涡轮机壳体和涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡轮机壳体和一种涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2010-38091 (JP 2010-38091 A)公开了一种涡轮机壳体，在该涡轮机壳体中，排气流路被布置成内燃机的排气通路，并且涡轮机叶轮被布置在排气流路中。在日本专利申请公开N0.2010-38091 (JP 2010-38091 A)中，用于使冷却剂通过的冷却剂通路被布置在涡轮机壳体中。冷却剂通路是具有散热器和水栗的冷却系统的一部分。通过与在冷却剂通路中循环的冷却剂的热交换来冷却涡轮机壳体，从而抑制了涡轮机壳体的过热。
【发明内容】
[0003]在日本专利申请公开N0.2010-38091 (JP 2010-38091 A)中公开的涡轮机壳体中，当涡轮机壳体通过与冷却剂通路中的冷却剂热交换而被冷却时，排气流路中的排气可能通过与涡轮机壳体热交换而被不必要地冷却。这可能导致冷却剂温度的不必要升高，这继而可能导致散热器的容量不必要地增大。
[0004]本发明提供一种能够抑制散热器容量增大的涡轮机壳体和涡轮增压器。
[0005]根据本发明的第一方面的用于内燃机的涡轮机壳体，该涡轮机壳体包括冷却剂通路和排气流路。排气流路被构造成使内燃机的排气通过，涡轮机叶轮被布置在排气流路中。排气流路包括第一部分。第一部分被布置成在排气流路中在涡轮机叶轮的排气下游侧上，并且第一部分的内径朝着排气下游侧逐渐增大。
[0006]根据本发明的第二方面的用于内燃机的涡轮增压器，该内燃机包括进气管和排气管。该涡轮增压器包括压缩机、涡轮机、轴承壳体和旋转轴。压缩机被设置在进气管中。压缩机包括压缩机壳体和压缩机叶轮。压缩机叶轮被设置在压缩机壳体中。祸轮机被设置在排气管中。涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机叶轮。涡轮机叶轮被设置在涡轮机壳体中。涡轮机包括冷却剂通路和排气流路。排气流路被构造成使内燃机的排气通过，并且排气流路包括第一部分。第一部分被布置成在排气流路中在涡轮机叶轮的排气下游侧上。第一部分的内径朝着排气下游侧逐渐增大。轴承壳体将压缩机和涡轮机彼此连接。旋转轴将压缩机和涡轮机彼此连接，并且旋转轴由轴承壳体的轴承部可旋转地支撑。
[0007]根据上述涡轮机壳体和涡轮增压器，排气流路的在涡轮机叶轮的排气下游侧上的第一部分的通路横截面面积朝着排气下游侧逐渐增大。因而，当排气流路被成形为以恒定内径延伸时，第一部分(延伸部)中的排气的流速能够降低。因而，在排气通过期间在延伸部的内表面上形成的温度边界层能够增厚。因而，排气和涡轮机壳体之间的热交换率能够降低。结果，能够抑制从排气接收热时导致的冷却剂温度的不必要升高，并且能够抑制包括冷却剂通路的冷却系统的散热器容量增大。
【附图说明】
[0008]下面将参考附图描述本发明例证性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同附图标记指示相同元件，并且其中:
[0009]图1是例示根据一个实施例的具有涡轮机壳体的涡轮增压器和涡轮增压器附近的结构的示意图；
[0010]图2是例示根据实施例的涡轮机壳体的横截面结构的横截面图；
[0011]图3是例示根据实施例的涡轮机壳体的涡轮机附近的横截面结构的放大横截面图；
[0012]图4是例示根据实施例的延伸部的长度、延伸部的内表面的角度以及冷却损失之间的关系的图不;
[0013]图5是例示根据实施例的延伸部的长度、延伸部的内表面的角度以及冷却损失之间的关系的图不;
[0014]图6是例示根据实施例的延伸部的长度、延伸部的内表面的角度以及延伸部与涡轮机叶轮的叶尖之间的距离之间的关系的图表；
[0015]图7是例示根据实施例的延伸部的长度和延伸部的内表面的角度之间的关系的图示；
[0016]图8是例示根据实施例的延伸部的长度、延伸部的内表面的角度以及冷却损失之间的关系的图示；并且
[0017]图9是例示根据实施例的延伸部的长度、延伸部的内表面的角度以及冷却损失之间的关系的图示。
【具体实施方式】
[0018]下面，将描述涡轮机壳体的一个实施例。如图1中所示，涡轮增压器10设有压缩机20、涡轮机30和轴承壳体11。压缩机20被布置在内燃机I的进气管2的中部。涡轮机30被布置在内燃机I的排气管3的中部。轴承壳体11将压缩机20和涡轮机30彼此连接。
[0019]压缩机20包括压缩机壳体21。压缩机叶轮23被布置在压缩机壳体21中。祸轮机30包括涡轮机壳体31。涡轮机叶轮33被布置在涡轮机壳体31中。涡轮机叶轮33和压缩机叶轮23连接。涡轮机叶轮33和压缩机叶轮23通过旋转轴12 —体地旋转。旋转轴12由轴承壳体11的轴承部可旋转地支撑。
[0020]然后，将详细地描述涡轮机30和涡轮机30附近的结构。如图2中所示，以绕涡轮机叶轮33的旋转轴C的圆形横截面形状延伸的管道部34被布置在涡轮机壳体31中。
[0021]管道部34的一个端部(图2中的左侧)是叶轮腔35。涡轮机叶轮33被布置在叶轮腔35中。涡旋通路36被布置在涡轮机壳体31中，该涡旋通路36以螺旋形状在绕涡轮机叶轮33的整个周边上延伸。涡旋通路36在涡轮腔35的周壁的整个周边上以环状开口。排气管3的在涡轮机30的排气上游侧上的一部分(上游侧排气管3A)被连接至涡旋通路36。在该实施例中，包括管道部34和涡旋通路36的通路与内燃机I的排气通过的排气流路对应。
[0022]管道部34的在与叶轮腔35相反的一侧(图2中的右侧)上的端部是排气部37，该排气部37将排气排出管道部34。排气管3的在涡轮机30的排气下游侧上的一部分(下游侧排气管3B)被连接至排气部37。
[0023]如图1或2所示，按下文所述在涡轮增压器10中执行内燃机I的增压。如附图中的黑色箭头所示，在内燃机I的排气管3中流动的排气从上游侧排气管3A流入涡轮机壳体31的涡旋通路36，并且从涡旋通路36的内部被吹送至涡轮机叶轮33。然后，排气流的能量导致涡轮机叶轮33旋转，并且压缩机叶轮23随着涡轮机叶轮33旋转。作为压缩机叶轮23旋转的结果，如图1中的白色箭头所示，流入压缩机壳体21的空气被栗入内燃机I的气缸中。
[0024]在排气通过涡轮机壳体31中的涡轮机叶轮33之后，排气被从管道部34的排气部37排出至下游侧排气管3B。被排出至下游侧排气管3B的排气由排气控制设备4(图1中所示)净化，然后排气被排出下游侧排气管3B。排气控制设备4被布置在排气管3B的下游侧上。
[0025]使冷却剂循环并且被成形为围绕管道部34和涡旋通路36的冷却剂通路39被布置成在涡轮机壳体31中延伸。涡轮机壳体31是水冷涡轮机壳体，该涡轮机壳体31通过冷却剂与涡轮机壳体31之间的热交换而被冷却，其中迫使冷却剂在冷却通路9中循环。如图1中所不，内燃机I设有发动机冷却系统，发动机冷却系统例如具有水套5、散热器6和水栗
7。水套5被布置在内燃机I中，从而被供以冷却剂。散热器6冷却该冷却剂。水栗7栗送冷却剂。在该实施例中，发动机冷却系统中的一部分冷却剂被供应给冷却剂通路39并且在内燃机I运行期间循环。
[0026]在涡轮机壳体31中，如图1或2中所示，当涡轮机壳体31通过与冷却剂通路39中的冷却剂热交换而被冷却时，通过排气流路(涡旋通路36和管道部34)的排气可能通过与涡轮机壳体31的热交换而被不必要地冷却。这可能导致冷却剂的温度不必要地升高，并且可能导致散热器6的容量不必要地增大。
[0027]因此，在该实施例中，涡轮机壳体31的管道部34的在涡轮机叶轮33的排气下游侧上的一部分(延伸部40)被成形为具有朝着排气下游侧逐渐增大的内径，S卩，具有渐缩形状。
[0028]下面，将描述根据该实施例的涡轮机壳体31的效果。涡轮机壳体31具有如下结构，在该结构中，管道部34的延伸部40的通路横截面面积朝着排气下游侧逐渐增大。因而，管道部34 (更具体地，管道部34的延伸部40)中的排气流速小于涡轮机壳体中的排气流速，在涡轮机壳体中，管道部34的在涡轮机叶轮33的排气下游侧上的一部分以恒定内径延伸。因而，在延伸部40的内表面上形成的温度边界层在排气通路中加厚，从而排气和