器提供了显著的性能优点。
[0025]本发明的其他目标和目的以及其变体将通过阅读以下说明书和查看附图变得清
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[0026]附图的简要说明
[0027]本发明是通过举例而非限制的方式展示在这些附图中的，其中类似的参考数字表示相似的部分，并且在这些附图中:
[0028]图1是带有涡旋阀和废气门阀的双涡旋涡轮增压器的一个透视图；
[0029]图2是图1的涡轮增压器的一个侧视图；
[0030]图3是图1的涡轮增压器的一个放大的截面视图，其中涡旋具有相似的大小；
[0031]图4是对应于图3的一个透视图，示出了涡旋阀是关闭的；
[0032]图5以打开状态示出了图4的涡旋阀；
[0033]图6是祸轮机壳体的一个截面视图；
[0034]图7是图6的涡轮机壳体和其所配备的径向涡轮机叶轮的一个截面视图；
[0035]图8示意性地示出了本发明的涡轮增压器；
[0036]图9是本发明的涡轮增压器的一个截面视图；
[0037]图10是BMEP对ERPM的曲线，示出了涡轮增压器性能的比较；并且
[0038]图11是示出了本发明性涡轮增压器的改进的流动性能的一个图表。
[0039]以下说明中将使用的某些术语仅是出于方便起见并且仅供参考而不具有局限性。例如，词语“向上地”、“向下地”、“向右地”以及“向左地”指的是作为参考的附图中的方向。词语“向内地”和“向外地”分别指的是朝向和背离该安排和其指定部分的几何中心的方向。所述术语将包括这些明确提到的词语、其派生词以及具有类似含义的词语。
[0040]详细说明
[0041]如在此所述的，本发明涉及一种改进的双涡旋构造，该双涡旋构造具有不对称的蜗壳设计，这种设计配备有一个单阀来对流经第二蜗壳的排气进行选择性控制。与包括用于控制废气门流量的第二阀的双涡旋设计相比这提供了改进的性能。
[0042]参照图1和图2的已知双涡旋设计，所示出的涡轮增压器10具有可变双涡旋涡轮机(VTST)设计，其中该涡轮机级被指定了参考数字12。该涡轮机级12包括涡轮机壳体或外壳14，其通过涡轮机入口 15供应以排气。
[0043]此外在图3-6中示出了可变双涡旋涡轮机级12，并且下面的讨论总体上参照了这些附图。如图3-6所示，外壳14是一种双涡旋设计，这种设计限定了第一蜗壳和第二蜗壳17和18，该第一蜗壳和第二蜗壳彼此轴向相邻、并由蜗壳分隔壁19分隔，如图3-6中最佳可见。总体上，第一蜗壳17是常开的，并且第二蜗壳18是可由第一阀组件20选择性地打开和关闭的，该第一阀组件被提供在这两个蜗壳17和18之间的分隔壁19之中。第一阀组件20是通过第一致动器21 (图1和图2来操作的，该第一致动器使第一阀组件20在图3和图5的打开状态与图2和图4的关闭状态之间枢转。第一阀组件20在此还指蜗壳阀组件20。
[0044]VTST涡轮增压器10操作蜗壳阀20来打开和关闭，这有效地改变了涡轮机壳体14的A/R。更具体地，如图2和图4所示，蜗壳阀组件20被示出为处于关闭位置，其中排气只通过涡轮机入口 15被引导进入常开的第一蜗壳17。由于蜗壳阀20的关闭状态，排气流被限制于第一蜗壳17。蜗壳阀20还可枢转至图3和图5的打开状态，其中排气现在可流入第二蜗壳18。这改变了涡轮机级12的流量，其中通过致动器21对蜗壳阀20的操作(图1和图2)以及提供的双涡旋17和18改变了涡轮机级12的流量及其功率。
[0045]提供了第二阀组件23(图3)来通过废气门通道24(图1_3)与第一蜗壳17处于开放式连通。这一第二阀组件23在此还指废气门阀23，该废气门阀23在涡轮增压器10的操作过程中可选择性地打开和关闭。废气门阀23是通过第二致动器组件25(图1和图2)来操作从而选择性地打开和关闭废气门阀23，该废气门阀选择性地允许和阻止部分排气流入废气门出口 26。因此，排气的受控部分被转向进入废气门通道24并且可以流经其而进入废气门出口 26，并随后流向涡轮机出口，由此旁路通过涡轮机叶轮。
[0046]带有蜗壳阀20和废气门阀23的涡轮增压器10被用来在阀20和23关闭时在较低发动机速度下使涡轮功率增加，并且用来在阀20和23打开时在较高的发动机速度下使背压降低。这有效地改进了在低速下的时间-转矩比，并在高速下提供燃料效率。
[0047]更具体地，在这两个涡旋17和18之间的分隔壁19中加入了蜗壳阀20来响应于发动机速度的变化对涡轮流量加以控制。在低发动机速度下，蜗壳阀20关闭以用于最佳的时间-转矩比响应。在高发动机速度下，蜗壳阀20打开以用于降低预涡轮背压。
[0048]参照图6和图7，随后排气环圆周地流过蜗壳17和18中的一者或两者，并通过喉口 27径向地排至径向涡轮机叶轮28 (图7)。以这种方式，涡轮机叶轮28旋转并以传统方式驱动压缩机叶轮。
[0049]这种设计的特征是一种对称式设计，其中蜗壳17和18的流动面积是大体上相似的。典型地，这些蜗壳是相似的从而使得选择性受控的蜗壳18并不会相对于蜗壳17尺寸过大，其中这种状态下尺寸过大的蜗壳会对涡轮机叶轮28(图7)过度增压以气流。
[0050]而是，提供废气门通道24和废气门阀23来使过量的气流转向，并且一旦打开就稳定流经涡轮机级12的排气流。例如，废气门通道24和废气门出口 26会使上至30% -40%的排气流转向并旁通过涡轮机叶轮28。
[0051]同时这一设计提供了超出其他已知的涡轮增压器设计的优点，这种构型需要包括废气门阀23及其相关联的致动器25和蜗壳阀20及其相关致动器21的组合，这增加了涡轮增压器10的总成本。具体地，这一涡轮增压器设计具有两个阀和致动器组件，称之为废气门阀/致动器组件23/25和蜗壳阀/致动器组件20/21，其中使用这两种组件增加了产品总成本。
[0052]然而，参照图8，图解示出了一个发明性涡轮增压器100，该涡轮增压器在双涡旋构型中具有一个较小尺寸的蜗壳101和一个较大尺寸的蜗壳102。蜗壳101和102各自排入涡轮机壳体103。经过蜗壳102的流量是通过蜗壳阀104来控制的，该蜗壳阀的构造和操作与上述的蜗壳阀20和致动器21相似。蜗壳101和102是通过涡轮机入口 106来以供应排气的，该涡轮机入口的构造与关于图1-7所阐述的涡轮机入口 15是大体上相似的。然而，涡轮增压器100免除了上述的废气门阀和致动器组件23/25及废气门通道24，并且只提供了单蜗壳阀104及其相关的致动器组件。
[0053]为了应对废气门容量的损失，相对于图1和图6所示的废气门的大小，本发明性涡轮机壳体103的大小有所增加。参照图9，本发明性涡轮增压器100使用第一蜗壳101和第二蜗壳102，该第一蜗壳具有第一尺寸，该第二蜗壳具有比第一蜗壳101大的第二尺寸。优选地，小蜗壳101是针对快速瞬态和额定转矩来确定大小的，而较大蜗壳102的大小被确定成使得涡轮机入口压力满足额定功率，这还考虑到了缺乏废气门气流的情况，在该涡轮增压器100中并没有废气门气流。
[0054]蜗壳101和102是通过蜗壳分隔壁107来轴向分隔的，该蜗壳分隔壁径向向内朝向涡轮机叶轮108延伸。为了增加分隔壁107的耐用性，可以相对于典型的双涡旋设计来改变其形状。具体地，分隔壁107可以被做得更短从而对喉口 109区域中的壁间隙提供更多尖端。此外，分隔壁107可以做得更宽从而使分隔壁的厚度更大。消除锐角还可以提高开裂耐久性。
[0055]涡轮机壳体103被做得更大从而使得蜗壳101和102优选是不对称地朝向涡轮机壳体103的轴承壳体侧倾斜，进而具有蜗壳101和102的较小和较大的尺寸限定的不对称的形状。蜗壳101和102径向向内开放通过喉口 109，该喉口径向朝向涡轮机叶轮108开放。优选地，蜗壳101和102进入喉109的排出角度具有径向向内指向的分量和轴向指向的分量两者，这些分量远离涡轮机壳体103的轴承壳体侧成角度。这与图6中看到的、针对其中可见蜗壳17朝向轴承壳体侧成角度的已知涡轮增压器10的角度不同。
[0056]另外对于图9，优选的涡轮增压器100与涡轮机叶轮108合作，该涡轮机叶轮优选地是一种混合流动涡轮机叶轮，而不是图7的径向叶轮28。这允许与径向叶轮28的大小相比针对混合流动叶轮108使用较大