[发明专利]多级涡轮增压器安排

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种用于内燃发动机的多级涡轮增压器安排。

背景技术

由现有技术已知的常规多级涡轮增压器安排通常是由串联安排的至少两个涡轮增压器构成，并且涡轮增压器的压缩机壳体、轴承壳体以及涡轮机壳体是通过多个凸缘或其他连接元件彼此相连接的。所述设计要求了大的结构容积以及增大的重量，并且导致所述类型的多级涡轮增压器安排的高的生产成本。此外，现有技术的多级涡轮增压器安排由于高的热力学上有效的结构质量以及排气流动管道的大的内表面积而具有不足够的热耗散或冷却。其结果是，仅可以在不适当的程度上避免由于在这些单独组件之间的高的温度差异而产生的热应力，而这不利地影响了这些单独部件的工作寿命。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种多级涡轮增压器安排，这种多级涡轮增压器安排具有一种具备更加有效的冷却的简化结构，并且这种多级涡轮增压器安排避免了现有技术的上述缺点。

所述目的是通过权利要求1的这些特征来实现的。

与现有技术的涡轮增压器安排相比的一种具有较小结构容积的较简单的结构可以通过以下方式来实现的，即：将高压涡轮增压器以及低压涡轮增压器的涡轮机壳体、轴承壳体以及压缩机壳体相结合而形成一个共同的涡轮机壳体单元、轴承壳体单元以及压缩机壳体单元。

多项从属权利要求涉及本发明的多个有利改进。

这种结合式壳体安排允许整体的多级涡轮增压器安排的这些单独的壳体部件的较简单的和较便宜的生产和机加工。

作为根据本发明的涡轮增压器安排的具体结构的结果，从排气中被传输到这些外部壳体部件中的热量被极大地减少了。

此外，通过在这些排气管道与壳体部件之间的一种气隙而获得了隔热的改进。

使用一种可膨胀的内部护套安排用于在这些流动管道中来引导排气也是有利的。

此外，热膨胀/材料应力的限制可以通过额外冷却而得以实现，这种额外冷却(具体通过使用一种分离的冷却液体)确保了在这些外部壳体部件中几乎恒定的温度。

这些基本上彼此平行安排的单独的内部和外部壳体部件还可以通过螺纹连接、焊接连接或夹紧连接而以一种简单的方式彼此相连接。

此外，这些外部壳体部件可以由易于铸造和/或机加工的多种壳体材料制成，这些材料例如像，铝、钢、镁、塑料或者另外的不同材料的组合。

通过根据本发明的涡轮增压器安排，由于这种安排的增大的整合度，以此获得了排气流动管道的一种显著地更小的热内表面以及相应较低的热辐射(特别是在热机阶段)。

还有可能在这些壳体之一中安排两个或更多轴/轴承安排。

还可以发生对包含了两个/多个轴/轴承的壳体的冷却。这些轴的一种基本上平行的安排也是可能的。

还可以利用一个轴衬(类似于一个轴承套筒)，将这个轴衬插入到外部壳体中，用于支撑这些衬套及旋转的轴。

此外，可以将这些外部壳体部件作为压力模铸部件来生产或者使用其他已知的铸造工艺来生产。

还有可能将这些压缩机螺旋结构安排为在轴的方向上彼此相对具有一个轴向偏置。

还可以将这些涡轮机螺旋结构垂直于这些轴来拆分以便允许内壳的插入。

可以将涡轮机和压缩机的螺旋结构安排为使得这些伸出部分重叠(如在轴的方向上来观察)，以便获得最小的结构容积。

还有可能在这些壳体中铸造或钻出用于两个轴承系统的供油和排油口。

通过根据本发明的涡轮增压器安排，有可能使冷却剂流经这些外部壳体中的一些或全部。此外，冷却剂可以从一个壳体流到另一个壳体。

此外，获得了将高压涡轮机的旁路管道整合为内壳的一部分并且处于该外部壳体之中。

还获得了将低压涡轮机的废气门阀门整合为内壳的一部分。

此外，可以将低压涡轮机的旁路阀门整合在该外部壳体之中。

还可以用一种自动阀来取代手动致动的压缩机旁路阀门。

可替代地，有可能去除低压涡轮机的废气门阀门、高压涡轮机的废气门阀门以及高压压缩机的旁路阀门。

还可以将这种轴承安排设计为使得油可以在任何方向流动，使得在垂直地镜向的位置中的一种安排是可能的。

此外，可以将该轴承安排设计为使得在一个旋转的位置中的安排是可能的。

可以将这些螺旋结构和壳体设计为使得可以将多个不同尺寸的螺旋结构及叶轮安排在其中。

根据本发明的多级涡轮增压器的这些涡轮增压器可以额外地具有一种可变涡轮几何形状。