[发明专利]用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体和用于制造涡轮机壳体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动设备/动力设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体，包括：至少一个螺旋通道，所述螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接；接纳室，用于能设置在所述至少一个螺旋通道下游的、能被排气加载的涡轮，所述涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体中；以及在所述至少一个螺旋通道和所述接纳室之间的过渡区域中固定设置在涡轮机壳体上的导向格栅。本发明还涉及一种用于制造涡轮机壳体的方法。

背景技术

这种涡轮机壳体由DE 10 2005 027 080 A1已知。用于内燃机的排气涡轮增压器的涡轮机壳体在此具有螺旋通道，该螺旋通道能和内燃机的排气系联接。在螺旋通道的下游布置有涡轮，该涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在涡轮机壳体中。在螺旋通道和涡轮之间的过渡区域中在涡轮机壳体中固定地设有导向格栅。涡轮机壳体还具有能沿旋转轴线的方向移动的轴向滑阀，借助该轴向滑阀能不同程度地遮盖导向格栅。也就是通过移动轴向滑阀能改变过渡区域中的可通流横截面。因此，根据轴向滑阀的轴向位置能调节出不同大小的涡轮机入口横截面。为了在涡轮机壳体上固定地设置导向格栅而规定，将涡轮机壳体与支承壳体相紧固，在该支承壳体中支承有以不能相对转动的方式与涡轮连接的轴。

由于对排放限值、特别是针对氮氧化物和炭黑的排放限值日益严格，对于排气涡轮增压器或者说对于增压发动机的要求提高。因此例如对于在内燃机的中、高负荷需求的范围内提供增压压力存在日益增长的要求，由此排气涡轮增压器必须在几何结构方面进一步减小。换句话说，所要求的排气涡轮增压器的高涡轮机功率通过提高积聚能力/滞留能力(Aufstaufaehigkeit)或者通过降低排气涡轮增压器的吸收能力与相应的内燃机相互作用来实现。在此，证明有利于阻止涡轮机效率降低的是，在至少一个螺旋通道和涡轮之间的过渡区域中设置导向格栅。

在排气系中布置在涡轮机下游的排气后处理装置会进一步影响排气涡轮增压器的有效功率，该排气后处理装置可以包括颗粒过滤器、催化(转化)器和/或SCR系统(SCR＝selective catalytic reduction，选择性催化还原)。这种排气后处理装置使涡轮机壳体或排气涡轮增压器的出口侧上的压力升高。为了获得足以使排气涡轮增压器提供令人满意的功率的涡轮机压降，还必须提高涡轮机上游的压力。在此，可检测涡轮机前压力与涡轮机后压力的比例作为涡轮机压降。

将涡轮机大小设计成特别小的值虽然可以满足排气涡轮增压器的压缩机侧的功率要求，但同时涡轮机的效率变低。在此，特别是针对具有排气再循环系统的内燃机，由现有技术已知的排气涡轮增压器提供了一定的改进，该排气涡轮增压器的涡轮机壳体包括两个能彼此独立地被排气穿流的并且通常设计为不对称的螺旋通道。螺旋通道分别和内燃机的排气系的不同的排气管路联接。然而，这种涡轮机壳体的螺旋通道同时也处于由于与壁的摩擦并且由于尺寸较小而导致非常高的流动损失的螺旋尺寸。此外，在与内燃机所需燃烧空气相关的排气再循环能力方面，特别是在中、低转速范围内存在一定问题。

发明内容

本发明的目的是：提出一种开头所述类型的涡轮机壳体，其中导向格栅特别是密闭地坐置在涡轮机壳体上。

该目的通过一种具有根据权利要求1所述特征的涡轮机壳体实现。此外，该目的还通过一种具有根据权利要求20所述特征的用于制造涡轮机壳体的方法实现。具有本发明的合理改进设计的有利方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体具有至少一个螺旋通道，所述螺旋通道能与驱动设备的排气系联接。在所述至少一个螺旋通道下游设有用于能被排气加载的涡轮的接纳室。所述涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体中。在所述至少一个螺旋通道和所述接纳室之间的过渡区域中固定地在涡轮机壳体上设有导向格栅，其中，所述导向格栅与所述涡轮机壳体至少局部地材料结合地连接。通过所述材料结合的连接使导向格栅特别是密闭地坐置在涡轮机壳体上。

本发明基于这样的认识：在安装在涡轮机壳体中的导向格栅中，制造公差会导致泄露，该泄露会伴随涡轮机的显著效率损失。附加地或替代地，在涡轮机壳体的不同于导向格栅的部件与导向格栅之间由运行点/运行工况决定的温差会导致围绕导向格栅的、损害涡轮机效率的泄露。如果导向格栅至少局部地与涡轮机壳体材料结合地连接，则导向格栅和涡轮机壳体之间的材料结合的连接具有特别低的泄露可能性。换句话说，因此能实现特别高的密封性，特别是气密性。作为驱动设备也能使用不同于内燃机的系统、例如燃料电池系统。