[发明专利]涡轮增压器压缩机和方法

说明书

一种用于与内燃机(100)一起使用的涡轮增压器(119)的压缩机(136)包括压缩机叶轮(213)，其具有中心轮毂(302)，该中心轮毂(302)具有中心线、根部和端部。围绕该中心轮毂(302)形成多个叶片(308)。该多个叶片(308)包括一组全叶片(310)，其沿着该中心线从该中心轮毂(302)的根部延伸直到距该根部最大距离，该最大距离与该中心轮毂(302)的端部相邻。该多个叶片(308)包括一组半叶片(312)，该半叶片(312)沿着该中心线从该轮毂的根部延伸到沿着该中心线介于该最大距离的60％到65％之间的区域。该多个叶片(308)被组织成围绕该压缩机叶轮(213)布置的重复叶片组，每个重复组包括至少一个全叶片(310)和至少一个半叶片(312)。

技术领域

本专利公开内容总体上涉及与内燃机一起使用的涡轮增压器，并且更具体地涉及用作与内燃机一起使用的涡轮增压器的一部分的离心压缩机的推进器。

背景技术

内燃机被供应有空气和燃料的混合物以在产生机械动力的发动机内燃烧。为了使该燃烧过程产生的动力最大化，发动机通常被配备有涡轮增压进气系统。

涡轮增压进气系统包括涡轮增压器，其使用来自发动机的排气来压缩流入发动机的空气，由此强制比发动机否则可能吸入到燃烧室的空气要多的空气进入发动机的燃烧室中。这种增加的空气供应允许增加燃料供应，从而增加发动机动力输出。

发动机的燃料能量转换效率可能取决于许多因素，包括发动机涡轮增压器的效率。涡轮增压器效率可能受操作以从排气中提取能量的涡轮结构以及操作以使用所提取的能量来压缩提供给发动机汽缸的空气的压缩机结构的影响。

过去已经进行了各种尝试来通过调整压缩机推进器的设计特征来部分提高压缩机的操作效率以提高涡轮增压器的效率。压缩机推进器的一个示例可在DE102009007843A1(′843参考文献)中找到，该参考文献描述了具有布置在两个连续的完整叶片之间的一组分流叶片的压缩机叶轮。如′843参考文献中所示，例如在图1和2中，压缩机叶轮包括相对于压缩机叶轮的旋转方向依次(如图2中所示从右向左)布置在全长叶片之间的较长叶片和较短叶片。然而，′843专利中描述的压缩机叶轮装置可能仅对于某些框架尺寸的压缩机以及也对于某些压缩机叶轮尺寸部分地实现显著的效率提高，并且可能不适用于需要大量空气通过压缩机同时还保持可接受的低端性能的大排量发动机。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种用于与内燃机一起使用的涡轮增压器。涡轮增压器包括：涡轮壳体，其围绕连接到轴的可旋转涡轮叶轮；中心壳体，其包括可旋转地支撑轴的轴承装置，该轴延伸穿过中心壳体；压缩机壳体，其围绕轴的端部；以及压缩机叶轮，其连接到轴的端部并且可旋转地设置在压缩机壳体内。

压缩机叶轮包括具有中心线、根部和端部的中心轮毂。根部与中心轮毂到轴的连接界面相邻设置。围绕中心轮毂形成多个叶片。该多个叶片包括一组全叶片，其沿着中心线从中心轮毂的根部延伸直到距根部最大距离。该最大距离与中心轮毂的端部相邻设置。该多个叶片进一步包括一组半叶片，其沿着中心线从该轮毂的根部延伸到沿着中心线介于最大距离的55％到70％之间的区域。该多个叶片被组织成围绕推进器布置的重复叶片组，每个重复组包括至少一个全叶片和至少一个半叶片。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机的框图。

图2是根据本发明的涡轮增压器组件的透视图。

图3是图2中所示的涡轮增压器组件的截面图。

图4和5分别说明了根据本发明的压缩机叶轮的正面和侧面透视图。

图6是根据本发明的压缩机推进器的局部截面。

图7和8分别是根据本发明的压缩机的压力比和效率的图表。

具体实施方式