[发明专利]具有扇区划分涡轮壳体的轴向涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压器，其中涡轮增压器的涡轮由来自往复式发动机的排气驱动。本发明更具体地涉及涡轮壳体，所述涡轮壳体被划分为多个大致分离的部分，每个部分由分离的排气系统来供给。

背景技术

在多活塞往复式发动机中，已知的是，设计排气系统以使得利用在排气流中出现的压力脉冲。特别地，已知的是使用所谓的“脉冲分离”，其中发动机的汽缸被划分为多个子组，来自汽缸的每个子组的脉冲借助于具有对每个子组来说独立的排气通道而与来自其它子组的脉冲大致隔离。最佳地利用所述脉冲分离，期望最小化汽缸的分离组之间的传送或“串扰”。因此，在涡轮增压发动机的情况下，有利的是保持一直到涡轮增压器的涡轮中的分离排气通道。因此，供应有排气的涡轮壳体通常被划分为多个大致分离的部分。

基本上存在将涡轮壳体进行划分的两种情形：(1)子午线划分；和(2)扇区划分。在子午线划分的涡轮壳体中，大致环状蜗壳或室围绕涡轮叶轮并且排气被供应到其中，所述环状涡形壳或室在子午平面内被划分为多个通道，以使得每个通道占据整圆周并且所述通道在轴向方向上彼此连续，如在美国专利号4,027,994中的图4所示的。

相反，本发明涉及扇区划分的涡轮壳体。在扇区划分涡轮壳体中，大致环形室被划分为成角度扇区，每个成角度扇区仅仅占据圆周的一部分以使得通道在周向方向上彼此连续，例如如在美国专利号6,260,358中的图2所示的。此图也示出了引导叶片12，所述引导叶片正好布置在所述室的径向内部，并且将所述流引导到涡轮叶轮中。

发明内容

本公开具体地涉及一种用于涡轮增压器的涡轮，并且涉及具有这种涡轮的涡轮增压器，其中扇区划分涡轮壳体将多个分离的排气流供应到“无定子”轴向涡轮。术语“无定子”意味着涡轮具有旋转叶片但是没有定子，并且具体地不具有用于将所述流引导到叶片中的入口定子。这样的入口定子在轴向涡轮领域通常被称为“喷嘴”，且因此，本公开的轴向涡轮也可以被称为“无喷嘴”的。

因此，在本文公开的一个实施例中，无定子轴向涡轮包括轴向涡轮叶轮以及容纳所述涡轮叶轮的涡轮壳体组件，所述轴向涡轮叶轮包括轮毂和从所述轮毂大致径向向外地延伸的多个叶片。涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体，所述扇区划分涡轮壳体限定到所述涡轮壳体中的多个分离的排气入口。每个排气入口接收来自内燃发动机的分离的排气流。所述扇区划分涡轮壳体限定出多个分离的成角度扇区通道，每个成角度扇区通道占据围绕所述涡轮叶轮的圆周的一部分，所述成角度扇区通道在周向方向上彼此连续。每个成角度扇区通道借助于多个排气入口中的相应一个被供给排气，每个成角度扇区通道表征为会聚的截面，所述截面向内螺旋地前进并且会聚以使得排气加速。

所述涡轮壳体组件限定用于每个成角度扇区通道的分离的扇区出口，相应排气流大致沿所述涡轮叶轮的轴向方向通过所述扇区出口被供给到所述涡轮叶轮的入口侧。

在一个实施例中，所述涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体和分离地形成的遮热罩，所述扇区出口至少部分地由所述遮热罩形成。

所述遮热罩可包括径向凸缘部、以及被连接到所述径向凸缘部的多个划分壁，所述划分壁径向向内地且周向地以螺旋方式延伸，以彼此分隔所述分离的扇区出口。

在一个实施例中，所述遮热罩具有锥形部，所述锥形部从所述径向凸缘部轴向地延伸，并且朝向所述涡轮叶轮的入口侧减小半径以形成至所述涡轮叶轮的轴向入口的径向内部边界。

由所述叶片的径向外部末端限定的所述涡轮叶轮的外径从所述涡轮叶轮的入口侧到出口侧可以是大致恒定的。

在一个实施例中，存在两个所述排气入口和两个所述成角度扇区通道，所述成角度扇区通道中的每个沿圆周占据大约180度。但是，本发明并不局限于两个扇区，并且需要的话可采用大于两个扇区。

附图说明

在已经总体上这样描述本发明之后，现在将参考附图，所述附图不必按比例绘制，且其中：

图1是根据本发明的一个实施例的涡轮增压器的轴向截面图；

图1A是图1的放大部分；

图2是根据本发明的一个实施例的涡轮组件的截面图；

图3是涡轮组件的另一截面图；

图4是涡轮组件的剖切立体图；

图5是涡轮组件的扇区划分构件的透视图；

图6是扇区划分构件的轴向图；

图7是扇区划分构件的侧视图；和

图8是涡轮组件的涡轮壳体的剖切立体图。

具体实施方式