo)并且由此優(yōu)化這些渦輪機(jī)葉輪葉片前緣上的入射角。增加這些轉(zhuǎn)動葉片(2)和(4)可以迫使氣體入射角被更加優(yōu)化而達(dá)到葉輪葉片角度的期望，而不依賴于離開該殼體蝸殼氣體的自然向量以及由該隔熱屏表面所強(qiáng)加的轉(zhuǎn)向向量。通過將該流動更好地組織成一個更加明確的流動向量，實現(xiàn)了提高的效率。葉片的數(shù)量可以改變。已發(fā)現(xiàn)四至八個葉片是令人滿意的。
[0021]在多缸發(fā)動機(jī)中，來自相對的氣缸組的氣缸交替點(diǎn)火。在“V”型發(fā)動機(jī)的情況下，氣缸組在發(fā)動機(jī)上是分開的。在直列式發(fā)動機(jī)的情況下，氣缸組可以簡單是一半的氣缸在前面而一半的氣缸在后面。排氣從該蝸殼的多個分開部分中被導(dǎo)向到渦輪機(jī)殼體中。分開的氣體流用于維持壓力脈動，這個壓力脈動發(fā)生在排氣從氣缸中被釋放時。脈動的維持是令人希望的，因為額外的壓力脈動可以使該渦輪機(jī)啟動更快。這有助于減少渦輪遲滯。在排氣被允許進(jìn)入該渦輪機(jī)殼體的區(qū)域中，該蝸殼的兩個半部之間的分隔件或分隔壁(8)可以有助于維持來自各個氣缸組的排氣之間的分離，并且進(jìn)而維持這些壓力脈動。在轉(zhuǎn)動安排中使用軸流式葉輪和隔熱屏的缺點(diǎn)是葉輪此時與該渦輪機(jī)殼體間隔離開很遠(yuǎn)，并且因此遠(yuǎn)離該殼體分隔壁(8)以及該脈動分隔件。通過對該隔熱屏增加一個分隔壁延伸(5)和(9)，可以在該葉輪入口的下游一直維持這種脈動保持。
[0022]雖然已經(jīng)參照這些具體實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不脫離如在以下權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍下作出不同的變化和修改。
【主權(quán)項】
1.用于具有一個軸流式渦輪機(jī)葉輪的渦輪增壓器的一種隔熱屏(I)，該隔熱屏具有多個轉(zhuǎn)動葉片(2)，這些葉片將排氣流動轉(zhuǎn)向到軸向方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱屏(I)，具有4至8個轉(zhuǎn)動葉片(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱屏(I)，具有7個轉(zhuǎn)動葉片(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱屏(I)，進(jìn)一步包括一個蝸殼分隔壁延伸器(5)。
【專利摘要】提供了一種渦輪增壓器內(nèi)部隔熱屏(1)，該隔熱屏具有多個軸流式轉(zhuǎn)動葉片(2)。此外，該隔熱屏可以具有一個蝸殼隔壁延伸器(5)。
【IPC分類】F02B39/00, F02B39/16, F02B77/11
【公開號】CN104956045
【申請?zhí)枴緾N201380071893
【發(fā)明人】B·弗雷澤
【申請人】博格華納公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2013年2月19日
【公告號】DE112013006386T5, WO2014130006A1