[實用新型]一種渦輪增壓器、噴嘴環(huán)及發(fā)動機系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420358857.6
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN203925601U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·D·舒勒;S·納西爾
• 申請（專利權(quán)）人: 易安迪機車公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F02B37/00;F02B37/02
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種系統(tǒng)，更具體地說，是涉及一種應(yīng)用在發(fā)動機系統(tǒng)中的具有軸流渦輪級雙螺旋渦輪增壓器。

背景技術(shù)

通過將空氣和燃料的混合物在發(fā)動機的汽缸內(nèi)燃燒，使發(fā)動機產(chǎn)生機械動力輸出。為了最大限度地利用該燃燒過程中產(chǎn)生的動力輸出，發(fā)動機通常配備有渦輪增壓進氣系統(tǒng)。渦輪增壓進氣系統(tǒng)通過迫使比實際能進入的空氣更多的空氣進入汽缸來增加發(fā)動機的動力。這些增加的空氣量可以增大燃料供應(yīng)，其可進一步增加發(fā)動機產(chǎn)生的動力輸出。

對于一些多汽缸發(fā)動機，由不同的汽缸生成的排氣壓力脈沖彼此會產(chǎn)生負面相互影響和降低相關(guān)的渦輪增壓器的性能。尤其是，當(dāng)發(fā)動機的不同汽缸彼此起火不同相，從汽缸內(nèi)排出的高壓和高溫廢氣的脈沖，在為渦輪增壓器供料的共同歧管內(nèi)彼此衰減。當(dāng)排氣脈沖衰減時，所述渦輪增壓器接收具有較低的平均壓力和溫度下的排氣流。這些較低的壓力和溫度給予渦輪增壓器較少的能量。

在某些應(yīng)用中，獨立排氣歧管可以與雙螺旋渦輪增壓器一起使用，以幫助保持排氣脈沖能量。獨立排氣歧管將排氣脈沖從混燒缸引導(dǎo)到渦輪增壓器內(nèi)獨立的螺旋。這樣做抑制了排氣脈沖的衰減，導(dǎo)致排氣在較高的平均壓力和溫度下通過渦輪增壓器。較高的壓力和溫度給予渦輪增壓器更多的能量。

具有單獨的排氣歧管和雙螺旋渦輪增壓器的示例性發(fā)動機系統(tǒng)在美國專利No.3383092（于1968年5月14日授予Cazier，簡稱“'092專利”）中公開。具體來說，'092專利公開了一種六缸發(fā)動機，其具有兩個獨立的排氣歧管連接在共燒汽缸的兩個分組和無葉片的軸流式渦輪增壓器的兩個獨立的螺旋之間。

雖然由于排氣脈沖能量的保存，在'092專利中的該系統(tǒng)可具有改善的性能，但它仍然可能達不到最佳。具體而言，由于'092專利的發(fā)動機系統(tǒng)只提供單級渦輪增壓，它可能是只適用于低升壓應(yīng)用。此外，在特定應(yīng)用中，由于渦輪機葉片與流量偏差（大迎角），從兩個螺旋流出并進入對應(yīng)的渦輪增壓器的無葉片通道的流量不能被充分引導(dǎo)，因此'092專利的軸流式渦輪增壓器具有低效率。此外，'092專利所述的發(fā)動機系統(tǒng)在柴油發(fā)動機的應(yīng)用中可能具有較差的廢氣排放。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所公開的渦輪增壓器及發(fā)動機系統(tǒng)旨在克服上面提出的一個或多個問題。

一方面，本實用新型提出了一種渦輪增壓器的噴嘴環(huán)，包括內(nèi)環(huán)形帶、外環(huán)形帶以及徑向位于內(nèi)環(huán)形帶和外環(huán)形帶之間的中間環(huán)形帶；所述噴嘴環(huán)還包括在內(nèi)環(huán)形帶和中間環(huán)狀帶之間延伸的第一葉片組，以及在中間環(huán)形帶和外環(huán)狀帶之間延伸的第二葉片組。

其中，所述第一葉片組與第二葉片組的數(shù)量不同，并且第一葉片組的氣動設(shè)計和構(gòu)造不同于第二葉片組的氣動設(shè)計和構(gòu)造。

進一步的，噴嘴環(huán)還包括至少一個從所述內(nèi)環(huán)形帶徑向向內(nèi)延伸的凸片，以及從所述外環(huán)形帶的外周徑向向外延伸的凸緣。

另一方面，本實用新型還提出了一種渦輪增壓器，包括：外殼，其至少部分地限定了壓縮機護罩和渦輪機護罩；所述渦輪機護罩形成第一螺旋和第二螺旋，每一個螺旋均具有被設(shè)置為從發(fā)動機在切線方向的排氣歧管接收排氣的入口，和設(shè)置在所述入口下游的軸向通道；所述渦輪增壓器還包括設(shè)置在渦輪機護罩內(nèi)的渦輪機葉輪，其被設(shè)置為接收第一螺旋和第二螺旋的軸向通道的排氣，設(shè)置在所述壓縮機護罩內(nèi)的壓縮機葉輪，以及連接渦輪機葉輪與壓縮機葉輪的軸；所述渦輪增壓器還包括與所述第一螺旋和第二螺旋的渦輪機葉輪上游的某一位置的軸向通道流體連通的噴嘴環(huán)。

進一步的，所述第一螺旋還具有環(huán)形內(nèi)壁與所述環(huán)形內(nèi)壁同軸向外布置的舌狀物，所述第一螺旋的軸向通道在環(huán)形內(nèi)壁和所述舌狀物之間形成；所述第二螺旋還具有環(huán)形內(nèi)壁，所述第二螺旋的軸向通道在第二螺旋的環(huán)形內(nèi)壁和所述第一螺旋的環(huán)形內(nèi)壁之間形成。

進一步的，所述壓縮機護罩還包括位于所述渦輪增壓器的第一軸向端部的入口和位于所述渦輪增壓器的第二軸向端部的出口；所述第一螺旋和第二螺旋的入口位于渦輪增壓器的第一軸向端部和第二軸向端部之間。

進一步的，所述壓縮機護罩還包括出口螺旋，其位于壓縮機護罩的入口和所述第一螺旋和第二螺旋的入口之間。

又進一步的，所述渦輪機葉輪還包括環(huán)形輪轂和多個從與所述第一螺旋和第二螺旋的軸向通道的噴嘴環(huán)流體連通的環(huán)形輪轂向外延伸的葉片。

其中，所述噴嘴環(huán)包括內(nèi)環(huán)形帶、外環(huán)形帶、徑向位于內(nèi)環(huán)形帶和外環(huán)形帶之間的中間環(huán)形帶、在內(nèi)環(huán)形帶和中間環(huán)形帶之間延伸并只與第一螺旋關(guān)聯(lián)的第一葉片組以及在中間環(huán)形帶和外環(huán)形帶之間延伸并只與第二螺旋關(guān)聯(lián)的第二葉片組。