叶轮尺寸，而同时维持了惯性。而且，一旦蜗壳阀104打开并且第二蜗壳102与常开且通常是运行的第一蜗壳101组合开始运行而A/R增加时，混合流动叶轮108的效率下降的不是很快。
[0057]更详细地，为了适应混合流动叶轮108的混合流，与图6的涡轮机壳体14相比对涡轮机壳体103进行了改进。就此而言，第一蜗壳和第二蜗壳101和102的几何取向是更靠近轴承壳体111地倾斜来匹配涡轮机叶轮导风叶轮112的轴向部件的。接下来，可以用一个隔热屏113来限定喉口区域109的一侧，并且这样该隔热屏可以现在变成一种朝向混合流动涡轮机叶轮108引导蜗壳101和102的排气的空气动力学部件。此外，在大多情况下，混合流动叶轮108的直径会是与径向叶轮28相同的或是更大的以便提供排气通过涡轮机级105的同等流量。另外，导风叶轮轮廓的竖直分隔壁可以是机器加工的以便提高效率。
[0058]这些改变可应用在图8和图9的双涡旋设计二者中，并且可甚至用在图1-7的可变双涡旋壳体中来合并混合流。通过避免使用如在图1-7的涡轮增压器10中发现的废气门阀23和致动器25，本发明性涡轮增压器100只使用蜗壳阀104及其相关的致动器，其中涡轮机壳体103及其蜗壳101和102变得不对称。这种混合流动设计因此使蜗壳101和102形成为在尺寸和相对于混合流动叶轮108的定向方面是不对称的，这样使得较大的蜗壳102适应了必须在无废气门的情况下应对的额定功率和增加的排气流。
[0059]在校大的排气流下混合流动叶轮108的效率可能会下降，但是这种效率下降会小于径向叶轮28。因为这种下降典型地在图1的VTST设计中是以废气门状态发生的，这种废气门状态导致涡轮增压器10的效率下降，并因此抵偿了在混合流动叶轮108中发生的效率下降。
[0060]参照图10，第一曲线26显示了 BMEP与发动机RPM的关系以便示出废气门式涡轮增压器相对本发明的涡轮增压器100的性能特征。废气门曲线26显示一个废气门式涡轮增压器，其中在初始操作状态过程中该曲线随着发动机RPM增加具有稳定的倾斜度。然而，在位置27处，废气门阀(如阀23)打开，这允许废气门气流旁通过涡轮机级，并使BMEP水平削平，如曲线26的平面区段28所指示的。由此，废气门气流提供了控制涡轮机级并由此控制压缩机级功率的能力。
[0061]还如图10所看到的，涡轮增压器100运行成使其单阀曲线30包括一个初始倾斜区段，该初始倾斜区段与废气门曲线26的倾斜区段是基本上重叠的。此外，还可以在与废气门曲线26的废气门打开点27相似的操作点31处打开蜗壳阀104。如果蜗壳阀104完全打开，则曲线30示出一个波谷32，该波谷最终降到底并且然后BMEP开始上升，如斜线33所示。在曲线26和30之间的面积34可以从某种意义上说指示了总运行效率的一些损失。然而，这相信会由与大蜗壳102组合提供的单蜗壳阀104的优点来抵偿，该大蜗壳的大小被确定成适应会通过图4的蜗壳18和废气门通道24而发生的气流。第二峰35通常指示看在约5000-5500rpm达到的峰值功率点。
[0062]然而，为了进一步提高效率，可以通过控制蜗壳阀104的打开速度来减小曲线26和30之间的面积34。就此而言，阀104可以是通过在关闭位置和打开位置之间渐进地或稳步地使得阀104枢转来缓慢打开的。如上所述，蜗壳阀104可以是通过如上所述的致动器21来操作的。可替代地，该致动器可以采取控制器的形式，该控制器控制着阀104在打开和关闭位置之间进行枢转的速度，并且反之亦然。可以用电致动器和其他致动器的类型来提供对阀104的打开角度的闭环反馈。而且，可以使用与四连杆类似的、也提供受控阀操作的旋转致动器。在另一个实例中，可以使用气动致动器，优选地该气动致动器带有一个位置传感器来提供对蜗壳阀104的闭环反馈和控制。其结果是，可以减小波谷的深度以提高效率。
[0063]参照图11，废气门阀在打开时典型地允许30 % -40 %的排气流过。通过免除废气门阀并提供本发明性小蜗壳和大蜗壳101和102的组合，预期流量会从大约1.3增加至大约3，这就实质上增加了通过涡轮机级105的流量。虽然可以预期流量的增加，但流量值的增加还可能取决于涡轮增压器和发动机之间所要求的典型匹配。
[0064]更详细地，图11针对废气门式涡轮增压器10和不对称的蜗壳涡轮增压器100两者展示了通过涡轮机级12的估算流量105。本质上，废气门式涡轮增压器10具有三种运转状态，其中:1)阀20和23都是闭合的，从而使得排气流受限于蜗壳17 ；2)阀20打开，从而使得蜗壳17和18都接收气流；以及3)阀20和23都打开，从而使得气流通过蜗壳17和18、并通过废气门通道24。在第一状态中，流量是通过曲线41呈现的，其中峰值流量是约1.3，该曲线41指示了对气流的体积量度。在第二状态中，流到涡轮机级12的气流是经过蜗壳17和18，这如具有约为1.8的峰值流量的曲线42所指明地增加了气流。在第三状态中，气流还经过废气门通道24，尽管这种流动将涡轮机级12旁路通过并且不会将任何增加的气流提供到涡轮机级12中。如此，曲线41代表了流经涡轮增压器10的涡轮机级12的最大气流。
[0065]对于本发明性涡轮增压器100而言，涡轮增压器100只具有两种运转状态，其中:I)阀104关闭，从而使得排气流受限于蜗壳101 ；以及2)阀104打开，从而使得蜗壳101和102两者都接收气流。优选地，蜗壳101是与蜗壳17相似地确定大小的，这样使得在第一状态中，曲线41仍然表示流量，其中峰值是约1.3，该曲线指明了通过蜗壳101的气流的体积量度。在第二状态中，流到涡轮机级105的气流是经过蜗壳101和102，这使流到涡轮机级105的气流增加。然而，在涡轮增压器100中，没有废气门气流，这样使得蜗壳101和102必须容纳所有排气流。本质上，蜗壳102的大小被确定成容纳可与上述的蜗壳18和废气门通道24的组合流相比的气流。如前注意到的，蜗壳102的大小被确定成基本上大于蜗壳101以便应对这种大流量，并且其结果是流量是由提供了约为3的峰值体积流量的曲线43来表示的。与涡轮机叶轮28相比，这基本上增加了流到涡轮机叶轮112的排气流，并且消除了作为废气门气流的这种气流的转向。蜗壳102的大小还可被选择成使得曲线43足够高从而与涡轮增压器10相比避免涡轮增压器100的背压增加。
[0066]这种增加的气流也被混合流动叶轮108所容纳。混合流动叶轮108提供了通过双涡旋101和102的相似的流动，但是与如在涡轮增压器10中所见的与双涡旋相联接的径向叶轮28相比带有较低的惯量和较好的脉冲转换设计。这种混合流动叶轮108可以提高时间-转矩响应，并且混合流动叶轮108加这些不对称的蜗壳101和102就允许了通过扩大流量来免除废气门，而无需牺牲惯性，这还可减少额外的阀结构成本。
[0067]尽管已经出于说明性目的详细披露了本发明的具体优选实施例，但应认识到所披露设备的变体或变更(包括零件的重新安排)也在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种涡轮增压器(100)，该涡轮增压器包括: 一个涡轮机壳体(103)和一个可旋转地布置于其中的涡轮机叶轮(108)，所述涡轮机壳体(103)限定了一个较小尺寸的第一蜗壳(101)和一个较大的第二蜗壳(102)，这些蜗壳由一个双涡旋构形中的蜗壳壁(107)分隔开，所述第一蜗壳和第二蜗壳(101)和(102)各自朝向所述涡轮机叶轮(108)排放进入所述涡轮机壳体(103)中，并且一个蜗壳阀(104)被提供在所述蜗壳壁(107)中，其中，所述第一蜗壳和第二蜗壳(101)和(102)是通过涡轮机入口(106)来供以排气的；其中，基本上所有的被接收在所述涡轮机入口(106)中所述排气都被引导至所述第一蜗壳和第二蜗壳(101)和(102)，所述第二蜗壳(102)是通过所述蜗壳阀(104)来选择性地关闭和打开的；其中，当所述蜗壳阀(104)关闭时，所有的所述排气最初排他地流入所述第一蜗壳(101)中，并且随后当所述蜗壳阀(104)打开时一部分的所述排气流入所述第二蜗壳(102)中，所述涡轮机壳体(103)具有一种不对称的形状，该形状是由所述第一蜗壳和第二蜗壳(101)和(102)的较小尺寸和较大尺寸来限定的，这些蜗壳是朝向所述涡轮机叶轮(108)成角度的，所述涡轮机叶轮(108)被形成为一个混合流动涡轮机叶轮；其中，所述第一蜗壳和第二蜗壳(1