具有轴流式转动叶片的涡轮增压器内部涡轮机隔热屏的制作方法
【专利说明】具有轴流式转动叶片的涡轮増压器内部涡轮机隔热屏
[0001]发明背景发明领域
[0002]本发明涉及一种用于内燃发动机的涡轮增压器。更具体地讲，本发明涉及具有轴流式涡轮机叶轮和具有转动叶片的内部隔热屏的涡轮增压器。任选地，对于双排气蜗壳，该隔热屏可以具有一个分隔壁延伸器。
[0003]相关技术的说明
[0004]涡轮增压器是一种与内燃发动机一起使用的强制进气系统。涡轮增压器将压缩过的空气传送到发动机进气端从而允许燃烧更多的燃料，因此增加了发动机的马力而没有明显地增加发动机的重量。因此，涡轮增压器允许使用较小的发动机而形成与较大的、正常吸气的发动机相同量的马力。在车辆中使用较小发动机具有减小车辆质量、提高性能并且增强燃料经济性的所希望效果。此外，使用涡轮增压器允许被递送至发动机的燃料更完全燃烧，这有助于实现更清洁环境的这一高度希望的目标。
[0005]涡轮增压器典型地包括连接至发动机的排气歧管上的一个涡轮机壳体、连接至发动机的进气歧管上的一个压缩机壳体、以及将该祸轮机壳体和压缩机壳体联接在一起的一个中央轴承壳体。涡轮机壳体内的一个涡轮机叶轮是由从该排气歧管供应的排气进气流可旋转地驱动的。可旋转地支撑在该中央轴承壳体内的一个轴将该涡轮机叶轮连接至该压缩机壳体内的一个压缩机叶轮上，这样使得该涡轮机叶轮的旋转造成了该压缩机叶轮的旋转。将该涡轮机叶轮与该压缩机叶轮相连接的轴限定了一条旋转轴线。当压缩机叶轮旋转时，它增大了经由发动机进气歧管被递送至发动机汽缸的空气质量流速、空气流密度和空气压力。
[0006]在涡轮增压器中，该涡轮机叶轮或者可以是径流式叶轮，在该径流式叶轮中，排气沿该叶轮的半径被引导；或者可以是轴流式叶轮，在该轴流式叶轮中，排气沿该涡轮机叶轮的轴线被引导。通常，轴承壳体通过一个隔热屏而免受来自排气的热量的影响，该隔热屏被布置在该涡轮机叶轮与该轴承壳体之间。
[0007]US 7，631，497涉及带有位于该涡轮机叶轮与该轴承壳体之间的隔热屏的涡轮增压器，其中，该隔热屏限定了该涡轮机叶轮与该隔热屏之间的空隙并且配备有至少一个延伸至该空气中的肋。在这个空隙中，在常规平坦的隔热屏中，该涡轮机叶轮背面能以离心泵的方式起作用，从而将气体从该空隙内泵送出、产生一个与该涡轮机轴承的外侧面相邻的减压区域、并且将油从该轴承中吸出并且吸入到该涡轮机叶轮背面与该隔热屏之间的空间中。本发明的隔热屏具有多个凸起结构，这些凸起结构被设计成用来干扰隔热屏与涡轮机叶轮背面之间空隙中的旋转且离心的气体流动，进而防止油旁通通过。
[0008]US 6，739，134涉及一种用于内燃发动机的排气涡轮增压器，该排气涡轮增压器具有在排气道中的一个涡轮机、以及在进气道中由该涡轮机驱动的一个压缩机，该涡轮机具有一个流动通道，该流动通道带有径向流动入口截面和一个半轴向流动入口截面并且提供了一个流量环，该流量环限制这两个流动入口截面。该涡轮机配备有不同的涡轮机几何形状以用于流动入口截面的可变调整。为提高效率，该流量环在该排气涡轮增压器的壳体中的位置是可变调整的。
[0009]发明概述
[0010]在许多涡轮增压器中，排气蜗壳将排气以对涡轮机叶轮而言径向的方向传送到该涡轮增压器。在具有轴向涡轮机叶轮的涡轮增压器中，有必要在排气到达该涡轮机叶轮之前将其转向到轴向方向。已发现，可以使用具有转动叶片的隔热屏来在排气到达该涡轮机叶轮之前将排气重新定向或者对其进行引导。
[0011]附图的简要说明
[0012]本发明的优点将是容易了解的，因为这些优点通过参照以下详细说明在结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中:
[0013]图1示出了一个带有转动叶片的隔热屏；
[0014]图2示出了一个带有转动叶片的隔热屏和一个蜗壳分隔壁延伸器；并且
[0015]图3示出了一个隔热屏和一个蜗壳，该蜗壳具有一个分隔件和一个分隔壁延伸器。
[0016]实施方式的详细说明
[0017]图1示出了一个带有转动叶片(2)的隔热屏⑴。
[0018]图2示出了带有转动叶片⑷的隔热屏(3)和一个蜗壳分隔壁延伸器(5)。
[0019]图3示出了一个隔热屏(6)、一个蜗壳(7)，该蜗壳带有一个分隔壁(8)和一个蜗壳分隔壁延伸器(9)。
[0020]来自发动机的排气通过该排气蜗壳(7)被导向到该祸轮机壳体。该排气蜗壳(7)允许排气以对于该涡轮机叶轮而言径向的方向进入该涡轮机壳体。如果使用的是一个轴向涡轮机叶轮，则气体在其到达该涡轮机叶轮之前必须被转向到轴向方向。朝着一个平坦轴承壳体面被引导的排气将转向到轴向方向。通常将一个隔热屏⑴和⑶布置在该轴承壳体的壁上以用于使轴承壳体免受热的排气的影响。朝着隔热屏(I)和(3)被引导的排气将转向到轴向方向。然而，已发现的是在该隔热屏⑴和⑶壁中的这些叶片⑵和⑷将有效地使排气从径向方向重新定向到轴向方向。这些叶片⑵和⑷沿该隔热屏⑴和(3)的壁对排气进行引导并且由此优化这些涡轮机叶轮叶片前缘上的入射角。增加这些转动叶片(2)和(4)可以迫使气体入射角被更加优化而达到叶轮叶片角度的期望，而不依赖于离开该壳体蜗壳气体的自然向量以及由该隔热屏表面所强加的转向向量。通过将该流动更好地组织成一个更加明确的流动向量，实现了提高的效率。叶片的数量可以改变。已发现四至八个叶片是令人满意的。
[0021]在多缸发动机中，来自相对的气缸组的气缸交替点火。在“V”型发动机的情况下，气缸组在发动机上是分开的。在直列式发动机的情况下，气缸组可以简单是一半的气缸在前面而一半的气缸在后面。排气从该蜗壳的多个分开部分中被导向到涡轮机壳体中。分开的气体流用于维持压力脉动，这个压力脉动发生在排气从气缸中被释放时。脉动的维持是令人希望的，因为额外的压力脉动可以使该涡轮机启动更快。这有助于减少涡轮迟滞。在排气被允许进入该涡轮机壳体的区域中，该蜗壳的两个半部之间的分隔件或分隔壁(8)可以有助于维持来自各个气缸组的排气之间的分离，并且进而维持这些压力脉动。在转动安排中使用轴流式叶轮和隔热屏的缺点是叶轮此时与该涡轮机壳体间隔离开很远，并且因此远离该壳体分隔壁(8)以及该脉动分隔件。通过对该隔热屏增加一个分隔壁延伸(5)和(9)，可以在该叶轮入口的下游一直维持这种脉动保持。
[0022]虽然已经参照这些具体实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应理解，可以在不脱离如在以下权利要求书中限定的本发明的范围下作出不同的变化和修改。
【主权项】
1.用于具有一个轴流式涡轮机叶轮的涡轮增压器的一种隔热屏(I)，该隔热屏具有多个转动叶片(2)，这些叶片将排气流动转向到轴向方向。2.根据权利要求1所述的隔热屏(I)，具有4至8个转动叶片(2)。3.根据权利要求1所述的隔热屏(I)，具有7个转动叶片(2)。4.根据权利要求1所述的隔热屏(I)，进一步包括一个蜗壳分隔壁延伸器(5)。
【专利摘要】提供了一种涡轮增压器内部隔热屏(1)，该隔热屏具有多个轴流式转动叶片(2)。此外，该隔热屏可以具有一个蜗壳隔壁延伸器(5)。
【IPC分类】F02B39/00, F02B39/16, F02B77/11
【公开号】CN104956045
【申请号】CN201380071893
【发明人】B·弗雷泽
【申请人】博格华纳公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2013年2月19日
【公告号】DE112013006386T5, WO2014130006A1